Schweißen Wettertauglich: Berliner Verkehrsbetriebe setzen auf Innershield-Schweißen

Wer im Freien arbeitet, ist oft Wind und schlechtem Wetter ausgesetzt. Zugluft würde dann die nötige Hülle beim Schutzgas-Lichtbogenschweißen zerstören, so dass Fachleute auf das weniger produktive Elektroden-Handschweißen umsteigen. Eine neue Lösung soll nun das Innershield-Schweißen bieten.

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Ob Regen oder Wind: Konstruktionstechniker im Stahl- oder Pipelinebau, auf Schiffswerften, Schienenwegen oder Brücken arbeiten besonders bei widriger Witterung unter erschwerten Bedingungen. Für Schweißer gilt das im doppelten Sinne, denn auch der Lichtbogen ist oft rauen Winden ausgesetzt, die die Gashülle beim Schutzgas-Lichtbogenschweißen zerstören würde.

Üblicherweise greift man unter diesen Bedingungen auf das zugluftverträgliche, aber vergleichsweise wenig produktive Elektroden(E)-Handschweißen zurück. Nun haben Servicetechniker der BVG Berliner Verkehrsbetriebe eine Lösung ohne diesen Kompromiss gefunden, denn sie erfüllen die Aufgabe statt mit E-Handschweißen wirtschaftlich mit Hilfe des Innershield-Schweißprozesses.

Innershield-Schweißen als wirtschaftliche AlternativeBei Konstruktionen aus Metall-Elementen ist Schweißen eine der am häufigsten angewandten Verbindungstechniken. MIG(Metall-Inertgas)- und MAG(Metall-Aktivgas)-Verfahren werden zum Fügen von Stahl und anderen Metallen eingesetzt. Dabei sorgt ein gasförmiger „Arbeitsraum“ entweder aus inertem Gas (meist Argon) oder einem reaktiven Gemisch (üblicherweise mit CO2) für die schützende oder aktivierende Atmosphäre am Ort der Lichtbogeneinwirkung.

Wird er „vom Winde verweht“, ist E-Handschweißen die Alternative. Hier erzeugen Schweißatmosphäre und -raupe eine ummantelte Stabelektrode. Bei dieser Anwendung, für die das entsprechende Patent bereits 99 Jahre alt ist, muss der Prozess jedoch häufig unterbrochen werden, um die verbrauchte Elektrode zu wechseln. Gegenüber dem motorgetriebenen Vorschub des Elektrodendrahtes beim MAG- oder MIG-Schweißen ist die Abschmelzleistung weitaus geringer, der Materialeinsatz höher, der Mechanisierungsgrad niedriger.

Kein Effizienz-Kompromiss bei Zugluft

In den kaminartigen unterirdischen Schächten der Berliner U-Bahn herrscht eine stete Luftbewegung. Hier leitet Claus-Uwe Geschwandtner den Schweiß- und Schleifzugdienst der Abteilung „Anlagen Gleisbau“ bei der BVG Berliner Verkehrsbetriebe. Da Schweißen und Schleifen die wesentlichen Technologien zum Instandhalten der Fahrschienen, der Stromschienen sowie der Radlenker sind, wollen er und seine Mitarbeiter den Effizienz-Kompromiss unter Zugluftbedingungen nicht akzeptieren.

Die BVG-Technikexperten verbinden die Fahrschienenstränge hauptsächlich mit dem aluminthermischen Thermit-Verfahren. Im Bereich der Weichen ist diese Technologie mangels Platz jedoch nicht anwendbar. Deshalbmuss per Schweißnaht gefügt und der Auftrag an spezialisierte Dienstleister abgegeben werden – bei 80 bis 100 Schichten jährlich oder 1600 Euro für zwei zu schweißende Stöße eine relativ teure Option! Schweißfachmann Geschwandtner kennt einen Lösungsansatz: Innershield-Schweißen sei geeignet sowohl zum Sparen in Bezug auf das kostentreibende Outsourcing als auch zum Lösen der Produktivitätsblockade „E-Handschweißen“.

Schweißatmosphäre im Draht integriert

Der Stoff, der die Schweißatmosphäre erzeugt, befindet sich beim Innershield-Schweißen nicht außen wie bei der Stabelektrode, sondern abgeschirmt vor mechanischem Abrieb im inneren „Kern“ oder der Seele des Drahtes. Dieser sich selbst schützende Fülldraht lässt sich aufwickeln und so per motorgetriebenem Drahtvorschub kontinuierlich fördern. Seit mehreren Jahren bereits möchte Geschwandtner per Innershield die Effizienz steigern. Konkret sei das Thema dann im Jahre 2000 geworden, als die Bahntechniker ihr veraltetes Schweißequipment gegen neues ersetzen wollten.

„Wir strebten eine flexible Kombilösung an, das heißt vielseitig verwendbare Schweißsysteme. Mit denen wollen wir zum einen die teuren Einsätze der externen Dienstleister selbst günstig ausführen können, zum anderen auch alle in der Werkstatt anfallenden Schweißarbeiten erledigen“, legt Geschwandtner dar.

Beim Recherchieren erfuhr der Abteilungsleiter, dass Fronius dies liefern kann. Schweißexperten des Herstellers kamen zu den Berliner Verkehrsbetrieben mit einem speziellen Schlauchpaket für den Fülldraht und zeigten, wie sie ihre vorhandene Hardware durch Softwareanpassung für Innershield tauglich machen konnten.

Sie erstellten einen geeigneten Rohrbogen zum Schweißen in der Schienenfuge sowie eine Kennlinie für den speziellen Zusatzwerkstoff, und sie spielten die Software zum Ausführen der Funktionen auf. Nachdem man sich intensiv mit den technologischen Fragen und deren Lösungen beschäftigte, wurde ein Anlagen-Prototyp entwickelt, mit dem die Anwender sowohl Stromschienen als auch Fahrschienen und Radlenker schweißen konnte. Bereits 2001 war die Entwicklung des baustellentauglichen Geräts abgeschlossen und im Sommer 2001 begann unmittelbar nach der Übergabe des ersten Gerätes die Anwendung des Innershield-Verfahrens.

Im Vergleich zum E-Handschweißen deutlich produktiver

Inzwischen ist das universelle System TransSynergic 4000 C von Fronius seit fünf Jahren im Einsatz und die Anwender haben viele Erfahrungen gesammelt. Die wichtigste: „Das Innershieldverfahren hat eine Ausbringung von 130 Prozent im Vergleich zum E-Handschweißen“, so Claus Uwe Geschwandtner.

Wesentliche Bestandteile des digitalen MIG/MAG-Schweißsystems sind die Drahtvorschubeinheit und diverse Komponenten als Sonderanfertigung für die Innershield-Anwendung, wie beispielsweise die Vorschubrollen für den Fülldraht sowie ein am Brenner fixierter „Multilock“-Rohrbogen. Dieser so genannte „Rüssel“ gibt Bewegungsfreiheit beim Schweißen besonders in den 16 Millimeter engen, aber sehr tiefen Schienenstößen, und er sichert die Stabilität des Schweißprozesses auch bei Kontakt mit den Schienenstoßflanken.

Ob Wind, ob Sonne - Einsatz für alle Fälle

Das Display des Brenners informiert den Schweißer ständig über die Parameter. Zusätzlich lassen sich die wichtigsten Parameter und Jobs direkt vom Brenner aus einstellen. Jeder Schweißer kann nach seinen eigenen Erfahrungen zusätzlich Werte speichern.

Die TransSynergic 4000 C ist eine Spezialausführung des Standardsystems 4000. Auf Innershield spezialisiert ist darüber hinaus nur die Zusatzausrüstung. „Neben dem MIG/MAG-Verfahren können wir damit auch das E-Schweißen ausführen. Zum Beispiel für geheftete oder andere kleinflächige Schweißverbindungen ist es nach wie vor die richtige Wahl. Innershield dagegen ist immer an Produktivität überlegen, wenn große Nahtvolumen anstehen und große Leistungen gebracht werden müssen“, führt Schweißfachmann Geschwandtner aus.

Ob Offshore, Brückenbau, Schiffs- oder Stahlhochbau – Geschwandtner sieht für Innershield noch große Potenziale. „Wir haben mit dem Innershield-Schweißen einen riesigen Schritt voran gemacht, denn wir fügen jetzt in einer viel kürzeren Zeit als vorher. Wenn sich weitere Möglichkeiten zum Kostenreduzieren bieten, werden wir sie nutzen.“

Dipl.-Ing. Gerd Trommer ist freier Journalist

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