Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schweißkennlinie verbessert das Lichtbogenverfahren

11.12.2009
Die Effizienz von Schweißprozessen hängt überwiegend von der digitalen Intelligenz der Systeme ab. Elektronische Bausteine, Sensoren, Software und optimal auf den jeweiligen Job abgestimmte Kennlinien bestimmen das Schweißergebnis.

Impulslichtbogen und Standardsprühlichtbogen ohne Übergangslichtbogen

Mit PCS (Pulse Controlled Spray arc) hat Fronius eine Kennlinie entwickelt, die den Impuls- und den Standardsprühlichtbogen ohne Übergangslichtbogen zusammenführt. Das bringt im Vergleich zu herkömmlichen Kennlinien deutliche Vorteile: mehr Flexibilität hinsichtlich der Einstellparameter und bei der Wahl der Blechdicken, höhere Abschmelzleistungen und damit Produktivitätssteigerungen sowie eine höhere und reproduzierbare Qualität der Schweißergebnisse.

Im Fokus der Entwicklung von PCS stand vor allem das Hochleistungsschweißen. Das besondere Merkmal der neuen Kennlinie ist ihre hohe Variabilität und das außergewöhnlich große Einstellfenster im oberen Leistungsbereich.

Kennlinie stellt Arbeitspunkt im Bereich des Impulslichtbogens zum Schweißen dünner Bleche ein

Für das Schweißen von dünnen Blechen stellt sie einen Arbeitspunkt im Bereich des Impulslichtbogens ein und vermeidet so ein Überhitzen des Grundwerkstoffs. Beim Schweißen dicker Bleche kann der Anwender wahlweise gleich zu Beginn des Schweißvorgangs mit dem „aggressiven“ Sprühlichtbogen arbeiten oder den Prozess mit abgesenkter Leistung, beispielsweise von 50%, starten.

Anschließend steigert er dann die Leistung nach einem frei wählbaren Zeitraum, entweder manuell oder selbsttätig über den Job gesteuert, auf den Arbeitspunkt der Kennlinie. Zum Füllen des Endkraters beim Nahtabschluss senkt die Kennlinie die Leistung wieder entsprechend ab.

Gespeicherte Schweiß-Parameter für neue Jobs abrufbar

Der gesamte Ablauf lässt sich als Job für das Schweißen gleicher Werkstücke speichern. So ist sichergestellt, dass stets die korrekten Parameter für die unterschiedlichen Jobs abrufbar sind.

Die wichtigsten Vorteile der neuen Kennlinie sind:

-ihr tieferer Einbrand,

-eine deutlich höhere Abschmelzleistung,

-die variablen Einstellmöglichkeiten beim Schweißen mit Impulslichtbogen und

-ein kurzschlussfreier und spritzerarmer Tropfenübergang bei 1,5 bis 22 m/min Drahtfördergeschwindigkeit.

Einer der ersten Anwender der neuen Kennlinie ist Laempe & Mössner in Meitzendorf, Hersteller von Kernschießmaschinen für die Gießereiindustrie. Da es sich bei den Maschinen überwiegend um Produktionen in Losgröße 1 handelt, setzt der Anlagenbauer auf rein manuelles Schweißen.

Anwender der neuen Kennlinie verschweißt rund 1300 t Stahl pro Jahr

Jährlich verarbeiten 25 Schweißer in der Vorfertigung und vier beim Ausschweißen rund 1300 t Stahl. Dabei handelt es sich überwiegend um die Sorten S 235 und S 355. Hinzu kommen rund 13 t Schweißzusatzwerkstoff G3Si1 und G4Si1. Bei den zu schweißenden Blechen reicht die Spanne von 1 bis 180 mm Dicke.

Für die unterschiedlichen Schweißaufgaben können die Schweißer auf etwa 40 Schweißsysteme von Fronius zurückgreifen. In den Kennlinienspeicher der Trans-Puls Synergic 5000 wurde jetzt die Kennlinie PCS übertragen.

Drahtvorschubgeschwindigkeit durch neue Kennlinie um 30% erhöht

Das Ergebnis: Die Drahtvorschubgeschwindigkeit konnte um gut 30% von 9 auf 13 m/min erhöht und dabei häufig auf Schweißlagen verzichtet werden. Im Vergleich von drei Paaren gleicher Schweißteile, einmal mit konventioneller und einmal mit PCS-Kennlinie, erzielen die Schweißer Zeiteinsparungen zwischen 30 und 54%.

Die höhere Leistung des PCS-Sprühlichtbogens bringt deutliche Vorteile, da die größere Menge an Schmelze die Fugen schneller füllt und wegen der höheren Schweißgeschwindigkeit der Wärmeeintrag pro Längeneinheit geringer ist. Das führt zu geringerem Verzug und reduziert den Aufwand für nachträgliche Richtarbeiten. Auch die wie robotergeschweißt aussehenden, nahezu spritzerfreien Nähte tragen dazu bei, den Aufwand für Nacharbeiten zu mindern.

Neue Kennlinie erhöht Festigkeit und erlaubt mehr Freiheiten bei der Konstruktion

Die PCS-Kennlinie sorgt zudem für größere konstruktive Freiheiten und Festigkeitsverbesserungen. Bei gleicher mechanischer Belastbarkeit der tiefgeschweißten Fügestellen ist jetzt das a-Maß deutlich kleiner und Bohrungen, Gewinde und Schraubenköpfe lassen sich dichter an den anstoßenden Wandungen anordnen.

Die Schweißer betonen als einen der Vorteile der neuen Kennlinie, dass sie trotz der höheren Leistung bei hartem Lichtbogen praktisch spritzerfrei schweißen, was bei normalen Kennlinien nicht möglich war. Weiter sei das Fügen jetzt viel einfacher, weil das Schweißsystem auf Knopfdruck alles Weitere alleine erledigt.

Konventionelle Kennlinien definieren die Zahl der übergehenden Schmelztropfen beim Impulslichtbogen über die Frequenz der Impulse, also der elektrischen Spannungs- und Stromänderungen. Im Bereich des Sprühlichtbogens (zum Beispiel ab 300 Hz) erfolgt dann eine undefinierte, aber sehr hohe Tropfenzahl, bei der sich die Tropfen unabhängig von der Frequenz vom Schweißdraht lösen (sprühen).

Die bisher angebotenen Standardverfahren regeln die Spannung im Sprühlichtbogenbereich konstant. Ein großer Störfaktor bei herkömmlichen Kennlinien ist dabei vor allem der instabile Lichtbogen beim Übergang vom Impuls- zum Sprühlichtbogen. Er sorgt vermehrt für Schweißspritzer.

Frequenz des Impulslichtbogens an die Sprühlichtbogen-Frequenz angeglichen

Die PCS-Kennlinie führt den Impuls- und den Standard-Sprühlichtbogen stufenlos und vor allem ohne Übergangslichtbogen zusammen. Vom reinen Impulslichtbogen kommend, gleicht sie die Frequenz ideal an die des Sprühlichtbogens an und hält dann den Strom konstant.

Der Wegfall des Übergangslichtbogens eliminiert die sonst vermehrt produzierten Schweißspritzer. Ein weiteres Merkmal der neuen Kennlinie ist der sehr kurze und druckvolle Sprühlichtbogen mit seinem schmaleren und tieferen Einbrand.

Als Parameter für die PCS dienen Angaben über Grundwerkstoff, Blechdicke, Schweißzusatzwerkstoff, Drahtdurchmesser und Zusammensetzung des Schutzgases. Der Drahtdurchmesser bestimmt dabei die Drahtgeschwindigkeit in Relation zu den Werkstückdicken und damit die erforderliche Leistung – und die ist ihrerseits abhängig von der Werkstückdicke und der Schweißgeschwindigkeit.

Passende Kennlinien lassen sich für veränderte Rahmenbedingungen speichern

Für von diesem Standard abweichende Rahmenbedingungen sind jeweils passende PCS-Kennlinien definiert und lassen sich bei Bedarf in den Kennlinienspeicher laden. Prinzipiell lässt sich die PCS über die Spannung korrigieren, um eine definierte Lichtbogenlänge zu erzielen. Für die Lichtbogenkorrektur steht vom vorgegebenen Idealwert der Arbeitsspannung ein großes Fenster zur Verfügung.

Mit dem Verändern der Spannung ändern sich auch die elektrische Leistung und damit die Wärmeeinbringung. Schweißtechnisch bietet die PCS noch einen weiteren Vorteil, da sie ein längeres Stickout von bis zu 4 cm ermöglicht.

Manfred Schörghuber ist Entwicklungsingenieur im Bereich Prozesstechnik bei der Fronius International GmbH, A-4600 Wels, Gerd Trommer ist Inhaber des Redaktionsbüros rgt, 64579 Gernsheim.

Manfred Schörghuber und Gerd Tro | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/verbindungstechnik/articles/243551/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Mehr Sicherheit beim Fliegen dank neuer Ultraschall-Prüfsysteme
20.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

nachricht VL- und VSC-Drehmaschinen von EMAG: Die Bremsscheiben-Produktion auf ein neues Level heben
16.11.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie