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Erwärmen Sie Ihr Arbeitsgerät!

| Autor: Simone Käfer

Ein gleichmäßiges Erwärmen ist bei manchem Werkstück Teil des Montageprozesses. Induktive Vorwärmgeräte sorgen für eine gleichmäßige Wärmeführung, die ein Reißen des Materials verhindert.

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Um das Material nicht unnötigen Strapazen auszusetzen, gehören zu einigen Montageprozessen Anwärmarbeiten. Meist wird nach dem Induktionsprinzip vorgewärmt.
Um das Material nicht unnötigen Strapazen auszusetzen, gehören zu einigen Montageprozessen Anwärmarbeiten. Meist wird nach dem Induktionsprinzip vorgewärmt.
(Bild: Ceramic Stove top Heating Elements by IcemanJ)
  • Eldec stellt Generatoren her, die in zum Teil aufwendigen Manufakturprozessen entstehen und vor ihrer Auslieferung umfassend geprüft werden.
  • Der Heater von Schaeffler ist mit einer Temperatur-Zeitsteuerung und mehreren Funktionen ausgestattet, die vor Überhitzung schützen.
  • Ritter bietet mechatronische Speziallösungen mit elektronisch geregelten Induktionsheizungen für rotierende Walzen.

Vor der Montage sollten Werkstücke möglichst homogen erwärmt werden. Denn bei zu hoher Leistung entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem äußeren und inneren Bereich des Werkstücks, die Risse und Verspannungen im Material nach sich ziehen kann. Durch die induktive Vorerwärmung wird sichergestellt, dass auch kritische Werkstoffe mit erhöhtem Kohlenstoffäquivalent oder Bauteile mit ungünstiger Geometrie prozesssicher rissfrei verschweißt werden können.

Emag Automation ist unter anderem auf die Laserbearbeitung von zentralen Getriebekomponenten spezialisiert. Getrieberäder fertigt das Unternehmen auf der eigenen ELC-Anlage innerhalb von 10 s: Die Maschine wird automatisch beladen, anschließend werden die Bauteile miteinander verpresst, induktiv auf etwa 170 °C vorerwärmt und dann mit Laser verschweißt. Zum Vorwärmen nutzt Emag einen Generator von Eldec. Die Unternehmen arbeiten seit über fünf Jahren zusammen. Emag erwähnt sogar, dass es nur die MFG-Generatoren als Energiequelle für seine Füge- und Laserschweißmaschinen verwendet.

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Der Vorwärmer aus der Manufaktur

Die Generatoren entstehen im Rahmen von zum Teil aufwendigen Manufakturprozessen und werden vor ihrer Auslieferung umfassend geprüft, berichtet Eldec. Der Resonanzschwingkreis und ein Großteil der Komponenten sind Eigenfertigungsteile – nur so lassen sich die selbst gesetzten Anforderungen an eine hohe Leistungsdichte erfüllen. Alle Generatoren arbeiten mit einem robusten Wechselrichtersystem.

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Drei Fragen an den Anwender

Andreas Mootz, Geschäftsführer von Emag Automation, erzählt, warum er seit Jahren Produkte von Eldec einsetzt.

Warum entschieden Sie sich für die Lösung von Eldec?

Zunächst einmal überzeugt uns der Entwicklungsstand der Technik. Die Generatoren verfügen über eine sehr fortschrittliche Leistungselektronik und Steuerungstechnik. Das macht es uns einfach, sie in unsere Maschinen zu integrieren beziehungsweise sie passgenau zu konfigurieren. Zudem ist die Technik sehr zuverlässig.

Sie arbeiten schon über fünf Jahre mit Eldec zusammen. Was zeichnet für Sie die Zusammenarbeit aus?

Die große Bandbreite des Programms macht es uns einfach, eine jeweils passgenaue Energiequelle für den induktiven Erwärmungsprozess in der Maschine auszuwählen. Gleichzeitig ist die Zusammenarbeit extrem unkompliziert. Im Grunde können wir fast schon aus dem Katalog heraus bestellen und uns anschließend auf eine perfekte Lösung verlassen.

Wenn Sie sich auf einen Vorteil der Generatoren festlegen müssen, welcher ist das?

Es kommt häufig vor, dass wir aufgrund von unterschiedlichen Bauteilgeometrien zwei Induktoren für die Erwärmung benötigen. Dann ist es natürlich mit Blick auf den Bauraum in der Maschine, die interne Verkabelung und die Steuerung ein großer Vorteil, wenn dafür nur ein Generator benötigt wird.

In Verbindung mit der abgestimmten Steuerungstechnik entsteht so ein energieeffizientes Produkt. „Wir konstruieren praktisch wartungsfreie Produkte, die völlig unauffällig in der Maschine ihren Dienst verrichten”, erklärt Stefan Tzschupke, Head of Business Development Generators bei Eldec. Auf der anderen Seite profitieren Maschinenbauer wie Emag Automation von der Eldec-Produktpalette. Allgemein bietet das Unternehmen Niederfrequenz-, Mittelfrequenz- und Hochfrequenz-Generatoren von 5 bis 1500 kW sowie DF- und SDF-Generatoren von 50 bis 3000 kW an. In den Maschinen von Emag Automation kommen ausschließlich die Mittelfrequenz-Generatoren (MFG) zum Einsatz. Die Vorwärmgeräte können auf Wunsch mit zwei bis acht Ausgängen geliefert werden, deren Leistung unabhängig voneinander oder gleichzeitig geregelt wird.

Induktives Anwärmgerät für rotierende Teile

Falls Sie Wälzlager und rotationssymmetrische Teile aus Stahl schonend anwärmen wollen, interessieren Sie vielleicht die Heater der Schaeffler-Tochter FAG. Eine Temperatur-Zeitsteuerung sorgt für ein kontrolliertes Anwärmen. Diese Besonderheit und eine horizontale Positionierung der Induktionsspule im Gerätegehäuse sorgen für eine gleichmäßige Erwärmung der Werkstücke. Da induktiv erwärmte Werkstücke magnetisch werden, besitzen die Anwärmgeräte eine Entmagnetisierungsfunktion. Dadurch sinkt das Beschädigungsrisiko des Werkstücks.

Zudem sind die Heater mit verschiedenen Funktionen ausgestattet, die sie vor Überhitzung schützen. Zum einem ist die Induktionsspule im Gehäuse der Geräte positioniert und nicht in der Wälzlagerbohrung. Zum anderen verfügen alle Geräte über einen Thermoschutz, der sie bei Überhitzung sofort abschaltet. Weiteren Schutz bietet ein Kühlkörper, mit dem alle Geräte serienmäßig ausgestattet sind. Durch diese Sicherheitsfunktionen eignen sich die Geräte für die Serienmontage.Ihre Sicherheit und Zuverlässigkeit hat auch der Tüv Rheinland bestätigt. Vielfältiger Lieferumfang sowie eine erweiterte Gewährleistung von fünf Jahren unterstreichen das Qualitätsniveau.

Mechatronische Speziallösung für rotierende Walzen

Für alle, die rotierende Walzen erwärmen, hält Ritter Elektronik eine Lösung bereit. Das Unternehmen entwickelt mechatronische Speziallösungen mit elektronisch geregelten Induktionsheizungen. Beispielsweise reicht bei einem Hochfrequenz-Multizonenheizer eine einfache Mantelung. Der Heizer wird in mehrere Zonen unterteilt und die Frequenz liegt bei 10 bis 15 kHz. Kurze Drahtlängen erhöhen den Wirkungsgrad und sparen Platz. Erhöhter elektronischer Aufwand kommt durch das Speisegerät für die Mehrzonenlösung. Allerdings bietet es auch eine dreiphasige Einspeisung ohne Netzunsymmetrien und deutlich geringere Leistungsverluste als Einzonenheizer. Die benötigten Temperaturregelkreise werden im Speisegerät als Softwareregler realisiert und die Temperaturmessungen werden mittels eines Multikanalmesssystems durchgeführt.

Bei dieser Lösung wird sowohl die Lieferung der seriellen Daten als auch die Energieversorgung der rotierenden Elektronik über einen berührungslosen Messwertübertrager umgesetzt. Für erhöhte Anforderungen an Prozesssicherheit und Funktionalität kann der geschickte Einsatz von Elektronik die Wirkungsweise herkömmlicher mechanischer Komponenten jedoch deutlich verbessern.

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Über den Autor

 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung und Werkstoffe, MM MaschinenMarkt