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Verbindungtechnik

Its cool man

28.09.2006 | Redakteur:

Neues digitales Metall-Schutzgas-Schweißverfahren ermöglicht das spritzerfreie Fügen dünner Bleche ab 0,3 mm. Die Buchstaben CMT stehen für Cold Metal Transfer. Cold ist beim Schweißen zwar...

Die Buchstaben CMT stehen für Cold Metal Transfer. Cold ist beim Schweißen zwar relativ, aber bei dem neuen Prozess bleiben die zu fügenden Werkstücke und vor allem deren Nahtzonen deutlich kälter als beim konventionellen Metall-Schutzgas-(MSG-) Schweißen. Aus der reduzierten Wärmeeinbringung resultieren Vorteile wie geringer Verzug und höhere Genauigkeit. Dies ist jedoch nur ein Kennzeichen der neuen MSG-Lichtbogentechnik der Fronius International GmbH für automatisierte und roboterunterstützte Anwendungen. Weitere Vorteile bestehen in der höheren Qualität der Verbindung, der Spritzerfreiheit, dem Schweißen von Dünnblechen ab 0,3 mm Dicke und der Möglichkeit, auch Stahl mit Aluminium zu verbinden. Die höhere Qualität bedeutet zum Beispiel höhere Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit und damit weniger Ausschuss. Außer zum Schweißen ist das neue Verfahren auch für Lötprozesse geeignet. Die Basis bildet der Kurzlichtbogen. Der CMT-Prozess bricht ihn gezielt ab. Es entsteht quasi eine Folge von heiß–kalt–heiß–kalt. Dieser Heiß-kalt-Vorgang reduziert den Lichtbogendruck deutlich. Beim normalen Kurzlichtbogen verformt sich die Elektrode während des Eintauchens und schmilzt schlagartig bei hohem Kurzlichtbogenstrom auf. Im Gegensatz dazu zeichnet sich der CMT-Prozess durch ein großes Prozessfenster und daraus resultierender hoher Stabilität aus. Dies ist zum Beispiel beim schlagartigen Umorientieren des Schweißbrenners wichtig.Drahtbewegung ist in die Prozessregelung eingebundenVom bekannten Kurzlichtbogen-Prozess unterscheiden den Cold-Metal-Transfer-Prozess drei markante Kriterien: Die Drahtbewegung ist in die Prozessregelung eingebunden, die Wärmeeinbringung ist reduziert und der Werkstoffübergang erfolgt spritzerfrei. Die erste Innovation besteht darin, dass die Bewegung des Drahtes in den Schweißprozess und seine Regelung integriert ist. Jeweils beim Eintritt des Kurzschlusses unterbricht die digitale Prozessregelung einerseits die Stromzufuhr und steuert andererseits das Zurückziehen des Drahtes. Diese Vor- und Zurückbewegung findet mit einer Frequenz von bis zu 70 Hz statt. Das Zurückziehen des Schweißdrahtes unterstützt während des Kurzschlusses die Tropfenablöse. Das Umsetzen der elektrischen Energie in Wärme ist ein Kennzeichen und gleichzeitig eine teilweise kritische Nebenwirkung des Lichtbogenschweißens. Diese reduziert der CMT-Prozess durch den nahezu stromlosen Werkstoffübergang deutlich. Der kontrolliert abgebrochene Kurzschluss führt weiter zu einem geringen Kurzschlussstrom. Infolge der unterbrochenen Stromzufuhr bringt der Lichtbogen während der Brennphase nur sehr kurze Zeit Wärme in die zu fügenden Materialien ein. Bisher galt beim Lichtbogenschweißen ein spritzerfreier Prozess bestenfalls als Ziel. Auch bei optimaler digitaler Prozessregelung wurde immer nur von spritzerarm gesprochen. Nach den ausgiebigen Testerfahrungen wählt Fronius für den CMT-Prozess jetzt aber die Beschreibung „spritzerfreier Werkstoffübergang“. Sie ist das Ergebnis der beiden Effekte Draht-Vor- und -Rückbewegung sowie kontrollierter Kurzschluss.Hohe Spaltüberbrückbarkeit erleichtert AutomatisierungGenerell eröffnet die Kombination aus integrierter Drahtbewegung, reduzierter Wärmeeinbringung und Spritzerfreiheit dem Schweißen und Löten bisher verschlossene Anwendungen und sorgt für eine höhere Produktivität sowie geringere Ausschuss- und Nacharbeitskosten. Die hohe Spaltüberbrückbarkeit ergänzt diese Vorteile und führt zu besser beherrschbaren automatisierten Prozessen. Eine einwandfreie Optik der Fügenaht unterstreicht diese Vorteile. Einige neue Anwendungsfelder sind: - Dünnbleche ab einer Dicke von 0,3 mm lassen sich jetzt sogar stumpf schweißen oder löten. Dies gilt zum Beispiel beim Schweißen von Aluminiumblechen ohne die sonst erforderlichen Hilfsmittel zum Spannen, Halten und Vermeiden des Durchfallens oder -brennens.- Aluminium-Stahl-Verbindungen sind bisher lediglich - und dies mit deutlichen Einschränkungen - mit dem Laser schweißbar. Das CMT-Verfahren liefert hier sowohl hinsichtlich Nahtoptik als auch metallurgischer Verbindung neue Möglichkeiten.Prinzipiell bietet die CMT-Technik eine Alternative zu allen automatisierten oder roboterunterstützten Metall-Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren beim Fügen von dünnen Blechen. Das gilt auch hinsichtlich der Grund- und Zusatzwerkstoffe. Darüber hinaus ergeben sich Perspektiven aus weiteren innovativen Produkten, die Fronius zur Zeit auf diesem Sektor entwickelt, und aus dem Schweißen von Magnesium.Für den Cold-Metal-Transfer-Prozess hat Fronius neue Systemkomponenten entwickelt, die auf der digitalen Gerätefamilie basieren. Neue Lösungen kennzeichnen die Drahtförderung. Zum einen gibt es zwei digital geregelte Drahtantriebe, wobei der vordere Antrieb den Draht pro Sekunde bis zu siebzigmal vor und zurück bewegt und der hintere den Draht nachschiebt. Um die beiden Antriebe zu entkoppeln, befindet sich zwischen ihnen der Drahtpuffer. Dieses Verfahren erreicht eine praktisch kraftfreie Drahtbewegung. Die Stromquellen TPS 3200/ 4000/5000 CMT mit 320/400/500 A Stromstärke haben die Grundeigenschaften wie die vollkommen digitalisierten und mikroprozessorgesteuerten Inverterstromquellen der entsprechenden TPS-Systeme. Sie sind für alle Schweißprozesse geeignet. Zusätzlich ist das Funktionspaket für den CMT-Prozess integriert.Die Fernbedieneinheit RCU 5000i verfügt über ein Volltext-Display und die Schweißdatenüberwachung mit Q-Masterfunktion. Die Fernbedienung zeichnet sich durch eine systematische Menüstruktur sowie die einfache Benutzerführung und -verwaltung aus. Für die optimale Kühlung des Roboterbrenners sorgt das wassergekühlte Gerät FK 4000 R. Das Roboterinterface ist für alle marktüblichen Industrieroboter sowohl mit analoger, digitaler oder Ansteuerung über Feldbus geeignet. Der digital geregelte Drahtvorschub VR 7000 CMT sorgt für die sichere Drahtförderung aus allen handelsüblichen Drahtgebinden.Für den Cold-Metal-Transfer-Prozess wurden passende Systemkomponenten entwickeltDas Besondere des kompakten Roboterschweißbrenners Robacta Drive CMT ist der digital geregelte, getriebelose und hochdynamische AC-Servomotor. Er sorgt für die genaue Drahtförderung in beiden Richtungen und den konstanten Anpressdruck. Zwischen Drahtvorschub und Roboterschweißbrenner befindet sich der Drahtpuffer. Er entkoppelt deren Drahtantriebe und stellt zusätzlich die Speicherkapazität für den Draht bereit. Montiert wird er am besten am Balancer oder auf der dritten Achse des Roboters.

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