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Orbitalum Orbitalsschweißen gewinnt in der modernen Produktion an Bedeutung

| Autor/ Redakteur: Walter Lutz / Stefan Graf

Orbitalschweißen ist ein vollmechanisches Schutzgas-Schweißverfahren, bei dem die Elektrode samt Lichtbogen 360° um runde Werkstücke herumgeführt wird. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: Hohe Verfahrenssicherheit und Reproduktionsfähigkeit sowie hochwertige Schweißnähte.

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Neben den klassischen Rohr-an-Rohr-Orbitalschweißanwendungen findet die Orbitalschweißtechnik auch Einsatz im Wärmetauscherbau, hier werden speziell für diese Anwendung entwickelte Rohreinschweißköpfe und HVAC-Schweißköpfe eingesetzt.
Neben den klassischen Rohr-an-Rohr-Orbitalschweißanwendungen findet die Orbitalschweißtechnik auch Einsatz im Wärmetauscherbau, hier werden speziell für diese Anwendung entwickelte Rohreinschweißköpfe und HVAC-Schweißköpfe eingesetzt.
(Bild: Orbitalum)

In Branchen, in denen dünnwandige Rohre in gleichbleibend guter Qualität verschweißt werden, spielt das Orbitalschweißen seine Vorteile aus. Dazu gehören beispielsweise die Halbleiterfertigung, die Lebensmitteltechnik, die Luft- und Raumfahrt, Pharma und Chemie sowie der Wärmetauscherbau – also überall da, wo aggressive und korrosive Medien oder hohe Prozessdrücke eine leckagefreie Verrohrung sowie ein hoher Hygieneanspruch voraussetzen.

Aufgrund der strengeren Anforderungen, einem Mehr an Qualitätsbewusstsein sowie dem Facharbeitermangel steigt der Bedarf an Orbitalschweißsystemen seit Jahren stetig. Auch die zunehmende Dokumentationspflicht tut ihr übriges, denn dank intelligenter Schweißstromquellen und definierter Prozesse entspricht dieses Verfahren den internationalen Anforderungen.

Eine Orbitalschweißanlage besteht aus Stromquelle mit Steuerung und Kühleinheit, dem Schweißkopf mit Schlauchpaket für die Zuführung von Steuersignalen, Schutzgas, Kühlmedium und Schweißstrom. Bei den Schweißköpfen wird zwischen geschlossenen und offenen Schweißkopftypen unterschieden.

Orbitalschweißkopftypen für dünnwandige Rohre

Bei dünnwandigen Rohren – etwa aus Edelstahl oder Titan – bis etwa 170 mm Durchmesser und Wandstärken von 0,3 bis ca. 3,5 mm, kommen geschlossene Köpfe und das Wolfram-Inertgas-Schweißverfahren (WIG) zum Einsatz. Der Schweißprozess läuft dabei unter gleichbleibenden Bedingungen im Orbitalschweißkopf ab, der das Rohr komplett umgibt. Unter permanenter Schutzgasatmosphäre wird eine WIG-Elektrode über den Schweißkopfrotor definiert um das Rohr herumgeführt. Die zu verschweißenden Rohre werden stumpf (spalt- und versatzfrei) durch einen Lichtbogen miteinander verschweißt. Das setzt eine gute Nahtvorbereitung voraus: rechtwinklig getrennte Rohre, eine gleichbleibend plane Anfasung sowie eine metallisch saubere und gratfreie Oberfläche können durch Einsatz modernster Orbital- Rohrtrenn- und Anfasmaschinen erzielt werden.

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Die Abmessung der Schweißköpfe wurde im Laufe der Entwicklung immer kompakter, sodass heute auch unter beengten Montageverhältnissen geschweißt werden kann. Geschlossene Schweißköpfe gibt es aktuell für Rohrdurchmesser von 3 bis 170 mm. Bei größeren Wanddicken und Rohrdurchmessern bis 270 mm kommen häufig offene Orbitalschweißzangen zum Einsatz. Durch den offenen Lichtbogen besteht hier im Gegensatz zu geschlossenen Systemen die Möglichkeit, dem Schweißbad Zusatzmaterial in Form von Kaltdraht zuzuführen. Auch Mehrlagenschweißungen bei dickeren Wandstärken sind so möglich.

Das Handling des Schweißverfahrens am Beispiel der geschlossenen Schweißköpfe ist einfach: Der Kopf wird aufgeklappt und die beiden zu verschweißenden Rohre spaltfrei eingelegt. Der Rohrstoß wird zur Elektrode hin ausgerichtet. Nach dem Verschließen des Kopfes und dem Startvorgang wird der flüssigkeitsgekühlte Kopf mit Argon-Gas zuverlässig geflutet, gezündet und die Elektrode fährt sauber um das Werkstück herum. Anlauffarben werden durch die permanente Schutzgasabdeckung vermieden. Die Schweißung läuft automatisch, versatz- und spaltfrei in gleichbleibend hoher Qualität ab.

Intelligente Schweißstromquellen garantieren während des Prozesses ein Höchstmaß an Bediensicherheit: Durch Eingabe der werkstückabhängigen Parameter wie Material, Durchmesser und Wandstärke ermittelt die Stromquelle automatisch die zur Anwendung passenden Ströme, Pulszeiten, Schweißgeschwindigkeiten sowie bei offenen Schweißzangen die benötigte Drahtmenge.

Automatisch erkannt wird der angeschlossene Kopftyp, so dass der Bediener vor Schweißbeginn lediglich das entsprechende Schweißprogramm aufrufen und den Prozess starten muss. Die Arbeit mit diesem System ist so einfach und zuverlässig, dass in der Serienfertigung bei gleichbleibenden Rahmenbedingungen auch weniger qualifizierte Bediener beste Schweißergebnisse erzielen können.

Selbstverständlich ist bei modernen Schweißstromquellen auch eine lückenlose Datenaufzeichnung und -sicherung im LAN des Kunden. Über die integrierte LAN-Schnittstelle lässt sich beispielsweise der Orbimat 180 SW ins Kundennetzwerk einbinden: Über das IoT-/Industrie 4.0-taugliche MQTT-Protokoll ist die Schnittstellen-Kommunikation mit verschiedenen Kundensystemen möglich. Der gesamte Schweißprozess kann so unmittelbar nachverfolgt werden, weil Bediener, Arbeitsvorbereiter und QS-Experten jederzeit Zugriff auf Projekte und Daten haben. Alle Schweißdaten und -programme jeder einzelnen Schweißung sind lückenlos abrufbar und dokumentierbar, können analysiert und für künftige Schweißungen übernommen oder optimiert werden. Produktionsabläufe lassen sich so besser planen, sind außerdem sicherer sowie kosten- und zeitsparender.

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