Kontrollierter Kurzschluss, spritzerarmer Prozess

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Bernhard Reichenbach bernhard.reichenbach@konradin.de

Mit zwei neuartigen „kalten“ Fügeverfahren, die im Rahmen der Messe Euro-Blech vorgestellt wurden, lassen sich dünne Bleche mit niedriger Wärmeeinbringung spritzer- und verzugsarm löten oder schweißen. Zeit- und kostenintensive Nacharbeit erübrigt sich. Die Eigenschaften und Potenziale dieser Verfahren schaffen die Voraussetzung für einen erfolgreichen Einsatz in Branchen wie der Automobil- und Zuliefer-, der Luft- und Raumfahrt- sowie der Gebrauchsgüterindustrie, aber auch der Lüftungs- und Klimatechnik.

Als „digitale Revolution im Schweißen“ präsentierte die Fronius GmbH, Kaiserslautern, ein neuartiges MSG-(Metall-Schutzgas)-Schweißverfahren: den CMT-Prozess. CMT (Cold Metal Transfer) ist eine spezielle Lichtbogentechnik für automatisierte sowie roboterunterstützte Anwendungen beim Fügen dünner Bleche, die die Grenzen des Lichtbogenschweißens neu definieren soll.

CMT bezeichnet einen Kurzlichtbogen-Prozess, der sich deutlich von den bisherigen unterscheidet. Kern der Innovation ist die Tropfenablöse. Beim konventionellen Prozess bewirkt ein relativ hoher Strom – verbunden mit einem großen Wärmeeintrag in das Teil – diesen Vorgang. „Beim CMT hingegen ist die Wärmeentwicklung gering und der Prozess entsprechend kälter“, betonte Ing. Mag. Heinz Hackl, Mitglied der Geschäftsleitung der Fronius-Gruppe und verantwortlich für Forschung und Entwicklung. Ursachen hierfür seien eine digital geregelte schnelle Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Drahtes sowie ein praktisch stromloser Werkstoffübergang. „Statt wie konventionell in der Kurzschlussphase stark anzusteigen, wird der Strom auf ein sehr niedriges Niveau geregelt“, erläuterte Hackl. „Der Tropfen löst sich dennoch, da die Rückbewegung des Drahtes den Vorgang unterstützt.“ Die dosierte Tropfenablöse sorge für spritzerfreie, schmale, qualitativ hochwertige Schweiß- und Lötnähte.

Weitere Vorteile des Verfahrens sind laut Fronius ein extrem stabiler Lichtbogen, eine präzise geregelte Lichtbogenlänge, eine größere Spaltüberbrückbarkeit und geringerer Verzug. Die genannten Stärken prädestinieren den CMT-Prozess unter anderem für das Löten verzinkter Bleche, das Schweißen von Dünnblech ab 0,3 mm Dicke, das Fügen von Stahl mit Aluminium sowie für Dick-/Dünnblech-Verbindungen. Die Korrosionsschutzwirkung in der gefügten Verbindung soll erhalten bleiben.

Neue Anwendungen und Möglichkeiten erschließt auch das von der EWM GmbH, Mündersbach, erstmals vorgestellte Cold-Arc-Schweißverfahren, das sowohl automatisiert als auch manuell eingesetzt werden kann. Basis ist eine hochdynamische Inverterschaltung in Verbindung mit einer sehr schnellen digitalen Stromregelung. Laut Anbieter wird damit beim Wiederzünden des Kurzlichtbogens die Leistungsspitze im Lichtbogen stark abgesenkt, so dass er wesentlich kälter ist als bei herkömmlichen Verfahren. Die verminderte Wärmeeinbringung und der nahezu leistungslose Werkstoffübergang reduzieren den Verzug. Der digital kontrollierte Kurzschluss ermöglicht einen spritzerfreien Prozess. Der Werkstoffübergang erfolgt verschleißfrei – ohne mechanische Unterstützung durch den Drahtantrieb. Der Draht wird mit handelsüblichen Brennersystemen gefördert, aufwendige Spezialkomponenten sind nicht erforderlich.

Das Verfahren eignet sich beispielsweise für sehr dünne Bleche sowie für Stahl/Aluminium- und Magnesium/Aluminium-Mischverbindungen. Möglich ist auch das wärmereduzierte Löten mit niedrigschmelzenden Zusatzwerkstoffen auf Zink-Basis. Verzinkte Bleche lassen sich ohne Beeinträchtigung der Zink-Schicht löten.