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Nacharbeit kein Thema mehr

CMT-Verfahren steigert Wertschöpfung beim Schweißen und Löten
Nacharbeit kein Thema mehr

Mit dem spritzerfreien Cold-Metal-Transfer-Verfahren von Fronius lässt sich die Qualität beim thermischen Fügen deutlich steigern und die Nacharbeit wesentlich reduzieren. Dies zeigen praktische Erfahrungen zweier Anwender aus dem Zulieferbereich.

Dipl.-Ing. Gerd Trommer ist Fachjournalist in Gernsheim

Automobilzulieferer sind heute eng in die Wertschöpfungskette der Kraftfahrzeughersteller eingebunden. Fertigung nach dem Just-in-Time-Prinzip ist aus wirtschaftlicher Sicht überlebenswichtig. Für Schweißbetriebe resultiert hieraus die Forderung, das thermische Fügen so zu verbessern, dass aufwändiges manuelles Nachbearbeiten von Schweiß- und Lötverbindungen entfällt. Eine effiziente Lösung bietet das spritzerfreie Cold-Metal-Transfer- oder CMT-Verfahren der Fronius International GmbH, Wels/Österreich, das sich bereits in zahlreichen Unternehmen bewährt hat.
Die Bezeichnung „Cold Metal Transfer“ weist auf einen entscheidenden Unterschied zum konventionellen Lichtbogen-MSG-(Metall-Schutzgas)-Verfahren hin: den deutlich reduzierten Wärmeeintrag in die zu fügenden Metalle und den damit verbundenen geringeren Verzug. Der „kalte“ Metalltransfer basiert auf einem digital kontrollierten Kurzlichtbogen mit reversierendem Drahtvorschub. Letzterer besteht aus zwei voneinander entkoppelten Antriebssystemen mit zwischengeschaltetem Drahtpuffer. Der hintere Antrieb sorgt für den kontinuierlichen Drahtvorschub, der vordere führt eine prozessgesteuerte Reversierbewegung mit bis zu 70 Hz aus.
Erkennt die digitale Steuerung der Stromquelle den Beginn der Kurzschlussphase, reduziert sie den Schweißstrom, bis der Lichtbogen erlischt, und regelt die kurzzeitige Reversion des Schweißdrahtes. Dieses pulsartige Rückführen unterstützt maßgeblich den Tropfenübergang. Nach erfolgter Tropfenablöse erhöht das System den Strom und fördert den Draht wieder nach vorn. Der Lichtbogen baut sich erneut auf, und der Zyklus beginnt von vorn.
Wie sich das innovative Schweiß- und Lötverfahren im praktischen Einsatz bewährt, macht das Beispiel zweier Anwender deutlich, die über ihre Erfahrungen berichten: die ELB-Form GmbH, Vadans/Österreich und die HABS GmbH, Mogendorf. ELB-Form ist ein Automobil-Zulieferer, dessen Kompetenz im Fertigen komplexer Struktur- und Leichtbauelemente aus Stahl, CrNi-Stahl und Aluminium liegt. Bei diesem Unternehmen stellte das konventionelle robotergestützte MSG-(Metall-Schutzgas)-Schweißen einen Produktionsengpass dar. Schweißfehler infolge unkontrollierter Wärmeeinbringung und schlechter Spaltüberbrückung erforderten häufig ein manuelles Nachschweißen. Auch Schweißspritzer waren ein erhebliches Problem: Aus optischen und sicherheitstechnischen Gründen müssen alle Bauteile frei von Spritzern sein, was aufwändiges Nacharbeiten erforderlich machte.
Helmut Haspl, Werksleiter und Mitglied der Geschäftsführung, blickt zurück: „Unser Ziel war ein Workflow, bei dem die zeit- und kostenintensiven Nacharbeiten wegfallen. Mit dem CMT-Prozess von Fronius fanden wir den entscheidenden Schlüssel, um dies zu realisieren.“ Die definierte Tropfenablöse sorge zusammen mit einer außergewöhnlich guten Spaltüberbrückung, einer verringerten Wärmeeinbringung und der Spritzerfreiheit für reproduzierbar fehlerfreie Schweißungen. „Mit CMT erzielen wir eine deutlich höhere Produktqualität und Produktivität als bisher, da die kosten- und zeitintensiven Nachbesserungsarbeiten vollständig entfallen“, versichert Haspl.
Besonders markante Bauteile von ELB-Form sind ein aus Aluminium gefertigter Überrollbügel für den Opel Tigra und ein Wärmetauscherrohr aus CrNi-Stahl. Die Schweißkonstruktion für den Überrollbügel muss die sicherheitstechnischen Kriterien erfüllen, wobei es auf eine fehlerfreie Schweißnaht ohne Nachschweißen ankommt. Darüber hinaus soll die Konstruktion als Blickfang noch eine 1A-Oberfläche haben. Hier spielt die Spritzerfreiheit eine wichtige Rolle.
Beim Wärmetauscherrohr sollen angeschweißte Faltenbälge die einsatzbedingten thermischen Längenänderungen kompensieren. Die Wand der Faltenbälge ist lediglich 0,4 mm dick, die des Wärmetauscherrohrs 2 mm. Hier stehen neben der Spritzerfreiheit eine sehr gute Spaltüberbrückung und ein geringer Wärmeeintrag im Vordergrund. In beiden Anwendungen erweist sich CMT als überlegenes Schweißverfahren: Es ist schneller, sicherer und kostengünstiger als vergleichbare Methoden.
Ähnliche Erfahrungen machte auch Bernd Ruß, der in seinem Roboter-Lohnschweißbetrieb HABS hochwertige Teile für Automobilhersteller sowie Kunden aus den Bereichen Telekommunikation, Sanitär- und Einrichtungsindustrie fertigt: „Mit dem CMT-Verfahren konnten wir unseren technischen Vorsprung im Dünnblechbereich ausbauen.“ Beim Schweißen von CrNi-Stählen im Bereich von 0,3 bis 3 mm sei das Verfahren nicht mehr wegzudenken. Neben der Spritzerfreiheit seien der deutlich geringere Wärmeeintrag und die exzellente Spaltüberbrückung die wichtigsten technischen Vorteile des Verfahrens. „Diese Faktoren führen zu einer deutlich höheren Wirtschaftlichkeit des Schweißprozesses“, bilanziert der HABS-Geschäftsführer.
Eine technisch und wirtschaftlich interessante Anwendung bei HABS ist das Löten verzinkter Stahlbleche. Beim konventionellen MIG-(Metall-Inertgas)-Löten verdampft die Zinkschicht aufgrund von Überhitzung. Die Dämpfe machen den Lichtbogen unruhig und sind die Ursache für Schweißspritzer. Zudem wird der Korrosionsschutz der verzinkten Stahlbleche aufgrund der Zinkverdampfung geschwächt. Die kontrollierte Wärmezufuhr beim CMT- Löten verhindert dagegen weitgehend, dass Zink verdampft. Der Lichtbogen bleibt stabil und liefert auch hier ein spritzerfreies Ergebnis. „Da die Zinkschicht praktisch vollkommen erhalten bleibt, bedeutet dies auch eine höhere Qualität und Wertschöpfung der verlöteten Teile“, merkt Ruß an.
Nach Angaben des Geschäftsführers bietet der CMT-Prozess gegenüber konventionellen MSG-Schweißverfahren eine über 50 % bessere Spaltüberbrückung und – je nach Anwendung – eine zwei- bis dreifach höhere Schweißgeschwindigkeit. Wirtschaftlich besonders interessant sei die gemeinsame Wirkung des geringeren Wärmeeintrags und der besseren Spaltüberbrückung. Diese Kombination führe zu hohen Einsparungen im Vorrichtungsbau, da nun einfachere Haltevorrichtungen ausreichten und der Material- und Montageaufwand geringer sei.
Die vorgestellten Beispiele zeigen, wie sich eine innovative Schweißtechnik positiv auf die Kostenstruktur und den gesamten Workflow eines Schweißbetriebes auswirkt. Besonders die Tatsache, dass beim CMT-Prozess Nacharbeiten wie das Nachschweißen fehlerhafter Nähte oder das Entfernen von Schweißspritzern entfallen, trägt zu einer kurzfristigen Amortisation der Investition bei.
Nähere Informationen zum CMT-Verfahren bietet Fronius auf der Messe Schweißen & Schneiden in Essen in Halle 3, Stand 304.

Messeneuheiten
Grundlegende Neuerungen will die Fronius International GmbH, Wels/Österreich, den Besuchern der Messe Schweißen & Schneiden in Essen bieten (Halle 3, Stand 304): Neben innovativen Anwendungen der spritzerfreien Cold-Metal-Transfer-Technik präsentieren die Österreicher beispielsweise ein neuartiges Konzept für das Widerstands-Punktschweißen.
Zu den Highlights gehören auch das Laser-Hybrid-Verfahren für dickere Bleche und höhere Prozessgeschwindigkeiten sowie neue Techniken des Plasmaschweißens und -schneidens, wobei letztere auf Flüssigkeit statt wie bisher auf Gas basiert. Neue Maßstäbe in ihrer Leistungsklasse sollen die weiterentwickelten volldigitalen Schweißsysteme Transpocket 2500 und 3500 setzen, die mit niedrigem Gewicht und hoher spezifischer Leistung und Flexibilität aufwarten.
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