Ein Schlagwort und vier Alternativen

Was bringen die Verfahren dem Anwender? Kürzere Taktzeiten und höhere Produktivität sind zentrale Forderungen an die Produktion im industriell globalen Wettbewerb. Dem entsprechen in der Praxis zwei Trends: 1. höhere Produktionsleistungen, 2. zunehmende Grossserienproduktion. In der Schweisstechnologie lösen Hochleistungsverfahren zunehmend diese Aufgaben. Einerseits steigen die Fügegeschwindigkeiten, andererseits die Abschmelzleistungen. Das gilt primär bei hohen Stückzahlen, z. B. in der Automobil- und Zulieferindustrie, aber auch im Stahlbau beim Fügen grossvolumiger Bauteile mit grossen Verbindungsquerschnitten. Je nach Rahmenbedingungen der Anwendung und des Anwenders stehen inzwischen unterschiedliche Lösungen zur Verfügung.Stand der Technik: Hohes Niveau erreichtEin teilweise «turbulenter» Entwicklungsprozess mit deutlichen Innovationsschüben kennzeichnet sowohl die vergangenen Jahre der schweisstechnologischen Entwicklung generell als auch die des Hochleistungsschweissens. Die drei Hauptforderungen des Anwenders lauten heute: Stromquellen hoher Leistung, einfache Bedienerführung und höchste Verfügbarkeit der Schweisssysteme. Im Bereich des Lichtbogenschweissens bietet Fronius z.B. das Tandem-Verfahren und zwei Varianten von Eindraht-Verfahren mit grossen Drahtquerschnitten an. Das Spektrum rundet das LaserHybrid-Verfahren (Kombination von Laser- und MSG-Schweissen) als viertes und eigenständiges Verfahren ab. Voll digitalisierte Stromquellen: Flexibel und schnelle ProzessregelungDie vier Verfahren zeichnet eine Gemeinsamkeit aus: die Digitalisierung von Hard- und Software. Ohne die digital gesteuerten Schweissströme, die digitale Prozessregelung und das digitalisierte Schweiss-Know-how wären die heutigen Leistungen der Geräte, die Ergebnisse der Prozesse und die Qualität der Verbindungen nicht denkbar.Daten und Werte sagen vielZum Definieren der Leistung sind eindeutige Daten erwünscht. Vor allem der Anwender sucht solche Daten als Entscheidungshilfe. Im Vordergrund stehen hier die Abschmelzleistung und/oder die Schweissgeschwindigkeit. Die konkreten Schweissparameter hängen aber von zahlreichen Randbedingungen ab. Die Grafik (Bild 2) zeigt daher nur die prinzipiellen Zusammenhänge und Tendenzen von Schweissgeschwindigkeit und Abschmelzleistung.Schweissen mit grossen DrahtquerschnittenDas Erhöhen der Abschmelzleistung ist prinzi-piell über grössere Drahtfördergeschwindigkeiten möglich. Eine Grenze setzt der Schneideffekt. Er tritt besonders bei Aluminium auf; als Grenzwerte gelten für Draht mit ø 1,2 mm ca.18 m/min und für ø 1,6 mm etwa 11 m/min. Weitere Leistungssteigerungen sind deshalb mit grösseren Drahtdurchmessern bzw. -querschnitten erreichbar. Diese realisieren das Runddrahtschweissen mit Drähten zwischen ø 2,0 mm und ø 3,2 mm und das Flachdrahtschweissen mit z. B. 4,0 ¼ 0,5 mm Querschnitt. Gemeinsam ist beiden Verfahren der geringe Einbrand und die verbesserte Spaltüberbrückbarkeit.Flacher Draht bringt viele VorteileEin flacher Draht lässt sich bei gleichem Querschnitt unter bestimmten Umständen besser fördern als ein runder. Dies gilt, wenn die Auslenkungen über die breite Seite erfolgen. Im Vergleich dazu sind runde Stahldrähte relativ steif; besonders gilt dies für hochlegierte Stähle. Aluminiumdrähte gleichen Durchmessers haben dagegen eine geringere Stabilität, neigen zum Ausknicken und lassen sich deshalb schlecht fördern. Der Handel liefert z. B. Flachdrähte in Stahl mit Querschnitt 4,5 ¼ 0,5 mm und in Aluminium mit 4,0 ¼ 0,6 mm. Sie sind in allen üblichen Werkstoffarten und -qualitäten lieferbar.Beim Flachdraht ist das Verhältnis von schmaler zu breiter Seite wichtig; es bestimmt die Steifigkeit und damit die Förderbarkeit. Ausserdem entstehen unterschiedliche Schweissergebnisse, je nachdem, ob der Flachdraht längs oder quer zur Schweissrichtung geführt wird. Beim Flachdraht ergibt das einen wesentlichen verfahrenstechnischen Vorteil gegenüber dem Runddraht. Dem breiteren Lichtbogen entsprechen ein niedrigerer Lichtbogendruck und daraus resultierend ein geringerer Einbrand. Als maximale Abschmelzleistungen gelten bei Stahl 11 kg/h und bei Aluminium 4 kg/h. Für höhere Leistungen ist das Runddrahtschweissen prädestiniert.