MIG/MAG-Impulsschweißen in Zwangslagen

Kontinuierlicher, technischer Fortschritt ist das Prinzip der HEXA-METAL Kft in Ungarn, unter Führung des Geschäftsleiters Sándor Katona und des technischen Leiters Imre Hüse. Seit seiner Gründung vor fast 25 Jahren setzt das Unternehmen auf eine konsequente, technische Entwicklung und erlebt ein herausragendes Wachstum.

Diesem Grundsatz folgt das Unternehmen auch in Zukunft, und so ist die HEXA-METAL Kft eines der ersten Unternehmen, das sich für eine Teilnahme am Partnerprogramm des Unternehmens REHM GmbH u. Co. KG Schweißtechnik angemeldet hat. Als erfahrener Spezialist in dieser Branche ist das Unternehmen offen für neue technische Verfahren und daran interessiert, die im Rahmen des REHM-Partner-Programms angebotenen innovativen Lösungen bei komplexen Schweißarbeiten zu erproben.

Eine der vielen Aufgaben ist es, Schweißnähte im Inneren schwer zugänglicher Teile komplexer Maschinenkonstruktionen wirtschaftlich und den Qualitätsanforderungen entsprechend zu schweißen. Das ist eine komplexe Angelegenheit. Das Untergestell der 16 m langen Bohranlage in Abb.1 stellt – durch das Schweißen von senkrechten und waagerechten Kehlnähten im Inneren, halb geschlossenen Raum und aufgrund der engen Zugangsmöglichkeiten – die Schweißer vor ernsten Schwierigkeiten.

Die in Abb.2: dargestellten senkrechten, 300 mm langen Kehlnähte an der Stoßstelle der inneren Versteifungen und der Seitenwand wurden bisher, den Vorgaben der Regelwerke entsprechend, in der Position PF von unten nach oben pendelnd geschweißt. Das Schweißen in der senkrechten Position ist erforderlich, da in dieser Herstellungsphase die Drehung der Konstruktion schwer lösbar ist.

Wegen der Verwendung von traditionellen Schweißgeräten und der in der senkrechten Position eingesetzten niedrigen Stromwerte wurde im Leistungsbereich des Kurz/Mischlichtbogen gearbeitet. Der eingesetzte Leistungsbereich, zusammen mit dem Materialübergang und der äußerst schweren Schweißposition haben zu erheblichen Spritzern geführt. Die Schweißgeschwindigkeit und somit auch die Produktivität war sehr niedrig. Infolge der anstrengenden, unbequemen Position und der schweren Erreichbarkeit sind die Schweißnähte nicht homogen, was in solchen Fällen leider meistens der Fall ist. Ebenfalls erfordert die Entfernung der Spritzer und die Ausbesserung der Nahtfehler von den Mitarbeitern enorme Leistung, da diese Arbeiten an den engen Stellen und durch die kleinen Löcher schwierig und sehr zeitaufwendig sind.

Zur Erleichterung der Arbeit, der Verbesserung der Qualität und der Erhöhung der Produktivität haben wir das Gerät REHM MEGA.PULS® FOCUS eingesetzt. Bei der Aufgabe sind wir von folgenden Merkmalen ausgegangen:

• Durch den fokussierten Lichtbogen, gepaart mit der niedrigen Wärmezufuhr kann auch in der senkrecht nach unten gerichteten Schweißposition (PG) eine sichere Einschmelzung erreicht werden, wobei das Schweißgut nicht herunterfließt 
• Dank des extrem kurzen Lichtbogens (der Lichtbogen brennt tief in der Schmelze) kann der Vorgang hervorragend überwacht werden, der Schweißer sieht genau, was im Schmelzgut passiert
• Bei diesem Verfahren hat die Brennerhaltung keinen Einfluss auf das Ergebnis 
• Der Lichtbogen ist auch bei unsicherer Brennerführung äußerst stabil
• Das Spritzen ist auch bei unsicherer Brennerführung nur geringfügig​

​​​Nachdem die technologischen Untersuchungen auch die Experten der Fa. HEXA-METAL Kft überzeugt hatten und die Erfüllung der Qualitätserwartungen zugesichert wurde, wurde die "Wunderwaffe" umgehend eingesetzt.  Dank des geregelten Tropfenüberganges war bei den Spritzern eine erhebliche Verbesserung zu beobachten, so dass auch der Zeitbedarf der Nacharbeiten deutlich gesunken ist. Der durch das Verfahren FOCUS.PULS gewährte stabile Lichtbogen und die zuverlässige Einschmelzung haben ermöglicht, dass die senkrechten Kehlnähte anstelle der früheren PF-Position nun  in der PG-Position, also von oben nach unten, geschweißt werden können.

Zum einen ist das auch für die Schweißer bequemer, zum anderen vermindert es die Herstellungszeit der 300 mm langen Kehlnähte erheblich. Früher wurden für den Kurzlichtbogen in der PF-Position eine Stromstärke von 150 A und eine Drahtvorschubgeschwindigkeit von 3,2 m/Min eingesetzt. Heute hingegen verwendet man für die gleichen Schweißnähte mit dem Verfahren FOCUS.PULS eine Stromstärke von 200 A mit einer Drahtvorschubgeschwindigkeit von 8 m/Min. Die Messungen der Herstellungszeit der mit beiden Varianten hergestellten Kehlnähte ergaben, dass die Herstellungszeit beim Einsatz der herkömmlichen Technologie etwa 140 s betrug, während sie mit dem neuen Verfahren und mit der geänderten Schweißposition auf  30-35 s reduziert werden konnte. Das stellt eine Zeitreduktion von 75 % und somit eine enorme Produktivitätserhöhung dar.

Im Falle einer 300 mm langen Kehlnaht betrug die Zeiteinsparung 10 s, auf der 16 m langen Konstruktion gibt es jedoch 25 Innenversteifungen mit je 2 Kehlnähten pro Seite. Daher macht die gesamte Zeitersparnis – alleine bei diesen senkrechten Kehlnähten – nahezu 3 Stunden der Schweißhauptzeit aus. Dank dieser dreistündigen Zeitersparnis bei einem Volumenstromwert von 16 l/Min wurde um 2880 l weniger Schutzgas für das Schweißen der Versteifungen verbraucht.

Die Zeit für die Reinigung der mit dem traditionellen Verfahren hergestellten Schweißnähte beträgt etwa 10 Minuten pro Schweißnahtmeter. Aufgrund der Tatsache, dass durch die Verwendung des Verfahrens FOCUS.PULS weniger Spritzer auftreten, verkürzt sich diese Zeit auf etwa 3 Minuten pro Schweißnahtmeter und ergibt eine Ersparnis von etwa 70 %. Die Gesamtlänge der Kehlnähte der Versteifungen beträgt 30 m, somit beträgt die verminderte Reinigungszeit beim Einsatz des neuen Verfahrens etwa 3,5 Stunden.

Die Anwendung des modernen Verfahrens FOCUS.PULS und die Änderung der Schweißposition ergeben beim Schweißen der senkrechten Schweißnähte folgende Vorteile:

• Bequemere Schweißposition
•  Zuverlässige Einschmelzung
• Homogenere und schöner Schweißnahtoberfläche
• Wesentlich kürzere Lichtbogenzeiten → wesentliche Zeit- und Kosteneinsparung
• Weniger Spritzer → wesentliche Einsparung bei der Nachbearbeitung
• Weniger Schutzgasverbrauch

• Kleinere Deformation der Konstruktion

Zum Vergleich der mit dem traditionellen und mit dem FOCUS.PULS-Verfahren direkt auf dem Balken des Brückenkrans ausgeführten Kehlnähte sind in Abb.6 dargestellt. Bei dem Verfahren FOCUS.PULS ist die Naht bei zuverlässiger Einschmelzung trotz der Zwangslage schön. Trotz des in der Zwangslage ungewöhnlich hohen Drahtvorschubwertes (9,8 m/min) können der Lichtbogen und das Schweißgut gut kontrolliert werden. Die Verstärkungsplatten des Balkens werden nach der erfolgreichen Untersuchung bereits mit dem Verfahren FOCUS.PULS hergestellt. 

​Die im Zusammenhang mit dem REHM-Partner-Programm gesammelten Erfahrungen zeigen, dass die richtige Wahl der zum Produkt und zur Schweißaufgabe angepassten Technologie und Werkzeuge für den Arbeitsprozess überaus wichtig ist.  Die in der Verfahrensvariante FOCUS.PULS verborgenen Möglichkeiten können Lösungen anbieten, die mit den altbekannten MIG/MAG Verfahren gar nicht ausführbar sind. Es ist wichtig, neue Technologien kennenzulernen, weil sie den Unterschied zwischen „möglich“ und „unmöglich“ verdeutlichen können.