Teilautomatisch gefügt, gut gefahren

Fokus / Schweißen

Zum Kerngeschäft der österreichischen Tochter Dürr Anlagenbau des weltweit agierenden Konzerns zählen Lackieranlagen-Komponenten aus Edelstahl. Die müssen effizient und 100-prozentig zuverlässig geschweißt werden.

01. Oktober 2012

Am Standort in Zistersdorf, Niederösterreich, steht der Werkstoff Edelstahl im Mittelpunkt. Hier fertigen 130 Beschäftigte Komponenten für Lackieranlagen. Die Teile bestehen vor allem aus S235, S355JR, 1.4307, 1.4571, 1.4462 und 253 MA. »Neben Biegen, Trennschneiden, Stanzen und Oberflächenbehandlung bildet das Schweißen eine Kernkompetenz«, erläutert der 42-jährige Prokurist und Betriebsleiter Peter Hanzlovic. Der gelernte Betriebsschlosser und Maschinenbauingenieur stellt die Fertigungsaufgabe vor: Die 4,45 m lange Welle für die Lackieranlage fertigen die Experten aus 10 mm dickem Edelstahlblech.

Dafür kanten sie das im Werk zugeschnittene Material in ein Sechskantrohr mit 15 cm Inkreisdurchmesser. Die entstehende Längsfuge schließen sie mit einer Schweißnaht. Von der Qualität dieser Naht hängen die Stabilität und damit die einwandfreie Funktion der Welle entscheidend ab. Bis November 2011 fügten erfahrene Schweißer die Längsnaht rein manuell. »Nur hoch qualifizierte Fachleute sind in der Lage, die normgerecht feste, qualitativ hochwertige Schweißnaht zu setzen«, erklärt der Betriebsleiter. Zudem habe sich, so Peter Hanzlovic, das manuelle Fügen als Produktivitätsbremse erwiesen, weil nach dem Schweißen der Wurzellage ein Arbeitsgang des händischen Nachschleifens notwendig wurde, damit sich eine durchgehend plane Fläche für die Decklage ergibt.

Alternativen suchen und finden

Der Betriebsleiter und seine Teammitglieder suchten nach einer günstigeren Lösung: »Bald wurden wir auf die Vorschubwagen FDV 22 MF (FDV = Fronius Driving Vehicle) aufmerksam. Bereits im Testbetrieb zeigte sich: Die Pendelfunktion des Brenners hat in unserem Fall bedeutende Vorteile, sowohl für die Qualität als auch die Produktivität. Sie erfüllt unsere Anforderung, den relativ großen Spalt in nur einem teilautomatisierten Arbeitsgang zu schließen. Wir erhalten eine gleichmäßige, normgerechte Wurzelnaht, die sich ohne Nacharbeit als ebene Grundlage für die Decklage eignet.« Die Wurzellage ist pendelnd im Pulslichtbogenprozess gemäß der entsprechenden WPS (Welding Procedure Specification) gefügt. Fronius stellt für diesen MAG-Prozess mit dem Gas Arcal 12 die Kennlinien zur Verfügung. Die Decklage entsteht im Kurzlichtbogenprozess mit Fülldraht. Für beide Arbeitsgänge setzt Dürr das Schweißsystem Transpulssynergic 2700 von Fronius ein.

Seitlich zum 4,5 m langen Werkstück und parallel zu seiner Längsachse verläuft die Schiene, auf der sich der Fahrwagen mit dem pendelnden Brenner bewegt. Seitlich halten und führen ihn seine Magnetkräfte. Über die enorme Länge biegt die an beiden Enden in die Schweißvorrichtung horizontal eingelegte, 120 kg schwere Welle vor dem Schweißen bis zu 5 mm durch. Die Breite des zu schließenden Spaltes kann im Nahtverlauf deutlich differieren. Diese beiden Zustände sprachen unter dem Kosten-Nutzen-Aspekt gegen eine vollautomatische Lösung. Peter Hanzlovic beschreibt die Arbeitsabläufe mit dem FDV 22 MF: »Vor Beginn des Fügens stellt der Schweißer über die entsprechenden Funktionen die Pendelbewegung ein, maximal 25 mm.

Seine zertifizierte Schweißer-Qualifikation genügt, er muss nicht langjährige spezielle Erfahrungen mitbringen, wie sie zuvor beim manuellen Schweißen unabdingbar waren. Einstellen kann er auch die Geschwindigkeit für die Spaltüberbrückung und die Verweilzeit in der jeweiligen Endlage der Pendelbewegung. Alle Bewegungen sind nicht nur vor, sondern auch während des Schweißprozesses veränderbar. Während des gesamten Fügeprozesses überwacht der Schweißer die Lage und Führung des Schweißbrenners, kann jederzeit in den Prozess eingreifen und gegebenenfalls sofort korrigieren.«

Schneller Akkuwechsel

Das akkubetriebene Längsfahrwerk mit Permanentmagnet ist mit 22 kg belastbar und eignet sich für das mechanisierte Längsnahtschweißen im MIG/MAG-Verfahren. Der integrierte Permanentmagnet sorgt für die Traktion der Räder auf dem austenitischen Werkstück oder auf einer Schiene und ermöglicht das Schweißen in verschiedenen Positionen, etwa PA, PB, PC, PF und PG. Der Fahrwagen erreicht im vertikalen Betrieb 125 cm/min und horizontal 140 cm/min, wenn eine Belastung von 85 N angenommen wird. Die Energiequelle des Akkus mit minimal 2 h Schweißbetrieb bei etwa 45 min Ladezeit gewährt dem Anwender volle Mobilität. »Wir halten immer mehrere Akkus bereit, um Ausfallzeiten zu vermeiden. Der Akkuwechsel ist kurz, etwa wie bei einer Bohrmaschine. Und in unserem Dauereinsatz beträgt die Akkulaufzeit zirka 6 bis 8 h«, erklärt Peter Hanzlovic.

Auch in anderen Branchen der Metall verarbeitenden Industrie bewährt sich die mechanische Lösung mit dem FDV-Fahrwagen. Dies trifft zu, wenn lange, gerade Nähte effizient zu fügen sind, aber geringe Losgrößen oder andere Gegebenheiten einer vollautomatischen Fertigung entgegenstehen. Dürr setzt den Fahrwagen mit oder ohne Brennerpendelung bereits ab einem halben Meter Schweißnahtlänge ein. Im beschriebenen Arbeitsschritt an der Sechskantwelle beträgt die Kapazitätssteigerung 15 Prozent. Bei sieben Monaten liege der ROI für den Fahrwagen mit Pendelbrenner-Zubehör, so Hanzlovic.

Erfahrungen und Perspektiven

Peter Hanzlovic zeigt sich mit den Ergebnissen eines über zehnjährigen einwandfreien Betriebes von Fahrwagen und Schweißsystemen beim Fügen der Wellen sehr zufrieden. Er nennt zwei wesentliche Erfolge: »Erstens die Zeiteinsparung: Die Schweißnaht muss nicht mehr nachbehandelt werden, und die Abschmelzleistung ist um 30 Prozent höher als beim manuellen Schweißen. Der Anteil an der Einsparung beträgt rund 80 Prozent. Rund 30 min weniger brauchen wir für die beiden insgesamt 9 m langen Nahtlagen als vorher manuell.

Die restlichen 20 Prozent ergeben sich aus der deutlich höheren Effizienz, denn er arbeitet nicht mehr in gebückter Zwangslage wie zuvor, sondern in bequemer Höhe und insgesamt angenehmerer Arbeitssituation. Und zweitens profitieren wir von der höheren Qualität unserer Schweißergebnisse, ausgewiesen mit den normgerecht ausgeführten Nähten. Wir prüfen sie zu 100 Prozent per visueller Kontrolle. Der Durchbrand liegt bei 100 Prozent, und erzielt wird dies nahezu spritzerfrei. Die Einsparung pro Bauteil beträgt 25 Euro.«

Gerd Trommer

Fachjournalist aus Gernsheim

Euroblech Halle 13, Stand E76

Erschienen in Ausgabe: 06/2012