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17.08.2021

Automatisiertes WIG-Schweißen: Grundlagen und Erfolgsfaktoren

Vier Dinge, die man vor dem automatisierten WIG-Schweißen beachten sollte

Wer darüber nachdenkt, das WIG-Schweißen in seinem Betrieb zu automatisieren, steht – wie bei allen anderen Automatisierungsprozessen – zunächst einmal vor der Frage, ob sich der Einsatz einer Roboterschweißzelle oder eines Roboterschweißbrenners überhaupt lohnt. Dieser Beitrag von ABICOR BINZEL zeigt vier wichtige Dinge auf, die man dabei im Vorfeld beachten sollte.

Wirtschaftlich sinnvoll bei Serienfertigung

Die wichtigste Frage bei der Automatisierung einer WIG-Anwendung ist, wie bei jeder anderen Automatisierungs-Maßnahme auch, die nach der Wirtschaftlichkeit. Ob sich der Einsatz eines Roboterschweißbrenners und einer Roboterschweißzelle rechnet, muss daher vorab im Detail geprüft werden.

Die Einrichtung einer Roboterschweißzelle ist eine beträchtliche Investition. Diese lohnt sich vor allem bei Serienfertigungen mit hohen Stückzahlen und im Mehrschichtbetrieb. Um die Roboteranlagen mit einem guten Ertrag einzusetzen, werden ihre Taktzeiten optimiert. Rüst- und Wartungsarbeiten sind dabei immer zu berücksichtigen, da die Roboter in diesen Zeiten stillstehen und keine Leistung erbringen. Für eine möglichst schnelle Amortisation sollten Schweißroboter möglichst dauerhaft in Betrieb sein.

Geschulte Schweißer und Programmierer notwendig

Ganz gleich, ob manuell oder mit Roboter: WIG-Schweißen gelingt nur mit ausgebildeten Schweißspezialisten gut. Denn nur wer weiß, wie das WIG-Schweißverfahren funktioniert, kann sicherstellen, dass auch der Roboter eine hochwertige, fehlerfreie Schweißnaht schweißt. Beim automatisierten WIG-Schweißen werden im Vergleich zum Handschweißen höhere Stückzahlen bei höherer Schweißgeschwindigkeit produziert. Die Anwendung an sich und die Parameter unterscheiden sich jedoch kaum.

Eine wichtige Voraussetzung sind ausreichende Programmierkenntnisse für den jeweiligen Schweißroboter. Programmierer stellen sicher, dass die Roboter die schweißtechnischen Bewegungsabäufe richtig ausführen und legen die Bewegungen der Roboters an den Bauteilen sowie die Reihenfolge der Schweißnähte im Rahmen der taktzeitoptimierten Fertigung fest. Deshalb geht es auch bei einem automatisierten WIG-Schweißprozess nicht ohne erfahrene Schweißfachleute.

Die Investition in eine Roboterschweißzelle lohnt sich vor allem bei Serienfertigungen mit hohen Stückzahlen und im Mehrschichtbetrieb. - © Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG
Die Investition in eine Roboterschweißzelle lohnt sich vor allem bei Serienfertigungen mit hohen Stückzahlen und im Mehrschichtbetrieb. © Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG
Programmierung des Schweißroboters: Darauf kommt es an

WIG-Schweißen ist ein äußerst sauberes Schweißverfahren. Ein Nachteil ist dabei aber seine geringe Fehlertoleranz. Im Vergleich zum deutlich gröberen MIG/MAG-Schweißen gleicht sein sehr konzentrierter Lichtbogen Fehler schlechter aus. Deshalb müssen automatisierte WIG-Schweißanlagen sehr exakt programmiert werden.

Ein essenzielles Element bei der Programmierung eines Roboterschweißbrenners ist der TCP (tool center point). Werden Komponenten am Brennersystem oder Zubehörteile ausgetauscht, darf sich der TCP nicht verändern. Verschiebt sich der TCP durch eine geometrische Änderung am bestehenden Setup, ist eine Neuprogrammierung erforderlich.

Die Schweißparameter für das Roboterschweißen und für das manuelle Schweißen sind im großen und ganzen gleich. Gegebenenfalls müssen sie beim Roboterschweißen an die etwas höhere Schweißgeschwindigkeit angepasst werden. Dabei ist zu beachten, dass sich die Geschwindigkeit nach der gewünschten Schweißnahtqualität richten muss.

Automatisierte WIG-Schweißzelle: Aufbau und Elemente

Eine automatisierte WIG-Schweißzelle erfordert meist eine größere Stellfläche als eine Schweißkabine für manuelles Schweißen. Eine WIG-ROBO-Schweißzelle besteht aus einer Einhausung mit Sicherheitseinrichtungen gegen Zugang im Automatikbetrieb, einem Schweißroboter inklusive Steuerung und einem WIG-Schweißbrenner inklusive Schlauchpaket, Stromquelle und gegebenenfalls Kalt- oder Heißdrahtzuführung. Darüber hinaus ist ein automatisiertes Positioniersystem mit angepassten Schweißvorrichtungen notwendig. Jede Zelle muss mit Zuleitungen für Gas, Druckluft, Strom und gegebenenfalls Kühlmittel für ein externes Kühlsystem ausgestattet sein.

Zum Schutz vor krebserregenden Cr-VI- oder nickelhaltigen Schweißrauchen, die beim Edelstahl-Schweißen entstehen, sollte bei diesen Anwendungen außerdem eine Schweißrauchabsaugung installiert werden. Wichtig sind auch Sichtschutzvorhänge gegen einen direkten und indirekten Einblick in den Lichtbogen und dessen Reflektionen an Oberflächen im Schweißzelleninneren. Ein Luftdurchzug in der Schweißzelle kann das Schutzgas negativ beeinflussen und sollte deshalb vermieden werden.

Ist auch das Bauteil für den automatisierten Prozess zugänglich und sind die genannten Vorausetzungen erfüllt, dann kann der automatisierte WIG-Prozess erfolgreich gelingen. - © Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG
Ist auch das Bauteil für den automatisierten Prozess zugänglich und sind die genannten Vorausetzungen erfüllt, dann kann der automatisierte WIG-Prozess erfolgreich gelingen. © Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG

Um die Zugänglichkeit und die Anlagenverfügbarkeit sicherzustellen, ist die Wahl des richtigen WIG-Roboterschweißbrenners entscheidend. Hier bieten sich sogenannte Wechselhalsbrenner an. Diese sind in unterschiedlichen Geometrien erhältlich und ermöglichen einen schnellen und gegebenenfalls automatisierten Wechsel des WIG-Brenners.

Zusätzlich kann eine Wechselvorrichtung mit Magazin verwendet werden. Dabei enthält ein Magazin bis zu fünf Brennerköpfe. So sind automatisierte Wechsel möglich, wenn beispielsweise eine andere Geometrie benötigt wird oder ein Service ansteht, weil etwa die Wolframelektrode ausgetauscht werden muss. Auch bei flüssiggekühlten Brennern funktioniert der automatisierte Wechsel problemlos. Die Kühlkanäle im Brennerkörper werden dafür automatisch verriegelt. Ist eine Drahtzuführung vorhanden, wird diese einfach zur Seite weggeklappt.

Das automatisierte Schweißen bietet eindeutige Vorteile. Er sichert die Reproduzierbarkeit guter Schweißergebnisse und ermöglicht die Fertigung hoher Stückzahlen. Ist auch das Bauteil für den automatisierten Prozess zugänglich und sind die genannten Vorausetzungen erfüllt, dann kann der automatisierte WIG-Prozess erfolgreich gelingen.

Spezialisten für die individuelle Konfigurierung einer WIG-Schweißzelle und ihre exakte Auslegung auf die zu schweißenden Bauteile sind die so genannten Integratoren. Für die Planung einer Automatisierung im Bereich WIG-Schweißen kann man aber auch zunächst Kontakt mit dem Hersteller des schweißtechnischen Equipments oder des Roboters aufnehmen.

Haben Sie Interesse an schweißtechnischem Equipment für die Automatisierung? Dann schauen Sie doch mal bei ABICOR BINZEL vorbei!

(Quelle: Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG)

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AutomationAutomatisiertes SchweißenRoboterschweißenWIG Schweißen

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