Schweißnahtvorbereitung

Fasenschneiden zur Schweißnahtvorbereitung mit unterschiedlichen Schneidverfahren (Plasma, Laser, Wasserstrahl, Autogen)


Fasenschneiden zur Schweißnahtvorbereitung mit dem R5 Rotator Im Allgemeinen lassen sich alle gängigen Schneidverfahren wie Plasma, Autogen, Wasserstrahl und Laser für das Schneiden von Fasen nutzen. Nicht nur Flachbleche, sondern auch geometrische Werkstücke können auf diese Weise mit V-, Y-, und K-Fasen aber auch variablen Fasen, die für eine Vielzahl an Schweißverfahren notwendig sind, versehen werden.    

Fasenschneiden spielt heutzutage im Rahmen verschiedener Anwendungsbereichen der metallverarbeitenden Industrie eine große Rolle: Beim Lohnzuschnitt von Einzelteilen, bei Konstruktionen für den Schiffsbau und für den Energiesektor, bei der Materialbearbeitung in der Bau- und Fahrzeugindustrie sowie beim Behälter- und Apparatebau.  

Ein Schneidsystem zur Schweißnahtvorbereitung muss dabei eine Reihe von Kriterien erfüllen, um serienmäßig präzise und maßhaltige Fasen schneiden zu können.


Drei Kriterien für den idealen Fasenschnitt


1. Präzise kalibrierte Werkzeuge

Präzise Schweißnahtvorbereitungen durch kalibrierte Werkzeuge Präzise kalibrierte Werkzeuge bilden die eine absolut notwendige Basis für präzise Fasen. Oftmals besteht der Irrglaube, dass es ausreicht, Messdaten zu erheben und die Werkzeuge auf Grundlage dieser Daten entweder mechanisch oder allein über eine manuelle Eingabe der entsprechenden Korrekturwerte in die Maschinensteuerung zu kalibrieren. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich Winkelabweichung des Brenners allerdings kaum unter die 0,5 mm Grenze bringen – vom hohen Zeitaufwand ganz abgesehen, der bei der rein mechanischen Einstellung anfällt.  

An diesem Punkt setzt der neue MicroStep® R5 Rotator an. Der gesamte Kalibrierprozess läuft vollständig automatisiert ab und eliminiert Abweichungen im Hundertstel-Millimeter-Bereich. Durch die selbstständig nachspannende Brennerhalterung des Fasenschneidkopfs wird bereits gewährleistet, dass die Abweichung selbst nach einer Brennerkollision nicht größer als 0,5 mm ist.

Den Rest erledigt die Steuerung der Kalibrierstation: Dazu werden die genauen Endpunkte der Brennerspitze bei unterschiedlicher Rotation (X-, Y- und Z-Koordinaten) gemessen. Auf Basis der gemessenen Abweichungen errechnet die Steuerung alle erforderlichen Korrekturwerte, welche beim nächsten Schneidprozess automatisch angewendet werden. Dieses automatische Kalibriersystem (ACTG® – Automatic Calibration of Tool Geometry)  sorgt für eine gänzlich neue Qualität in Bezug auf das Fasenschneiden. Es verbessert signifikant die Präzision und Maßhaltigkeit des Schneidprozesses, macht langwierige mechanische Einstellarbeiten überflüssig und steigert erheblich die Produktivität der Anlage.  

2. Adaptive Höhensteuerung

Adaptive Höhensteuerung für exakte Ergebnisse beim Fasenschneiden

Um eine möglichst hohe Präzision am geschnittenen Bauteil zu erreichen, ist es wichtig, den Abstand von der Brennerspitze zur Oberfläche des zu bearbeitenden Materials während des Schneidprozesses exakt beizubehalten. Die sogenannte Schneidhöhe wird dabei über die Lichtbogenspannung gemessen – was bei einfachen 2D-Schnitten kein Problem darstellt.  

Beim Fasenschneiden kommen jedoch weitere Faktoren ins Spiel, die Einfluss auf den idealen Abstand von der Brennerspitze zur Oberfläche des zu bearbeitenden Materials nehmen: Abhängig vom Neigungswinkel des Brenners zum Material muss beispielsweise die Stärke des Schneidstroms sowie der Durchfluss der Plasmagase angepasst werden. Dafür hat MicroStep® das Verfahren der adaptiven Höhensteuerung (ATHC® – Adaptive Torch Height Controll) entwickelt: Alle erforderlichen Parameter beim Fasenschneiden werden von der Steuerungssoftware dabei automatisch angepasst, so dass jederzeit ein einwandfreier Fasenschnitt umgesetzt wird.

3. Adaptive Fasenwinkel-Kompensation

Unterschiedliche Schnittfugen beim Fasenschneiden im Querschnitt...

Neben den oben erwähnten Faktoren, wird die Präzision der geschnittenen Werkstücke auch maßgeblich durch die Ausbildung der Schnittfuge, welche beim Schneiden mit dem Plasmalichtbogen entsteht, beeinflusst. Für eine bessere Veranschaulichung wird in der beiliegenden Abbildung die Form der Schnittfuge bei einer Stromstärke von 260 A, mit unterschiedlichen Neigungswinkeln gezeigt (15°, 30° und 45°).  Wie man in der Abbildung erkennen kann, sind die Fasenwinkel auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten der Schnittfuge nicht identisch. Dies liegt einerseits an der Form des Lichtbogens, welche nicht ganz der idealen zylindrischen Form entspricht, und andererseits am Austrag größerer Materialmengen an der negativen Fase als auf der positiven. Gleichzeitig kommt es zur Schlackebildung und dadurch zur Abrundung der oberen Kante der negativen Fase, im Gegensatz zur unteren Kante der positiven Fase, welche scharf bleibt. Dies führt zur Notwendigkeit weiterer Korrekturen – einerseits am Neigungswinkel des Brenners und andererseits am Maß des Werkstücks, und zwar so, dass das fertig geschnittene Teil exakt die gewünschten Maße erhält.

Diese Korrekturen sind entsprechend unterschiedlich, wenn es sich um die Konturen des positiven Werkstücks bzw. des negativen Werkstücks handelt. Wobei beide durch den Neigungswinkel des Brenners, sowie der Stärke des Schneidstroms beeinflusst werden. Um Abweichungen, die durch die „natürliche Beschaffenheit des Plasmalichtbogens“ entstehen, zu minimieren, verfügen alle mit einem MicroStep® R5 Rotator ausgestatteten Schneidanlagen serienmäßig über die Adaptive Fasenwinkel-Kompensation (ABC® – Adaptive Bevel Compensation). Dieses Korrektursystem sorgt gemeinsam mit dem oben beschriebenen Automatischen Kalibriersystem (ACTG) und der Adaptiven Höhensteuerung (ATHC) dafür, die Präzision und Maßhaltigkeit des Fasenschneidens mit Plasma zu gewährleisten.  

  


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