Ungewöhnliche Verbindungen

Gepostet Von am 2012-08-21


KUKA Systems im Reibschweißprozess – Technologie Teil VII

Die Geschichte des Schweißens beginnt im Mittelalter. Die Fügemethode wurde einst zum Anfertigen von Werkzeugen und Waffen genutzt. Meist wurden diese durch harte Schmiedearbeit aus Eisen oder Kupfer hergestellt. An diesem Schweißverfahren hat sich bis zu Beginn des 19. Jahrhunderts wenig verändert, seitdem aber vielfältig entwickelt.
Die KUKA Systems etablierte bereits im Jahr 1966 das Reibschweißen als industrielles Fügeverfahren. Seitdem prägen zahlreiche Innovationen wie das Kurzzeitschweißen oder positioniertes Reibschweißen den Bereich. Zahlreiche Kunden vertrauen auf das Verfahren, da der Prozess eine hohe Sicherheit garantiert. Wie beim Magnetarc-Schweißverfahren ist die Reibschweißmaschine der Garant für höchste Qualität bei der Herstellung von sicherheitsrelevanten Bauteilen wie Antriebe, Motorkomponenten, Achsen oder Turbinenläufern. Beim Reibschweißen sind ungewöhnliche Materialverbindungen wie das Fügen von Kupfer oder Aluminium mit Stahl und viele weitere Kombinationen Stand der KUKA Technologie. Solche Verbindungen sind mit anderen Verfahren nur bedingt möglich.

Der Reibschweißprozess
In der Ausgangssituation werden die zwei zu fügenden Werkstücke fest in die Maschine eingespannt und positioniert. Die zweite Phase, ist die Erwärmungsphase. Das Werkstück in der Spindel wird in Rotation versetzt und beide Werkstücke werden mit einer definierten Kraft aneinander gedrückt. Durch die Rotation und Anpresskraft wird Reibung erzeugt, die zur Erwärmung der Schweißflächen führt. Im dritten und letzten Schritt folgt der eigentliche Schweißvorgang. Hierbei wird zu einem definierten Zeitpunkt das drehende Werkstück abgebremst und der Anpressdruck erhöht. Damit ist die Reibschweißverbindung hergestellt.

Der Maschinenpark
Besonderen Wert legt das Unternehmen KUKA Systems auf Dynamik, Prozesskontrolle und vor allem Präzision. Die erreicht man durch vorgespannte Wälzlager in der Schlittenführung, die kein Spiel zulassen und außerdem Wartungsvorteile durch extrem verlängerte Schmier-Intervalle mit sich bringen. Der schwimmende Schlitten wirkt bei langen Bauteilen als hochsensible Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Werkstoffelastizität und gleicht zusätzlich Toleranzen beim manuellen Beladen der Bauteile aus. Für die verbesserte Laufruhe und Schweißqualität werden hochdynamische Antriebe mit Frequenzregelungen eingesetzt. Diese ermöglichen variable Spindeldrehzahlen und vermeiden Stromnetzbelastungen beim Spindelhochlauf. Die Maschinen unterscheiden sich in den Kraftbereichen mit Maximalkräften zwischen 20 und 3000 Kilonewton. Eine wichtige Systemkomponente ist die Parameterüberwachung PCD. Sämtliche Parameter und Maschinenabläufe werden mit Zyklusraten von einer Millisekunde überwacht und am Ende des Schweißprozesses angezeigt und dokumentiert.

Exakte Überwachung und präzise Steuerung
Simultan zum Prozess archiviert das PCD System alle Programm- und Istwertdaten in einer integrierten Datenbank. Eine Ethernet-Schnittstelle steht für den Datentausch und die Netzanbindung zur Verfügung. Das System arbeitet Windowsbasiert, somit ist die Oberfläche sehr bedienerfreundlich. Zusätzlich kann der Bediener bei der Eingabe der Schweißparameter zwischen einem numerischen und einem grafischen Modus wählen. Bei Störungen erhält der Anwender umgehend eine Fehlermeldung, die dank der integrierten Diagnosesoftware ProAgent, schnell und einfach lokalisiert und sofort behebbar sind.
Das KUKA Systems-PCD Feature ist das High-End-System für die Prozesssteuerung und –überwachung. Es werden acht Parameter parallel zum Schweißprozess in Echtzeit ausgewertet und gespeichert. Dokumentiert werden neben der Spindeldrehzahl und dem Reibdruck / -weg / -zeit auch Schweißzeit, Ausgangslage und Stauchdruck. Die Parameter werden zur Rückverfolgung zusätzlich gespeichert, so dass auch noch nach Jahren festgestellt werden kann, wann welches Teil mit welchen Parametern gefertigt wurde. Sollte während des Prozesses lediglich ein Parameter von den festgelegten Unter- bzw. Obergrenzen abweichen, wird das Produkt vom System als Ausschuss erkannt und markiert. Somit ist sichergestellt, dass maschinen- oder bauteilbedingte Einflüsse erkannt werden. Nur einwandfreie Bauteile gelangen in die weitere Produktion.

Neugierig? Mehr unter http://www.kuka-systems.com/de/technologies/friction_welding/

Schweißvorgang – Abbremsung des drehenden Werkstückes und Erhöhung des Anpressdrucks.

Ausgangssituation – Die Werkstücke werden eingespannt und in Rotation versetzt.

Erwärmung – Rotation und Anpresskraft erzeugen Reibung, die zu einer Erwärmung der Schweißflächen führt.

 

 

 

 

 

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