Schweißnahtführung

Bei einer Schweißnahtführung wird der Schweißbrenner entlang des Schweißspalts zwischen zwei Bauteilen in die optimale Position gebracht. Dabei wird mit einem vorauslaufenden Laser Profil Scanner der Spalt kontinuierlich abgetastet und die optimale Position für den Brenner berechnet.

Erreicht der Brenner die gemessene Position, wird dieser mittels der Motorachsen oder einem Roboter an dieser Stelle in die optimale Position gebracht. Damit können Bahn- und Bauteiltoleranzen und Wärmeverzug beim Schweißen ausgeglichen werden.

Definition Schweißnahtführung

Die Schweißnahtführung ist eine Technik, bei der der Schweißbrenner und der Schweißdraht präzise entlang des Schweißspalts positioniert werden. Beim Ausrichten des Schweißguts auf den Spalt spielen verschiedene Toleranzen eine Rolle, die die Dimensionen, Geometrie und Lage des Schweißspalts im Raum beeinflussen können.

Selbst wenn der Spalt in der Konstruktion gerade angelegt ist, kann er in der Praxis uneben sein und Variationen in Breite und Höhe der gegenüberliegenden Kanten aufweisen. Diese Abweichungen können durch verschiedene Faktoren wie die Art der Spannvorrichtung oder das Eigengewicht der Bauteile verursacht werden.

Während des Schweißvorgangs tritt ein weiterer Effekt auf, der kaum durch konstruktive Maßnahmen kompensiert werden kann: Nämlich der Wärmeverzug. Um diese Effekte auszugleichen, wurde die Technik der Laser-Schweißnahtführung entwickelt.

Schweißnahtführung einer V-Naht mit Quelltech QS-Track Software

Methoden der Schweißnahtführung

Es gibt verschiedene Methoden der Schweißnahtführung, wobei klassische Ansätze heute seltener verwendet werden.

Eine traditionelle Methode besteht darin, den Schweißbrenner mithilfe eines mechanischen Stifts durch einen Spalt zu führen. Allerdings wird diese Methode aufgrund ihrer Anfälligkeit für Störungen (z. B. Stiftklemmen) und ihrer begrenzten Anwendbarkeit auf einfache Geometrien heutzutage nur noch selten eingesetzt. Zudem liefert sie keine Informationen über die Höhe der Naht.

Der Stand der Technik besteht heutzutage in optischen Sensoren, die die Geometrie und Position der Naht berührungslos vor dem Schweißprozess erfassen. Punktförmige Laserentfernungsmesser mit beweglicher Strahlführung wurden teilweise verwendet, jedoch werden immer häufiger Laser-Linien-Triangulations-Sensoren eingesetzt. Diese Sensoren erfassen 3D-Profile des Spalts vor dem Schweißbrenner.

In Kombination mit einer speziellen Nahtführungssoftware werden die Daten ausgewertet und die optimale Position (in der x- und z-Ebene) an die Achsensteuerung des Schweißsystems oder Schweißroboters übermittelt. Dadurch kann mittels Schweißnahtführung die optimale Position der Schweißnaht zu jedem Zeitpunkt erreicht werden, selbst wenn ein Wärmeverzug auftritt.

Schweißnahtführung mit Quelltech

Quelltech bietet die Schweißnahtführung mit 2D/3D Laser Linien Triangulations Sensoren (Laser Scanner) an, die speziell für die Schweißnahtführung ausgelegt sind. Diese Laser Scanner haben einen kleinen Formfaktor und sind sehr robust gegen das Prozesslicht des Schweißprozesses ausgelegt. Weiterhin können modular dazu Kühler montiert werden.

Gegen Schweißspritzer gibt es einfach auswechselbare Schutzscheiben. Ja nach Schweißprozess können Laserwellenlängen, die komplementär zum Schweiß-Prozesslicht liegen, ausgewählt werden. Spezielle Algorithmen und Laser Scanner Anordnungen erlauben eine sichere Nahtführung auch bei tiefen V-Spalten und hochglänzend angearbeiteten Kanten. Eine einfach parametrierbare Nahtführungssoftware erlaubt die Nahtführung fast aller Geometrien.

Punktwolke einer Schweißnaht mit Einbrandkerben

Welche Vorteile bietet das QuellTech System zur Schweißnahtführung?

Bei dem QuellTech-System zur Schweißnahtführung liegt ein wesentlicher Vorteil in der Modularität der Laserscanner, die in Messbereichen von 5 mm bis 1000 mm erhältlich sind und optional mit Schutzscheiben und Kühlern ausgestattet werden können.

Es sind auch Mehrfach-Scanner-Lösungen möglich, bei denen die Laser Scanner durch spezielle Beschaltung einander nicht beeinflussen.

Des Weiteren zeichnen sich die QuellTech Laser Scanner durch ihre hohe Robustheit gegenüber Fremdlicht aus, was insbesondere im Schweißprozess von Vorteil ist. Dabei sind Laserleistungen von bis zu 500 mW möglich.

Die QuellTech Laser Scanner sind zudem mechanisch robust und stoßfest und bieten auch bei hohen Feldstärken eine EMV-Sicherheit.

Sie können sowohl in Schweißsystemen mit Achsenführungen als auch in robotergeführten Schweißprozessen eingesetzt werden.

Kommunikation der Schweißanlage mit der QuellTech Nahtführungssoftware

Die QuellTech Nahtführungssoftware bietet dem Anwender eine einfache Einstellung von Geometrien und Toleranzen ohne Programmierung und ermöglicht die Kommunikation mit der Schweißanlage. Zudem können Heftnähte toleriert werden, und eine wählbare Automatik sorgt für die optimale Lichtstärke des Sensors. Wir bieten gerne Unterstützung an für die Integration der Nahtführungssoftware in kundenspezifische Software-Systeme.

Das QuellTech-System zur Schweißnahtführung kann verschiedene Geometrien führen. Unter anderem:

• Stumpfstoß
• Überlappstoß
• Schrägstoß
• Parallelstoß
• T-Stoß
• Bördelstoß
• Kreuzstoß
• Mehrfachstoß
• Doppel T-Stoß
• Eckstoß
• V-Nähte

Das QuellTech Nahtführungssystem, eignet sich für verschiedene Schweißprozesse wie MIG, MAG, WIK, Unterpulverschweißen, Laserschweißen, Laserlöten und Plasmaschneiden.

Anwendungsgebiete der Schweißnahtführung

Einige Anwendungsgebiete für Schweißnahtführung sind:

Energietechnik: Schweißen von Windradtürmen
Luft und Raumfahrt: Titan-Auftragsschweißen
Schweißen von Karosserie und Achsteilen, Einspritzdüsen
Kunststofftechnik: Gehäuseschweißen
Marinetechnik: Schiffsbau
Stahlbau: T-Träger schweißen, Kranherstellung
Apparatebau: Behälterschweißen
Schienenfahrzeugbau: Fahrgestell-Schweißen
Offshore: Pipeline Schweißen, Pipeline-Cladding
Maschinenbau: Gehäuse-Schweißen
Mining: Förderanlagen-Schweißen

Der Einsatz von QuellTech-Schweißnahtführungssystemen bietet viele Vorteile, darunter eine verbesserte Qualität der Schweißnähte und eine Verringerung des Ausschusses. Durch den Einsatz dieser Systeme kann ebenso die Produktivität gesteigert werden, weil zeitaufwändige Einlernprozesse von Nahttopografien damit verkürzt werden können.

Zudem ermöglicht die Kombination mit der QuellTech Software für Schweißnahtführung, eine zeit- und ortsnahe Überwachung und Dokumentation der Nahtqualität.

Beispiele zur Schweißnahtführung mit QuellTech

Wir haben in der Vergangenheit bei verschiedensten Projekten Quelltech-Lösungen zur Schweißnahtführung eingesetzt. Hier finden Sie einen kleinen Auszug dieser Projekte:

Punktwolke einer Mehrlagenschweißnaht

QuellTech-Produkte zur Schweißnahtführung

Die QuellTech-Produkte zur Schweißnahtführung, insbesondere die Q4 Laserscanner Serie, zeichnen sich aus, durch ihren kleinen Formfaktor, kompakte Gehäuse und Robustheit gegenüber Fremdlicht.

Diese Produkteigenschaften sind besonders gefragt für eine Aufrüstung und Integration in Schweißanlagen.

Mit dem Zubehör, wie Kühler und Schutzscheiben sind die Q4 Laserscanner besonders geeignet für den Einsatz in rauen anspruchsvollen industriellen Schweißprozessumgebungen.

QuellTech Laser Scanner Q4-80s mit kleinem Formfaktor (86 x 44 x 25 mm) für Roboterschweißen

QuellTech Laser Scanner Q4-60 mit optionalem Kühler und Schutzscheibensystem

Sie haben Fragen zur Schweißnahtführung oder möchten sich von Quelltech zu diesem Thema beraten lassen?

Wenn Sie Fragen zur Schweißnahtführung haben oder eine Beratung von QuellTech zu diesem Thema wünschen, stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

Wir möchten Ihnen helfen, Ihre spezifische Messaufgabe exakt zu evaluieren. Durch eine erste kostenfreie Testmessung Ihrer Anwendung können wir Ihnen bereits frühzeitig eine Einschätzung zur Machbarkeit geben.

Es gibt immer Potential für Verbesserungen, wir helfen Ihnen dabei. Sprechen Sie uns an, um weitere Informationen zu erhalten oder einen Termin für eine Beratung zu vereinbaren.

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