/ Battery Charging Systems / Welding Technology / Solar Electronics
LaserHybrid-Kopf
Daimler Chrysler
Bedienungsanleitung
Ersatzteilliste
DE
LaserHybrid-Schweißkopf
42,0410,1193 004-20052014
Sehr geehrter Leser
DE
Einleitung
Wir danken Ihnen für Ihr entgegengebrachtes Vertrauen und gratulieren Ihnen zu Ihrem
technisch hochwertigen Fronius Produkt. Die vorliegende Anleitung hilft Ihnen, sich mit
diesem vertraut zu machen. Indem Sie die Anleitung sorgfältig lesen, lernen Sie die
vielfältigen Möglichkeiten Ihres Fronius-Produktes kennen. Nur so können Sie seine
Vorteile bestmöglich nutzen.
Bitte beachten Sie auch die Sicherheitsvorschriften und sorgen Sie so für mehr Sicherheit am Einsatzort des Produktes. Sorgfältiger Umgang mit Ihrem Produkt unterstützt
dessen langlebige Qualität und Zuverlässigkeit. Das sind wesentliche Voraussetzungen
für hervorragende Ergebnisse.
ud_fr_st_et_00491 01/2012
Inhaltsverzeichnis
Sehr geehrter Fronius-Kunde ........................................................................................................................ 5
Allgemeines ............................................................................................................................................. 5
Sicherheit ................................................................................................................................................. 5
Sicherheitsvorschriften .................................................................................................................................. 5
Gefahr! ..................................................................................................................................................... 5
Warnung! ................................................................................................................................................. 5
Vorsicht! ................................................................................................................................................... 5
Hinweis! ................................................................................................................................................... 5
Wichtig! .................................................................................................................................................... 5
Allgemeines ............................................................................................................................................. 6
Bestimmungsgemäße Verwendung ......................................................................................................... 6
Umgebungsbedingungen ......................................................................................................................... 7
Verpflichtungen des Betreibers ................................................................................................................ 7
Verpflichtungen des Personals................................................................................................................. 7
Persönliche Schutzausrüstung ................................................................................................................. 7
Gefahr durch schädliche Gase und Dämpfe ............................................................................................ 8
Gefahr durch Funkenflug ......................................................................................................................... 8
Gefahren durch Schweißstrom ................................................................................................................ 8
Vagabundierende Schweißströme ........................................................................................................... 8
EMV-Maßnahmen .................................................................................................................................... 9
Besondere Gefahrenstellen ..................................................................................................................... 9
Informelle Sicherheitsmaßnahmen ........................................................................................................ 10
Sicherheitsmaßnahmen am Aufstellort .................................................................................................. 10
Sicherheitsmaßnahmen im Normalbetrieb ..............................................................................................11
Sicherheitstechnische Inspektion ............................................................................................................11
Veränderungen....................................................................................................................................... 12
Ersatz- und Verschleißteile .................................................................................................................... 12
Kalibrieren von Stromquellen ................................................................................................................. 12
Die CE-Kennzeichnung .......................................................................................................................... 12
Urheberrecht .......................................................................................................................................... 12
DE
Allgemein .................................................................................................................................................... 13
Grundprinzip........................................................................................................................................... 13
Funktionsweise und praktische Umsetzung ........................................................................................... 13
LaserHybrid-Prozess .............................................................................................................................. 13
Synergien ............................................................................................................................................... 14
Resümee................................................................................................................................................ 14
Führung des LaserHybrid-Kopfes ............................................................................................................... 15
Ausrichtung ............................................................................................................................................ 15
Einstellen der relativen Position Lichtbogen / Laser .................................................................................... 16
Sicherheit ............................................................................................................................................... 16
Stick-Out ................................................................................................................................................ 16
Allgemein ............................................................................................................................................... 16
Fixierschrauben ..................................................................................................................................... 17
x-Achse .................................................................................................................................................. 17
y-Achse .................................................................................................................................................. 18
z-Achse .................................................................................................................................................. 18
Kollisionsschutz ........................................................................................................................................... 19
Allgemein ............................................................................................................................................... 19
Sicherheit ............................................................................................................................................... 19
Bedienung .............................................................................................................................................. 19
Prinzip der Signalauswertung................................................................................................................. 19
1
Einstellen des Fokus-Punktes ..................................................................................................................... 20
Sicherheit ............................................................................................................................................... 20
Allgemein ............................................................................................................................................... 20
z-Richtung: allgemein ............................................................................................................................. 20
z-Richtung: vorbereiten .......................................................................................................................... 20
z-Richtung: Fokus-Punkt einstellen ........................................................................................................ 21
x/y-Richtung: vorbereiten ....................................................................................................................... 22
x/y-Richtung: Fokus-Punkt einstellen ..................................................................................................... 23
x/y-Richtung: Nachbereitung .................................................................................................................. 24
Signalablauf LaserHybrid-Schweißen ......................................................................................................... 25
Sicherheit ............................................................................................................................................... 25
Allgemein ............................................................................................................................................... 25
A: Startposition Roboter ......................................................................................................................... 25
B: Start Vorwärmposition ........................................................................................................................ 26
C: Ende Vorwärmposition....................................................................................................................... 26
D: Startposition Hybridschweißen .......................................................................................................... 27
E: Endposition Hybridschweißen ............................................................................................................ 27
F: Endposition Roboter .......................................................................................................................... 28
Drahtantrieb montieren ............................................................................................................................... 29
Sicherheit ............................................................................................................................................... 29
Lieferumfang .......................................................................................................................................... 29
Weiteres Zubehör .................................................................................................................................. 31
Förderrolle ausbauen ............................................................................................................................. 31
Druckrolle ausbauen .............................................................................................................................. 31
Druckrolle einbauen ............................................................................................................................... 31
Förderrolle einbauen .............................................................................................................................. 32
Drahtführungsseele des Brenners ausbauen......................................................................................... 32
Drahtführungsseele des Brenners einbauen .......................................................................................... 32
Drahtführungsseele des Schlauchpaketes ausbauen ............................................................................ 32
Drahtführungsseele des Schlauchpaketes einbauen ............................................................................. 32
Brenner demontieren ............................................................................................................................. 33
Brenner montieren ................................................................................................................................. 33
Motor ausbauen ..................................................................................................................................... 33
Motor einbauen ...................................................................................................................................... 34
Anschluss - Spezifikationen ........................................................................................................................ 36
Sicherheit ............................................................................................................................................... 36
Allgemein ............................................................................................................................................... 36
Anschlüsse am LaserHybrid-Kopf: Teil 1 ............................................................................................... 37
Anschlüsse am LaserHybrid-Kopf: Teil 2 ............................................................................................... 38
Betrieb - Spezifikationen ............................................................................................................................. 39
Sicherheit ............................................................................................................................................... 39
Anforderungen an den Roboter .............................................................................................................. 39
Pflege- und Wartungsmaßnahmen ............................................................................................................. 39
Spritzerschutz reinigen / austauschen.................................................................................................... 39
Schutzglas reinigen / austauschen......................................................................................................... 40
LH-Schlauchpaket austauschen ............................................................................................................ 40
Technische Daten........................................................................................................................................ 41
LaserHybrid Kopf ................................................................................................................................... 41
Gesamtschaltplan ....................................................................................................................................... 41
Schaltplan .............................................................................................................................................. 41
Schaltplan Druckschalter ....................................................................................................................... 42
Ersatzteillisten
Fronius Worldwide
2
Sehr geehrter Fronius-Kunde
DE
Allgemeines
Sicherheit
Die vorliegende Bedienungsanleitung soll Sie mit Bedienung und Pflege Ihres LaserHybrid-Kopfes vertraut machen. Es liegt in Ihrem Interesse, die Bedienungsanleitung
aufmerksam zu lesen und die hier angegebenen Weisungen gewissenhaft zu befolgen.
Sie vermeiden dadurch Störungen durch Bedienungsfehler. Das Gerät wird Ihnen dies
durch stete Einsatzbereitschaft und lange Lebensdauer danken.
Warnung! Fehlerhaft durchgeführte Arbeiten können schwerwiegende Sachund Personenschäden verursachen. Die Inbetriebnahme Ihres LaserHybridkopfes darf nur durch geschultes Personal und nur im Rahmen der technischen Bestimmungen erfolgen. Vor der Inbetriebnahme und der Durchführung
von Pflegearbeiten unbedingt das Kapitel "Sicherheitsbestimmungen" lesen.
Sicherheitsvorschriften
Gefahr!
„Gefahr!“ Bezeichnet eine unmittelbar drohende Gefahr. Wenn sie nicht
gemieden wird, sind Tod oder schwerste Verletzungen die Folge.
Warnung!
Vorsicht!
Hinweis!
Wichtig!
„Warnung!“ Bezeichnet eine möglicherweise gefährliche Situation. Wenn
sie nicht gemieden wird, können Tod und schwerste Verletzungen die Folge
sein.
„Vorsicht!“ Bezeichnet eine möglicherweise schädliche Situation. Wenn
sie nicht gemieden wird, können leichte oder geringfügige Verletzungen
sowie Sachschäden die Folge sein.
„Hinweis!“ bezeichnet die Gefahr beeinträchtigter Arbeitsergebnisse und
möglicher Schäden an der Ausrüstung.
„Wichtig!“ bezeichnet Anwendungstipps und andere besonders nützliche
Informationen. Es ist kein Signalwort für eine schädliche oder gefährliche
Situation.
Wenn Sie eines der im Kapitel „Sicherheitsvorschriften“ abgebildeten Symbole sehen, ist erhöhte Achtsamkeit erforderlich.
Text, Daten und Abbildungen entsprechen dem technischen Stand bei Drucklegung.
Änderungen vorbehalten.
3
Allgemeines
Der LaserHybrid-Kopf ist nach dem Stand der Technik und den anerkannten
sicherheitstechnischen Regeln gefertigt. Dennoch drohen bei Fehlbedienung oder Mißbrauch Gefahr für
- Leib und Leben des Bedieners oder Dritte,
- den LaserHybrid-Kopf und andere Sachwerte des Betreibers,
- die effiziente Arbeit mit dem LaserHybrid-Kopf
Alle Personen, die mit der Inbetriebnahme, Bedienung, Wartung und Instandhaltung des LaserHybrid-Kopfes zu tun haben, müssen
- entsprechend qualifiziert sein,
- Kenntnisse vom Schweißen haben und
- diese Bedienungsanleitung sowie die Bedienungsanleitungen für folgende Anlagenkomponenten genau beachten:
- Laser
- Laseroptik
- Stromquelle und zugehöriger Drahtvorschub
- Roboter und dessen Steuerung
Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, sind umgehend zu
beseitigen.
Es geht um Ihre Sicherheit!
Bestimmungsgemäße Verwendung
Der LaserHybrid-Kopf ist ausschließlich für Arbeiten im Sinne der bestimmungsgemäßen Verwendung zu benutzen.
Der LaserHybrid-Kopf ist ausschließlich zum LaserHybrid-Schweißen von
Aluminium-, CrNi- und Stahl-Werkstoffen bestimmt.
Eine andere oder darüber hinausgehende Benutzung gilt als nicht bestimmungsgemäß. Für hieraus entstandene Schäden haftet der Hersteller nicht.
Zur bestimmungsgemäßen Verwendung gehört
- das Beachten aller Hinweise aus der Bedienungsanleitung
- die Einhaltung der Inspektions- und Wartungsarbeiten
Den LaserHybrid-Kopf, bzw. die verwendete Stromquelle, nie zum Auftauen
von Rohren verwenden.
Der LaserHybrid-Kopf ist für den Betrieb in Industrie und Gewerbe ausgelegt. Für Schäden, die auf den Einsatz im Wohnbereich zurückzuführen
sind, haftet der Hersteller nicht.
4
Umgebungsbedingungen
Betrieb bzw. Lagerung des LaserHybrid-Kopfes außerhalb des angegebenen Bereiches gilt als nicht bestimmungsgemäß. Für hieraus entstandene
Schäden haftet der Hersteller nicht.
Temperaturbereich der Umgebungsluft:
- beim Schweißen: - 10 °C bis + 40 °C
- bei Transport und Lagerung: - 25 °C bis + 55 °C
Relative Luftfeuchtigkeit:
- bis 50 % (40 °C)
- bis 90 % (20 °C)
Umgebungsluft: frei von Staub, Säuren, korrosiven Gasen oder Substanzen, usw. sein.
Höhenlage über dem Meeresspiegel: bis 2000 m
DE
Verpflichtungen
des Betreibers
Verpflichtungen
des Personals
Der Betreiber verpflichtet sich, nur Personen am LaserHybrid-Kopf arbeiten
zu lassen, die
- mit den grundlegenden Vorschriften über Arbeitssicherheit und Unfallverhütung vertraut und in die Handhabung des LaserHybrid-Kopfes eingewiesen sind
- das Kapitel „Sicherheitsvorschriften“ und die Warnhinweise in dieser
Bedienungsanleitung gelesen, verstanden und durch ihre Unterschrift
bestätigt haben.
Das sicherheitsbewußte Arbeiten des Personals ist in regelmäßigen Abständen zu überprüfen.
Alle Personen, die mit Arbeiten am LaserHybrid-Kopf beauftragt sind, verpflichten sich, vor Arbeitsbeginn
- die grundlegenden Vorschriften über Arbeitssicherheit und Unfallverhütung zu beachten
- das Kapitel „Sicherheitsvorschriften“ und die Warnhinweise in dieser
Bedienungsanleitung zu lesen und durch ihre Unterschrift zu bestätigen,
dass sie diese verstanden haben.
Nach Beendigung der Arbeiten, alle Arbeitsstellen regelmäßig überprüfen.
Persönliche
Schutzausrüstung
Treffen Sie für Ihre persönliche Sicherheit folgende Vorkehrungen:
In der geschlossenen Zelle für den LaserHybrid-Prozess anwesenden
Personen müssen
- Festes, auch bei Nässe isolierendes Schuhwerk tragen
- Hände durch geeignete Handschuhe schützen (elektrisch isolierend,
Hitzeschutz)
5
Persönliche
Schutzausrüstung
(Fortsetzung)
- Die Augen mittels vorschriftsgemäßer Laser-Schutzbrille vor Laserstrahlen schützen. Zum Schutz von Gesicht und Augen, vor UV-Strahlen,
zusätzlich ein Schutzschild mit vorschriftsgemäßem Filtereinsatz für
Laser-Schutzklasse 4 vor der Laser-Schutzbrille und dem Gesicht
tragen. Auch mit vorschriftsgemäßem Filtereinsatz für Laserschutzklasse 4 nicht in den Laser-Strahl blicken.
- Nur geeignete (schwer entflammbare) Kleidungsstücke verwenden
- Aufgrund des Cross-Jet-Geräusches (120 dbA) Gehörschutz verwenden
Befinden sich Personen in der geschlossenen Zelle für den LaserHybrid
Prozess, so müssen
- diese über die Gefahren unterrichtet,
- Schutzmittel zur Verfügung gestellt bzw.
- Schutzwände bzw. -Vorhänge aufgebaut werden.
Gefahr durch
schädliche Gase
und Dämpfe
Gefahr durch
Funkenflug
Gefahren durch
Schweißstrom
Entstehenden Rauch sowie schädliche Gase durch geeignete Mittel aus
dem Arbeitsbereich absaugen.
Für ausreichende Frischluftzufuhr sorgen.
Lösungsmitteldämpfe vom Strahlungsbereich des Lasers und des Lichtbogens fernhalten.
Brennbare Gegenstände aus dem Arbeitsbereich entfernen.
An Behältern in denen Gase, Treibstoffe, Mineralöle und dgl. gelagert sind/
waren, darf nicht geschweißt werden. Durch Rückstände besteht Explosionsgefahr.
In feuer- u. explosionsgefährdeten Räumen gelten besondere Vorschriften entsprechende nationale und internationale Bestimmungen beachten.
Ein Elektroschock kann tödlich sein. Jeder Elektroschock ist grundsätzlich
lebensgefährlich.
Vagabundierende
Schweißströme
Sämtliche Schweißkabel müssen fest, unbeschädigt und isoliert sein. Lose
Verbindungen und angeschmorte Kabel sofort erneuern.
Werden die nachfolgend angegebenen Hinweise nicht beachtet, ist die
Entstehung vagabundierender Schweißströmen möglich, die zur Zerstörung
von Schutzleitern, der verwendeten Stromquelle, des LaserHybrid-Kopfes
und anderen elektrischen Einrichtungen führen können.
Für eine feste Verbindung der Werkstückklemme mit dem Werkstück sorgen.
Bei elektrisch leitfähigem Boden die verwendete Stromquelle, wenn möglich,
isoliert aufstellen.
6
EMV-Maßnahmen
Es liegt im Verantwortungsbereich des Betreibers, dafür Sorge zu tragen,
dass keine elektromagnetischen Störungen an elektrischen und elektronischen Einrichtungen auftreten.
Werden elektromagnetische Störungen festgestellt, ist der Betreiber verpflichtet, Maßnahmen für die Störungsbehebung zu ergreifen.
Bewertung möglicher elektromagnetischer Probleme an Einrichtungen in der
Umgebung und deren Störfestigkeit gemäß CE-Konformitätserklärung
- Sicherheitseinrichtungen
- Netz-, Signal- und Datenübertragungsleitungen
- EDV- und Telekommunikationseinrichtungen
- Einrichtung zum Messen und Kalibrieren
- die Gesundheit benachbarter Personen, z.B. Träger von Herzschrittmachern und Hörhilfen
- Träger von Herzschrittmachern müssen sich von ihrem Arzt beraten
lassen, bevor sie sich in unmittelbarere Nähe des Schweißarbeitsplatzes
aufhalten
Unterstützende Maßnahmen zur Vermeidung von EMV-Problemen:
a) Netzversorgung
- Treten elektromagnetische Störungen trotz vorschriftsgemäßem Netzanschluss auf, zusätzliche Maßnahmen ergreifen (z.B. Netzfilter)
DE
Besondere
Gefahrenstellen
b) Schweißleitungen
- so kurz wie möglich halten
- eng zusammen verlaufen lassen
- weit entfernt von anderen Leitungen verlegen
c) Potentialausgleich
d) Erdung des Werkstückes
- gegebenenfalls Erdverbindung über geeignete Kondensatoren herstellen
e) Abschirmung, falls erforderlich
- andere Einrichtungen in der Umgebung abschirmen
- gesamte Schweißinstallation abschirmen
Verletzungsgefahr der Augen durch den Laserstrahl. Zusätzlich zum Schutzschild mit vorschriftgemäßem UV-Filtereinsatz, die Augen mittels vorschriftsgemäßer Laser-Schutzbrille vor Laserstrahlen schützen. Dennoch sicherstellen, dass keine Person unbeabsichtigt in den Laserstrahl blicken kann.
Bei besonders blanken, hochreflektierenden Werkstückoberflächen besteht
zusätzliche Gefahr durch reflektierte Laser-Streustrahlung. Es sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen, dass anwesende Personen auch vor
LaserStreustrahlung ausreichend geschützt sind.
Nicht in die rotierenden Zahnräder des Drahtantriebes greifen.
Der Austritt des Schweißdrahtes aus dem Schweißbrenner bedeutet ein
hohes Verletzungsrisiko (Durchstechen der Hand, Verletzung von Gesicht
und Augen, ...). Daher, z.B. beim Drahteinfädeln, stets Gesicht und Körper
vom Brenner fernhalten.
7
Besondere
Gefahrenstellen
(Fortsetzung)
Werkstück während und nach dem Schweißen nicht berühren - Verbrennungsgefahr.
In feuer- und explosionsgefährdeten Räumen gelten besondere Vorschriften
- entsprechende nationale und internationale Bestimmungen beachten.
Die verwendete Stromquelle muss für Arbeiten in Räumen mit erhöhter
elektrischer Gefährdung (z.B. Kessel) mit dem Zeichen (Safety) gekennzeichnet sein.
Schweißverbindungen mit besonderen Sicherheitsanforderungen sind nur
von speziell ausgebildeten Schweißern durchzuführen.
Bei Krantransport der verwendeten Stromquelle Ketten bzw. Seile in einem
möglichst kleinen Winkel zur Senkrechten in allen Kranösen einhängen Gasflasche und Drahtvorschub entfernen.
Bei Kran-Aufhängung des Drahtvorschubes, während des Schweißens,
immer eine isolierende Drahtvorschubaufhängung verwenden.
Informelle Sicherheitsmaßnahmen
Sicherheitsmaßnahmen am
Aufstellort
Die Bedienungsanleitung ist ständig am Einsatzort des LaserHybrid-Kopfes
aufzubewahren.
Ergänzend zur Bedienungsanleitung sind die allgemein gültigen sowie die
örtlichen Regeln zu Unfallverhütung und Umweltschutz bereitzustellen und
zu beachten.
Alle Sicherheits- und Gefahrenhinweise am LaserHybrid-Kopf sind in lesbarem Zustand zu halten.
Die Zelle für den LaserHybrid-Schweißprozess muss folgende Anforderungen erfüllen:
- lichtdicht gegenüber umliegenden Räumen abgeschlossen
- mit mindestens 1 mm Stahlblech und/oder zugelassenem Laser-Schutzglas vor Austritt von UV- und Laserstrahlen abgeschirmt
- Sowohl der Laser-Schweißprozess, als auch der Lichtbogen-Schweißprozess, muss beim Öffnen der Zelle sofort automatisch stoppen.
Die verwendete Stromquelle muss auf ebenem und festem Untergrund
standsicher aufgestellt werden. Eine umstürzende Stromquelle kann Lebensgefahr bedeuten!
In feuer- und explosionsgefährdeten Räumen gelten besondere Vorschriften
- entsprechende nationale und internationale Bestimmungen beachten.
Durch innerbetriebliche Anweisungen und Kontrollen sicherstellen, dass die
Umgebung des Arbeitsplatzes stets sauber und übersichtlich ist.
8
Sicherheitsmaßnahmen im
Normalbetrieb
Den LaserHybrid-Kopf nur betreiben, wenn alle Schutzeinrichtungen voll
funktionstüchtig sind.
DE
Vor Inbetriebsetzung des LaserHybrid-Kopfes sicherstellen, dass niemand
gefährdet werden kann.
Mindestens einmal pro Woche den LaserHybrid-Kopf auf äußerlich erkennbare Schäden und Funktionsfähigkeit der Sicherheitseinrichtungen überprüfen.
Sicherheitstechnische Inspektion
Der Betreiber ist verpflichtet, den LaserHybrid-Kopf nach Veränderung, Einoder Umbauten, Reparatur, Pflege und Wartung sowie mindestens alle zwölf
Monate durch eine Elektro-Fachkraft auf ordnungsgemäßen Zustand überprüfen zu lassen.
Vorschrift Titel
IEC (EN) 60 974-1 Einrichtungen zum Lichtbogenschweißen, Teil 1: Schweißstrom-
quellen
BGV A2, §5 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel
BGV D1, §33 / §49 Schweißen, Schneiden und verwandte Arbeitsverfahren
VDE 0701-1 Instandsetzung, Änderung und Prüfung elektrischer Geräte;
allgemeine Anforderungen
VDE 0702-1 Wiederholungsprüfungen an elektrischen Geräten
9
Veränderungen
Ohne Genehmigung des Herstellers keine Veränderungen, Ein- oder Umbauten am LaserHybrid-Kopf vornehmen.
Bauteile in nicht einwandfreiem Zustand sofort austauschen.
Ersatz- und
Verschleißteile
Kalibrieren von
Stromquellen
Die CE-Kennzeichnung
Urheberrecht
Nur Original-Ersatz- und Verschleißteile verwenden (gilt auch für Normteile).
Bei fremdbezogenen Teilen ist nicht gewährleistet, dass sie beanspruchungsund sicherheitsgerecht konstruiert und gefertigt sind.
Bei Bestellung genaue Benennung und Sach-Nummer laut Ersatzteilliste,
sowie Seriennummer Ihres Gerätes angeben.
Aufgrund internationaler Normen ist eine regelmäßige Kalibrierung von
Stromquellen empfohlen. Fronius empfiehlt ein Kalibrierintervall von 12
Monaten. Setzen Sie sich für nähere Informationen mit Ihrer Fronius-Servicestelle in Verbindung!
Der LaserHybrid-Kopf erfüllt die grundlegenden Anforderungen der Niederspannungs- und Elektromagnetischen Verträglichkeits-Richtlinie und ist
daher CE-gekennzeichnet.
Das Urheberrecht an dieser Bedienungsanleitung verbleibt bei der Firma
Fronius International GmbH.
Text und Abbildungen entsprechen dem technischen Stand bei Drucklegung.
Änderungen vorbehalten. Der Inhalt der Bedienungsanleitung begründet
keinerlei Ansprüche seitens des Käufers. Für Verbesserungsvorschläge und
Hinweise auf Fehler in der Bedienungsanleitung sind wir dankbar.
10
Allgemein
DE
Grundprinzip
Funktionsweise
und praktische
Umsetzung
Beim LaserHybrid-Prozess werden die Vorteile des Laserstrahls (hohe Einschweißtiefe
und schmale Wärmeeinflußzone) mit den Vorteilen des MIG/MAG-Verfahrens (Einbringen von Zusatzwerkstoff und gute Spaltüberbrückung) kombiniert.
Bisher konnten außergewöhnliche Anforderungen an Fügeteile nicht oder nur mit großem finanziellen Aufwand realisiert werden. Das grundlegend neue LaserHybrid-Verfahren erschließt eine Vielzahl von Synergie-Effekten für eine große Bandbreite von Anwendungen in der Fügetechnik.
Eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit resultiert aus folgenden Vorteilen des LaserHybrid-Verfahrens:
- erweiterte Einsatzmöglichkeiten
- höhere Leistungsfähigkeit
- reduzierte Fertigungszeiten und -kosten
- höhere Produktivität
Aufgrund des Erfordernisses von Festkörperlasern mit höherer Ausgangsleistung,
gelang die Gestaltung eines stabilen Prozesses erst in jüngster Zeit. Zahlreiche Untersuchungen haben sich mit Hybridschweißverfahren beschäftigt, die sowohl Laser- als
auch Lichtbogenprozess auf eine einzige Prozesszone (Plasma und Schmelze) einwirken lassen.
Die Wahl günstiger Prozessparameter, sowohl für den Anteil des Laserprozesses als
auch für den Anteil des Lichtbogenverfahrens, erlaubt die gezielte Beeinflussung von
Nahteigenschaften, wie Geometrie und Gefügeausbildung. Durch den zugeführten
Zusatzwerkstoff sorgt der Anteil des Lichtbogenverfahrens für höhere Spaltüberbrückbarkeit, bestimmt die Nahtbreite und mindert somit den Aufwand der Schweißnahtvorbereitung. Aus der Wechselwirkung beider Prozesse resultiert eine deutliche Effizienzsteigerung.
LaserHybridProzess
Für das Schweißen metallischer Werkstücke eignet sich ein Nd:YAG-Laser mit einer
Intensität von mehr als 10
erhitzt er sie an dieser Stelle auf Verdampfungstemperatur. Aufgrund des abströmenden
Metalldampfes bildet sich im Schweißgut eine Dampfkapillare aus. Das Ergebnis ist
eine im Verhältnis zur Breite große Schweißnahttiefe. Die Energieflußdichte des Lichtbogenprozesses beträgt ungefähr 104 W/cm².
In Abbildung 1 ist das Prinzip des LaserHybrid-Schweißens skizziert. Der dargestellte
Laserstrahl führt dem Schweißgut im oberen Nahtbereich zusätzlich zum Lichtbogen
Wärme zu. Im Gegensatz zu einer losen Kombination des Laserschweißverfahrens mit
dem Lichtbogenprozess, gilt das Hybridschweißen als Bündelung beider Verfahren
innerhalb einer Prozesszone. Die dadurch entstehende, wechselseitige Beeinflussung
der Prozesse, kann durch Variation der eingesetzten Lichtbogen- oder Laserverfahren
gesteuert werden.
Der Effekt des Laserprozesses und der Wärmeeintrag des Lichtbogenprozesses ermöglicht eine höhere Schweißtiefe bzw. Schweißgeschwindigkeit gegenüber den Einzelverfahren. Der aus der Dampfkapillare ausströmende Metalldampf wirkt auf das Lichtbogenplasma zurück. Die Absorption der Nd:YAG - Laserstrahlung im Plasma bleibt
vernachlässigbar klein. Je nach gewähltem Verhältnis der Leistungsbeiträge kann der
Laser- oder der Lichtbogencharakter überwiegen.
6
W/cm². Trifft der Laserstrahl auf die Materialoberfläche,
11
LaserHybrid
Prozess
(Fortsetzung)
Laserstrahl
Elektrode
abströmender Metalldampf
Laserinduziertes Plasma
Tiefschweißkanal
Lichtbogen
Schutzgasmantel
Werkstück
Schweißrichtung
Abb.1 Laser-MIG-Prozess
Für die Absorption der Laserstrahlung ist die Temperatur der Werkstückoberfläche von
besonderer Bedeutung. Zu Schweißbeginn muss insbesondere bei Aluminiumoberflächen die Anfangsreflexion überwunden werden. Nach Erreichen der Verdampfungstemperatur bildet sich ein Dampfkanal, sodass nahezu die gesamte Strahlungsenergie in
das Werkstück eingebracht werden kann.
Synergien Aus der Zusammenführung des Laserprozesses mit dem Lichtbogenverfahren können
folgende Synergieeffekte erschlossen werden:
Vorteile des LaserHybrid Verfahrens gegenüber dem Laserprozess allein:
- Schweißbarkeit von Bauteilen mit weiteren Spaltabständen, infolge des größeren
Schmelzbades
- höhere Spaltüberbrückbarkeit bei kurzzeitig auftretendem Spalt
- breiterer und tieferer Einbrand
- wesentlich höheres Anwendungsgebiet
- geringere Investitionskosten durch Einsatz eines Lasers mit geringerer Leistung
- höhere Zähigkeit der Naht
Vorteile des LaserHybrid Verfahrens gegenüber dem Lichtbogenverfahren allein:
- höhere Schweißgeschwindigkeit
- tieferer Einbrand trotz höherer Geschwindigkeiten
- wenig Wärmeeinbringung garantiert geringstmögliche Beeinflussung des Gefüges
- höhere Festigkeit der Naht
- schmälere Naht
Resümee Der Lichtbogenschweißprozess wird durch folgende Eigenschaften charakterisiert:
- preiswerte Energiequelle
- gute Spaltüberbrückbarkeit
- Gefügebeeinflussung, aufgrund der Zugabe von Zusatzwerkstoff
Mit dem Laser-Anteil des Hybridprozesses werden folgende Merkmale erreicht:
- hohe Einschweißtiefe
- hohe Schweißgeschwindigkeit
- geringe thermische Belastung
- schmale Naht
12
Resümee
(Fortsetzung)
Ab einer bestimmten Strahldichte erzeugt das Laserlicht den sogenannten Tiefschweißeffekt. Dieser Effekt tritt bei metallischen Werkstoffen auf und sorgt dafür, dass sich
Bauteile mit höherer Wandstärke fügen lassen.
Das gegenüber dem Lichtbogen-Verfahren kleinere Schmelzbad schränkt die Wärmeeinbringung ein und ermöglicht dadurch eine kleinere Wärmeeinflußzone. Die Folge ist
geringerer Verzug, wodurch sich der Aufwand für Nacharbeiten verringert. Der Lichtbogenprozess sorgt für nachträgliche Wärmeeinbringung. Diese sorgt für den zusätzlichen
Effekt des Anlassens des bereits vom Laser geschweißten Werkstück-Bereiches.
Insbesondere bei Stahl findet auf diese Weise ein Abbau von Härtespitzen statt.
Führung des LaserHybrid-Kopfes
DE
Ausrichtung
5°
Abb.2 Führung des LaserHybrid-Kopfes
Den LaserHybrid-Kopf stets in einem
Anstellwinkel von „5° stechend“ führen.
Das heißt, der LaserHybrid-Kopf verfährt
gemäß Abb.2 um 5° geneigt in y-Richtung.
Hinweis! Wird die Ausrichtung
„5° stechend“ nicht beachtet,
kommt es zu schwerwiegenden
Schäden an der Lichtleitfaser, da
die Laserstrahlung unmittelbar in
die Laser-Optik reflektiert wird.
y-Richtung
13
Loading...