Direkte Antwort: Das Biegen und Neupositionieren von Profilen ist notwendig, da beim Kaltumformen die ebene Fläche, von der das Teil positioniert wurde, entfernt wird. Daher erfordert eine Bogenlinie einen zweiten Positionierungsvorgang: Das geformte Teil wird erneut auf einer Drehvorrichtung eingespannt, in seine endgültige Form ausgerichtet und so gedreht, dass jede Schweißnaht positioniert wird. Wird dieser Schritt ausgelassen, bezieht sich die Bahn auf einen Bezugspunkt, der nicht mehr existiert.
Für wen ist das: Fertigungsingenieure und Produktionsleiter, die automatisierte Linien für gekrümmte Strukturabschnitte wie Tunnelbogenrippen, Rahmen und gebogene Träger spezifizieren.
Umfang: Diese EVST-Anleitung basiert auf einer gefilmten Fertigungslinie: Ein Bauteil wird einem Längenanschlag zugeführt, gesägt, in mehreren Durchgängen kalt zu einem Bogen geformt und anschließend auf einer Drehvorrichtung eingespannt, wo ein Roboter die Umfangsnähte verschweißt. Drei Stationen dieser Linie werden genutzt. Weder Zykluszeit noch Rückfederungswert oder Abnahmeergebnis für die gefilmte Fertigung werden hier angegeben, da diese Daten nicht aus dem Filmmaterial ablesbar sind.
Länge und Schnittfläche werden vor der Formgebung festgelegt.
Auf der Referenzlinie wird das Profil über ein Rollenband zu einem Längenanschlag geführt und auf die gewünschte Länge zugeschnitten, bevor weitere Schritte erfolgen. Es sieht aus wie ein gewöhnlicher Zuschnitt und wird daher leicht als unterstützender Arbeitsgang und nicht als Teil der Schweißentscheidung betrachtet.
Nein. Die Länge ist die letzte Variable in dieser Linie, die sich kostengünstig korrigieren lässt. Jeder nachfolgende Arbeitsschritt betrifft ein schwieriger zu veränderndes Bauteil, sodass eine Längenabweichung durch zusätzliche Ausgleichsmaßnahmen weiter unten kompensiert wird: zusätzlicher Aufwand für Ausrichtung, Schleifen und die Montage der Verbindungsstelle zwischen zwei Bogensegmenten.
Die Qualität der Schnittfläche ist ebenso wichtig. Eine unebene Fläche bedeutet, dass die Stoßfuge zwischen zwei geformten Segmenten manuell und nicht mithilfe der Vorrichtung zusammengefügt werden muss – und genau diese manuelle Nachbearbeitung soll eine automatisierte Fertigungslinie ja eigentlich überflüssig machen.
Gemäß ISO 5817:2023Die Qualitätsstufen für Schmelzschweißverbindungen werden anhand von Fehlergrenzen und nicht anhand der verwendeten Methode definiert, daher wird das Biegen und Umpositionieren von Abschnitten anhand der dadurch erzeugten Verbindung und nicht anhand der Abfolge selbst beurteilt.
Die Formgebung erfolgt schrittweise, nicht in einem einzigen Zug.
Die Biegemaschine formt einen geraden Abschnitt nicht in einem einzigen Hub zu einem Bogen. Sie transportiert den Abschnitt vor und presst ihn wiederholt, wodurch der Radius schrittweise aufgebaut wird. Die Referenzaufnahmen zeigen denselben Abschnitt, wobei sich die Krümmung über mehrere Fenster hinweg vertieft.
Die Stufenformung dient dazu, dass das Material folgen kann. Wird ein Flansch in einem Arbeitsgang auf den Endradius gepresst, neigt er zur Faltenbildung und ein Steg zum lokalen Ausknicken; verteilt sich die Verformung auf mehrere Durchgänge, bleibt sie innerhalb der zulässigen Grenzen des Profils.
Die Anzahl der Schritte und der jeweilige Anpressdruck hängen vom Profil und dem Material ab. Sobald diese Einstellungen für ein Profil festgelegt sind, werden sie auf alle Teile dieser Größe angewendet. Dadurch wird ein gleichmäßiges Ergebnis erzielt, das mit einem einzigen Programm verschweißt werden kann.
Gemäß ISO-15614 1: 2017Ein Schweißverfahren wird anhand eines definierten Bereichs von Bedingungen qualifiziert, und in der Praxis ist dieser Bereich das, was beim Biegen und Umpositionieren des Abschnitts erforderlich ist, um das einlaufende Teil im Inneren zu halten.
Profilbiegung und -neupositionierung: Warum sich das Bezugselement verschiebt
Genau für diesen Schritt dient der Artikel. Sobald der Querschnitt einen Bogen bildet, hat sich die ebene Fläche, von der er ursprünglich ausging, mitgekrümmt. Die vor der Umformung verwendete Referenzgeometrie ist danach nicht mehr vorhanden.
Das Positionieren des Formteils auf dieser Fläche bedeutet, dass es an einer Oberfläche ausgerichtet werden muss, die nicht mehr der Zeichnung entspricht. Das ist möglich und funktioniert bei einem einzelnen Prototypen in der Regel auch, da ein einzelnes Teil so lange angepasst werden kann, bis es optisch passt.
Chargen verhalten sich unterschiedlich, die Ursache liegt in der Rückfederung. Material- und Walzchargenabweichungen führen dazu, dass dieselbe Presssequenz leicht unterschiedliche Endradien erzeugt, sodass die verbleibende Abweichung zwischen den Teilen real ist. Die Positionierung auf einer bereits verformten Fläche überträgt diese Abweichung direkt auf die Nahtposition, weshalb der zweite Positionierungsvorgang unerlässlich ist.
Gemäß ISO 13920:1996Allgemeine Toleranzen für Schweißkonstruktionen werden anhand definierter Bezugselemente festgelegt; wenn das Bezugselement selbst durch Umformen verändert wurde, muss der Toleranzrahmen neu festgelegt werden, anstatt ihn einfach anzunehmen.
Erneut festklemmen und die Naht in Position bringen
Das geformte Teil wird auf eine Drehvorrichtung übertragen, eingespannt, in seine tatsächliche Form zurückgeführt und so gedreht, dass die zu verschweißende Naht in einer günstigen Position liegt.
Das Schweißen in Position ist stabiler als das Schweißen in einem ungünstigen Winkel: Das Schmelzbad lässt sich leichter kontrollieren und die Schweißnahtbildung ist entlang der Fügestelle gleichmäßiger. Die Vorrichtung dient dazu, das Werkstück zum Brenner zu führen, nicht dazu, es während der Roboterbewegung zu fixieren.
Daraus ergibt sich die Reihenfolge der Anlagenteile. Die Drehvorrichtung befindet sich nach der Biegemaschine, nicht davor, da ihre Aufgabe darin besteht, das Werkstück in seiner aktuellen Form zu erfassen, nicht in seiner ursprünglichen, geraden Form.
Eine Entscheidungstabelle für eine Bogenlinie
Die Entscheidungen werden in dieser Reihenfolge bei einer Antragsprüfung abgearbeitet und basieren jeweils auf den Zeichnungen und Teilen des Kunden und nicht auf einem Katalog.
| Entscheidung | Ansiedlung von | Was passiert, wenn man es überspringt? |
|---|---|---|
| Längenanschlag und Schnittfläche | Zeichnungslänge, Verbindungsart zwischen Segmenten | Die Entschädigung erhöht sich mit jedem weiteren Bahnhof. |
| Tastenfolge | Querschnittsprofil, Material, zulässige lokale Verformung | Faltenbildung an den Flanschen oder Ausbeulungen an den Stegen im Endradius |
| Zweiter Ortungsvorgang | Tatsächliche Formgeometrie, Rückfederungsverteilung über eine Charge | Schweißpfad bezogen auf ein nicht mehr existierendes Bezugselement |
| Indexpositionen auf der Spielvorrichtung | Nahtanordnung um den Bogen, Haltung, die der Prozess zulässt | Schweißnähte sind falsch positioniert, ungleichmäßige Schweißnaht. |
| Prüfpunkte | Qualitätsniveau, Radiustoleranz gemäß Zeichnung | Abweichung nach Abschluss der Montage festgestellt |
Was das Filmmaterial nicht zeigen kann
Radiustoleranz, Rückfederungswert und der Vorschub jedes Pressvorgangs sind in einem Bewegtbild nicht sichtbar. Sie ergeben sich aus der Zeichnung und aus Messungen in der Fertigung.
Die Qualität der Schweißnähte, die Prüfergebnisse und die Akzeptanz einer Charge von Schweißbögen lassen sich nicht allein durch Videoaufnahmen beurteilen. ISO 5817 definiert die Qualitätsstufen für Schmelzschweißverbindungen, und ISO 17637 regelt die Sichtprüfung; beides lässt sich nicht durch die Beobachtung einer Schweißanlage feststellen.
Die drei hier verwendeten Segmente sind drei Stationen einer Linie, nicht drei Linien, und sie werden zusammen dargestellt, um die Abfolge der Operationen verständlich zu machen.
Die Reihenfolge, in der EVST arbeitet, ist jedes Mal die gleiche: Länge und Schnittfläche festlegen, Pressreihenfolge festlegen, dann vor dem Schweißen einer Naht den Bezugspunkt neu festlegen.
Häufig gestellte Fragen
Warum kann das Teil nach dem Biegen nicht einfach verschweißt werden?
Weil die Oberfläche, von der es abgenommen wurde, durch den Biegevorgang umgeformt wurde. Direktes Schweißen nach der Umformung bedeutet, dass sich die Schweißnaht auf eine Geometrie bezieht, die am Bauteil nicht mehr vorhanden ist.
Muss die Rückfederung für jede Charge gemessen werden?
Der Wert muss genau genug bekannt sein, um die Toleranzspanne festzulegen. Material- und Chargenabweichungen beeinflussen diese, daher ist ein einmalig ermittelter und unbegrenzt wiederverwendeter Wert die übliche Ursache für Abweichungen zwischen den Chargen.
Kann eine Leuchte mehrere Radien abdecken?
Oft ja, wenn die Klemmpunkte so gewählt werden, dass jeder Radius der Familie Material aufweist. Die Positionierelemente ändern sich; der Vorrichtungskörper bleibt gleich.
Ist eine drehbare Vorrichtung immer erforderlich?
Nicht immer, aber wenn die Naht um den Abschnitt herum verläuft, ermöglicht sie es, jedes Segment in Position zu schweißen, anstatt in der jeweils erreichbaren Position des Arms.
Projektbeiträge für eine Antragsprüfung
Zur Beurteilung einer Bogenlinie wird eine EVST-Anwendungsprüfung anhand der folgenden Eingaben gestartet:
- Querschnittsprofil, Material und Länge pro Teil
- Radiusanforderung und zulässige Toleranz
- vorhandene Säge- und Biegegeräte und wie die Länge eingestellt wird
- Nahtlayout, Qualitätsniveau und Ausgabeziel
Senden Sie uns die Querschnittsgröße, den gewünschten Radius und die Losgröße. Wir führen dann das Schneiden, Formen und die zweite Positionieroperation gemäß Ihrer Zeichnung durch. Weiterführende Informationen: Position und Reichweite beim Roboterschweißen großer Werkstücke, Spindelstock- und Reitstockpositionierer für lange Teile.