Wasserhydraulik-Schweißsysteme

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Der Wasserhydraulik-Schweißzylinder ist eine Entwicklung der Bayerischen Motoren Werke AG, den wir in Lizenz bauen und vertreiben. Dazu liefern wir das gesamte Zubehör wie Druckübersetzer, Ventile, Ablaufsteuerung, Elektroden, Elektrodenschäfte und Komplettschweißanlagen.

 

Entwicklungsgeschichte
Auf der Suche nach wirtschaftlicher Schweißfertigung für Kleinteile in der Automobilindustrie sind Vielpunktwerkzeuge entwickelt worden, die in den Schweißpressen eingesetzt werden. Um den gleichen Stromfluss in jedem Schweißpunkt zu erreichen, sind gleiche Schweißkräfte notwendig. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden verschiedene Systeme entwickelt und eingesetzt. 

 

Ausgleichswippen übertragen die Kraft über eine mechanische Wippe in die Schweißpunkte. Bei den Wippen ist die Kraftverteilung zufriedenstellend. Einschränkungen gibt es jedoch bei kleinen und großen Punktabständen. Wegen der Mechanik besteht keine Möglichkeit, mehr als zwei Punkte in einem Hub zu schweiße

Eine sehr breite Anwendung fand der Ausgleich mit Tellerfederpaketen. Gegenüber den Ausgleichswippen ist die Möglichkeit gegeben, mehrere Punkte in einem Hub zu schweißen. Durch die Tellerfedervorspannung wurde ein gutes Elektrodennachsetzverhalten erreicht. Einige Nachteile bleiben nach wie vor, die sich negativ auf die Schweißqualität auswirken. 

 

Mit dem Einsatz von geschlossenen Hydrauliksystemen zum Kraftausgleich wurde eine gleichmäßige Kraftverteilung und gutes Elektrodennachsetzverhalten erreicht. In der Praxis zeigte sich, dass dieses System auch einige Nachteile hat, die zu unsicheren Schweißungen führen:

• nur vollständig entlüftete Systeme erreichen gleichmäßige Kraftverteilung (Kompressibilität der Luftblasen)

• zu viel oder zu wenig Öl im System beeinträchtigt die Funktion, Leckagen führen zu Ausfällen

• automatisches Öl nachfüllen ist technisch aufwändig

• gegenseitiges Behindern der Medienzuführungen (Stromkabel, Kühlwasserleitungen von Vor- und Rücklauf, Ausgleichshydraulikanschlüsse)

• in einem Block angeordnete Zylinder (Beschädigungen führen zu teuren Reparaturen)

 

Wasserhydraulik-Schweißsystem
Um die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen, ist ein Schweißzylinder mit folgenden Merkmalen entwickelt worden:

• das Kühlwasser wird zur Elektrodenabkühlung und zum Schweißkraftausgleich oder Schweißkraftaufbau genutzt

• der Schweißstrom wird über den Zylinderkörper durch Kontaktlamellen zu der Schweißstelle geleitet

Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

• durch kompakte Bauweise können geringe Punktabstände geschweißt werden

• einfaches Entlüften (durch den Wasserfluss werden eventuell vorhandene Luftblasen weggespült)

• Leckagen werden automatisch ergänzt

• durch Verzicht auf Stromkabel weniger Induktionsstrom

• geringer Aufwand bei der Verlagerung oder Entfall der Schweißpunkte

• umweltfreundlich, Kühlwasser ersetzt Hydrauliköl

 

Funktionsprinzip Ausgleichszylinder

Das Kühlwasser fließt von einer Vorlaufleitung über ein 4/2-Wegeventil durch den Schweißzylinder und den Elektrodenschaft zurück zum 4/2-Wegeventil und in die Rücklaufleitung. Wenn die Schweißmaschine vorfährt, wird der Wasserfluss durch das 4/2-Wegeventil abgesperrt. Jetzt wird das eingeschlossene Wasser als Hydraulikstütze zum Kraftausgleich genutzt. Die Schweißkraft erzeugt die Schweißmaschine. Nach dem Schweißen wird der Kühlwasserfluss wieder freigegeben und der Schweißzylinderkolben wird durch den Wasserdruck und die Feder in die Ausgangsstellung gebracht.

 

Funktionsprinzip Aktivzylinder

Wenn es erforderlich ist, Punkte einzeln oder in Gruppen hintereinander zu schweißen, kann das Ausgleichssystem nicht eingesetzt werden. In so einem Fall wird diese Aufgabe auf mehrere Schweißwerkzeuge verteilt. Dabei muss das Schweißteil zwischen den Schweißmaschinen umgesetzt werden.
Um das zu vermeiden, ist in das System ein Druckübersetzer integriert. Diese Maßnahme ermöglicht es, dass zu jedem Schweißpunkt oder jeder Schweißgruppe bestimmte Schweißparameter zugeordnet werden können.
Dadurch ist es möglich, verschiedene Schweißaufgaben in einem Werkzeug zu erledigen und nicht wertschöpfende Tätigkeiten werden reduziert.
Die Maschine hat die Aufgabe, die Schweißzylinder in die Schweißstellung zu bringen. Ein 5/2-Wegeventil sperrt den Kühlwasserfluss ab und verbindet den Schweißzylinder oder die Schweißzylindergruppen mit dem Druckübersetzer. Der Kraftaufbau erfolgt über den Druckübersetzer und der Kraftausgleich über die hydraulische Abstützung.
Nach dem Schweißen fährt der Druckübersetzer zurück. Das 5/2-Wegeventil öffnet wieder den Kühlwasserkreislauf und die Schweißzylinder fahren durch Federkraft und Wasserdruck in die Ausgangsstellung zurück. Jetzt kann der nächste Schweißzylinder oder die nächste Schweißzylindergruppe zugeschaltet werden und der ganze Zyklus wird wiederholt. Das folgende Bild zeigt den Wasserhydraulik-Aktivschweißzylinder:

Anwendungsgebiete
Für den Wasserhydraulikschweißzylinder öffnet sich ein breites Einsatzgebiet. Der Wasserhydraulikschweißzylinder kann als Ausgleichs- oder Aktivzylinder eingesetzt werden. Die verschiedenen Einsätze werden ermöglicht durch:

• kompakte Bauweise

• hohe Stromübertragung

• geringe Aufsatzenergie

• schnellen Kraftaufbau

• hohe Kraftübertragung

• hohe Kraftreserve

• gute Wiederholgenauigkeit

• gutes Elektrodennachsetzverhalten

• beliebige Einbaulage

• geringer Luftverbrauch

• geringerer Induktionsstrom

• Umweltfreundlichkeit

Einsatz als Ausgleichszylinder

• in den Vielpunktschweißwerkzeugen, die in den Schweißpressen zum Schweißen von mehreren Punkten in einem Hub verwendet werden

• in den Buckelschweißwerkzeugen zum Schweißen von Mutter, Schrauben und Bolzen.

Einsatz als Aktivzylinder

• in den Vielpunktschweißwerkzeugen, wo die Notwendigkeit besteht, die Schweißpunkte in mehrere Gruppen aufzuteilen, wegen:

• einer größeren Punktanzahl

• ungünstiger Bauteilgeometrie

• Punkten, die in verschiedenen Ebenen liegen

• Punkten und Punktgruppen, die weit auseinander liegen

• der Notwendigkeit, Schweißparameter unterschiedlich einstellen zu können

• der Verwendung mehrerer Bauteile unterschiedlicher Materialstärken