Wie lassen sich Schweißverformungen bei der Bearbeitung von Sonderblechen kontrollieren?

Wie lassen sich Schweißverformungen bei der Bearbeitung von Sonderblechen kontrollieren?

Die Bearbeitung und Fertigung von Blechmaterialien in nicht standardmäßigen Abmessungen und Formen entsprechend den spezifischen Kundenanforderungen und Konstruktionsvorgaben wird als nicht standardmäßige Blechbearbeitung bezeichnet. Im Folgenden zeigen wir Ihnen, wie Sie Schweißverformungen im Rahmen der Sonderanfertigung von Blechen kontrollieren können, indem Sie Maßnahmen in den Bereichen Vorbereitung vor dem Schweißen, Steuerung des Schweißprozesses und Nachbehandlung ergreifen. Die konkreten Schritte lauten wie folgt:

Vorbereitungen vor dem Schweißen

Sinnvolle Auslegung von Schweißkonstruktionen: Bei der Konstruktion von kundenspezifischen Blechteilen sollte die Anzahl und Länge der Schweißnähte so weit wie möglich reduziert und deren Anordnung sinnvoll gestaltet werden, um eine übermäßige Konzentration der Schweißnähte zu vermeiden. So können beispielsweise durch den Einsatz von Stanzverfahren anstelle von Schweißverfahren unnötige Schweißnähte vermieden werden.

Je nach Art des Blechmaterials und den Leistungsanforderungen muss das geeignete Schweißmaterial ausgewählt werden, um die Festigkeit und Zähigkeit der Schweißverbindung zu gewährleisten und gleichzeitig die Schweißspannungen zu reduzieren. Bei Materialien wie Edelstahlblechen kann beispielsweise ein Edelstahlschweißdraht mit relativ hohem Nickelgehalt verwendet werden, um die Rissbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht zu verbessern.

Die vorgesehene Vorverformung wird auf der Grundlage von Erfahrungswerten und Berechnungen ermittelt. Vor dem Schweißen wird an den Blechteilen eine Vorverformung vorgenommen, damit sich die nach dem Schweißen auftretende Verformung mit der Vorverformung gegenseitig ausgleicht. Beispielsweise kann man beim Schweißen von dünnen Blechen diese vorab in Richtung der Schweißnaht um einen bestimmten Winkel nach oben biegen, sodass sich das Blech nach dem Schweißen wieder in einen ebenen Zustand zurückbildet.

Es sollten geeignete Spannvorrichtungen verwendet werden, um die Blechteile mit speziellen Spannvorrichtungen zu fixieren und zu positionieren, um so Verformungen während des Schweißvorgangs zu begrenzen. Die Spannvorrichtungen müssen über ausreichende Festigkeit und Steifigkeit verfügen, um die Blechteile sicher festzuklemmen, ohne dabei den Schweißvorgang zu beeinträchtigen. So können beispielsweise Magnet- oder Hydraulikspannvorrichtungen je nach Form und Abmessungen der Blechteile angepasst und zur Fixierung verwendet werden.

Kontrolle des Schweißprozesses

Für die Auswahl des geeigneten Schweißverfahrens ist zu beachten, dass die verschiedenen Schweißverfahren unterschiedliche Wärmemengen erzeugen, unterschiedliche Schweißspannungen verursachen und sich auch unterschiedlich auf die Schweißverformung auswirken. So bietet beispielsweise das Laserschweißen den Vorteil einer hohen Energiedichte, einer geringen Wärmeeinflusszone und geringe Schweißverformungen auf und eignet sich daher für das Schweißen hochpräziser, kundenspezifischer Blechteile, während das CO₂-Schutzgasschweißen durch hohe Schweißgeschwindigkeit und niedrige Kosten gekennzeichnet ist, jedoch relativ große Schweißverformungen mit sich bringt. Die Wahl kann je nach den konkreten Umständen getroffen werden.

Optimierung der Schweißparameter: Durch eine angemessene Anpassung von Parametern wie Schweißstrom, Schweißspannung und Schweißgeschwindigkeit wird die Wärmezufuhr während des Schweißprozesses kontrolliert. Unter der Voraussetzung, dass die Schweißqualität gewährleistet ist, sollten möglichst niedrige Schweißströme und hohe Schweißgeschwindigkeiten verwendet werden, um die Wärmeakkumulation in den Blechteilen zu verringern und damit die Schweißverformung zu reduzieren.

Bei komplexen, nicht standardisierten Blechteilen sollte eine sinnvolle Schweißreihenfolge gewählt werden, damit sich die Schweißspannungen gegenseitig ausgleichen. So sollten beispielsweise zunächst die Schweißnähte mit größerer Schrumpfung geschweißt werden, bevor die Schweißnähte mit geringerer Schrumpfung an die Reihe kommen; außerdem sollten zuerst die inneren Schweißnähte und erst danach die äußeren Schweißnähte geschweißt werden.

Bei der Abschnittsschweißung wird eine lange Schweißnaht in mehrere Abschnitte unterteilt und mithilfe der Abschnitts-Rückzugsschweißung oder der Sprungschweißung geschweißt, wodurch die Wärmeverteilung in der Schweißnaht gleichmäßiger wird und somit Schweißverformungen reduziert werden.

Nachbehandlung nach dem Schweißen

Bei diesem Verfahren werden die nach dem Schweißen fertigen Blechteile einer Wärmebehandlung unterzogen, insbesondere durch Vorgänge wie Spannungsarmglühen und Anlassen, um die während des Schweißens entstandenen inneren Spannungen zu beseitigen und dadurch die Abmessungen und die Form der Blechteile zu stabilisieren.

Mechanische Richtarbeiten: Bei leichten Verformungen, die nach dem Schweißen auftreten, können diese durch mechanische Richtarbeiten behoben werden. Beispielsweise kann eine Kaltkorrektur an Blechteilen mithilfe von Richtmaschinen, Pressen und ähnlichen Geräten durchgeführt werden, oder es kann die Flammkorrektur angewendet werden, bei der durch Erhitzen mit einer Flamme eine lokale plastische Verformung des Blechteils herbeigeführt wird, um so die gewünschte Korrektur zu erreichen.

Die Vibrationsalterung ist ein Verfahren, bei dem auf geschweißte Blechteile Schwingungen mit einer bestimmten Frequenz einwirken gelassen werden, um dadurch die im Inneren der Blechteile vorhandenen Restspannungen abzubauen und eine gleichmäßige Verteilung dieser Spannungen zu erreichen, wodurch schließlich die Schweißverformung verringert wird.