Perfekter Schweissdraht

© Angelika Grossmann / Gernot Walter

Massiv oder mit Pulver gefüllt, Open-Type oder lasergeschweißt: Das Unternehmen Bühler Würz Kaltwalztechnik sieht in Schweißdrähten einen gewaltigen Markt.

Sie halten die Welt zusammen und sind dabei völlig unauffällig: Schweißdrähte gibt es in unzähligen Varianten und Zusammensetzungen, massiv und mit Pulver gefüllt. Letztere erfreuen sich wachsender Beliebtheit bei Schweißern. Der weltweite Markt ist unüberschaubar. Nur eines ist sicher: Er ist groß und wird größer.

Darauf setzt Stefan Nixdorf, Geschäftsführer der Bühler Würz Kaltwalztechnik GmbH in Pforzheim: „Es ist schon schwierig zu sagen, wie viele Pulverfüllschweißdrähte weltweit jedes Jahr überhaupt verbraucht werden. Schätzungen gehen von einer Million Tonnen aus.“ Davon will er für seine Maschinen zur Herstellung lasergeschweißter, kalt gewalzter Drähte einen guten Anteil erschließen.

Open-Type-Schweißdraht hat einen entscheidenden Nachteil

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Stefan Nixdorf, Geschäftsführer Bühler Würz Kaltwalztechnik GmbH

Die Open-Type-Schweißdrähte dominieren im Moment noch den Markt. Die funktionieren, haben aber einen entscheidenden Nachteil: Die Längsnaht ist zwar geschlossen, aber nicht dicht. Ihre Ränder werden beim Einformen nur überlappt oder verpresst. So schließt der hohle Draht das Pulver zwar sicher ein, doch mit der Zeit dringt Umgebungsluft in den Draht ein und das Pulver nimmt den darin enthaltenen Wasserstoff auf.

Die Qualität lässt dadurch nach, teilweise wird der Draht unbrauchbar. Außerdem kann der Open-Type-Draht nur wenig Torsionsspannung aufnehmen und die Drähte verdrehen sich bei der Zuführung. Das gefährdet wiederum die Prozesssicherheit bei automatisierten Anwendungen etwa in den Roboterschweißstraßen der Automobilindustrie.

 

Wir benötigen eine sehr gute und sehr konstante Wurzeldurchdringung, bis annähernd 100 Prozent der Wandstärke. Allerdings ohne Durchzuschweißen des dünnen Blechs.“

Stefan Nixdorf, Geschäftsführer Bühler Würz Kaltwalztechnik GmbH

Der Weg zur absolut dichten Naht

4 Schritte vom Blech zum Draht

Einmal klicken, um die ganze Maschine zu sehen.

  1. Der Blechstreifen wird zum pulvergefüllten, lasergeschweißten Rohr – Mischung nach Wunsch.
  2. Mit zwölf Millimeter Durchmesser und zwei Millimeter Wanddicke geht es ins Kaltwalzwerk.
  3. Mit jetzt nur noch 1,2 Millimeter Durchmesser geht es durch den Kalibrierzug. Die Naht macht alles mit.
  4. Jetzt noch aufwickeln — fertig ist der torsionsfreie Schweißdraht mit schnurgerader, gasdichter Naht.

„Das lässt sich doch auch anders machen“, dachte sich Stefan Nixdorf und suchte nach einem Weg zur absolut dichten Naht in einem torsionsfreien Draht. Wolfram-Inertgas(WIG)-Schweißen schied aus — es ist schlicht zu langsam.

Hochfrequenzschweißen kam auch nicht in Frage. Nixdorf: „Das Pulver soll einen möglichst hohen Anteil von Metallpartikeln haben. Beim Hochfrequenzschweißen würden wir diese jedoch magnetisch wieder herausziehen.“ Überzeugt hat ihn schließlich der Laser. Er ist um den Faktor zwei bis drei schneller als das WIG-Schweißen, lässt die Metallpartikel im Pulver in Ruhe und schafft eine Schweißnaht, die der enormen Belastung im weiteren Prozess zuverlässig standhält.

So zog der Laser in die Fertigungslinien ein. Diese arbeiten mit einem Endlosprozess: Alles beginnt mit zwei Millimeter dicken Flachbändern aus nicht legiertem, kohlenstoffarmem Stahl. Sie werden in der Rohreinformung der Anlage zu einer Wanne aufgebogen und mit dem Metallpulver befüllt.

Die optimale Dosis Laser

Formverschlossen zu einem Rohr mit knapp zwölf Millimeter Durchmesser läuft der künftige Draht durch ein fest in die Anlage integriertes Strahlführungssystem, die TruLaser Cell 1100 von TRUMPF. Diese verschweißt die Längsnaht. Dabei ist die Einschweißtiefe entscheidend. Nixdorf: „Wir benötigen eine sehr gute und sehr konstante Wurzeldurchdringung, bis annähernd 100 Prozent der Wandstärke. Allerdings ohne Durchzuschweißen des dünnen Blechs. Das würde das Pulver zerstören.“

Mit dem Laser passiert das nicht. Gasdicht verschweißt geht es nun ins Walzwerk und durch einen Kalibrierzug. In einem Schritt reduzieren die Walzen den Durchmesser auf 1,2 Millimeter. „Und das ist der entscheidende Vorteil unserer Kerntechnologie, des Kaltwalzens“, betont Nixdorf. „Üblicherweise wird ab einem bestimmten Grad der Reduktion zwischengeglüht. Bei uns nicht.“ Dem Kunden spart das einen extrem energieintensiven Vorgang und er bekommt einen gasdicht verschlossenen, torsionsfreien Draht mit schnurgerader Naht.

So wird aus Blech ein pulvergefüllter Schweißdraht. (Video: Bühler Würz Kaltwalztechnik).

Schnellere Schweißprozesse dank variablem Pulveranteil

Dass seine Anlagen nicht für die Herstellung günstiger Massendrähte zum Einsatz kommen werden, ist Nixdorf bewusst. „Unsere Technologie rechnet sich nur für sehr hochwertige Drähte. Aber wenn ich davon ausgehe, dass von einer Million Tonnen Schweißdrähte weltweit künftig zehn Prozent pulvergefüllt und lasergeschweißt sind, dann sind das immer noch 100.000 Tonnen im Jahr“, stellt Nixdorf fest und ist zuversichtlich, dass es so kommen wird. Schließlich lassen sich die laserverschweißten Drähte selbst unter rauesten Arbeitsbedingungen wie im Schiffsbau auf unbestimmte Zeit ohne Qualitätsverlust lagern.

„Es geht oft um Speziallegierungen — da sind häufig nicht fünf Tonnen gefragt, sondern gerade einmal 100 Kilogramm“

Bühler Würz Kaltwalztechnik

Die Firma aus Pforzheim beschäftigt über 100 Mitarbeiter. Sie produzieren neben modernsten Kaltwalzanlagen, wie zum Beispiel Drahtreduzier-, Flach-, Profil- und Bandwalzwerke auch komplette Fertigungslinien sowie Schweißdrahtanlagen (FCW).

Außerdem können die Hersteller der Drähte die Zusammensetzung des Pulvers mit der Fertigungslinie individuell bestimmen und so auch in kleinen Losen wirtschaftlich herstellen. „Gerade bei Speziallegierungen spielt das eine wichtige Rolle — da sind häufig nicht fünf Tonnen gefragt, sondern gerade einmal 100 Kilogramm“, erklärt Nixdorf.

Selbst die Füllraten, und damit der Pulveranteil im Draht, lassen sich einfach variieren. „Je höher der Pulveranteil, desto dünner ist außen das Bandmaterial. Damit erreichen wir eine höhere Stromdichte und der Endanwender kann schneller schweißen.“ Die Arbeitszeit sinkt — und Nixdorf hat ein weiteres Argument, mit dem er den Schweißdrahtmarkt für seine Anlagen erschließen kann.


Kontakt:

Bühler Würz Kaltwalztechnik GmbH
Stefan Nixdorf,
Telefon: +49 7231 7755-527
E-Mail: nixdorf@buehler-wuerz.de

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