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Düsseldorf, 13. April 2021

Schnelles, sicheres und erfolgreiches Schweißen anspruchsvoller Stahlgüten in Bandbehandlungslinien

X-Pro Laserschweißmaschine für die kontinuierliche Produktion von hochfesten Stählen

The X-Pro laser welder is designed to join hard-to-weld strip material. One of the components developed to master this challenge is a patented, inductive heat treatment system. Further advantages are an automatic welding parameter calculation system, a quality assurance system, short cycle times and an exchangeable laser source. The laser welder has been installed in numerous new plants as well as in modernization projects.

Bandbehandlungsanlagen müssen ein breites Produktspektrum bearbeiten, zu dem auch moderne  hochfeste Stahlgüten gehören. Die teilweise schwer schweißbaren Materialien müssen  im Einlaufbereich einer Bandanlage in kurzer Zeit sicher verbunden werden.

Der X-Pro Laser Welder der SMS group ist speziell für die Produktion von schwer zu schweißenden Bandmaterialien entwickelt worden. Unter anderem wurde für diese Herausforderung ein patentiertes induktives Wärmebehandlungssystem implementiert. Weitere Vorteile sind die automatische Schweißparameterberechnung, das Qualitätssicherungssystem, die geringe Zykluszeit und die Austauschbarkeit der Laserquelle. Neben zahlreichen Einbauten in Neuanlagen wurde der X-Pro Laser Welder auch bei Modernisierungen erfolgreich eingesetzt.

Speziell geeignet für Modernisierungen
Die Laserschweißmaschine wurde bei einem Modernisierungsprojekt im Einlauf der Beizlinie bei SSAB integriert. Mit einem Faserlaser verbindet die Maschine jetzt auch schwer zu schweißende Bänder schnell und vollautomatisch und sorgt so für einen automatisierten Schweißprozess.

Bereits bei der Entwicklung der Maschine wurde besonders Wert auf eine kompakte Bauweise mit einfachen Anforderungen an das Fundament gelegt. Die Kernmaschine benö­tigt nur einen Bauraum von 3,5 mal 4,0 mal 7,5 Metern, so dass sich eine Einplanung in ein vorhandenes Linienlayout auch bei schwierigen Platzbedingungen realisieren lässt. Somit eignet sich die Maschine nicht nur für die Integration in neue Bandbehandlungsanlagen, sondern auch perfekt für Modernisierungen und den Ersatz älterer Schweißmaschinentechnologien.

Zum Beispiel entschied sich SSAB Europe bei der Modernisierung seiner Beizlinie in Hämeenlinna in Finnland für den X-Pro Laser Welder. Trotz des anspruchsvollen Produktspektrums konnte hier eine schnelle Inbetriebnahme und Hochlaufkurve erreicht werden. Bei einem weiteren europäischen Kunden wird die Maschine aktuell in den Einlaufteil einer Konti-Kaltwalzlinie integriert.

In der modernisierten Beizlinie von SSAB verbindet der X-Pro Laser Welder Stahlbänder mit Dicken von 1,5 bis 6,5 Millimetern und Breiten zwischen 650 und 1.650 Millimetern. Die Schweißmaschine im Werk Hämeenlinna in Finnland ist mit einem Festkörperlaser ausgestattet. SSAB entschied sich für den XPro Laser Welder, da die Maschine das Schweißen von hochlegierten Stahlgüten mit gleichzeitig niedrigen Zykluszeiten ermöglicht. Nach Beendigung der Umbauphase Ende 2018 konnte SSAB sein Produktspektrum erweitern und es können nun auch moderne hochfeste Stahlgüten problemlos verbunden und in der Linie im kontinuierlichen Prozess bei hohen Geschwindigkeiten gebeizt werden

Patentierte induktive Wärmebehandlung der Schweißnaht und Qualitätssicherungssystem

Ein wesentlicher Vorteil der Maschine ist die patentierte induktive Vor- und Nachbehandlung der  Schweißnaht, wodurch ein individueller Wärmebehandlungsprozess ermöglicht wird. Da jede Materialkombination individuelle Ansprüche aufweist und die Palette der möglichen Materialkombinationen deutlich zugenommen hat, sind die Abstände und somit der Zeitpunkt sowie die angewendete Leistung der induktiven Einheiten variabel. Das heißt, Behandlungszeit und Temperatur werden flexibel für jede Materialkombination eingestellt. Die hocheffiziente Tiefenwärmebehandlung mittels Mittelfrequenzinduktion ermöglicht eine Durchwärmung des Materials in kürzester Zeit und verhindert so einen Härteanstieg an der Schweißnaht und die damit verbundene Gefahr eines Bandrisses. Das spezielle Induktor-Design reduziert die Haltezeit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen erheblich. Dies ermöglicht das Schweißen von schwer schweißbaren Materialien wie martensitischen sowie kohlenstoff- oder siliziumreichen Typen.

Das integrierte automatisierte Schweißnaht-Qualitätssicherungssystem bewertet den gesamten Schweißprozess. Über ein userfreundliches Interface bekommt der Bediener eine Indikation über den gesamten Prozess. Es werden verschiedenste Parameter der Schweißnaht überprüft, wie beispielsweise die Geometrie oder die Temperatur, und gehen in die Gesamtqualitätsbewertung der Schweißnaht ein.

Automatische Kalkulation der Schweißparameter

Die Schweißparameter werden durch die automatische Kalkulation anhand der chemischen Analyse der Stahlschmelze individuell auf jede Materialkombination angepasst. Dank dieser automatischen Berechnung werden auch Kombinationen unbekannter Stahlsorten direkt erfolgreich verschweißt. Für die Berechnung sind lediglich die geometrischen Banddaten und die Analyse der Stahlschmelze der beiden Stahlbänder erforderlich.

Komponenten für hohe Produktivität und einfache Wartung

Niedrige Zykluszeit ermöglicht niedrige Nebenzeiten

Eine weitere Eigenschaft der Maschine ist ihre deutlich verringerte Zykluszeit. Durch das intelligente Maschinendesign sind alle Sequenzen im Schweißzyklus optimiert und führen zu deutlich kürzeren Gesamtzykluszeiten als bisher auf dem Markt üblich. Die kurze Zykluszeit der Schweißmaschine  ermöglicht, die Einlaufnebenzeiten der Linien zu senken, wodurch indirekt die Produktion erhöht werden kann. Ein Austausch der bestehenden Schweißmaschine führt also nicht nur zu einer Erweiterung des Produktspektrums.

Schneller Wechsel der Messerkassetten

Auch die Austauschzeit für obere und untere Messerkassetten in der Schere ist durch ein spezielles System extrem kurz. Beide können in weniger als 30 Minuten gewechselt werden. Dies ist das Ergebnis eines „intelligenten Maschinendesigns“ ohne zusätzliche Ausrüstung, die in der Maschine benötigt wird, um diesen schnellen Wechselvorgang zu ermöglichen.

Frei wählbare Schweißquelle

Dank des modularen Aufbaus der Schweißmaschine und der damit verbundenen Trennung zwischen Schweißnahtvorbereitung und Schweißprozess kann die Schweißquelle einfach ausgetauscht werden. Somit ist es möglich, sowohl eine konventionelle CO2-Laserquelle einzusetzen als auch eine moderne Festkörperlaserquelle. Der hohe Wirkungsgrad, die geringeren Betriebskosten und die geringen Wartungskosten senken die Betriebsausgaben um bis zu 90 Prozent gegenüber konventionellen Maschinen mit CO2- Laserquelle.

Digitalisierung

Mehrere digitale Lösungen sind in dieser Maschine implementiert, um den Produktionsprozess möglichst simpel zu gestalten. Alle relevanten Prozessdaten werden in einem Archiv gespeichert und können zur Erstellung eines Wartungsplans genutzt werden. Die Dokumentation der Maschine ist digital verfügbar und verknüpft mit den verschiedenen Anwendungen. Zusätzlich bietet die SMS group einen Remote Service an, mit dem innerhalb kürzester Zeit auf Probleme des Kunden reagiert werden kann. Hierbei hat ein Mitarbeiter die Möglichkeit, sich virtuell auf die Kundenmaschine aufzuschalten und eine erste Problemanalyse durchzuführen.

Wesentliche technische Daten der X-Pro-Laserschweißmaschine für Warmband

Material

Kohlenstoff, Edelstahl, Siliziumstahl

Banddicke

1,0 bis 6,5 mm

Bandbreite

650 bis 1.950 mm

Größe der Kernmaschine

3,5 m (Breite) x 4,0 m (Höhe) x 7,5 m (Tiefe)

Gewicht der Kernmaschine

65 t

Laserquelle

CO2 / Festkörperlaser 

Weitere Informationen

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