Gerd Trommer
Rostfreier Edelstahl ist in der Lebensmittelindustrie der Werkstoff mit der weitesten Verbreitung. Die vielfältigen Möglichkeiten, rostfreien Edelstahl zu fügen, reichen vom E-Handschweißen über das Schweißen mit Fülldraht, Metall-Schutzgas-(MSG-)Schweißen mit Drahtelektroden, WIG-(Wolfram-Inert-Gas-) sowie Plasma-Lichtbogen-Verfahren, dem Cold-Metal-Transfer (CMT) bis zu Laser-Prozessen. Orbitalschweißen dient dem Herstellen kreisförmiger Verbindungen, z. B. von Rohren. Die Auswahl des Verfahrens bestimmt weitgehend die Anwendung mit Einflussgrößen wie Dicke und Größe der Bauteile, Spaltmaß, Schweißposition, Länge der Schweißnaht, Losgröße sowie Prüfverfahren. Die Auswahlprozedur schreibt auch die für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie maßgebende Organisation EHEDG (European Hygienic Engineer-ing & Design Group) in ihrer Richtlinie für das Fügen von Edelstahlrohren vor. In der Guideline Nr. 35 „Reinigungsgerechte Schweißnaht“ legt sie das automatisierte Orbitalschweißen zugrunde. Diese Richtlinie definiert sowohl quantitative wie geometrische Kriterien für die Qualität reinigungsgerechter Schweißungen: Spaltgröße, Kantenversatz, äußere und innere Konkavität sowie Konvexität, unzulässige Bindefehler, Schweißnahtbreite und -ausbildung. Mit Hightech-Verfahren erzeugte Nähte für Rohrverbindungen erfüllen diese Forderungen; die Schweißnaht lässt sich nahezu ebenso reinigen wie die glatte Rohrinnenfläche.
Für Verbindungen, bei denen die Richtlinie nicht greift, hat sich das MAG-Schweißen mit einem 2%igen CO2-Aktivgas durchgesetzt. Diese Variante sorgt für die nötige Oberflächenspannung und Benetzung des Schmelzbades und wirkt damit einer konvexen Nahtoberfläche entgegen.
Die traditionelle, geschuppte WIG-Naht-Optik assoziiert Vertrauenswürdigkeit und Gediegenheit. Im WIG-Prozess schmilzt der Lichtbogen die Ränder der zu fügenden Teile an, diese fließen metallurgisch ineinander und es entsteht die erstarrende, feste Fügung. Das WIG-Schweißen stößt jedoch an Produktivitätsgrenzen. Deutliche Steigerungen in der Qualität und Produktivität sind mit automatisierten Systemen und ergänzendem Schweißzusatzdraht realisierbar. Dies gilt besonders für vorgewärmten, sogenannten Heißdraht. KHS, einer der führenden Hersteller von Getränkeabfüllanlagen, nahm in seinem Werk in Bad Kreuznach eine automatisierte WIG-Heißdraht-Schweißanlage in Betrieb. Die Anlage von Fronius besteht aus einer 450-Ampere-WIG-Stromquelle, einer zusätzlichen Stromquelle geringerer Leistung zum Drahtvorwärmen, einem Drehtisch für die Werkstücke und der Steuereinheit, die die Funktion der Baugruppen koordiniert und gemeinsam steuert. Übliche Werkstücke sind Ringkessel von 2000 bis 5500 mm Durchmesser sowie Verteilerringe aus den Werkstoffen 1.4301, 1.4541 und 1.4571. Verglichen mit dem vorherigen Handschweißen erzielten die KHS-Fertigungsfachleute mit der WIG-Heißdraht-Anlage Zeiteinsparungen von über 25 % – so beziffert es Fertigungsmeister Alexander Buhl, der auch für das gesamte Umstellungsprojekt ein positives Resümee zieht.
