Ny svetsteknik ger högre kvalitet och säkerhet

Ny svetsteknik ger högre kvalitet och säkerhet

Additiv tillverkning, svetsrobotar och uppkopplade strömkällor är några av de tekniker som börjar göra avtryck i svetsvärlden. På Tryck & Svets 2017 delade flera aktörer inom branschen med sig av sina erfarenheter av de nya metoderna.

Ny, spännande teknik har gjort robotsvetsning tillgänglig också för mindre företag samtidigt som producenterna av svetsutrustning tagit till sig internetteknik och elektronisk styrning med inlärningsfunktioner.

”Ju mindre svetsning desto bättre…” Kiwa Inspectas materialspecialist Jan Wåleär rätt kategorisk i sin dom över orsaken till skador i mekaniska konstruktioner, där svetsrelaterade problem är kraftigt överrepresenterade. Kan ny teknik ge svetsningen en andra chans eller kommer 3D-skrivare och andra fogningsmetoder att ta över? 

Tryckbärande anordningar med additiv teknik

Tryckbärande anordningar är mycket hårt reglerade i lagstiftningen på grund av de risker höga tryck innebär. Nya metoder för tillverkning och sammanfogning granskas därför ytterst noga innan de accepteras. Ibland kan existerande regelverk helt enkelt blockera introduktionen av nya materiallösningar.
Göran Elovsson
Göran Elovsson, AIM Sweden AB

När det gäller additiv tillverkning, populärt kallad 3D-printing, finns det redan användbara metoder för tillverkning av komplexa strukturer i olika plastmaterial, men standarder och föreskrifter hänger inte riktigt med. Med tanke på trycksatta anordningar har man utvecklat additiv tillverkning också för pumpar och ventiler i titan 64. Enligt Göran Elovsson från AIM Sweden AB (Additive Innovation and Manufacturing) är rostfritt stål tänkbart för serieproduktion redan under slutet av 2017.

”Sverige har en unik position inom EBM (Electronic Beam Melting), som vid sidan av laser är den mest använda metoden för additiv tillverkning. Vi är det enda företaget som äger de cirka 500 processparametrarna för rostfritt stål.”

AIM arbetar i ett intimt förhållande med forskningsföretaget AIR, som har sin bas i Mittuniversitetet i Östersund. Tillsammans vill man bygga upp en tillverkningskapacitet för additiv tillverkning och utveckla en global kapacitet för produkter i metall. Här samarbetar man med ventilföretaget Ramén, som uppskattar flexibiliteten, friheten till geometrisk utformning och de korta ledtiderna.

”Som så ofta kommer impulserna från medicintekniken, där man tidigt insåg möjligheterna att tillverka ortopediska produkter med additiv teknik. Laser används för prototyper och små serier medan EBM har fördelar i serieproduktion. Man kan optimera materialanvändningen, så kallad topologioptimering, minska vikten med tiotals procent och man kan våga ta fram helt ny design, som inte är möjlig till exempel vid gjutning.”

För EBM används utrustning från svenska Arcam AB, där pulvermaterial smälts i vakuum med hjälp av en elektronstråle i 50–90 µm tjocka skikt. Egenskaperna hos den färdiga produkten motsvarar smidda material. Ytan är optimerad för skärande verktyg med tanke på vidarebearbetning,

”Behovet av efterbearbetning minskar, kvaliteten blir jämnare och de mekaniska egenskaperna är utmärkta. I dag är ritningar inte avsedda för 3D-printning utan för fräsning, svarvning ur block etc. Men, man forskar i metodologin överallt i världen och försöker använda EBM där det är gynnsamt och laser där man till exempel har höga krav på fin ytstruktur eller vill använda material som inte går att köra med EBM.”

Ultramodern robot i traditionsrik verkstad

Satsa en rejäl slant på modern teknik eller fortsätta som förr och kanske riskera att tappa kunder? Inget lätt val, men Höganäs Verkstad, grundad 1893, vågade ta steget och investera i en svetsrobot, när man analyserat sin situation på marknaden.

”Vi är en legoverkstad utan egna produkter, med rötterna i gamla Höganäsbolaget. I dag har vi ett antal OEM-kunder och arbetar med plåtprodukter och maskinell bearbetning i små serier, både på en lokal och en regional marknad. När en av våra kunder, som tillverkar vägportaler, behövde kunna CE-märka sina produkter lät vi certifiera oss enligt ISO 3834–2 och EN 1090–1 år 2013. Vi levererade ett stort antal manuellt svetsade portaler under några år, men konkurrensen från Östeuropa ökade när EN 1090 spred sig också där. Vi blev för dyra och måste hitta en ny lösning”, berättar Dag Richardsson, VD för Höganäs Verkstad.

Hösten 2015 gjorde man en studie av olika alternativ för automatiserad svetsning med robot, hämtade in offerter och gjorde referensbesök. Dag säger att ett villkor var att roboten kunde hantera differenser i startpunkterna, eftersom man tillverkar fackverk med komplicerad geometri och olika mått för varje enhet.

”Förutom sökfunktionen ville vi också att vår nya robotkollega skulle vara lätt att programmera. Den nya roboten stod klar i oktober 2016. Vi tycker den svarar mot våra förväntningar. Vi kunde förkorta svetstiden för 47 byggbalkar från 1100 timmar till 40 + 150 timmar för cirka 1500 meter svetsfog. Tre anställda har lärt sig den nya tekniken under ledning av vår IWS Fredrik Hansson. Man måste vilja göra saker på ett nytt sätt samtidigt som man skall begripa svetsning.”

Beträffande portalerna och fackverken har Höganäs Verkstad nått en så hög konkurrenskraft att man tagit hem kontrakt som tidigare låg i Polen.

”Vi har fått nya kunder genom att vi talar samma språk, ligger närmare och kan hjälpa till med produktutvecklingen. Det jämnar ut prisskillnaden. Vår specialitet är korta serier och skräddarsydda produkter och vår nya svetsrobot är till stor hjälp. Dessutom går den inte hem på fredag eftermiddag utan fortsätter att jobba…”

Snabb styrning och uppkopplade strömkällor

Internet of Things har också nått svetsmaskinerna. Ola Runnerstam från finländska Kemppi, en av världens ledande tillverkare av svetsutrustning, förklarar att snabb processtyrning och uppkopplade strömkällor eliminerar många av de fel som tidigare krävde reparationer eller ledde till senare skador.

Ola Runnerstam
Ola Runnerstam, Kemppi

”Man kan dela in de tekniska nyheterna i två kategorier. Dels har vi förändringar i styrningen av svetsaggregatet och dels har vi en helt ny typ av svetskoordinering med hjälp av en uppkopplad strömkälla.”

Beträffande styrningen av svetsaggregatet har Kemppi flera innovationer med olika tillämpningsområden:

  • WiseRoot+, ett system för extremt noggrann mätning i realtid av bågspänningen med en extra kabel. Den ger mjukare övergångar genom att strömmen regleras i både kortslutningsfasen och ljusbågsfasen – droppen släpps kontrollerat i smältan. Tekniken är 10 % snabbare än vanlig kortbågssvetsning och 3 gånger snabbare än TIG. Systemet kan också ersätta MMA för till exempel tryckkärl och rörledningar.
  • WiseFusion skapar en kontrollerad och energität båglängd, vilket håller ner värmetillförseln och tillåter höga svetshastigheter. Bra vid aluminiumsvetsning i alla lägen, för höghållfasta stål och krävande nickelbaslegeringar, där tråden annars fastnar lätt. Man kan hålla en smal smälta också i djupa fogar.
  • WisePenetration justerar automatiskt trådutmatningen så att inte strömmen faller då utsticket ökar. Detta minskar bland annat risken att man får blandbåge med ökat svetssprut.
  • RGT – Reduced Gap Techology är namnet på Kemppis lösning för att leverera konstant ström oberoende av utstickslängd, något som ger mindre magnetisk blåsverkan, minskad risk för bindfel, möjlighet att använda en smalare fog och minska mängden tillsatsmaterial. Bågtiden minskar med 38 % om man går från en fogvinkel på 45 o till 20 o.

MIG-svetsen X8 är Kemppis senaste innovation när det handlar om uppkopplade strömkällor. 

”En trådlös kontrollenhet kan visa digitala svetsdatablad eller projektdokumentation på sin display. Svetsaren har alltid tillgång till den senaste WPS-versionen. Maskinen ställer också in grundparametrarna enligt valt svetsdatablad – programvaran Weldeye ger full kompabilitet för hantering av WPS och svetsarprövningsintyg och sparar svetsdata i realtid i en lokal server eller i molnet”, säger Ola Runnerstam. Avslutningsvis berättar han att utrustningens svetstid går att se i den tillhörande webbappen MyFleet, där man också hittar första årets valideringsintyg för X8.

Text: Tage Eriksson

Sidan skapad: 12 jun 2017