Schlüsselfertigen Systeme für Rohre und Profile

Mit den Systemen und Kameras von Xiris bietet Polytec ein komplettes Paket von Monitoring- und Kontroll-Lösungen für die verschiedensten Schweißtechniken und Methoden der additiven Fertigung.

Kameras, Software und Zubehör für die Schweißüberwachung - sowohl im Infraroten als auch im sichtbaren Wellenlängenbereich - werden in industriellen Prozessen für die Qualitätssicherung unterschiedlicher Schweißtechniken eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise Lichtbogenschweißen, Unterpulverschweißen, Schutzgasschweißen (MIG, MAG), Elektronenstrahlschweißen sowie Laser- und Plasmaschweißen

Schweißnahtkontrolle für Rohre und Profile

Im Zentrum dieses umfassenden Portfolios stehen die Schweißnaht- und Profilgeometrie-Inspektionssysteme für Rohre und Profile WI-2200 und WI-3000.

Die Systeme basieren auf einer Laser-3D-Bildverarbeitungstechnik mit schnellen Datenerfassungs- und Analyseraten. Sie dienen der präzisen 3D-Kontrolle zur Erkennung von Qualitätsproblemen bei Umform- und Schweißprozessen in Rohr- und Profilwalzwerken.

Die hochauflösende Technik ermöglicht die Echtzeiterkennung von Fehlern mit einer Größe von bis zu 0,015 mm. Zu den untersuchten Mängeln gehören Fehlpassung, Hinterschneidung, eingesunkene Schweißnähte, Wulsthöhe, Durchbiegung, etc.

Im Vergleich zu herkömmlichen NDT-Methoden ist das WI-2200/3000 ein laserbasiertes zerstörungsfreies Inspektionssystem (NDI), das nach dem Prinzip der Lasertriangulation arbeitet und neben der Laserquelle eine zur Achse der Laserebene versetzte Kamera verwendet, um Oberflächedifferenzen einer Schweißraupe zu messen. Durch die Kenntnis der Position des tatsächlichen Laserprofils, des idealen Profils und der Größe der Pixel im Bild kann das Schweißnahtprüfsystem verschiedene Profilfehler berechnen, die häufig von ECT- und UT-Methoden übersehen werden, wie zum Beispiel die weiter unten aufgeführten Defekte.

WI-2200 - Schweißnaht-Kontrolle für Rohre kleinerer Durchmesser

Abhängig von den Anforderungen des Sichtfelds (FOV),  und der Rohr-Maße sind mehrere Modelle des WI-2200 erhältlich. Die Systeme sind geeignet für Rohre mit Außendurchmessern von 5-200 mm (0.2-8″) und einer maximalen Schweißnahtbreite von ca. 10 mm (0.4″).

WI-3000 - Schweißnaht-kontrolle für Rohre größerer Durchmesser

Je nach Sichtfeld (FOV)-Anforderungen und Rohrdurchmesser sind mehrere Modelle verfügbar. Das WI-3000 eignet sich besonders für eine breite Palette von Walzwerken, die Rohre mit einem Außendurchmesser von >12 mm mit Wulstseiten mit bis zu 28 mm Breite herstellen. Andere Anwendungen umfassen auch die Herstellung von Längs- oder Spiralrohren.

Kritische Schweißnahtdefekte

Zerstörungsfreie Prüfmethoden (NDT) wie die Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung verbessern seit Jahren die Qualität und reduzieren den Ausschuss bei Rohrherstellern. So leistungsfähig diese NDT-Methoden auch sind, einige Schweißfehler, die für die Integrität und Qualität von Rohren und Profilen entscheidend sind, können sie weder erkennen noch klassifizieren.

Versatz

Der Versatz- oder Mismatch-Defekt ist eine ungleichmäßige Verbindung der beiden des Rohrkanten an der Schweißnaht. Ungleichmäßige Verbindungen können das Ergebnis einer falschen Umformeinstellung, von Kantenbruch oder einer Verwindung der Zuführung in die Walzen sein. Wenn eine Fehlpassung vorliegt, kann dies zu einer erheblichen Verdünnung einer Seite der Rohrwand nach dem Flämmen oder Schleifen des Schweißbereichs führen. Auch ohne Flämmen oder Schleifen wird die Stärke der geschweißten Rohrwand im Wulstbereich geringer als die ursprüngliche Wandstärke. Dies kann beim Umformen oder Biegen des Rohres zum Versagen führen. Den absoluten Versatzwert zu kennen ist daher sehr wichtig.

Durchbiegung

Die Durchbiegung wird als Abstand vom idealen Kreis des Rohrs zur nächstgelegenen Außenkante des Rohrs innerhalb des Schweißbereichs gemessen, wobei der Abstand zwischen den flachen Abschnitten außerhalb des Schweißbereichs und der idealen Profillinie gemessen wird. Diese Messung erfasst die Durchbiegung des geformten Rohrs in der Nähe der Schweißnaht und repräsentiert normalerweise die Überhöhung der Rohrwände am Schweißpunkt. Alle anderen Fehler, die von den WI-Systemen gemessen werden, sind relativ und nicht durch Materialverformung beeinflusst.

Nahtliniendefekte/ Freeze line

Nahtliniendefekte werden vom tiefsten Punkt einer Kontur auf der Oberfläche der Schweißraupe bis zur Oberfläche des Grundmaterials gemessen, definiert durch den idealen Kreis, der von den Rohrwänden jenseits der Schweißzone beschrieben wird. Wenn die Nahtlinie eine vordefinierte Höhe unterschreitet, liegt ein Defekt der Schweißraupe vor. Freeze line Defekte sind das Ergebnis einer unvollständigen Verschmelzung der Flächen des Grundmaterials, wenn nicht genügend Energie in die Schweißnaht eingebracht wird. Das Ergebnis ist eine potenziell kaltgeschweißte Verbindung. Sie zeigt sich als Linie oder Naht, die sich von der Oberfläche in Form eines scharfen Tals nach unten in den geschweißten Bereich erstreckt. Bei Anwendungen mit hoher Belastung kann dies sehr oft zu einem Versagen einer Schweißnaht führen, da die Freeze Line als Rissauslöser wirkt.

Undercut

Ein Undercut  ist ein Schweißfehler, der normalerweise durch eine Rille oder Riefe am Nahtübergang gekennzeichnet ist. Es handelt sich um eine Unterfüllung oder einen nicht geschweißten Bereich entlang einer oder beider Seiten der Schweißraupe, der durch eine sehr steile Neigung gekennzeichnet ist. Ein Undercut kann aufgrund zu hoher Schweißgeschwindigkeit, schlechter Schweißtechnik, übermäßiger Hitze oder zu hoher Stromstärke auftreten. Er sieht aus wie ein Riss entlang der Scheißnahtkante und bildet eine Schwachstelle am Rohrquerschnitt.

Nahtanbindungswinkel

Der linke und der rechte Nahtanbindungswinkel werden an jeder Kante der Schweißraupe gemessen und bilden den Winkel der Kontur der Schweißraupe und einer horizontalen Linie. Wichtig ist, den linken und rechten Winkel zu messen, da die Form des Grundmaterials asymmetrisch sein könnte. Er kann die Stärke der Schweißnaht und die korrekte Formung des Rohrmaterials während des Schweißvorgangs anzeigen. Ein größerer oder kleinerer Winkel kann ein Hinweis auf ein Umformproblem sein, wie z. B. zu viel oder zu wenig Druck.

Scarfing-Kontrolle

Während die meisten Nutzer das Schweißnahtkontrollsystem direkt nach der Schweißbox verwenden, entscheiden sich einige dafür, das System nach dem Scarfing einzusetzen, um die Qualität im Zusammenhang mit der Nachbearbeitung zu prüfen. Die folgenden Scarfing-Defekte werden problemlos von Xiris-Systemen erkannt:

Scarfing-Breitenfehler

Nach dem Scarfing wird die Breite der Abflachung des Rohrs gemessen. Manchmal kann die Abflachung zu groß werden, wenn das Werkzeug zu viel Material abgenommen oder Verunreinigungen verursacht hat. Beispielsweise können sich diese Verunreinigungen auf den zur Führung des Rohrs verwendeten Stützrollen absetzen und ein Anheben des Rohrs verursachen. Durch das Anheben wird beim Scarfing zu viel Material abgetragen.

Scarfing-Tiefenfehler

Die Oberfläche der bearbeiteten Schweißnaht, kann manchmal unterhalb der Kanten des Grundmaterials liegen. Wie im o.g. Fall kann dieser Fehler auftreten, wenn das Scarfing-Werkzeug nicht richtig eingerichtet wurde oder wenn das Rohr aufgrund von Schmutz unbeabsichtigt in das Werkzeug gedrückt wird. Ablagerungen auf den Stützrollen unterhalb des Rohrs können periodisch oder zufällig auftreten und sind mit anderen Inspektionsverfahren schwer zu erkennen.

Scarfing-Oberflächendefekt

Die Defekt-Messung unterscheidet sich von den vorherigen dadurch, dass sie den größten Versatz zur Nennoberfläche misst, um Unebenheit bzw. Glattheit zu prüfen. Ein Scarfing-Werkzeug ist verschleißanfällig und kann sogar brechen. Dabei können auf der bearbeiteten Oberfläche Grate und Unebenheiten zurückbleiben.

Schweißüberwachungskameras für alle Fertigungsprozesse

Xiris-Schweißkameras haben einen unglaublichen Kontrastumfang und ermöglichen damit klare Sicht auf die hellsten Bereiche eines Schweißlichtbogens bei gleichzeitiger Abbildung der dunklen Hintergrundbereiche. Mehrere Modelle decken unterschiedliche Anwendungsbereiche ab: zum Beispiel besonders enge Installationsräume, raue Umgebungsbedingungen mit Remote-Betrieb, Unterpulver- und WIG-Schweißanwendungen oder einen außergewöhnlichen Funktionsumfang für flexibe OEM- und F&E-Anwendungen.

Das Kameraprogramm wird ergänzt durch Zubehör wie ein Schweißmikrofon für die ergänzende akustische Schweißkontrolle, die umfangreiche WeldStudioTM Software, die übrigens bei Kauf jeder Schweißkamera mit dabei ist, und verschiedenem Zubehör wie Trigger-Kits oder industrietaugliche, lüfterlose PCs.

Aufnahmen verschiedenener Anwendungen in der Schweißnahtkontrolle

mit unterschiedlichen Xiris-Schweißüberwachungskameras

Unterpulverschweißen

Seitenansicht einer MAG-Schweißnaht auf Aluminium

MAG-Schweißen von C-Stahl mit schmaler, tiefer Schweißnaht

WIG-Schweißen von Aluminium mit manueller Drahtführung

Manuelles WIG-Schweißen

Hochgeschwindigkeits-Laser-Schweißen (Farbaufnahme)

Plasma-Schweißen mit Doppeldraht (Farbaufnahme)

SMAW-Schweißen auf Flachstahl

SMAW-Schweißen von C-Stahl in V-Fase

Additive Fertigung von Titan

Additive Fertigung mit Laser DED-Verfahren

Ihr PolyXpert für IR-Kameras