DE19840804A1 - Laser-Schweißverfahren zum Herstellen von Rohren unterschiedlicher Wanddicken und Rohrdurchmesser vorzugsweise durch schraubenlinienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr - Google Patents

Laser-Schweißverfahren zum Herstellen von Rohren unterschiedlicher Wanddicken und Rohrdurchmesser vorzugsweise durch schraubenlinienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr

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DE19840804A1
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Juergen Herm
Ralf Sodemann
Tilman Rosenberg
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/122—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams with welded or soldered seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
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    • B23K2101/06—Tubes

Abstract

Ein Laser-Schweißverfahren zum Herstellen von Rohren unterschiedlicher Wanddicke und Rohrdurchmesser vorzugsweise durch schraubenlinienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr mit Hilfe von gegeneinander auf das zu wickelnde Band wirkenden Veformungswalzen und durch gleichzeitiges Verschweißen der aneinander liegenden Bandkanten miteinander, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im unteren Bereich des Rohres, also in der Nähe der Verformung, außen ein Laser-Schweißkopf angeordnet wird (Figur 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laser-Schweißverfahren zum Herstellen von Rohren unterschiedlicher Wanddicken und Rohrdurchmesser vorzugsweise durch schrauben­ linienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr mit Hilfe von gegeneinander auf das zu wickelnde Band wirkenden Verformungswalzen und durch gleichzeitiges Verschweißen der aneinander liegenden Bandkanten miteinander.
Aus dem einschlägigen Sachgebiet des Laserschweißens ist gemäß DE 39 26 781 C2 ein Verfahren zum Verschweißen von zwei überlappend aneinander liegenden Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt sowie gemäß DE 39 42 048 A1 ein Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweißen, das sich mit einer Laserschweißdüse mit Pulverzuführung beschäftigt.
Desweiteren ist bekannt, daß z. Z. in einem deutschen Rohrwerk eine vorhandene Spiralrohrmaschine von der konventionellen Unterpulver-Schweißtechnik auf eine CO2- Laserschweißung umgerüstet wird. Die Laserschweißung erfolgt einseitig von innen mit Zusatzkaltdraht, um den Schweißspalt zu überbrücken.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist die schlechte Zugänglichkeit zum Laserkopf im Innern des Rohres, was bei kleineren Rohrdurchmessern sogar unmöglich ist. Beim Laserschweißen ist aber gerade die regelmäßige Kontrolle der Schweißnaht erforderlich.
Deshalb besteht das Bedürfnis, eine Laserschweißung von außen zu realisieren. Bisher realisierte Außenschweißungen bestanden ausschließlich aus konventionellen Unter-Pulver- Schweißverfahren. Diese Unter-Pulver-Schweißköpfe mußten immer im oberen Bereich des Rohres angeordnet sein, um zu verhindern, daß die Schweißpulver aus der Schweißnaht herausläuft. Da die Rohrformung jedoch im unteren Bereich erfolgt mußte an dieser Stelle zwingend eine Innenschweißung erfolgen.
Um jetzt eine Außenschweißung ohne innere Gegenschweißung zu realisieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im unteren Bereich des Rohres, also in der Nähe der Rohrformung, außen einen Laser-Schweißkopf anzuordnen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Schweißen mittels zweier Schweißköpfe durchgeführt wird, wobei für das äußere Schweißen ein Laser- Schweißkopf vorgesehen wird und für das innere Schweißen vorzugsweise ein Schutzgas- oder Unter-Pulver-Schweißkopf.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß beim Laser-Schweiß-Verfahren die Schweißspaltbreite abgetastet wird zur Steuerung einer zusätzlichen Materialzufuhr in Form eines Schweißdrahtes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vermerkt daß bei großen Rohrwanddicken sowohl von außen als auch von innen eine Laser-Schweiß-Vorrichtung eingesetzt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur Definition der Spaltbreite und des Kantenversatzes für das folgende Laser-Schweißen eine konventionelle Heftschweißung erfolgt.
Bei der Erfindung ist die Überlegung maßgebend, daß mit Hilfe der CO2-Laserschweiß­ technik wesentlich höhere Schweißgeschwindigkeiten erzielt werden können als mit der konventionellen Unterpulver-Schweißtechnik, was im wesentlichen durch eine geringere Wärmeeinbringung (= geringe Wärmeeinflußzone) erreicht wird.
Weitere Vorteile sind eine hohe Schweißnahtqualität, geringe Nahtüberhöhung, keine Nacharbeit und ein größeres Tiefen-/Breitenverhältnis der Naht.
Erfindungsgemäß kann das Verfahren mit allen zur Schweißung geeigneten Laserarten (CO2-, HeNe-, Festkörper-Laser usw.) angewendet werden.
Das Verfahren kann mit Laser-Schweißungen mit und ohne Zusatzmaterial (Zusatzdraht/-drähte, Heiß- und Kaltdraht/-drähte) verwendet werden.
Weiterhin kann das Verfahren auch mit einem Plasma-unterstützten Laserschweißverfahren (Hybrid-Schweißen) durchgeführt werden. Die Laserschweißverfahren sind geeignet zum Verschweißen von Stahl, Aluminium und anderen schweißbaren Materialien.
Der Laserstrahl kann mittels Linsen oder Spiegeln fokussiert werden.
Eine einseitige Laserschweißung ist gemäß Stand der Technik nur bis zu einer Wanddicke von max. 20 mm möglich.
Für solche Wanddicken sind sehr große und teure CO2-Laser-Anlagen erforderlich, und der Abstand der Geschwindigkeiten zum UP-Schweißverfahren verringert sich deutlich. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß entweder mit 2 Laseranlagen gearbeitet (1 Laser für die Innenschweißung und 1 Laser für die Außenschweißung) und/oder in der Kombination mit einer konventionellen Schweißeinrichtung, die nach dem UP- oder Schutzgas-Verfahren arbeitet.
Mit diesen kombinierten Verfahren werden folgende Vorteile erreicht:
  • a) Schweißen von Banddicken über 20 mm
  • b) Höhere Schweißgeschwindigkeiten im oberen Dickenbereich
  • c) Geringe Schweißspaltempfindlichkeit, insbesondere bei der Kombination mit der konventionellen Schweißtechnik, was besonders wichtig ist bei der Umrüstung von vorhandenen Anlagen.
Ein weiterer Grund für das Schweißen von innen ist, daß ein Schweißen in 6-Uhr-Position nur von innen möglich und notwendig ist, weil dort die Zylinderform für das Rohr entsteht und diese sich nicht beim weiteren Drehen mehr verändern kann.
Probleme für das Laser-Schweißen von innen:
  • - ein großer Platzbedarf ist notwendig
  • - kleine Rohrdurchmesser sind nicht möglich
  • - die Konstruktion des (schwingungsentkoppelten) Strahlenganges ist sehr aufwendig und
  • - die Kosten sind größer.
Vorteile für das UP-Schweißen von innen und Laserschweißen von außen:
  • - kleinere Rohrdurchmesser als beim Laserschweißen sind möglich
  • - die erste Schweißung erfolgt dort, wo das Rohr entsteht
  • - bei kleinen und mittleren Wandstärken ist eine höhere Schweißgeschwindigkeit als bei beidseitigem UP-Schweißen möglich
  • - der Anstieg der Investitionskosten für größere Wandstärken ist geringer als bei reinem Laserschweißen.
Bei Neuanlagen wird der Schweißspalt und auch der Bandkantenversatz durch geeignete maschinentechnische Maßnahmen wie z. B. eine statisch bestimmte Zwei-Punkt-Führung des Bandes, Bearbeitung der Bandkanten durch Fräsen und Glätten sowie einer 3-Walzen- Formung mit innerer Rohrabstützung so gering wie möglich gehalten.
Mit den vorstehend beschriebenen Einrichtungen kann der Schweißspalt in Verbindung mit einer bekannten Schweißspaltregeleinrichtung in engen Grenzen gehalten werden, so daß es möglich ist, die Laserschweißung ohne Zusatzdraht durchzuführen, womit höhere Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden können.
Diese für das Laserschweißen notwendige Schweißspaltkonstanz kann aber bei der Verarbeitung von Warmbreitband (Coils) nicht immer erreicht werden, insbesondere am Bandanfang und Bandende.
Deshalb wird erfindungsgemäß der Schweißspalt ständig abgetastet und bei Überschreitung des zulässigen Spaltes ein Zusatzdraht aktiviert, unter gleichzeitiger Anpassung der Schweißgeschwindigkeit.
Mit dieser Maßnahme wird ein optimaler Produktionsausstoß bei hoher Qualität der Schweißnaht erreicht.
Eine weitere Möglichkeit, den definierten Schweißspalt konstant zu halten, ist mit einer konventionellen Schweißmethode eine permanente Heftung beider Bandkanten auszuführen.
Damit der Fokuspunkt des Laserkopfes beim eventuellen Wandern des Spaltes immer die Bearbeitungsstelle trifft, muß eine Fokuspunktnachführung (-regelung) durch taktilen oder optischen Sensor rechtwinklig zur Vorschubgeschwindigkeit oder durch Kopierung der Bandkante vorgesehen werden.
Die Erfindung wird anhand der gezeichneten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Außen-Laser-Schweißung.
In dieser Figur wird das Schweißen gezeigt, wo nur eine Laserschweißung von außen in einer Draufsicht und einem Querschnitt dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt das Schweißverfahren mit einer Unterpulver-Schweißung innen und einer Laser- Schweißung von außen in einer Draufsicht und einem Querschnitt.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Schweißverfahren mit einer Laser-Schweißung innen und einer Laser- Schweißung außen in einer Draufsicht und in einem Querschnitt.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
Die Figuren zeigen:
mit 1: das zu schweißende Rohr
mit 2: die Rohrformungsrollen
mit 3: die Fokussiereinheit
mit 4: den Strahlengang
mit 5: die Laserquelle
mit 6: die konventionellen Schweißstromquellen
mit 7: das Rohrformungsgerüst
mit 8: den inneren Biegebalken

Claims (5)

1. Laser-Schweißverfahren zum Herstellen von Rohren unterschiedlicher Wanddicken und Rohrdurchmesser vorzugsweise durch schraubenlinienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr mit Hilfe von gegeneinander auf das zu wickelnde Band wirkenden Verformungswalzen und durch gleichzeitiges Verschweißen der aneinander liegenden Bandkanten miteinander, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im unteren Bereich des Rohres, also in der Nähe der Verformung, außen ein Laser- Schweißkopf angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen mittels zweier Schweißköpfe durchgeführt wird, wobei für das äußere Schweißen ein Laser- Schweißkopf vorgesehen wird und für das innere Schweißen vorzugsweise ein Schutzgas- oder Unter-Pulver-Schweißkopf.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Laser-Schweiß- Verfahren die Schweißspaltbreite abgetastet wird zur Steuerung einer zusätzlichen Materialzufuhr in Form eines Schweißdrahtes.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei großen Rohrwanddicken sowohl von außen als auch von innen eine Laser-Schweiß- Vorrichtung eingesetzt wird.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Definition der Spaltbreite und des Kantenversatzes für das folgende Laser-Schweißen eine konventionelle Heftschweißung erfolgt.
DE19840804A 1998-09-07 1998-09-07 Laser-Schweißverfahren zum Herstellen von Rohren unterschiedlicher Wanddicken und Rohrdurchmesser vorzugsweise durch schraubenlinienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr Withdrawn DE19840804A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1493527A1 (de) * 2003-07-03 2005-01-05 Mannesmannröhren-Werke AG Verfahren und Einrichtung zur Herstellung geschweisster Schraubennahtrohre aus Warmbandstahl
DE102005024457A1 (de) * 2005-05-24 2006-12-14 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Werkstücken

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1493527A1 (de) * 2003-07-03 2005-01-05 Mannesmannröhren-Werke AG Verfahren und Einrichtung zur Herstellung geschweisster Schraubennahtrohre aus Warmbandstahl
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