Verfahrensprüfungen für das Laserhandschweißen vorbereiten und begleiten

Im geregelten Bereich reicht es nicht aus, dass eine Laserhandschweißnaht optisch gut aussieht.

Wo eine qualifizierte Schweißanweisung gefordert wird, muss nachgewiesen werden, dass der Schweißprozess unter festgelegten Bedingungen zuverlässig die erforderliche Qualität erreicht.

Fimano unterstützt Unternehmen dabei, Verfahrensprüfungen für das Laserhandschweißen gezielt vorzubereiten, geeignete Prozessparameter zu entwickeln und die Zusammenarbeit mit Prüfstelle und Prüflabor zu koordinieren.

Ziel ist, nicht unvorbereitet ein teures Prüfstück zu schweißen, sondern den Prozess vor der offiziellen Verfahrensprüfung technisch abzusichern.

Warum die Vorbereitung entscheidend ist

Eine Verfahrensprüfung beginnt nicht erst mit dem offiziellen Prüfstück.

Vorher müssen unter anderem geklärt werden:

• welche Bauteile und Werkstoffe abgedeckt werden sollen,
• welche Materialdicken vorkommen,
• welche Nahtformen benötigt werden,
• welche Qualitätsanforderungen gelten,
• welche Parameter ein stabiles Prozessfenster ermöglichen,
• wie empfindlich der Prozess auf Spaltmaß und Bauteiltoleranzen reagiert,
• und welche Prüfungen erforderlich sind.

Wer ohne ausreichend entwickelte Parameter in die Verfahrensprüfung geht, riskiert:

• fehlerhafte Prüfstücke,
• zusätzliche Labor- und Prüfkosten,
• Terminverlust,
• wiederholte Schweißversuche,
• sowie eine Qualifizierung, die später nicht zu den tatsächlichen Bauteilen passt.

Die Dienstleistung von Fimano

Fimano unterstützt Sie bei der technischen und praktischen Vorbereitung der Verfahrensprüfung.

Je nach Aufgabe umfasst die Dienstleistung:

• Klärung des benötigten Geltungsbereichs,
• Analyse der Bauteil- und Qualitätsanforderungen,
• Abstimmung mit einer geeigneten Prüfstelle,
• Entwicklung einer vorläufigen Schweißanweisung,
• Ermittlung geeigneter Laserparameter,
• Versuche an Musterstücken oder realen Bauteilen,
• Bewertung von Nahtoberfläche, Einbrand und Wurzel,
• Untersuchung von Poren und Bindefehlern,
• Anpassung von Nahtvorbereitung und Bauteilpassung,
• Vorbereitung des offiziellen Prüfstücks,
• Begleitung der Verfahrensprüfung,
• sowie Unterstützung bei der Übertragung in die betriebliche Fertigung.

Die eigentliche Qualifizierung und Ausstellung des Verfahrensprüfungsberichts erfolgen in Zusammenarbeit mit einer geeigneten Prüfstelle.

Parameter für das Laserhandschweißen entwickeln

Beim Laserhandschweißen wirken zahlreiche Einflussgrößen zusammen.

Dazu gehören insbesondere:

• Werkstoff und Materialdicke,
• Nahtform,
• Kantenqualität,
• Spaltmaß und Bauteilpassung,
• Laserleistung,
• Schweißgeschwindigkeit,
• Fokuslage,
• Arbeitsabstand,
• Pendelbreite,
• Pendelfrequenz,
• Brennerhaltung,
• Schutzgasführung,
• Drahtzufuhr und Zusatzwerkstoff,
• sowie der Einfluss des Bedieners.

Diese Größen werden nicht wahllos verändert.

Die Versuche werden systematisch aufgebaut, dokumentiert und ausgewertet. Dadurch lässt sich schneller erkennen, welche Parameter tatsächlich zu einem stabilen und reproduzierbaren Ergebnis führen.

Eine schöne Oberfläche reicht nicht aus

Gerade beim Laserhandschweißen kann eine Naht äußerlich gleichmäßig aussehen und trotzdem innere Fehler enthalten.

Typische Risiken sind:

• Poren,
• Bindefehler,
• unvollständiger Einbrand,
• instabile Wurzelausbildung,
• Nahtrückfall,
• Einbrandkerben,
• schwankende Nahtbreite,
• und Fehler an Ansatz und Nahtende.

Deshalb wird die Naht nicht nur optisch bewertet.

Je nach Aufgabe können beispielsweise eingesetzt werden:

• Sichtprüfung,
• Makroschliff,
• Bruchprobe,
• Biegeprüfung,
• Zugversuch,
• Durchstrahlungsprüfung,
• sowie weitere festgelegte Prüfverfahren.

Hybride Schweißverfahren als mögliche Zukunftslösung

Laserhandschweißen muss nicht zwangsläufig den gesamten bisherigen WIG- oder MAG-Prozess ersetzen.

Für bestimmte Bauteile kann eine hybride Vorgehensweise technisch und wirtschaftlich sinnvoll sein.

Ein mögliches Konzept ist beispielsweise:

• die Wurzellage beziehungsweise der tiefe Einbrand wird mit dem Laser hergestellt,
• anschließend werden Füll- oder Decklagen mit MAG geschweißt.

Bei geeigneten Bauteilen könnte der Laser beispielsweise für eine tiefe und schnelle Wurzelschweißung bis in einen Bereich von etwa 6 Millimetern eingesetzt werden. Die weiteren Lagen werden anschließend mit einem Lichtbogenverfahren aufgebaut.

Ob ein solcher Prozess technisch funktioniert, hängt jedoch unter anderem ab von:

• Werkstoff,
• Materialdicke,
• Nahtvorbereitung,
• erforderlicher Wurzelausbildung,
• Zugänglichkeit,
• Qualitätsanforderungen,
• sowie den Vorgaben der zuständigen Prüfstelle.

Eine solche Kombination muss gezielt entwickelt und als gesamter Schweißprozess qualifiziert werden. Es reicht nicht, eine vorhandene Lasernaht und eine vorhandene MAG-Schweißanweisung einfach miteinander zu verbinden.

Hybride Prüfungen können künftig besonders dort interessant werden, wo die Vorteile beider Verfahren genutzt werden sollen:

• hohe Geschwindigkeit und tiefer Einbrand durch den Laser,
• größere Toleranz und flexibler Lagenaufbau durch MAG,
• sowie eine bessere Anpassung an unterschiedliche Bauteilbereiche.

Relevante Normen

Bei der Vorbereitung können – abhängig von Werkstoff, Verfahren und Anwendungsbereich – insbesondere folgende Normen eine Rolle spielen:

• DIN EN ISO 15614-11 für Verfahrensprüfungen beim Elektronen- und Laserstrahlschweißen,
• DIN EN ISO 15614-1 für Verfahrensprüfungen beim Lichtbogen- und Gasschweißen von Stählen,
• DIN EN ISO 15609-4 für Schweißanweisungen beim Laserstrahlschweißen,
• DIN EN ISO 15609-1 für Schweißanweisungen bei Lichtbogenschweißprozessen,
• DIN EN ISO 15612 für die Nutzung qualifizierter Standard-Schweißanweisungen,
• DIN EN ISO 15607 als allgemeiner Rahmen für Spezifikation und Qualifizierung von Schweißverfahren.

Welche Normen und Prüfungen tatsächlich anzuwenden sind, muss immer anhand des konkreten Bauteils, Regelwerks und Auftrags geklärt werden.

Individuelle Verfahrensprüfung oder vorhandene Standardlösung?

Nicht jedes Unternehmen muss bei jedem Schweißprozess vollständig bei null beginnen.

Vor Projektbeginn kann geprüft werden, ob eine bereits qualifizierte Standard-Schweißanweisung oder ein vorhandenes Verfahrenspaket genutzt werden kann.

Das kann besonders bei etablierten WIG- oder MAG-Anwendungen interessant sein.

Dabei muss geprüft werden:

• ob Werkstoff und Materialdicke abgedeckt sind,
• ob Nahtart und Schweißposition passen,
• ob Zusatzwerkstoff und Schutzgas übereinstimmen,
• ob der vorhandene Geltungsbereich ausreicht,
• ob die eingesetzten Maschinen die Vorgaben erfüllen,
• und ob das anzuwendende Regelwerk diesen Weg zulässt.

Eine vorgefertigte Verfahrensprüfung darf nicht einfach ungeprüft übernommen werden.

Fimano unterstützt dabei, die vorhandenen Unterlagen mit den tatsächlichen betrieblichen Bedingungen abzugleichen und zu beurteilen, ob eine Nutzung möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Beim Laserhandschweißen ist dieser Weg derzeit deutlich stärker vom konkreten Prozess und der verfügbaren Qualifizierung abhängig. Hier wird häufig weiterhin eine individuelle Prozessentwicklung erforderlich sein.

So gehen wir vor

1. Erstgespräch und Klärung der Anforderungen

Im ersten Gespräch klären wir:

• welche Bauteile geschweißt werden,
• welche Werkstoffe und Materialdicken vorkommen,
• welche Nahtformen benötigt werden,
• welche Qualitätsanforderungen gelten,
• ob ein reiner Laser- oder ein kombinierter Prozess geplant ist,
• welche Parameter bereits vorhanden sind,
• und welche Norm beziehungsweise Kundenvorgabe erfüllt werden muss.

2. Vorhandene Unterlagen prüfen

Anschließend werden vorhandene Unterlagen gesichtet, beispielsweise:

• Zeichnungen,
• bestehende Schweißanweisungen,
• Verfahrensprüfungsberichte,
• Parameterlisten,
• Schliffbilder,
• Bruchproben,
• Prüfergebnisse,
• Angaben zu Werkstoffen und Zusatzwerkstoffen.

Dabei wird auch geprüft, ob vorhandene oder vorgefertigte Verfahrensqualifizierungen genutzt werden können.

3. Verbindliches Angebot

Sobald Aufgabe, gewünschter Geltungsbereich und vorhandener Entwicklungsstand ausreichend geklärt sind, erhalten Sie ein verbindliches Angebot.

Darin werden festgelegt:

• Umfang der Prozessentwicklung,
• Anzahl und Art der Vorversuche,
• benötigte Muster- und Prüfstücke,
• Leistungen von Fimano,
• Leistungen von Prüfstelle und Prüflabor,
• Zeitrahmen,
• Voraussetzungen,
• und Kosten.

4. Vorversuche und Parameterentwicklung

An Musterstücken oder realen Bauteilen werden geeignete Parameter entwickelt.

Die Ergebnisse werden geprüft und miteinander verglichen.

Fehler werden nicht nur festgestellt. Ihre Ursachen werden analysiert und die Prozessbedingungen gezielt angepasst.

5. Vorläufige Schweißanweisung

Aus den erfolgreichen Versuchen wird eine vorläufige Schweißanweisung erstellt.

Sie enthält die wesentlichen Bedingungen, unter denen das offizielle Prüfstück geschweißt werden soll.

Bei einem kombinierten Laser-MAG-Prozess müssen beide Verfahrensanteile und ihr Zusammenwirken berücksichtigt werden.

6. Offizielles Prüfstück

Wenn der Prozess ausreichend stabil ist, wird das offizielle Prüfstück unter den abgestimmten Bedingungen hergestellt.

Die Durchführung wird dokumentiert und mit der zuständigen Prüfstelle koordiniert.

7. Prüfung und Verfahrensprüfungsbericht

Das Prüfstück wird entsprechend den vereinbarten Anforderungen untersucht.

Nach erfolgreicher Bewertung erstellt die zuständige Prüfstelle den Verfahrensprüfungsbericht.

Auf dieser Grundlage können die endgültigen Schweißanweisungen für den qualifizierten Bereich erstellt werden.

Erfahrung aus der Praxis

Fimano verbindet praktische Erfahrung im Laserhandschweißen mit WIG- und MAG-Schweißtechnik, Parameterentwicklung, Fehleranalyse und Qualitätsbewertung.

Dadurch können auch kombinierte Prozesse ganzheitlich betrachtet werden.

Entscheidend ist nicht nur, ob eine Naht einmal gelingt. Der Prozess muss unter den tatsächlichen betrieblichen Bedingungen wiederholbar funktionieren und zu den geforderten Qualitätsmerkmalen passen.

Ihr Nutzen

Durch die gezielte Vorbereitung Ihrer Verfahrensprüfung können Sie:

• schneller geeignete Laserparameter finden,
• unnötige Prüfstücke vermeiden,
• Prüf- und Laborkosten reduzieren,
• Fehler vor der offiziellen Prüfung erkennen,
• den benötigten Geltungsbereich sinnvoll festlegen,
• vorhandene Verfahrensprüfungen gezielt nutzen,
• Laser- und MAG-Prozesse sinnvoll kombinieren,
• die Abstimmung mit der Prüfstelle vereinfachen,
• und den qualifizierten Prozess anschließend sicher in die Fertigung übertragen.

Verfahrensprüfung für das Laserhandschweißen vorbereiten

Sie möchten einen Laserhandschweißprozess oder einen kombinierten Laser-MAG-Prozess qualifizieren?

In einem ersten Gespräch klären wir Bauteile, Werkstoffe, Qualitätsanforderungen, vorhandene Parameter und den benötigten Geltungsbereich.

Anschließend erhalten Sie ein verbindliches Angebot für Parameterentwicklung, Vorversuche und Begleitung der Verfahrensprüfung.

Verfahrensprüfung Laserhandschweißen anfragen

Kleiner Hinweis: Auch Verfahrensprüfungen und Prozessoptimierungen für WIG- und MAG-Schweißen werden von Fimano vorbereitet und begleitet.