Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

© Fronius 01/2004

CMT-processen - en revolution inden for termisk sammenføjning

V. LØWENER A/S

Smedeland 2

2600 Glostrup

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Indhold

� CMT-processen - en succes som resultat af mange års udviklingsarbejde

� CMT-processen - en revolution inden for sammenføjning af materialer

� Svejsesystemet, -hvad skal der bruges for at få processen i gang på emnerne.

� Muligheder og anvendelsesområder for optimal udnyttelse af fordelene ved CMT-svejsning

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT-processen - en revolution inden for sammenføjning af materialer

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Historien bag CMT-processenCMT-processen

StålAluminium

SFISprøjtefri tænding

Efterspørgsel efter mikro-svejsninger

fra 2002 udvikling af serienfra 1999 basisudvikling

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Ide-udviklerne� Deltagere i projektet

� Kerne-team bestående af 21 udviklingsmedarbejdere

� Intensiv support ved 15 øvrige ide-udviklere

samt medarbejdere fra kvalitetsstyring, værktøjsfremstilling og produktion ...

� Udviklingsomkostninger ved CMT-serieproduktionen:

39 mandeår

� 21 patentansøgninger til beskyttelse af de immaterielle rettigheder

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Drevsystemet - en innovativ løsning

� Innovativ motorkonstruktion – motorhus = brænderkrop

� Lille og handy letvægts-konstruktion (vejer kun 1,6 kg)

� Bedre varmeafledning / mindre strømtab

� Elektronik i seperat elektronikboks - beskyttelsesklasse IP23

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT-processen

� CMT står for Cold Metal Transfer

� Speciel kortbueproces med helt ny form for dråbeovergang

� afsmeltning med relativt lav varmepåvirkning af emnet sammenlignet med den konventionelle MIG/MAG proces

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Konventionel kortbuesvejsning

� Strømmen bevirker dråbeovergangen

� Dråbeovergangen er forbundet med højt strømniveau

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Princippet i CMT-processen

� Tilsatsmateriale AlSi5 / 1.2 mm

� Beskyttelsesgas Argon

� Strøm (middelværdi) 73 A

� Spænding 14.8 V

� Trådhastighed 4.9 m/min

� Frekvens (middelværdi) 63 Hz

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Markante forskelle definerer en ny svejseproces

(1) Som noget helt nyt indgår trådens bevægelser som parameter til styring af svejseprocessen.

Fjernbetjening

Seriel databus

Tråddrev Trådbuffer

AC-servomotorstyring,overvågning

Proces-styring

aktuel værdi (U/I)

Digital aktuelværdi

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Markante forskelle definerer en ny svejseproces

(2) Dråbeovergangen sker ved en strømstyrke tæt på nul

t = 0 ms t = 4.59 ms t = 6.21 ms t = 7.56 ms t = 11.34 ms t = 13.23 ms t = 13.77 ms t = 14.31 ms

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Markante forskelle definerer en ny svejseproces

(3) Trådens returbevægelse hjælper dråbeovergangen

t = 0 ms t = 4.59 ms t = 6.21 ms t = 7.56 ms t = 11.34 ms t = 13.23 ms t = 13.77 ms t = 14.31 ms

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - svejsesømmens udseende

� Næsten sprøjtefri svejse- og loddesømme takket være de tre markante forskelle ved CMT-processen

� Kun enkelte svejsesprøjt - for eksempel ved kraftig hældning af brænderen

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - lysbuelængden

� Præcis styring af lysbuelængden

� Konventionel MIG/MAG svejsning:

Styring af lysbuelængden via svejsespænding

Ulemper: Spændingen påvirkes tillige af emneoverflade, svejsehastighed m.v.

� CMT:

Mekanisk styring og indstilling af lysbuelængdenFordele: Lysbuelængden påvirkes ikke af emneoverflade og svejsehastighed

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - lysbuelængden

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - lysbuelængden� Ekstremt tolerant svejseproces med stort procesområde –

f.eks. Med hensyn til svejsehastighed

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - tændingen

� Tændingen cirka dobbelt så hurtig som tidligere

� Meget hurtig opsmeltning af grundmaterialet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - kombinationsmuligheder

� Kombination af CMT-processen og pulslysbue

Til ændring og styring varmepåvirkning og sømgeometri

� Vigtigt i forbindelse med spalteoverbygning samt til øgning af svejsehastigheden

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - kombinationsmuligheder

� Kombination af CMT og pulslysbue

0 Pulse 1 Pulse 3 Pulses 5 Pulses 7 Pulses

0 Pulse 1 Pulse 3 Pulses 5 Pulses 7 Pulses

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende fordele ved CMT-processen - spalteoverbygning

� Lavere varmepåvirkning = mindre deformation og bedre muligheder for spalteoverbygning.

Basismateriale DC01

elektrolytisk galvaniseret

Pladetykkelse 0.8 / 1.5 mm

Tilsatsmateriale CuSi3 / 1.0 mm

Inaktiv luftart Argon

Svejsehastighed 1,0 m/min

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende egenskaber for CMT-processen - grænser

� Øvre kapacitetsgrænse i den rene CMT-proces ligger dér, hvor lysbuen går fra kort bue til overgangslysbue.

� Nedre kapacitetsgrænse i CMT-processen afhænger af kravene til svejsesømmen.

CMT lysbue

Kortbue

Pulslysbue Spraybue

Roterende lysbue

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Revolutionerende egenskaber for CMT-processen - grænser

� Den ringe varmepåvirkning i en ren CMT-proces giver smalle og høje sømprofiler

Kortbue

Trådhastighed 5,0 m/min

Svejsestrøm 96 A

Svejsespænding 17,0 V

CMT

Trådhastighed 5,0 m/min

Svejsestrøm 84 A

Svejsespænding 13,5 V

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

� Udstyr til automatiserede applikationer

� Systemet er 100% digitalt styret,og bus-styret

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT strømkilder

� TPS 3200 / 4000 / 5000 CMT

TPS 3200 / 4000 / 5000 CMT MV

� Med integreret pakkeløsning for CMT-svejseprocessen - bestående af hardware og software.

� 100% digitalt styret (closed-loop) og mikroproces-styret (open-loop)

� 3 driftsmåder: Standard / Puls / CMT

� Mulighed for opgradering af eksisterende strømkilder fra 1.4.2005.

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Enkel betjening via RCU 5000i

� Fjernbetjening RCU5000i Universal

� En forudsætning for CMT systemet

� 3 driftsmåder: Standard / Puls / CMT

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystem

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Kølesystem

� FK 4000-R

� For optimal afkøling af svejsebrænderen

� Svejsesystemet kan kun leveres i vandkølet version

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Robot interface

� Robot interface ROB5000

� Den digitale series felt-bus varianter

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT trådfremføring

� VR 7000-CMT 4R/G/W/F++

� Drev med 4 ruller

� F++ tilslutning

� Elektronik med LHSB tilslutning til strømkilde og brænderdrev

� VR7000 CMT kan i starten kun anvendes med CMT brænderdrev

� Fremføringsruller 1,2H indbygget som standard i VR7000 CMT

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT slangepakker

Slangepakke fra trådfremføringsboks ���� brænderdrev enheden

� Robacta Drive CMT 4.25m / 6.25m F++

� Brænderslangepakke kan kobles fra brænderdrevet

� - Forkortelse af stilstandsperiode: TCP skal ikke indstilles på ny

� - Reduktion af lageromkostninger: Mindre behov for reservedele

� Ekstern trådføringsslange for hurtig liner-udskiftning

� Slidstærke komponenter af høj kvalitet i slangepakken

Slangepakke fra strømkilde ���� Trådfremføringsboks

� Slangepakke på 1,7 m , 4m eller 8 m længde – 95 mm2 strømkabel

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT trådbuffer

� Trådbuffersæt bestående af:

trådbuffer

2 eksterne trådføringsslanger

sensorkabel til trådfremføringsboks

� Mulige længder: 4,25m / 6,25m

� Længden på ekstern trådføringsslange Trådbuffer – drevsystem = 1,2 m

� Funktion: At gøre de to drev uafhængige af hinanden, så de højdynamiske egenskaber i brænderen sikres.

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Trådbuffer for CMT

� Hurtig udskiftning af trådføringsslanger -giver mindre stilstandstid

� Universal liner i trådbuffer - til alle former for svejsetråd

� Trådbuffer monteret på balancevægt

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT svejsesystemet

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT drevenhed

� Robacta Drive CMT

� Højdynamisk AC servomotor for høj trådhastighed

� Gearløs motor for lang levetid

� Let genindstilling af trådrulletryk –med skala, der også kan aflæses ved åben spændeanordning.

� Præcis trådfremføring via digital styring af hastighed.

� Betjeningselementer placeret påelektronikboksen

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT drevenhed � Meget lille interferens kontur på grund af den Innovative opbygning.

� Optimeret konstruktion med hensyn til tyngdepunkt og vægt understøtter robot-kinematikken.

� Let udskiftning af slangepakke, fordi brænderslangepakken kan kobles fra drevenheden.

� Mulighed for at anvende standard Robacta brænderkroppe.

� Monteringsbeslag er integreret i motorhuset for at gøre systemet så let og hurtigt som muligt

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT startkit

� Sliddele til: - trådbuffersystem

- brænderslangepakke

- drevenhed

- brænderkroppe

� Varianter:

AlMg / CuSi 0.8 / 0.9 / 1.0 / 1.2

CrNi 0.8 / 0.9 / 1.0 / 1.2

Stål 0.8 / 0.9 / 1.0 / 1.2

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Art.numre og varianter

� CMT-specifikke komponenter

Komponent Beskrivelse Art.nr.

Strømkilde TransPuls Synergic 3200 CMT 4,075,137,R

TransPuls Synergic 3200 CMT MV 4,075,137,630,R

TransPuls Synergic 4000 CMT 4,075,138,R

TransPuls Synergic 4000 CMT MV 4,075,138,630,R

TransPuls Synergic 5000 CMT 4,075,139,R

TransPuls Synergic 5000 CMT MV 4,075,139,630,R

Software Opbygning af specialprogram 4,060,121

Slangepakke Slangepakke W 1.2m 70mm2 LHSB 4,047,438

Slangepakke W 4m 95mm2 LHSB 4,047,427

Slangepakke W 8m 95mm2 LHSB 4,047,428

Trådfremføring VR 7000-CMT 4R/G/W/F++ 4,045,963,000

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Art.nr. og varianter� CMT- specifikke komponenter

Komponent Betegnelse Art.nr.

Brænderslangepakke Robacta Drive CMT W/F++/4.25m 4,047,429,000

Robacta Drive CMT W/F++/6.25m 4,047,430,000

Trådbuffersystem Trådbuffersystem CMT 4.25m/1.2m 4,001,635

Trådbuffersystem CMT 6.25m/1.2m 4,001,636

Drevsystem Robacta Drive CMT 4,036,319

Startudstyr Startudstyr CMT AlMg/CuSi 0.8 44,0350,2381

Startudstyr CMT AlMg/CuSi 0.9 44,0350,2399

Startudstyr CMT AlMg/CuSi 1.0 44,0350,2382

Startudstyr CMT AlMg/CuSi 1.2 44,0350,2383

Startudstyr CMT CrNi 0.8 44,0350,2385

Startudstyr CMT CrNi 0.9 44,0350,2400

Startudstyr CMT CrNi 1.0 44,0350,2386

Startudstyr CMT CrNi 1.2 44,0350,2387

Startudstyr CMT Steel 0.8 44,0350,2389

Startudstyr CMT Steel 0.9 44,0350,2401

Startudstyr CMT Steel 1.0 44,0350,2390

Startudstyr CMT Steel 1.2 44,0350,2391

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Aktuel status for synergilinier til CMT

100% Ar1.21.00.8AlMg5

ER 5356

100% Ar1.21.00.8AlSi5

ER 4043

100% Ar1.21.00.8Al99.5

ER 1050

100% Ar1.0CuAl9

ER CuAl-A1

100% Ar1.0CuSi3

ER CuSi-A

Ar + 2.5%CO21.00.8CrNi18 8

ER 307L

Ar + 2.5%CO21.00.8CrNi 19 9

ER 308L

100%CO21.00.8G3Si1

ER70S-6

Ar + 18%CO21.00.8G3Si1

ER70S-6

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Specielle egenskaber ved CMT-svejsesystemet

� AC servomotor i drevsystemet.

� Meget hurtig ændring af trådhastigheden er én af de grundlæggende egenskaber i CMT-processen.

CMT � op til 70 Hz og 330 m/s2

Standard � op til 2,5 m/s2

� Synchropuls med højere frekvenser giver flot svejsemønster - selv ved høj svejsehastighed.

� SFI tænding sker ekstremt hurtigt og medvirker til forbedring af cyklustider i flaskehalse.

CMT � 30 ms

Standard � 60 ms

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Specielle egenskaber ved CMT-svejsning

� Trådbufferen får tråddrevene til at arbejde uafhængigt af hinanden og giver ekstra ”opbevaringsplads” for tråden. Dette giver præcis trådfremføring

� AC servomotor i drevenhed

� Konventionel motor i trådfremføringsboks

100% digitalt styret system - busstyring

� Interferenssikkert og fremtidsorienteret

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Anbefaling for CMT-svejsesystemet

� Hjælp til korrekt bestilling.

� Bestilling af færdigmonteret og gennemtestet systemkonfiguration.

� 3D data for brænder med mulighed for simuleringer

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Levering af CMT-svejsesystemet

� CMT-svejsesystemet er klar til levering på 6 uger

� Fra 1.2.2005:Leveringsklasse B

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Primære anvendelsesmuligheder for CMT

� 3 primære anvendelser:

� Sprøjtefri MIG-lodning

� Tyndpladeapplikationer (aluminium, stål, CrNi)

� Lysbuesvejsning af stål til aluminium

� Basis- og tilsatsmaterialer

� Alle materialer og tilsatsmaterialer, der anvendes i MIG/MAG svejsning

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

CMT applikationer

� Svejsesømme:

� Overlapsvejsesømme

� Stumpsømme

� Bertlesømme

� Kantsømme

� Positioner:

� PA

� PB

� PC

� PG

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Anvendelse af CMT-svejselodning

� Kant- eller overlapsvejsning

� Varmgalvaniseret eller elgalvaniseret plademateriale

� Pladetykkelse 1 mm

� Svejsehastighed 1.1 m/min

� Mulighed for stillings- CMT-svejselodning

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Anvendelse af CMT svejselodning

� Sammenligning:

� Øverst: CMT-svejselodning

� Nederst: Alm. MIG-lodning

� Fordele:

� Ingen svejsesprøjt

� Mere ensartede svejsesømme

CMT

MIG-Pulse

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Applikationer med svejsning af tyndt plademateriale

� Aluminium stumpsvejsning

� Pladetykkelse 0,8 mm

� Svejsehastighed 1,5 m/min

� Svejsning uden backing

� Perfekt gennembrænding uden at sømmen falder igennem

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Applikationer med sammenføjning af tykke og tynde plader

� Aluminium overlapsvejsning

� Pladetykkelse 0,8 and 4,5 mm

� Svejsehastighed 50 cm/min

� Tilsatsmateriale CuSi3

� Sammenføjning af plader med meget forskellige tykkelser

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Applikationer med sammenføjning af tykke og tynde plader

Position: PB

Position: PG

Position: PD

Position: PD

Position: PB

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Spalteoverbygning ved CMT-svejsning

CMT:

Pladetykkelse: 1.0 mm

Spalte: 1.3 mm

AC – MIG:

Pladetykkelse : 1.2 mm

Spalte : 1.2 mm

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Applikation: Lysbuesammenføjning afstål og aluminium

� Overlapsvejsesømme

� Pladetykkelse 1 mm

� Svejsehastighed 70 cm/min

� Princip:

Svejsning på aluminium-siden

Lodning på stål-siden

� Forudsætning: galvaniseret stålplade

(> 10 µm)

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Applikation: Lysbuesammenføjning af stål og aluminium

AW 6016 / DC 04 AZE 75/75 03

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probennummer

Zu

gfe

sti

gk

eit

[N

/mm

²]Zugfestigkeit derSchweißlötung

Zugfestigkeit im Zustand T4(lösungsgeglüht undkaltausgelagert)60%-ige Zugfestigkeit desGrundwerkstoffes im ZustandT4

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

� Bruddet sker i den varmepåvirkede zone (HAZ) - delvist også i aluminiums-pladematerialet

Applikation: Lysbuesammenføjning af stål og aluminium

© Fronius 01/2004

Product Launch 2004 - Der CMT Prozess

Mulige markeder for CMT-processen

� Underleverandører til automobilindustrien

� Automobilindustrien

� Hvidevarerindustrien

� Fremstilling af stilladser, portaler og andre metalkonstruktioner

� Mikro-sammenføjningsteknikken

� Luft- og rumfartindustrien

� Robotproducenter

� Systemintegratorer

� etc.

SVEJSER BEDRE