Benutzer:Mühlenberg/InArbeit/Gütesicherung beim Widerstandsschweißen

Durch Maßnahmen der Gütesicherung soll beim Widerstandspunkt-, -buckel und -nahtschweißen gewährleistet werden, dass die erwartete Verbindungsqualität durch den Schweißprozess erreicht wird. Die Grundlagen der Gütesicherung werden in der EN ISO 14554 und im DVS-Merkblatt 2915 dargestellt. Die EN ISO 14554 beschreibt die erforderlichen Gütesicherungsmaßnahmen, das DVS-Merkblatt 2915 deren Ablauf.

Qualitätssicherungssystem nach DVS 2915

Anforderungen

Die Gütesicherung umfasst alle Anforderungen an die Konstruktion, den Werkstoff, den Fertigungsprozess und das Personal. Eine wesentliche Voraussetzung für die Verbindungsgüte ist die Schweißbarkeit, die von der Schweißeignung des Werkstoffs, der Schweißsicherheit der Konstruktion und der Schweißmöglichkeit der Fertigung abhängt.

Konstruktion

Die Konstruktion sollte "schweißgerecht" sein und es muss der Nachweis ausreichender Tragfähigkeit durch Berechnung und Versuch erbracht werden. Die erforderlichen Überlappungen und Flanschbreiten müssen vorhanden sein. Nebenschluss durch konstruktive Gestaltung und durch die Vorrichtungen und Werkszeuge muss ausgeschlossen werden. Je nach Anforderungen sind die Sicherheitsklassen und die Ausführungsbedingungen festzulegen. Die Schweißvorrichtung und das Schweißwerkzeug müssen die sichere Ausführung des Schweißprozesses gewährleisten. Die zulässigen Spaltbreiten müssen eingehalten werden können. Die dem Schweißen vorgelagerten Fertigungsprozesse (Stanzen, Biegen, Pressen) müssen auf das nachfolgende Punktschweißen abgestimmt werden.

Werkstoff

→ Hauptartikel: Schweißeignung

Die zu schweißenden Werkstoffe müssen sein. Die EN ISO 18278-1 definiert die Schweißeignung metallischer Werkstoffen durch die Fähigkeit:

• die Schweißung laufend herzustellen;
• den auftretenden Betriebsbelastungen zu widerstehen.

Bestimmte physikalische Materialeigenschaften sind für die Schweißeignung besonders bedeutsam:

• gleiche oder nah beieinander liegende Schmelztemperatur,
• geringe elektrische Leitfähigkeit,
• geringe thermische Leitfähigkeit,
• hohe Warmverformbarkeit.

Fertigung

Im Fertigungsprozess entsteht die Schweißverbindung durch das Wirken der parametrierten Schweißeinrichtung auf die zu verbindenden Werkstücke. Um die gewünschte Qualität zu erreichen, muss die Schweißeinrichtung für den Schweißprozess geeignet sein. Das betrifft den mechanischen Aufbau ebenso wie die Steuerungen und Leistungsteile. Die Vorrichtungen und Schweißwerkszeuge müssen angemessen eingerichtet und die Schweißeinstellwerte zweckmäßig eingestellt sein.

Während der Fertigungszeit muss das gesamte Fertigungssystem überwacht werden, um sicher zu stellen, dass die Gütesollwerte eingehalten werden. Bei Abweichungen muss rechtzeitig reagiert werden. Die Ursachen der Qualitätsabweichung müssen ergründet und abgestellt werden, sei es innerhalb der Schweißfertigung oder vorgelagerter Fertigungsprozesse.

Qualitätsregelkreise

Die Qualitätssicherung und -überwachung wird innerhalb der Schweißfertigung oft in Qualitätsregelkreisen organisiert. Nebenstehendes Bild zeigt ein Qualitätssicherungskonzept bei der Herstellung von Karosseriekomponenten mit drei Qualitätsregelkreisen (QRK) .

• QRK 1:

Der erste Prozessregelkreis ist prozessnah und umfasst die technischen Regler der Schweißeinrichtung einschließlich der Prozessstabilisierung durch Konstantstromregelung (KSR) und intelligente Regler. So soll ein optimaler Schweißprozess gewährleistet werden. Die Wartung am Fertigungs- oder Montagearbeitsplatz sichert störungsfreies Produzieren. Beobachtung des Schweißens durch den Bediener und visuelle Begutachtung des Schweißergebnisses sind eine erste Qualitätsbewertung direkt am Fertigungsarbeitsplatz. Treten Störungen auf, werden diese durch den Bediener oder durch einen Instandhalter beseitigt. Der Teilefluss wird in der Regel nur unwesentlich eingeschränkt und auch nur dann, wenn Prozessstörungen auftreten. Eine direkte Qualitätsaussage für einzelne Schweißverbindungen kann nur durch eine Online-Prozessüberachung getroffen werden.

• QRK 2:

Innerhalb des zweiten Qualitätsregelkreis wird die Qualität von Schweißverbindungen nach Verlassen des Fertigungsarbeitsplatzes stichprobenartig an gesonderten Prüfarbeitsplätzen geprüft. Bei Qualitätsbeanstandungen wird der Teilefluss unterbrochen. Ursachen für mangelnde Qualität müssen ermittelt und abgestellt werden. Das kann zu längerern Fertigungsunterbrechungen führen, da bereits eine größere Teilemenge betroffen ist und bis zum Zeitpunkt des Einsetzens der Störung zurückgeprüft werden muss.

• QRK 3:

Im Produktregelkreis wird das gesamte Produkt, das verschiedene Fertigungs-/Montagearbeitsplätze durchlaufen hat, einer Gesamtprüfung unterzogen.

Die Online-Prozessüberwachung ist Teil des QRK 1. Sie ermöglicht eine Vollprüfung, macht den Qualitätsregelkreis QRK 2 weitgehend überflüssig und liefert Daten für die Statistische Qualitätslenkung. Sie ist somit ein wesentliches Intrument der Qualitätssicherung und der permanenten Prozess- und Qualitätsoptimierung nach dem PDCA-Konzept. Es werden Informationen über: •die aktuelle Verbindungsqualität •die aktuelle und vergangene Prozessfähigkeit und -beherrschung •die Stabilität des Fertigungsprozesses über einen beliebigen zurückliegenden Fertigungszeitraum zur Verfügung gestellt und •die Notwendigkeiten eines Prozesseingriffs •Verbesserungserfordernisse im Fertigungsprozess •die Wirksamkeit durchgeführter Verbesserungsmaßnahmen angezeigt.

Online-Überwachungssysteme können auch eingesetzt werden, um nur die Prozessstabilität zu bewerten und so rechtzeitig das Verlassen des technologisch gewünschten Prozessfensters zu signalisieren und gegebenenfalls Abstellmaßnahmen einzuleiten. Diese Verfahrensweise wird in der VW-Norm PV 6702 als “Adaptive Prozessvisualisierung” bezeichnet [5, 50]. Dabei werden gemessene und bewertete Daten gespeichert und in geeigneter Form visualisiert. Die Prozessteuerung kann zu einem Stop der Anlage veranlassen.

Personal

Die Gütesicherung sollte in die Hände einer verantwortlichen Aufsichtsperson gelegt werden, die bei der Wahl der Werkstoffe und der schweißgerechten Konstruktion beratend tätig wird. Die Auswahl der Schweißeinrichtung, der Vorrichtungen, Werkzeuge und Elektrodenwerkstoffe gehört zu den Aufgaben der Aufsichtsperson. Sie ist ebenso verantwortlich für die ordnungsgemäße Funktion der Schweiß- und [[Schweißprozessüberwachung | Überwachungseinrichtungen], für eine optimale Parametereinstellung der Geräte und für die Einhaltung aller technologischen Vorgaben, wie sie in einer Schweißanweisung durch ihn festgelegt wurden. Diese Aufgaben lassen sich nur bei entsprechender Qualifikation wahrnehmen.