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Foto: Fronius

Schweißen

Mit manuellen Systemen zur einwandfreien Schweißnaht

Mehrere hundert Meter Schweißnaht stecken in einem Schienenfahrzeug. Matisa, ein Spezialist für Gleisbaumaschinen, setzt beim manuellen Fügen auf Fronius.

Für die überwiegend manuell ausgeführten Fügeaufgaben in der Produktion von Gleisbaumaschinen schwört das Schweizer Traditionsunternehmens Matisa auf bewährte Systeme von Fronius und stellt damit auch den Verantwortlichen für die Schweißnaht-Prüfung zufrieden.

Hohe Anforderungen an den Gleisbau

Die Nachfrage nach Zugverbindungen steigt, und mit den höheren Streckenauslastungen auch die Anforderungen an den Gleisbau und die Instandhaltung. Zu bewältigen ist das nur mit modernen Gleisbau- und Wartungsmaschinen, die die in kurzen Zeitfenstern anstehenden Aufgaben mehr oder weniger automatisch erledigen. Moderne Mess-, Bau- und Wartungsmaschinen erledigen dabei heute ein größeres Arbeitspensum bei höherer Präzision und maximaler Verfügbarkeit bewältigen als noch vor wenigen Jahren.

Foto: Fronius
Werden Gleise aufgerüstet, gewartet oder erneuert, sollen die Beeinträchtigungen gering ausfallen. Das erfordert automatisierte und zuverlässige Gleisbaumaschinen – genau das Metier des Traditionsunternehmens Matisa.

Kein Standard, sondern Unikate

Ein Anbieter moderner Gleisbaumaschinen ist Matisa. Seit 1945 stellt das Unternehmen am Genfer See Bau- und Instandhaltungsmaschinen für den Gleisbau her. „Matisern“ sei in einigen Ländern bereits zum Synonym für das Stopfen des Schotterbetts geworden, heißt es. Zuverlässigkeit der Maschinen einerseits und und die Flexibilität des Schweizer Anbieters, auf Sonderwünsche der Kunden einzugehen, begründen den guten Ruf des Unternehmens. „Jede unserer mittlerweile 300 Maschinen im Feld ist ein Unikat“, sagt Rony Chiavone, Schweißaufsicht und Verantwortlicher für die zerstörungsfreien Schweißnahtprüfungen bei Matisa. „Das liegt an den verschiedenen Spurweiten oder anderen regionalen Unterschieden. Aber auch die Berücksichtigung vermeintlich kleinerer Kundenwünsche wie die Integration eines Sanitärraums kann wegen der eng gepackten Bauweise der Züge und der veränderten Gewichtsverteilung zu tieferen Eingriffen in die Konstruktion führen.“

Derartige Eingriffe sind erst recht erforderlich, wenn die Maschinen an spezifische Arbeitsabläufe des Kunden angepasst werden. Deshalb lassen sich Standardkomponenten aus dem Personen- oder Güterzugbau in der Regel nicht für die Gleisbaumaschinen verwenden. Bei Matisa werden daher alle wichtigen Teile einschließlich der Drehgestelle selbst gefertigt.

Vielfältige und umfangreiche Schweißarbeiten

Entsprechend gut sind die Konstruktions- und Produktionsabteilungen bei Matisa ausgestattet. 100 der insgesamt 500 Beschäftigten sind Ingenieure. Von den 400 Mitarbeitern in der Produktion sind 50 Schlosser und Schweißer. Matisa ist gemäß der EN 15085 zertifiziert und verwendet für die Fahrgestelle, Drehgestelle und Aufbauten in der Regel Bleche und Profile aus konventionellem Baustahl (S355) in Dicken von 10 bis 200 mm. Die Schweißarbeiten sind vielfältig und umfangreich. Sie machen etwa ein Drittel der Produktionszeit einer Stopfmaschine aus.

Hunderte Meter Schweißnaht pro Waggon

Selbst bei vergleichsweise einfachen Zugteilen wie einem Weichentransportwaggon sind hunderte Meter Schweißnaht erforderlich. Denn dieser ist 25 m lang, aus verschieden dicken Blechen aufgebaut und wird aus fünf je 5 m langen vorgefertigten Kästen zusammengeschweißt. Jedes Fahrgestell muss einem geometrischen Maßprotokoll mit sehr beschränkten Toleranzen entsprechen. Das Fügen der Kästen mit einer Einschweißtiefe von 25 mm wird durch Ultraschall- und Magnetprüfungen überwacht.

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Typische Aufgabe für die Schweißer bei Matisa: Eine Stumpfnaht mit einer Einschweißtiefe von 25 mm, die mit einer Wurzelschweißung und mehreren Fülllagen geschweißt wird.

Manuelles Schweißen überwiegt

Die Experten schweißen diese und alle anderen Nähte bis zu 2 m Länge manuell mit konventionellem Zusatz (1,2-mm-Böhler-EMK-8-Massivdrahtelektrode). Schweißen erfolgt hauptsächlich im Sprühlichtbogen-Verfahren (ab Blechdicken von 5 mm).

Bei längeren Längsnähten greift das Unternehmen auf ein akkubetriebenes Längsfahrwerk vom Typ FDV 22 MF mit Permanentmagnet und optionaler Brennerpendelung zurück. Ebenso wie auch die von Matisa für das manuelle Schweißen eingesetzten MAG-Stromquellen handelt es sich dabei um eine Fronius-Lösung.

Der Weg zur perfekten Schweißnaht

Um Zwangslagen zu vermeiden und die geforderten Toleranzen zu gewährleisten, werden die fünf Fahrgestellteile des Weichentransportwaggons auf einem Stellungsregler aufgespannt. Dann starten die Mitarbeiter mit dem Verschweißen der Kästen. Ein Verziehen des Gestells wird durch spezifische Schweißsequenzen vermieden. Das Gestell wird regelmäßig gedreht, so dass keine Verformungen entstehen. Abschließend werden die Nähte der sicherheitsrelevante Komponente sowohl einer visuellen Prüfung als auch einer zerstörungsfreien Ultraschall- und Magnetprüfung unterzogen.

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Um das Schweißen des 25 Meter langen Grundgestells zu erleichtern, setzt Matisa Stellungsregler ein, wie hier beim Schweißen des Fahrgestells für einen aus fünf Kästen zusammengefügten Weichentransportwaggon.

Robuste und zuverlässige Schweißlösungen

Matisa hat bereits Anfang der 1990er-Jahre die ersten Fronius-Stromquellen eingeführt und seitdem den Maschinenpark sukzessive umgestellt und erweitert. „Wir schätzen insbesondere die Robustheit und Zuverlässigkeit der Fronius-Lösungen“, begründet Christophe Cochard, verantwortlicher „International Welding Specialist“ (IWS) bei Matisa. „Zudem können wir so den Aufwand für die Ersatzteilhaltung sowie das Verbrauchsmaterial minimal halten.“

Ganze 50 Fronius-Systeme im Einsatz

Heute stehen den Schweißern des Unternehmens insgesamt 50 Fronius-Systeme aus mehreren Gerätegenerationen wie beispielsweise TPS 450, TPS 4000 / 5000 und acht TPS 400i zur Verfügung. „Derzeit schöpfen wir zwar nicht alle Möglichkeiten der jüngsten Generationen vollständig aus, aber wir haben für unseren Produktionsablauf ab fünf Millimeter Blechdicke verschiedene Prozesse wie den Sprühlichtbogen, den Kurzschlusslichtbogen und den Impulslichtbogen qualifiziert. Mit diesen und den Schweißergebnissen sind wir unverändert hoch zufrieden“, erläutert Rony Chiavone.

Dazu trägt auch das verwendete Schutzgasgemisch mit nur acht Prozent CO2 bei, das unerwünschte Spritzer vermeiden hilft und für eine bessere Oberfläche sorgt.

Nicht nur Bedienung und Ergonomie sind entscheidend

Das Unternehmen schätzt die mit den Schweißgeräten verbundenen Vorteile. Dazu gehören die Bedienung über ein Touchscreen ebenso wie weiterentwickelte Schlauchpakete und die ergonomischen, leichtgewichtigen Handschweißbrenner der TPS/i-Familie. „Für Matisa ist es zudem entscheidend, dass hinter den Geräten ein innovativer und leistungsfähiger Premium-Hersteller steht, der über ein schnell agierendes, kompetentes After-Sales-Netzwerk verfügt“, unterstreicht Christophe Cochard.

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