Autor: F. Delcroix, T. Descamps & Dr. L. Winiar

Einfühurung von aluminothermischem Schweißen 4.0

Einführung

Neue Entwicklungen mechanischer Schieneneigenschaften, Reduzierung von Gleisunterhaltungskosten und Sicherheitsverbesserungen sind allesamt wichtige Faktoren, die bei der Entwicklung spezieller Schweißprodukte für Eisenbahn-Anforderungen berücksichtigt werden müssen.

Seit vielen Jahren investiert Pandrol in technische Lösungen zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften aluminothermischer Schweißnähte für den Einsatz im Schwerlastverkehr. Pandrols Forschungs- und Entwicklungsabteilung für Schweißtechnik hat Lösungen für schnelle Digitalisierung, Rapid Prototyping und digitale Simulation eingeführt. Das primäre Ziel dieser neuen Technologien ist es, Schweißfehlerursachen zu identifizieren, um deren Häufigkeit zu reduzieren.

Untersuchung und Analyse

Das nachfolgende Bild zeigt eine defekte Schweißnaht, die nach vorläufigen Untersuchungen vor Ort vermutlich auf Probleme beim Vorwärmen und der Sandformgeometrie zurückzuführen ist. Pandrol unternahm mehrere Versuchsschweißungen, um die Vermutung zu bestätigen. Diese Tests deuteten darauf hin, dass neben einer Schrumpfung der Form auch deren Überhitzung die Defektursache sein könnte.

Zusätzlich zu den Testschweißnähten erfolgte eine digitale Simulation, um die fehlerverursachende aluminothermische Schweißnaht besser zu verstehen. Diese Technologie half der F&E-Abteilung, die komplexen physikalischen Phänomene während der Schweißung zu verstehen.

Die neue Pandrol-Vorwärmsteuerung ermöglichte genaue Messungen der Vorwärmparameter während dieser Testschweißungen. Dank des Einsatzes digitaler Simulation und der Präzision der Vorwärmsteuerung erwiesen sich die Annahmen vor Ort als richtig. So konnten die Defekte über alle Testschweißungen hinweg genau reproduziert werden konnten.

Entwicklung der Lösung

Aufgrund dieser Ergebnisse kamen die Experten von Pandrol zu dem Schluss, dass geometrische Verbesserungen, eine Gussformneigung und eine Optimierung der Schweiß-Gussparameter zur Problemlösung erforderlich waren.

Mit digitaler Simulation konnte Pandrol die Prototyping-Phasen beschleunigen und gleichzeitig die Entwicklungs- und Laborzeiten verkürzen. Darüber konnten so verschiedene Gussparameter wie Kragenform, Temperatur, Kühlung und Vorwärmung mit der Vorwärmsteuerung optimiert werden. Im Gegensatz zu anderen Messinstrumenten überwacht die Vorwärmsteuerung von Pandrol eine Vielzahl von Umwelteinflüssen live entlang der Strecke, einschließlich Gasqualität, Temperatur und geographische Höhe. Diese technischen Innovationen ermöglichten es, die Sandformgeometrie und die Vorwärmung der Schweißnaht für das beste Ergebnis zu optimieren. Alle Messungen – Ultraschall-, Biege- und Ermüdungstests – bestätigten die stark verbesserte Schweißleistung.

Schlussfolgerungen

Die Anzahl fehlerhafter Schweißnähte entlang der Strecke konnte dank der Einführung dieser intelligenten Technologien stark reduziert werden. Dank dieser kontinuierlichen Verbesserungen und Innovationen bleibt Pandrol weltweit führend im aluminothermischen Schweißen mit bester Produktqualität und niedrigster Ausfallrate.

Pandrols kontinuierliche Investitionen in neue Technologien wie digitale Simulation, Vorwärmsteuerung und den neuen Hochdurchfluss-Vorwärmer sind entscheidend, um marktführend zu bleiben und zeigen das Engagement von Pandrol für Mehrwert für den Kunden. Darüber hinaus hat Pandrol die neue mobile Anwendung Pandrol Connect zur Digitalisierung der Verfolgung und Rückverfolgbarkeit von Schweißparametern eingeführt, um kontinuierliche Aufzeichnung von Daten vor, während und nach dem Schweißen zu gewährleisten. Die App wurde als Antwort auf Probleme hinsichtlich Rückverfolgbarkeit von Schweißnähten entwickelt, die in Bereichen, in denen viele verschiedene Auftragnehmer beteiligt sind, eine große Herausforderung darstellen kann. Effiziente Rückverfolgbarkeit ist unerlässlich, um Anomalien in den Schweißleistungsdaten zu erfassen, Trends und Punktanomalien zu erkennen. Dies ist auch zur Kostenoptimierung von entscheidender Bedeutung. Die App ermöglicht Live-Datenerfassung, was für Auftragnehmerteams eine erhebliche Zeitersparnis bedeutet.

Mit diesen technischen Fortschritten kann Pandrol Kunden mit digitalisierten Schweißverfahren unterstützen und damit das Versprechen von Industry 4.0 einlösen.