CMT ist die Abkürzung für ”Cold Metal Transfer“ und beschreibt einen Schweißprozess, dessen Wärmeeintrag gering ist. Der CMT-Prozess beinhaltet eine völlig neue Art der Tropfenablöse, kombiniert mit einer reversierenden Drahtelektrodenbewegung.
Beim konventionellen Kurzlichtbogenprozess wird der Draht kontinuierlich zum Werkstück gefördert. Wenn ein Kurzschluss entsteht, wird der Strom erhöht, um den Kurzschluss aufzubrechen und den Lichtbogen wieder zu zünden. Beim CMT-Prozess hingegen werden Tropfenablöse und Wiederzündung kontrolliert durch eine Rückwärtsbewegung der Drahtelektrode erzielt.
Höhere Dynamik und spezielle Stromprofilform
Seit der ersten Vorstellung des CMT-Verfahrens wurde eine Vielzahl an Kennlinien für Zusatzwerkstoff- und Schutzgaskombinationen erstellt und der Prozessalgorithmus weiterentwickelt. Die Steigerung der Dynamik der Drahtbewegung und komplexere Stromprofile erlauben eine Erweiterung des Prozessfensters in einen höheren Leistungsbereich bei gewohnt guter Prozessstabilität. Die Abschmelzrate und auch die Einbrandtiefe steigen.
Erweiterte CMT-Kennlinien
Die Abbildung zeigt die Erweiterung des Prozessfensters beispielsweise für einen Stahldraht G3Si1 (ø = 1,2 mm) mit dem Schutzgas 18 % CO2, Rest Argon. Die elektrische Leistung bei gleichem Drahtvorschub ist je nach Schweißprozess unterschiedlich. So benötigt der CMT-Schweißprozess für die gleiche Abschmelzrate weniger Streckenenergie als die Standardlichtbögen. Die neue Kennlinie der Bezeichnung CMT-Bereichserweiterung übersteigt den Drahtvorschub von 10 m/min bzw. 5 kW elektrische Leistung. Der Drahtvorschubbereich des Übergangslichtbogens wird vollkommen abgedeckt, und zwar bei einem deutlich niedrigeren Niveau der Streckenenergie.
Tiefer Einbrand mit mehr Leistung
Die Leistungssteigerung dieser weiterentwickelten CMT-Kennlinien lässt sich mit einer höheren Abschmelzleistung bei gleichzeitig größerer Tiefenwirkung für den Einbrand umsetzen. Es können nun auch dickere Bleche mit ausreichend Einbrand mit der CMT-Technologie verschweißt werden. Als Beispiel wird in der folgenden Abbildung ein Kehlnahtvergleich mit Nahtdicke a = 4 mm an 5 mm dicken Blechen gezeigt.
| Grundwerkstoff: | S235; Grundblech = 5,0 mm, Stegblech = 5,0 mm |
| Zusatzwerkstoff: | G3Si1; ø = 1,2 mm |
| Schutzgas: | M21 = 18 % CO2, Rest Argon |
| Brennerstellung: | a = 0°, ß = 45°; Stickout = 14 mm |
| Nahtdicke: | a = 4 mm |
| CMT Standard | CMT-Bereichserweiterung |
| v2 = 50 cm/min | v2 = 75 cm/min |
| vd= 7,5 m/min | vd= 11 m/min |
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| E = 4,12 kJ/cm | E = 4,08 kJ/cm |
| Is = 226 A, Us = 15,2 V | Is = 271 A, Us = 18,8 V |
Der Drahtförderbereich der bisherigen CMT-Standardkennlinien für den Stahldraht (ø = 1,2 mm) endet bei vd ∼ 8 m/min. Diese Leistung zeigt am 5-mm-Blech mit der resultierenden Wärmeableitung kaum eine Einbrandwirkung. Die höhere Abschmelzleistung und Energiedichte in der Lichtbogenphase der neuen CMT-Kennlinien vergrößern die Einbrandtiefe in diesem Beispiel auf knapp 2 mm und sichern damit die Wurzelerfassung. Mit der gleichzeitigen Steigerung der Schweißgeschwindigkeit kann die Streckenenergie wieder auf ein vergleichbares Maß reduziert werden.
CMT als erfolgreiche Innovation
Der Erfolg des CMT-Prozesses spiegelt sich in zahlreichen Serieneinsätzen in einfachen, aber auch komplexen Anwendungen wider. Die Kundenanforderungen treiben letztendlich die Prozess-weiterentwicklungen voran. Neben dem vorgestellten Trend zu mehr Abschmelzleistung und größeren Blechdicken werden auch Versuche für Hybridkombinationen mit anderen Schweißprozessen unternommen.