Busch Schweißtechnik in Tirol –
Wissenswertes rund um's Thema Schweißen
Formieren
Das aus dem Brenner strömende Schutzgas reicht für den Wurzelschutz nicht aus.
Werden die Wurzeln nicht nachträglich herausgeschliffen und nochmals gegengeschweißt, muss auch die Wurzelunterseite während des WIG-Schweißens gegen die Umgebungsluft abgeschirmt werden.
Dazu verwendet man ein Formiergas, z. B. Argon, oder eine Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff. Vor allem Werkstoffe, die gut mit Sauerstoff reagieren, wie nichtrostende Stähle und Nichteisenmetalle, müssen beim Wurzelschweißen formiert werden!
Wesentliche Eigenschaften des Formierens sind
- Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der säure- und rostbeständigen Stähle
- Oxidationsschutz zur Vermeidung von Zunder und Anlauffarben
- Schweißbadsicherung für die Wurzelausbildung
- Vermeidung von Porenbildung
Über MAG
Aufbau und Funktion von Schutzgasschweißanlagen
Eine Metall-Schutzgasschweißanlage schweißt mit Gleichstrom. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Stromquelle, einem Steuergerät, einem automatischen Drahtvorschubgerät, einer Drahtspule, einer Schutzgasflasche mit Armaturen und Anschlüssen, einem Kühlwasserkreislauf, einem Schlauchpaket und einem gekühlten Schweißbrenner.
Am Steuergerät der Anlage können Schweißspannung und Drahtvorschubgeschwindigkeit eingestellt werden. Daraus ergibt sich die Höhe des Schweißstromes. Das Schlauchpaket enthält Kühlwasservor- und -rücklauf, Zufuhrschläuche für Schutzgas, die Stromleitung und die Drahtelektrode.
Mit einem Schalter am Brenner werden Schweißstrom, Schutzgaszufuhr und Drahtvorschub gleichzeitig eingeschaltet. Dadurch kann das Schweißen mit der Hand erfolgen.
Die Zusatzwerkstoffe werden beim MSG-Schweißen als nackte
Drahtelektrode fortlaufend zugeführt. Geliefert werden Massivdrähte und Fülldrähte. Massivdrähte haben zur Verbesserung der Stromkontaktierung eine verkupferte Oberfläche. Sie werden mit Durchmessern von 0,6 mm bis 1,6 mm hergestellt.
Wesentliche Vorteile des MAG-Schweißens sind
- hohe Verfahrenssicherheit
- große Abschmelzleistung
- gute metallurgische Gütekennwerte
- keine bzw. geringe Schlackenbildung
Über WIG
Wolfram-Schutzgasschweißen
Beim WIG-Schweißen kann mit Gleich- oder Wechselstrom gearbeitet werden. Die Schweißanlage benötigt eine fallende Kennlinie. Ein Impulsschweißen ist – wie beim MSG-Schweißen – mit einer geeigneten Schweißanlage möglich.
Der WIG-Brenner ist über ein Schlauchpaket mit der Schweißanlage verbunden. Das Schlauchpaket enthält eine Schweißstromleitung, eine Steuerleitung und eine Zufuhrleitung für das Schutzgas. Bei Brennern mit großer Leistung enthält es zusätzlich Kühlwasservor- und -rücklaufleitungen. Mit einem Schalter am Brenner können Schweißstrom und Schutzgaszufuhr gleichzeitig eingeschaltet werden.
Allgemeine Verfahrensbeschreibung
Wolframelektroden sind mit Durchmessern von 0,5 bis 6,4 mm und Längen von 50 mm bis 175 mm erhältlich. Für das Schweißen mit Gleichstrom wird die Elektrode kegelig spitz, für das Schweißen mit Wechselstrom kegelig stumpf angeschliffen.
Als Schweißzusatzwerkstoffe verwendet man nackte Schweißstäbe, die von Hand zugeführt werden.
Das Hauptmerkmal des WIG-Schweißverfahrens ist die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen einer Wolframelektrode und dem Bauteil. Zum Schutz der Elektrode, des Bauteils und des Schweißzusatzwerkstoffes wird die Elektrode von einer Keramikdüse umgeben, durch die ein Schutzgas strömt. Dieses Schutzgas wird durch den zwischen der Elektrode und dem Werkstück brennenden Lichtbogen teilweise ionisiert, so dass es elektrisch leitfähig wird und so auch eine stabilisierende Funktion für den Lichtbogen hat. In den so erzeugten stabilen Lichtbogen kann der Zusatzwerkstoff abgetropft werden. Wenn die Schmelze und der erstarrende Schweißnahtanteil durch ausreichende Schutzgasabdeckung (auch an der Rückseite) geschützt wird, entsteht ohne weitere Maßnahmen eine zunderfreie, metallisch blanke Naht. Durch geeignete Bewegung des Schweißbrenners (Handschweißzange) und einer gleichmässigen Zugabe des nicht ummantelten Zusatzdrahtes entsteht eine schuppungsarme Schweißraupe.
WIG
Wesentliche Vorteile:
- Keine Spritzer und Schlacken
- Glatte, saubere Nahtoberfläche
- Gute Spaltüberbrückbarkeit in allen Schweißpositionen
Warum Längsschliff bei Wolframelektroden?
Durch das Herstellungsverfahren der Wolframelektroden ist die Molekularstruktur des Gefüges in Längsrichtung ausgebildet. Ein Querschliff wirkt sich aufgrund seiner Kerbwirkung nachteilig auf die Stabilität der Spitze aus.
Es steht fest, dass Elektronen in größerer Dichte an der Oberfläche eines elektrischen Leiters fließen. Die WIG- oder Plasma-Wolframelektrode ist der entscheidende elektrische Träger eines Schweiß- oder Schneidprozesses. Bei quer geschliffenen Elektroden (auch quer poliert) überspringt die elektrische Energie die Schleifrillen.
Der Lichtbogen beginnt vor der Spitze, ist breit gestreut und flackert. Die Wolframelektrode wird übermäßig erhitzt und thoriert sich früher aus. Die Standzeit sinkt erheblich.
Durch Längsschliff werden die Elektronen gleichmäßig reibungslos zur äußersten Spitze der Wolframelektrode geführt. Der Lichtbogen ist schmal und glockig konzentriert. Er bleibt stabil.
Die Hochfrequenzzündung erfolgt gradlinig und punktgenau. Die Wolframelektrode ist thermisch wesentlich geringer belastet und hat deshalb eine hohe Standzeit.
Elektroschweißen
Beim Lichtbogen-Handschweißen, das man vereinfacht als Elektroschweißen bezeichnet, wird die Schmelzwärme durch einen elektrischen Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück erzeugt. Dabei wird von Hand mit Hilfe eines Elektrodenhalters die Elektrode an der Schweißnaht entlang geführt.
Der Elektrodenmantel sorgt für oxidationsfreien Fluss des Schweißmittels. Dieses Flussmittel verkrustet auf der Schweißnaht und muss mit einem sogenannten Schlackenhammer abgeklopft werden.
Das Elektroschweißen ist besonders für starkwandige Materialien und dicke Bleche geeignet.
Allgemeines
Beim Schweißen werden gleiche Grundwerkstoffe und der Schweißstab in flüssigem Zustand miteinander verbunden. Dabei wird die Schweißstelle kurzzeitig zum Schmelzen gebracht, so dass die Materialien sozusagen ineinanderfließen.
Die Schmelztemperatur wird, wie in nebenstehender Darstellung zu ersehen, meist über einen elektrischen Lichtbogen erzeugt.
Werden die Elektrode, der Lichtbogen und das Schmelzbad beim Schweißen von einer Gashülle umgeben, die den Zutritt der atmosphärischen Luft verhindert, spricht man von Schutzgasschweißen.
Man unterscheidet Verfahren, die mit einer Dauerelektrode aus Wolfram arbeiten und Verfahren, die mit abschmelzenden Elektroden arbeiten.
Die am häufigsten eingesetzten Verfahren des Wolfram-Schutzgasschweißens sind
WIG = Wolfram-Inertgas-Schweißen
WP = Wolfram-Plasma-Schweißen
Bei den Metall-Schutzgasverfahren verwendet man meist
MIG = Metall-Inergas-Schweißen
MAG = Metall-Aktivgas-Schweißen
10 GUTE FRAGEN
1. Was ist ein Lichtbogen ?
Ein Lichtbogen ist eine ionisierte Luftstrecke von hoher Temperatur – bis 4000 °C – zwischen Elektrode (=Anode) und Werkstück (=Katode).
2. Was versteht man unter "Blaswirkung"?
Blaswirkung ist die Ablenkung des Lichtbogens beim Schweißen durch Magnetfelder – hin zur "großen Masse".
3. Möglichkeiten zur Verringerung der Blaswirkung?
- Lichtbogen kurz halten
- Masseanschluss verlegen
- Bauteile heften
- mit Wechselstrom schweißen...
4. Welchen Zweck hat das Vorwärmen beim Schweißen?
Bei hochlegierten Stählen wird der Verzug gemindert, Schweißspannungen und Härterisse werden vermieden.
5. Welche Aufgabe hat die Umhüllung einer Schweißelektrode?
- Lichtbogen stabilisieren
- Schutzgasmantel gegen die Luft bilden
- Schmelze auf der Naht bilden
- Wärme in der Naht halten
- Abschmelzleistung erhöhen
- Legierungselemente in die Naht einbringen
10 GUTE FRAGEN
6. Wie unterscheiden sich aktive von inerten Gasen?
Aktive Gase beeinflussen das Schmelzbad, z. B. Kohlendioxid oder Mischgase.
Inerte Gase nehmen am Schmelzprozess nicht teil, z. B. Argon oder Helium.
7. Wo findet das Schutzgasschweißen Anwendung?
MAG: Baustähle, Kesselbau- und Rohrstähle
MIG: niedrig- und hochlegierte Stähle, Al, NE-Metalle
WIG: Aluminium, Cu, hochlegierte Stähle
8. Was bewirkt ein Impulslichtbogen?
Die Stromstärke schwankt beim Tropfenübertragen zwischen 0 und 400 A – der Tropfenübergang lässt sich gut steuern, die Naht wird sehr feinschuppig.
9. Warum ist die Drahtelektrode verkupfert?
Die Verkupferung schützt die aufgespulte Drahtelektrode vor Korrosion.
10. Was könnte Ursache für eine Porenbildung sein?
Poren bilden sich bei
- starker Luftbewegung an der Schweißstelle
- zu geringer Schutzgasmenge
- falscher Brennerhaltung
- Rost, Zunder oder Fett an der Schweißstelle
Warum beizen?
Beizen sichert die Korrosionsbeständigkeit von Werkstücken aus Edelstahl und bestimmt entscheidend deren Lebensdauer und Nutzen. Fachgerecht gebeizte Edelstahl-Oberflächen und Schweißnähte sind metallisch rein, frei von Zunderschichten und Anlauffarben, besitzen die volle Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes und haben ein dekoratives metallisches Aussehen.
Beizen wie?
Je nach Aufgabenstellung werden die zu beizenden Werkstücke entweder in Beizbäder getaucht oder die Beizmittel werden auf die Metalloberfläche aufgetragen. Bei Raumtemperatur wirken sie einige Minuten bis Stunden ein und werden anschließend mit Wasser abgespült.
Anodisches Beizen
Anodische Beizverfahren tragen den Werkstoff unter Einwirkung von Gleichstrom ab.
Man benützt hierzu Beizbäder mit geringerer Aggressivität, die in speziellen Anlagen eingesetzt werden. Dieses Verfahren erlaubt einen beliebig hohen Metallabtrag ohne Beeinträchtigung des Ergebnisses.
Der Beizeffekt erfolgt nur unter Stromeinwirkung und ist über Stromdichte und Behandlungszeit einfach zu steuern. Die Gefahr des Überbeizens besteht nicht.
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