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Netzteilversorgung im Schweißprozess

Die Netzteilversorgung für das Schweißen kann aus 2 unterschiedlichen Quellen kommen: entweder ist sie in der Schweißmaschine integriert oder sie entstammt einer Schweißstation. Je nach benutzter Schweißtechnik, verbreiten diese einen anderen elektrischen Strom.

Gleichstrom: Die meisten Schweißposten der neuen Generation benutzen diese Art von Strom (inverters). Der Gleichstrom negativer Polarität (oder direkter) wird für das TIG- und Plasmaschweißen der meisten Metalle angewandt.

Wechselstrom: Die Schweißposten mit statischen Transformatoren benötigen diese Art von Strom. Einige Prozesse des Lichtbogenschweißens sind nicht kompatibel mit diesem Strom;

Pulsstrom: Der Pulsstrom ist ein Gleichstrom mit Pulsationsfrequenzen, die es erlauben die Energie zu bänidgen, die während der Penetration dem Teil zugeführt wird.

Die Wahl der Stromversorgung hängt auch von der Temperatur ab, die die Stromquelle erreichen kann. Zum Beispiel muss die Temperatur für das Schweißen von Stahl 1500 °C betragen, damit das Metall schmelzen kann und für Aliminium nur 660 °C.

Schweißposten sind auch nützlich für das Löten und das Hartlöten in der Schweißflamme.

Mit dieser Technik, muss die Temperatur den Schmelzpunkt des Zusatzwerkstoffs erreichen.

 

 

Löten

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Das Löten besteht darin zwei Teile mit Hilfe eines Zusatzwerkstoffes für eine permanente Zeit zusammenzusetzen. Man verhindert folglich die Benutzung von Verbindungsteilen wie Clips oder Nieten. Im Gegesatz zum Schweißen oder Hartlöten in der Schweißflamme wird dieser Zusatzwerkstoff nicht mit den zu verbindenen Teilen verschmelzen. Es ist nur der schmelzende Zusatzwerkstoff, welcher die Elemente dazu bringt sich anzufügen.

Es können fast alle Teile gelötet werden mit der Bedingung, dass der Schmelzpunkt nicht den des Zusatzwerkstoffs übertrifft.

Die für gewöhnlich benutzten Geräte zum Löten sind die Schweißgeräte mit Gas; Schweißbrenner und Lötlampen für das Löten „mit der Flamme“ und das Löten „mit erhitztem Eisen und benötigen ein Eisen zum Schweißen oder eine Schweißstation. 

Wechselrichter

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Die Schweißposten mit Wechselrichtern (oder Invertern) werden dafür benutzt um eine Quelle mit Gleichstrom in eine mit Wechselstrom umzuwandeln, welcher dann in einen Stromkreis injiziert wird. Sie unterscheiden sich also bezüglich ihres Gleichrichters.

Die Wechselrichter werden vor allem aufgrund ihres geringen Platzbedarfs und der Einfachheit ihres Transportes geschätzt.

Man unterscheidet mehrere Arten von Wechselrichtern: Spannungswechselrichter, Stromwechselrichter, und autonome sowie nicht autonome Wechselrichter:

 Autonome Wechselrichter

 Autonome Wechselrichter erlauben es eine fixe oder durch den Benutzer anpassbare Spannungsfrequenz zu erhalten und benötigen keine Stromquelle um zu funktionieren.

 Nicht autonome Wechselrichter

 Nicht autonome Wechselrichter benötigen ein Stromnetz um zu funktionieren.

 

E-Handschweißen

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Das E-Handschweißen (oder MMA) besteht daraus einen Lichtbogen zu erzeugen, welcher das Element zum Schweißen und die Elektrode passiert, um es dann mit einer großen Intensität zu erhitzen und die Kanten des Schmelzteils zum Schmelzen zu bringen. Beim Schmelzen dient der metallische Kern der Elektrode dem Zusatzwerkstoff, während die Beschichtung die Schlacke formt, die das Schmelzbad vor Sauerstoff und Raumluft schützt. Es reicht aus diesen durch Rohrabzweigungen zu entfernen, wenn sich das Lötmetall abgekühlt hat.

 

Die Stabelektrode kann wie folgt umhüllt werden:

 

Rutil: setzt sich vor allem aus Titanoxid zusammen

 

Basisch: Kalziumcarbonat, Legierungen und Flussspat

 

Säuren:Eisenoxid, Mangan, Desoxidation

 

Oxide: Eisenoxide, Silicium und Silikate

 

Zellulosenmaterial: organische Materialien und Zellulose

 

Je nach Art der ausgewählten Elektrode, muss es entweder Gleich-oder Wechselstrom sein. Zum Beispiel benötigen basische Elektroden eine Quelle des Gleichstroms.

 

Die Lichtbogenschweißanlage ist mit dem Schweißteil durch ein Kabel verbunden und ein anderes Kabel verbindet sie mit dem Elektrodenhalter auf welchen sich die Elektrode befindet, die den Lichtbogen erzeugt. Die Elektroden-Schweißanlage wird oft Lichtbogenschweißanlage genannt. Die Schweißanlagen WIG, MIG und MAG, sind auch Lichtbogensweißanlagen, auch wenn der Prozess anders abläuft. 

 

 

MIG/MAG Schweißen

Das MIG/MAG Schweißen ist ein halbautomatisches Verfahren, welches die Hitze des Lichtbogens benutzt, um das zu schweißende Metall und den Zusatzwerkstoff (Fülldraht oder Volldraht) zu erhitzen und somit deren Schmelzpunkt zu erreichen. Der Prozess läuft unter Schutzgas ab, um das Schmelzbad vor einer Oxidation zu schützen: 

  • MIG: Inertgas (Argon und Helium) wird ausgetrieben;

  • MAG: ein aktives Gas wird benutzt (Argonmischung/ CO2 oder Argon/Sauerstoff)

     

    Die Wahl des Gases hängt von der benutzten Schweißmethode ab.

    Die Schweißanlagen MIG/MAG sind vor allem mit einer Vorrichtung für eine Drahtzuführung ausgestattet.  

WIG- Schweißen

Das WIG-Schweißen benötigt elektrische Transformatoren, die die Intensität des Stroms vervielfachen, indem sie einen elektrischen Kurzschluss erzeugen, mit dem Ziel einen Lichtbogen zwischen der nichtschmelzbaren Wolfram Elektrode und den zu vereinigenden Elementen zu erzeugen. Dieses Verfahren erlaubt es die meisten Metalle zu schweißen: Stahl, Aliminium, Inox...

Das benutzte Gas für WIG-Schweißen muss ein Inertgas sein, wie auch der Name dieses Schweißverfahrens schon andeutet: Wolfram Inertgas.

Argon ist das am häufigsten benutzte Gas, aber es kann mit Helium kombiniert werden, um die Energie des Bogens zu verzehnfachen und den Schweißprozess zu beschleunigen.

Wenn Helium durch Wasserstoff ersetzt wird, kann die Leistung noch gesteigert werden, denn Wasserstoff erleichtert die Penetration des Schmelzens. Desweiteren wird Argon kombiniert mit Stickstoff für das Schweißen von komplexen Stahl benutzt.

Eine komplette Schweißanlage beinhaltet: die Schweißanlage, eine Gasflasche, ein Verbindungskabel, welches die elektronische Quelle mit dem Fackelgas verbindet und letztendlich den Schweißbrenner. 

 

 

 

Schweißen

 

Das Schweißen ist ein Verfahren, um zwei oder mehrere Elemente auf dauerhafte Weise zusammenzufügen. Diese Verbindung lässt sich entweder durch Erhitzen, durch Druck oder durch eine Verbindung von Hitze und Druck erzeugenmit oder ohne Zusatzwerkstoff.

 

Die Wahl des Schweißverfahrens hängt von mehreren Faktoren ab:

 

  • Die Dicke des Schweißmaterials 

  • Der Ort des Schweißens: Das Lichtbogenschweißen und MAG sind die geeignetesten Verfahren für eine Werkstatt. Das MMA-Verfahren kann auf einer Baustelle durchgeführt werden.

  • Zugang: Die Ausstattung des Schweißens und des Brenners oder des Schweißkopfs müssen die Schweißoberfläche erreichen.

  • Die Schweißposition: SAW und MAG Schweißen, die mit einer Sprühübertragung durchgeführt werden, sind nicht für vertikales Schweißen oder für eine Bearbeitung von oben geeignet. Das MAG-Verfahren mit der Übertragung von großen Wassertropfen ist für vertikales Schweißen als auch für eine Bearbeitung von oben geeignet, aber das MMA Verfahren ist das geeigneteste Verfahren für das Arbeiten von oben, vor allem auf Baustellen.

  • Die Zusammensetzung des Stahls: Stahl, welches kein Carbon enthält bedarf einer niedrigeren Temperatur bei der Vorerhitzung. 

  • Die Kosten

 

 

 

 

 

 

Gleichrichter (für elektrischen Strom)

Ein Gleichrichter ist ein Konverter für Strom einer Hochspannungs-Gleichstrom Ladung und regelbar für eine Quelle des Wechselstroms. Die Spannung ist konstant, egal wie groß die Last ist.

 

Flammenschweißlöten

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Der tragbare Brenner erlaubt es mit einer Flamme zu schweißen, das heißt dass die Flamme direkt dem Schweißelement zugeführt wird.

Die Brenner benutzen die gleichzeitige Verbrennung von zwei Gasen: Acetylen oder Propan und Sauerstoff. Der Sauerstoff wird als Brennstoff benutzt währenddessen sind das Acetylen und das Propan Brennstoffe, die nach dem Anzünden der Fackel eine Flamme erzeugen. Wenn Sauerstoff und Acetylen gemischt wird, ist es auch möglich den Brenner für autogenes Brennschneiden zu benutzen. 

Elektrischer Lichtbogen

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Ein elektrischer Lichtbogen ist ein elektrischer Strom, welcher in einem isolierenden Material wie Gas sichtbar ist und welcher es erlaubt das notwendige Schmelzen für das Lichtbogenschweißen vorzunehmen.

Je nach Übertragungsart muss man folgende Unterscheidungen vornhemen:

 

  • Der Kurzschluss (oder Kurzbogen) ist die am meisten verwendetete Schweißmethode. Sie wird am häufigsten beim MIG/MAG Schweißverfahren von dünnen Blechdicken eingesetzt.

  • Der Zwischenbogen ist für MAG-Schweißen von Blechen mit einer mittleren Dicke geeignet. Der elektrische Kurzschluss ist unterbrochen und der Werkstoffübergang erfolgt grobtropfig.

  • Das Sprühschweißen verhinert Spritzer, erhöht die Schnelligkeit des Schweißprozesses und gewährleistet die Stabilität des Bogens. Die Tropfen sind fein und der Werkstoffübergang erfolgt durch Kurzschluss. Es ist geeignet für MIG/MAG Schweißen eher starke Blechdicken.

  • Der lange Lichtbogen wird für dicke Blechdicken benutzt und beim MAG Schweißen mit hoher Kraft. Er erzeugt große Tropfen und viele Projektionen.

  • Der gepolte Lichtbogen mit dem Schweißguttropfen trennt sich bei jedem Pulsieren des Stroms ab, ohne Kurzschluss. Er erlaubt das MIG/MAG Schweißen oder das E-Handschweißen mit dickeren Drähten und vor allem mit Drähten aus Aluminium. Im Vergleich zu anderen Arten von Bögen, projeziert der gepolte Lichtbogen am wenigsten. Desweiteren vereingt er die Vorteile des Schweißens mit Kurzschluss und des Sprühschweißens: der Bogen ist stabil und das Schweißenbenötigt nur schwachen Strom. 

 

 

Einschaltdauer

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Die Einschaltdauer ist eine Norm, welche die zulässige Belastung angibt; sie wird in einer Zeitspanne von 10 Minuten berechnet und mit einer Raumtemperatur von 40° C. Dieser Faktor kann durchaus höher sein, wenn die Schweißanlage bei normaler Temperatur benutzt wird. Eine Einschaltdauer von 60% bedeutet; dass die Zeit des Bogens 6 Minuten und die Pause 4 Minuten beträgt. 

 

Schwächen des Schweißens

Die häufigsten Schwächen beim Schweißen sind folgende:

 

  • Zusammenbrüche und Löcher: Der Zusammenschluss ist ausschweifend oder die Geschwindigkeit des Schweißens ist zu langsam, was einen Zusammenbruch des Schmelzbades verursacht, manchmal sogar das Durchbrechen der Verschmelzung.

  • Einschließungen: Die Schweißnaht wird durch einen oder mehrere Fremdkörper verschmutzt.

  • Bindefehler: Die Metalle gehen keine Verschmelzung ein, da sie verschmutzt sind oder weil die Schweißenergie in Bezug auf die Schweißgeschwindigkeit zu gering ist.

  • Kanäle: Ungregelmäßigkeiten während des Schweissens, die durch eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit, einen zu starken Strom oder eine schlechte Länge des Bogens, entstehen.

  • Porosität, Blasenbildung: Die Schweißnaht ist an manchen Stellen hohl, was sich durch ein schlechtes Schutzgas, verunreinigte Leitungen oder einen zu langen Bogen, erklärt.

  • Rissbildungen: Risse sind die häufigsten Fehler beim Schweißen. Dabei gibt es zwei Arten: Heißrisse, die beim Erkalten des Schmelzbades entstehen, und Kaltrisse, die manchmal lange Zeit nach dem eigentlichen Schweißen entstehen. Die ersten sind das Ergebnis einer zu kleinen Naht, oder die Verschmutzung der Schweißstelle. Die Kaltrisse entstehen durch die Unvereinbarkeit des Schweißzusatzstoffes und des Schweißmetalls oder durch interne Spannungen.

  • Projektionen: Es sind die Flüssigmetallspritzer, die das Stück verschmutzen. Um dies zu verhindern muss man den Strom oder die Länge des elektrischen Bogens verringern.

 

 

MIG-Puls-Schweißen und MIG-DoppelPuls-Schweißen

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Das MIG-Puls-Schweißen ist eine halbautomatische oder automatische Schweißtechnik, wo der durch den Generator produzierte Strom variiert, indem er eine präzise Welle während des Schweißens durchsetzt. Diese Technik reduiziert die Risiken der Derformierung, da der erreichte Strom eher schwach ist. Folglich ist das MIG-Puls-Schweißen für dünne Blechdicken geeignet (Dicke von 2,5mm).

 

Plasmaschneiden

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Das Plasmaschneiden ist eine Methode des Lichtbogenschweißens mit Schutz durch Inertgas (pures Argon, Argon+Helium, Argon+Stickstoff, Argon+Wasserstoff) und mit einer Elektrode aus Wolfram (nicht schmelzbar).

Diese Methode kann eine Temperatur bis zu 10000 °C erreichen, d.h es ist für das Schweißen von schwarzem Stahl und Edelstahl geeignet, aber nicht für Aliminium.

Es gibt 2 Arten von Plasmaschneiden: durch eingeblasene Bögen (oder nicht transferierte) oder transferierte. In beiden Fällen ist die Benutzung eines für das Plasmaschneiden geeigneten speziellen Brenners erforderlich.

Plasmaschneiden mit eingeblasenen Bogen: der elektrische Bogen entsteht zwischen der Elektrode und dem Inneren der Düse der Gasversorgung.

Plasmaschneiden mit übertragenen Bogen: der elektrische Bogen entsteht zwischen der Elektrode und des Schweißelements.

 

 

Die Anpassung des Gases an den Schweißprozess

Geschrieben von LINDE FRANCE  |  linde-france-s.a.

Schweißen ist ein Verfahren zum Montieren, welches seit langem benutzt wird. Heutzutage gibt es hunderte Schweißmethoden, welche für die verschiedensten Sektore in der Industrie eingesetzt wird. Die Benutzung von industriellem Gas (pur oder gemischt), um die Schweißverfahren zu optimisieren in den 40er und 50er Jahren. Seit diesen Jahren, haben sich die Schweißverfahren, die Gas benutzen, entwickelt und gehören heute zu den vorherrschenden Kategorien unter allen Schweißmethoden.

MIG, MAG, WIG und Plasmaschweißen zählen zu den wesentlichen Methoden des Lichtbogenschweißens unter Gasströmung. Das MAG-Schweißen ist die beliebteste Methode für nichtlegiertes Stahl, obwohl sie auch anwendbar ist für Edelstahl und andere Materialien.

In den 80er und 90er Jahren gab es zahlreiche Innovationen was Schweißmaterialien anbetrifft. Unter diesen befinden sich z.B.: Laserschweißen, Doppelkopfschweißen und Hybridlaserschweißen.

Eine vertiefte Kenntniss der inneren Eigenschaften der Gaskomponenten und ihres Verhalten in verschiedenen Mischungen ist unabdingbar für eine geeignete Benutzung des Schweißgases bei speziellen Anwendungen. Der Lichtbogen ist sehr effizient aber komplex, er besteht vor allem aus verschiedenen Einheiten von ionisierten Gasen und Metalldampf. Dies bedeutet, dass die physischen Eigenschaften des Gases einen direkten und sofortigen Einfluss auf den Bogen haben. Desweiteren befinden sich die Gase dieses Prozesses im direkten Kontakt mit dem heißen Metall in der sehr reaktiven Zone, in welcher die chemischen und metallischen Effekte des Gases eine wichtige Rolle spielen.

 

 

Autogenschweißen und Autogenes Brennschneiden

Geschrieben von LINDE FRANCE  |  linde-france-s.a.

Die Gemeinsamkeit aller autogenen Prozesse ist, dass die Wärmequelle eine durch die Verbrennung von Gas mit Sauerstoff oder Luft erzeugte Flamme ist. Diese Flamme muss eine gezielte und konzentrierte Wärme produzieren können. Die erhaltene Wärme bestimmt die Kombination des ausgewählten Gases/Sauerstoffs.

Autogenschweißen

Das Autogenschweißen besteht in der Zusammensetzung von 2 Teilen in ein Ganzes unter Wärmeeinfluss. Die Hitze wird durch die Verbrennung von Acetylen mit Sauerstoff erzeugt. Dies erzeugt ein Schmelzbad, welches eine Dichtung zwischen de beiden Metallstücken formt – mit oder ohne Zusatzwerkstoff.

Autogenes Brennschneiden

Autogenes Brennschneiden besteht vor allem darin das vorgesehene Schneideteil zu der Zündtemperatur zu bringen mit Hilfe einer wärmeemittierenden Vorheizflamme, nachdem der Sauerstoff des Schneidens, welcher in die Mitte projiziert wurde , bleibt und den Prozess unterstützt. Die Schnelligkeit des Durchflusses des Sauerstoffstrahls erlaubt es das Material aus der Schnittfuge auszutreiben. Das autogene Brennschneiden ist nur möglich für Materialien dessen Schlacke eine Schmelztemperatur haben, die geringer als die des Materials selbst ist.    

WIG-Schweißen

Geschrieben von LINDE FRANCE  |  linde-france-s.a.

Das WIG-Schweißen besteht darin das Schweißmaterial zu erhitzen mit Hilfe der Wärme eines elektrischen Lichtbogens, welcher die hitzebeständige Elektrode aus Wolfram und das zu bearbeitende Teil erscheinen lässt. Ein Inertgas schützt die Wolframelektrode und das Schmelzbad gegen schädliche Einflüsse in der Raumlauft.

Das ist die Natur des zu schweißenden Metalls, welches bestimmt ob man mit Gleichstrom (negativer Pol der Elektrode) oder mit Wechselstrom schweißt. Die Quantität des beigestellten Füllguts ist unabhängig von der Stromquelle, das Schmelzbad ist perfekt kontrollierbar und das Verfahren kann sich an alle Schweißpositionen anpassen.

Das Schutzgas spielt eine wichtige Rolle bei dem Schutz des Schweißverfahrens, ebenso wie die gezielte Übertragung der Hitze, wodurch das Argon und die Mischung aus Argon hier benutzt werden.