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ESAB Fachwissen.

Schutzgasschweißen

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Unter Schutzgas Schweißverfahren, werden Verfahren verstanden, bei denen ein inertes, aktives oder ein Mischgas verwendet wird, um eine schützende Atmosphäre um das Schmelzbad zu erzeugen. Es werden folgende Verfahren unterschieden:

MIG/MAG Schweißen

Das MIG/MAG Schweißen gehört zu den Metall-Schutzgas-Schweißprozessen. Der Lichtbogen brennt zwischen einer kontinuierlich zugeführten, abschmelzenden Drahtelektrode und dem Werkstück. Der Lichtbogen und das Schweißbad werden durch ein aktives oder inertes Gas geschützt. Der Prozess kann für die meisten Werkstoffe eingesetzt werden und es gibt eine große Palette an Schweißzusätzen. Im Vergleich zm Lichtbogen-Handschweißen ist das MIG/MAG-Schweißen wesentlich produktiver. Der häufige Elektrodenwechsel entfällt und die Netto-Ausbringung ist wesentlich größer, da kein Rest mehr übrig bleibt. Von jedem Kilogramm eingesetzter Stabelektroden gehen nur etwa 65% in das Schweißgut ein. Bei Drahtelektroden liegt dieser Wert bereits bei 85-90%.MIG/MAG Schweißen ist ein sehr vielseitiger Prozess, mit dem in allen Positionen hohe Abschmelzleistungen erreicht werden können. Er wird in fast allen Bereichen angewendet, in denen Schweißaufgaben an un- und niedriglegierten Stählen, hochlegierten Stählen, Nickelbasiswerkstoffen sowie Aluminium anfallen. An hochlegierten Stählen und Aluminium wird häufig das MIG/MAG-Impulsschweißen eingesetzt. Immer häufiger werden Fülldrähte verarbeitet, die neben einer nochmals erhöhten Produktivität auch eine Reihe anderer Vorteile bieten.

Fülldrahtschweißen

Schweißen mit Fülldrahtelektroden enspricht hinsichtlich Handhabung und Ausrüstung dem MIG/MAG-Schweißen. Der Fülldraht ist jedoch nicht massiv, sondern besteht aus einem Blechmantel um einen Pulverkern. Bei der Herstellung wird Bandmaterial zu einem "U" geformt, mit Pulver gefüllt und dann in einem Rollengang geschlossen. Der Enddurchmesser wird durch anschließendes Ziehen oder Walzen eingestellt. Wie beim MIG/MAG-Schweißen wird der Lichtbogen von einem Schutzgas vor der Atmosphäre geschützt. Das Gas wird entweder extern über den Schweißbrenner zugeführt (gasgeschützte Fülldrähte) oder durch die Pulverfüllung im Lichtbogen erzeugt (selbschützende Fülldrähte). Zusätzlich zum Gasschutz, wird bei rutilen und basischen Fülldrähten die Nahtoberfläche durch eine dünne Schlackenschicht während der Abkühlung geschützt. Die Schlacke wird nach Lage entfernt.

WIG-Schweißen

Das Wolfram-Inergas-Schweißen gehört zu den Schutzgas-Schweißprozessen. Der Lichtbogen brennt zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Die Elektrode, der Lichtbogen und das Schmelzbad werden mit einem inerten Gas vor der Atmosphäre geschützt. Wenn ein Schweißzusatz erforderlich ist, wird er als Kaltdraht zugeführt und vor dem Schmelzbad im Lichtbogen abgeschmolzen. Mit dem WIG-Prozess werden sehr saubere und hochwertige Schweißverbindungen hergestellt. Es entstehen keine Spritzer. Bindefehler, Einbrandkerben und Poren sind leicht zu vermeiden. Der Prozess kann sowohl manuell als auch teil- oder vollmechanisch ausgeführt werden. WIG-Schweißen wird meistens an Aluminium und hochlegierten Stählen eingesetzt, da hier die Nahtqualität gefordert wird, die mit anderen Schweißprozessen kaum erreichbar ist. Der Prozess wird für Schweißverbindungen in Bereichen eingesetzt, die besonders hohe Qualitätsanforderungen haben, z.B. Kernkraft, Chemie, Luft- und Raumfahrt sowie Lebensmittelindustrie.

Orbitalschweißen

Um Rohre verschiedener Durchmesser zu verbinden, wurde das Orbitalschweißen entwickelt, welches auf dem Wolfram-Inertgas-Schweißen basiert. Es ist ein Automatisches Verfahren bei dem aus hochwertigen Materialien bestehende Rohre verbunden werden können. Der Vorteil hierbei ist dass gerade bei Rohren die nicht mehr gedreht werden können, kein umständliches Herumführen des Brenners von Hand erfolgen muss. Es werden Systeme unterschieden, welche entweder Lokal am Brenner eine Schutzgasatmosphäre erzeugen und solche die den gesamten Bereich der Schweißnaht mit Schutzgas umhüllen. Große Rohrdurchmesser, wie sie im Pipelinebau verwendet werden, werden Roboter verwendet, die auf einer Schiene um das Rohr herumgeführt werden.

Reparatur- und Hartauftragsschweißen

Es steht eine ganze Reihe von Auftragsschweiß-Technologien zur Verfügung, die dem verschlissenen Teil ein neues und oftmals längeres Leben schenken. Eine Vielzahl von Schweißgutlegierungen verleiht dem reparierten Bauteil eine erhöhte Beständigkeit gegen verschiedene Verschleißarten auch in Kombination mit Schlagbeanspruchung oder Korrosion. Oft ist die Standzeit des reparierten Teiles höher als die des Neuteiles. Deshalb wird bereits bei der Herstellung neuer Bauteile häufig eine Verschleißschutzschicht mittels Schweißen aufgetragen. Je nach Verschleiß- und Beanspruchungsart steht eine große Auswahl geeigneter Schweißzusätze mit unterschiedlich hoher Beständigkeit gegen bestimmte Verschleißarten, Korrosion, Hitze usw. zur Verfügung, die auf das beanspruchte Bauteilareal aufgetragen werden. Dies kann sowohl lokal begrenzt (z.B. Ventilsitz einer Armatur), als auch großflächig (z.B. Oberläche einer Stranggußrolle) geschehen. Neben traditionellen Einsatzgebieten, wie Bergbau und Tiefbau, findet das Auftragsschweißen heute auch in vielen anderen Industriezweigen Anwendung.

Lichtbogenarten

Bei den MSG-Prozessen werden in der Praxis verschiedene Lichtbogenarten verwendet. Dabei ergeben sich Unterschiede in den Anwendungsbereichen sowie im Einfluss auf den Grundwerkstoff und den Eigenschaften der späteren Schweißnaht. Der Unterschied zwischen den unterschiedlichen Lichtbogenarten liegt in der Länge des Lichtbogens. Diese hängt im Wesentlichen ab von der Schweißspannung, der Schweißstromstärke, dem verwendeten Schutzgas sowie der Drahtfördergeschwindigkeit. Zu Beachten ist, dass hier alle Parameter in gegenseitiger Abhängigkeit stehen.

Sprühlichtbogen

Der Sprühlichtbogen ist gekennzeichnet durch sein besenartiges Aussehen. In der Regel ist ein kurzschlussfreier feintropfiger Übergang von der Drahtelektrode in das Schweißbad gewährleistet. Hier werden relativ hohe Leistungen in das Schweißgut eingebracht, weshalb Wärmeeinflusszone und somit auch der Werkstückverzug größer sind als bei den meisten anderen Lichtbogenarten. Verwendet wird diese Lichtbogenart bei dickeren Materialien um den Grundwerkstoff ausreichend aufzuschmelzen und somit keine Bindefehler zu bekommen. Bei Eisenwerkstoffen und Schweißzusätzen mit einem gewissen Silizium und Mangan Anteil ist hier mit einer deutlichen Aufschwämmung von Silikaten zu rechnen.

Übergangslichtbogen

Einen teilweise kurzschlussbehafteten Tropfenübergang liefert der Überganslichtbogen. Die Kurzschlüsse bewirken eine moderate Spritzerbildung. Es können mittlere Blechdicken geschweißt werden. Die übertragene Leistung auf das Schweißgut ist hier geringer als beim Sprühlichtbogen, aber größer als beim Kurzlichtbogen. Wärmeeinflusszone und Verzug sind ebenfalls zwischen Übergangs- und Kurzlichtbogen angesiedelt.

Kurzlichtbogen

Um dünnere Bleche mit einem geringen Eintrag von Wärme in das Grundmaterial zu verbinden, wird der Kurzlichtbogen verwendet. Die Besonderheit ist hier, dass bei dieser Lichtbogenart der Materialübertrag nur während des Kurzschlusses geschieht. Das heißt, dass der Lichtbogen nach jedem Kurzschluss immer wieder neu zünden muss, um das Grundmaterial aufschmelzen zu können. Die Notwendigkeit der Kurzschlüsse verursacht zudem eine starke Spritzerneigung. Durch das zähflüssige Schmelzbad können Zwangslagen gut geschweißt werden.

Impulslichtbogen

Um die Vorteile des Kurzlichtbogens, dünne Bleche zu schweißen, und die des Sprühlichtbogens, spritzerfrei und gleichmäßiges Brennen, zu verbinden, wurde der Impulslichtbogen entwickelt. Hierbei wird immer zwischen zwei Stromstärken hin und her geschaltet. Der Grundstrom bewirkt das stetige Brennen des Lichtbogens. Der Impulsstrom dient dazu den Tropfen von der Drahtelektrode abzulösen. Der Wärmeeintrag liegt hierbei im Bereich des Kurzlichtbogens.

Rotierender Lichtbogen / Hochleistungslichtbogen

Noch leistungsstärker als der Sprühlichtbogen ist der rotierende Lichtbogen. Diese Lichtbogenart ist durch die große Wärmeeinbringung nur für besonders dicke Materialien geeignet. Diese Lichtbogenart zeichnet sich durch ein relativ langes freies Drahtende aus (Stickout). Durch den hohen „Lichtbogendruck" auf das durch den langen Stickout angeschmolzene Drahtende, wird der sich ablösende Tropfen seitlich abgelenkt und geht in einer rotierenden Bewegung in das Schweißbad über.

 

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