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Schweißtechnik

Erstes Handbuch zum WIG-Engspaltschweißen

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Schweißbrenner sind dem Verfahren angepasst

Die aktuell im Standardangebot der Firma Polysoude enthaltenen Brenner sind für das Engspaltschweißen bei Wanddicken zwischen 30 mm und 300 mm ausgelegt.

Die Brenner wurden so ausgelegt, dass sie den Anforderungen des jeweiligen Einsatzgebietes voll entsprechen, die Brennerauswahl wird von der zu schweißenden Wanddicke und der Art der einzubringenden Schweißlagen bestimmt.

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Die Gestaltung der Brenner erlaubt es, alle Lagen von der Nahtwurzel (maximale Eintauchtiefe des Brenners in die Schweißfuge) bis zur Decklage einzubringen.

Beim Verwenden von WIG-Brennern konventioneller Bauart für Wanddicken bis 45 mm muss das Nachstellen des Elektrodenüberstandes nach dem Einbringen von Schweißlagen alle 5 mm bis 10 mm erfolgen. Diese klassischen Brenner können uneingeschränkt für alle vorkommenden Schweißaufgaben eingesetzt werden. Für Wanddicken bis 100 mm gibt es eine Zwischenlösung. Die unter dem Namen V2 und V3 angebotenen Brenner haben eine besondere Isolierung und sind so konstruiert, dass das Schutzgas wirksamer zum Grund der Schweißfuge geleitet wird als bei herkömmlichen Brennern. Bei diesem Brennertyp ist allerdings noch keine spezielle Vorrichtung zum Fixieren und Verlängern der Elektrode vorgesehen.

Bei Eintauchtiefen ab etwa 45 mm verfügen die Brenner über abnehmbare Schleppgasdüsen, die einen besonderen Schutz des Schweißgutes gewährleisten. Sie können auch bei pendelnd aufgebrachten Decklagen eingesetzt werden.

Brennertypen für Eintauchtiefen bis 150 mm, bis 250 mm und schließlich bis 300 mm sind ebenfalls mit Schleppgasdüsen (wenn nötig abnehmbar) ausgerüstet und können zum Einbringen aller Lagen einschließlich pendelnd aufgebrachter Decklagen eingesetzt werden.

Das gesamte Brennersortiment für das Engspaltschweißen können mit feststehenden oder pendelnden Elektroden ausgestattet werden. Die gezielte Verringerung des Volumens, das mit dem einzubringenden Schweißgut aufgefüllt werden muss, ist mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. So lässt sich der Ablauf des Schweißprozess aufgrund der beengten Platzverhältnisse nicht direkt beobachten.

Probleme beim Engspaltschweißen

Je nach Schweißaufgabe treten geringfügig unterschiedliche Problemstellungen auf, von denen einige vorgestellt werden sollen:

Die Breite der Schweißfuge beträgt im Allgemeinen nur zwischen 10 mm und 20 mm, während ihre Tiefe bei 100 mm bis 300 mm liegen kann

Bei Schweißungen an flachen Werkstücken oder Zylindern mit großen Durchmessern ist es für den Bediener meistens ausgeschlossen, eine Position einzunehmen, die einen ausreichend flachen Blickwinkel ermöglicht

Werkstücke mit großen Wanddicken sind in vielen Fällen beim Schweißen vorgewärmt.

Neben den rein technischen Gesichtspunkten spielt auch das Bestreben eine Rolle, die Arbeitsplätze benutzerfreundlich zu gestalten und das Bedienungspersonal vor dem Lichtbogen zu schützen, der bei den herrschenden hohen Stromstärken außergewöhnlich kräftig ist.

Wenn der Wunsch nach einer Ausstattung der Schweißanlage mit der zur Videoübertragung notwendigen Ausrüstung bereits bei der Konzeption berücksichtigt wird, kann diese so integriert werden, dass das Ergebnis den Erfordernissen des industriellen Umfeldes gerecht wird und die Schweißwerkzeuge trotzdem nicht überladen sind. Nachträglich aufgestellte externe Kameras vermitteln meist einen provisorischen Charakter und passen nicht in das Erscheinungsbild moderner Produktionsmittel.

Der Schweißbrenner ist ein äußerst komplexes Werkzeug, das während der Schweißung hoch beansprucht wird und einen großen Einfluss auf die Qualität der gefügten Verbindung ausübt. Aus diesen Gründen wurden Testmethoden entwickelt, die es erlauben, die maßgeblichen Funktionen der Brenner zu prüfen und sicherzustellen, dass keine die Zuverlässigkeit der Verbindung gefährdenden Ausfälle zu befürchten sind.

Das grundlegende Augenmerk bei der Entwicklung der Brenner wird auf folgende Faktoren gelegt:

Die Einschaltdauer (alle Konstruktionselemente der Brenner werden auf ihre Dauerhaftigkeit untersucht und nur dann zugelassen, wenn während der gesamten Lebensdauer des Schweißwerkzeuges keine Ausfälle zu befürchten sind)

Die Qualität der Schutzgasabdeckung bei der Schweißung.

Jeder neu- oder weiterentwickelte Brennertyp wird vor seiner Zulassung entsprechenden Tests unterworfen, um die Zuverlässigkeit bestimmter Funktionen wie der Videoübertragung oder Schutzgaswirkung sicherzustellen.

Besonders harte Testmethoden werden angewendet, wenn eine ganze Brennerbaureihe zur Zulassung ansteht oder bedeutende Weiterentwicklungen der Schweißwerkzeuge gelungen sind.

Konstruktionselemente, die sich als zuverlässig erwiesen haben, werden in die gesamte Baureihe integriert, um die Entwicklungszeit zu verkürzen und mit den gewonnenen Erfahrungen einen möglichst großen Nutzen zu erzielen.

Heute können Werkstücke mit Wanddicken von 30 mm bis 300 mm mit Hilfe von Engspaltbrennern ohne Schwierigkeiten geschweißt werden.

Grundsätzlich muss entschieden werden, ob das WIG-Kaltdrahtschweißen oder das WIG-Heißdrahtschweißen für die vorliegende Fügeaufgabe in Frage kommt. Für das WIG-Heißdrahtschweißen ausgelegte Stromquellen liefern höhere Stromstärken um 450 A und mehr.

Da das WIG-Heißdrahtschweißen im Vergleich mit der Kaltdrahtvariante praktisch nur Vorteile bietet, wird es in zunehmendem Maße bei Werkstücken mit Wanddicken ab 10 mm eingesetzt. Die für das WIG-Heißdrahtschweißen vorgesehenen Stromquellen lassen sich ohne Einschränkung auch für das WIG-Kaltdrahtschweißen benutzen, so dass diese Maschinen flexibel verwendbar sind.

Als für das WIG-Kaltdrahtschweißen interessantes Anwendungsfeld ist das gelegentliche Ausführen von Schweißarbeiten mit tragbarer Ausrüstung geblieben, die wegen ihrer geringeren Leistung natürlich auch zu einem deutlich günstigeren Einstandspreis zu haben ist.

Das WIG-Engspaltschweißen mit Kaltdraht ist im Wesentlichen auf Werkstücke mit geringer Wandstärke (unter 30 mm) beschränkt.

Das Einbringen der Fülllagen kann beim Engspaltschweißen auf verschiedene Weise erfolgen. Es besteht die Auswahl zwischen vier Möglichkeiten:

Einbringen einer schleppend geschweißten Strichraupe pro Lage, wenn Zwangslagenschweißungen mit hoher Produktivität gefordert werden und das Beherrschen der Nahtvorbereitung keine Probleme aufwirft

Einbringen von mehreren schleppend geschweißten Strichraupen pro Lage, wenn bei schwierig zu fügenden oder unterschiedlichen Werkstoffen eine optimale Kontrolle des Schweißbades unumgänglich ist

Einbringen von jeweils einer Lage mit gependelter Elektrode, wenn sich die Werkstücke in 5GT oder in 6GT-Position befinden und die Abweichungen der Schweißnahtbreite in Grenzen gehalten werden können. Dabei wird ein guter Kompromiss zwischen Produktivität und Durchführbarkeit erreicht

Schweißen in mehreren Durchgängen pro Lage mit gependelter Elektrode (wird äußerst selten angewendet), wenn die Werkstücke eine nicht für das WIG-Schweißen vorgesehenen Nahtvorbereitung aufweisen.

Auswahl einer geeigneten Schweißanlage

Die Art und Form der Werkstücke, ihre Wandstärken sowie die Umgebungsbedingungen der Einsatzorte sind einige der maßgeblichen Faktoren, die bei der Auswahl der jeweiligen Schweißanlage zu berücksichtigen sind.

Die Konzeption der Schweißmaschinen erfolgt dabei im Hinblick auf die einzusetzenden Schweißwerkzeuge. Im Folgenden sollen einige Ausstattungsvarianten zum Schweißen unterschiedlicher Wandstärken an Beispielen klassischer Anlagenkonfigurationen vorgestellt werden.

Die zum mechanisierten oder automatisierten Schweißen von Werkstücken mit Wanddicken unter 45 mm bestimmten Anlagen werden so konzipiert, dass sie den Vorgaben bezüglich der erwarteten Leistung gerecht werden.

Die universell verwendbaren Schweißstromquellen der PC-Serie waren ursprünglich zum Einsatz mit Maschinen zum mechanisierten Schweißen vorgesehen, eignen sich aber durch ihren modularen Aufbau gleichermaßen zur Kontrolle von mit Robotern bestückten oder Orbitalschweißanlagen.

Die offenen Schweißfahrwerke Polycar bieten den zusätzlichen Vorteil, dass sich ihre Laufschienen sowohl zu einer Kreisbahn zusammensetzen lassen, die um das zu schweißende Werkstück gelegt wird, als auch in Form gerader Stücke das Schweißen ebener Bleche ermöglicht. Die Schweißfahrwerke Polycar MP werden über einen Reibrollenmechanismus angetrieben und können sich dadurch sogar auf Bahnen bewegen, die aus runden und geraden Schienensegmenten zusammengesetzt sind (Schienenbögen mit Geraden gekoppelt, elliptische Werkstückquerschnitte etc.). Durch die Flexibilität der Schweißfahrwerke Polycar MP werden industrielle Anwender in die Lage versetzt, ihre Schweißwerkzeuge den jeweiligen Erfordernissen präzise anpassen zu können.

Zusammen mit geraden Schienen lassen sich die offenen Schweißfahrwerke Polycar sehr leicht vor Ort montieren und können dann wie Längsschweißmaschinen eingesetzt werden, allerdings bietet sich hier die zusätzliche Möglichkeit, auch alle Zwangslagen abzudecken.

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