Geschweißte Verbindungen

Lichtbogenhandschweißen mit umhüllter Elektrode

Das Lichtbogenhandschweißen (MMA, SMAW) ist das älteste und vielseitigste Verfahren des Lichtbogenschweißens, bei dem der Lichtbogen zwischen dem Ende der umhüllten Metallelektrode und dem Schweißgut entsteht. Die geschmolzenen Metalltröpfchen der Elektrode werden vom Lichtbogen in das Schweißbad getragen und durch Gase geschützt, die bei der Zersetzung der Umhüllung entstehen, die aus den betreffenden schlackenbildenden Stoffen gebildet wird. Die geschmolzene Schlacke erreicht die Oberfläche des Schweißbades, wo sie das Schweißgut während der Erstarrung vor der Atmosphäre schützt und gleichzeitig die endgültige Schweißnaht bildet. Von herkömmlichen Konstruktionswerkstoffen bis hin zu hochlegierten Werkstoffen, Nichteisen- und NE-Metall-Legierungen. Neben dem klassischen Elektrodendesign gibt es auch hochaufgeladene Elektroden wie Rohrelektroden mit eingebetteten Karbiden oder Wolframkarbidkörnern. Am weitesten verbreitet sind Elektroden mit einer Base, Rutil, Säure oder einer Kombination dieser schlackenbildenden Mittel. Es werden auch spezielle Umhüllungen verwendet, z. B. Zellulose für das Schweißen von oben nach unten (Gradientenelektroden), eine Umhüllung auf Graphitbasis für das Schweißen aller Arten von Gusseisen oder eine Umhüllung auf der Basis von Halogenidsalzen für das Schweißen von Aluminiumlegierungen, wobei die Umhüllung einen Feuchtigkeitsindikator enthält (z. B. hat eine trockene Elektrode eine blaue Umhüllung; wenn Luftfeuchtigkeit aufgenommen wird, färbt sich die Umhüllung grün und die Elektrode muss getrocknet werden). Dies gilt im Allgemeinen für alle umhüllten Elektroden, d. h. es ist darauf zu achten, dass die Elektroden vor dem Schweißen nicht zu stark getrocknet werden, um einen höheren Gehalt an Diffusionswasserstoff in der Schweißnaht zu vermeiden. Dies ist auch der Grund, warum vakuumverpackte Elektroden auf dem Vormarsch sind, um eine trockene Verpackung der Elektroden zu gewährleisten. Andere "Verwendungszwecke" der Umhüllung sind die Einbringung von Metallpulvern zur Erhöhung der Elektrodenausbeute (Verhältnis von Elektrode zu Schweißgut) oder zur Legierung des Schweißguts oder zur Eliminierung des Anteils an Legierungselementen.

Dieses Verfahren wird am häufigsten beim konventionellen Schweißen aller Arten von schweißbaren Stählen und Nichteisenmetallen sowie beim Schweißen eingesetzt. Obwohl es wegen des Elektrodenwechsels und der Schlackenentfernung ein relativ langsames Verfahren ist, ist es nach wie vor eines der flexibelsten und bietet vor allem in schwer zugänglichen Bereichen seine Vorteile.

Schweißen in einer Schutzgasatmosphäre.

Beim Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW), MIG (Metall-Inert-Gas, MAG (Metall-Aktiv-Gas) wird ein Lichtbogen zwischen dem kontinuierlich zugeführten Schweißdraht und dem Schweißgut gebildet. Der Lichtbogen und das Schweißbad werden durch einen Inert- oder Aktivgasstrom geschützt.
Dieses Verfahren eignet sich für die meisten Werkstoffe, und für eine Vielzahl von Metallen sind Zusatzwerkstoffe erhältlich. MIG/MAG-Schweißen ist wesentlich produktiver als MMA, bei dem die Produktivität jedes Mal verloren geht, wenn der Schweißer anhält, um eine verbrauchte Elektrode zu ersetzen. Beim MMA-Schweißen entstehen außerdem Materialverluste durch das Wegwerfen der unvollendeten Arbeit. Von jedem verkauften Kilogramm umhüllter Elektroden werden nur etwa 65 % in der Schweißnaht verarbeitet, der Rest wird weggeworfen (Schlacke und Schweißschlacke). MIG und MAG sind die am weitesten verbreiteten Lichtbogenschweißverfahren, unter anderem auf Kosten des Schweißens mit umhüllten Elektroden. Bei der MAG-Methode wird Aktivgas ( CO2, O2 ) auch in sogenannten Argon-Gemischen verwendet. Es senkt die Oberflächenspannung des Bades und ermöglicht eine bessere Baddurchdringung. Gleichzeitig oxidiert oder kohlt es das Schweißbad auf. Bei einigen Metalllegierungen ist diese Schutzgasatmosphäre nicht zulässig, und es wird das MIG-Verfahren angewandt, bei dem das Gas inert ist und das Schweißbad bedeckt, aber chemisch nicht am Prozess beteiligt ist. Die verwendeten Gase sind Argon, Helium oder eine Kombination dieser Gase.

Das MIG/MAG-Schweißen ist ein vielseitiges Verfahren, das Schweißgut in großen Mengen und in allen Schweißpositionen aufbringen kann. Es wird für das Schweißen von dünnen Materialien bis hin zu schweren Stahlkonstruktionen und Druckbehältern eingesetzt. Von herkömmlichen Konstruktionswerkstoffen bis hin zu hochlegierten Werkstoffen, Nichteisen- und Nichteisenmetalllegierungen. Überall dort, wo ein hoher Anteil an Handarbeit durch den Schweißer erforderlich ist.

Lichtbogenschweißen mit gefüllten (rohrförmigen) Elektroden.

Das Lichtbogenschweißen mit Fülldrahtelektroden (FCAW) ist in Bezug auf Arbeit und Ausrüstung dem MIG/MAG-Schweißen sehr ähnlich. Es wird jedoch nicht mit einem massiven Draht oder einer Elektrode geschweißt, sondern mit einer Metallummantelung, die mit Flussmittel gefüllt ist. Am Anfang der Herstellung der gefüllten Elektrode (Rohrdraht) steht in der Regel ein Band, das zunächst U-förmig geformt wird, in das dann Flussmittel und Legierungsstoffe eingebracht werden, und schließlich wird das Band in einer Reihe von Formscheiben versiegelt. Diese so genannten gefalteten Rohre können nicht umgedreht werden und müssen auch nach einiger Zeit, wenn sie aus der Verpackung genommen werden (72 Stunden), wieder getrocknet werden, weil dann Feuchtigkeit aus der umgebenden Atmosphäre "aufgenommen" werden kann und das Rohr wie eine umhüllte Elektrode wieder getrocknet werden muss. Die zweite Art der Herstellung besteht ebenfalls aus einem gewickelten Band, das jedoch im Kopf hochfrequenzgeschweißt, dann mit den gewünschten Substanzen gefüllt, auf den endgültigen Durchmesser gezogen und im Bad gebeizt wird. Diese Art ist vorzuziehen, da das Rohrprofil vollständig umschlossen ist und keine Feuchtigkeit und Umgebungsatmosphäre aufnehmen kann.

Gefüllte Röhrendrähte werden in verschiedenen Ausführungen hergestellt. Der rutilgefüllte Typ, bei dem diese Füllung langsam erstarren kann, wobei das Schweißbad gleichzeitig mit der Schlacke erstarrt (geeignet für PA-, PB-Positionen). Weiter verbreitet ist die schnell erstarrende Rutilfüllung, bei der die Schlacke vor dem Schweißgut erstarrt. Dadurch wird das Schweißbad erheblich geformt, was für das Positionsschweißen von großer Bedeutung ist. So können beispielsweise in vertikaler Position die Schweißparameter deutlich erhöht werden, so dass Schweißgutabscheidungswerte erreicht werden, die mit Massivdraht nicht möglich sind, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Schweißens erheblich gesteigert wird. Die zweite Art der Füllung ist basisch. Mit diesen Schweißzusätzen wird das Schweißgut wirksam veredelt und gereinigt und es werden hervorragende mechanische Eigenschaften des Schweißgutes erreicht, insbesondere im Bereich der Kerbschlagzähigkeit bei hohen negativen Temperaturen. Es gibt auch hochbasische Füllungen für die Reparatur von Gussstücken, wenn der Einfluss von Verunreinigungen (Phosphor, Schwefel usw.) und der so genannten Gusskruste durch Schlacke beseitigt wird. Die letzte Art der Entwicklung ist die metallische Füllung. Diese Typen sind heute so weit entwickelt, dass auch hochfeste Werkstoffe problemlos geschweißt werden können und hervorragende mechanische Werte erreicht werden. Die Betriebseigenschaften dieser Rohre ermöglichen das Schweißen in allen Positionen, und die Ausbeute ist höher als die von Massivdraht. Im Jahr 2004 wurden die metallgefüllten Rohre in das Verfahren 135 überführt, das mit dem Massivdraht identisch ist, und es ist nicht erforderlich, die Schweißer auf das neue Verfahren umzuschulen; im Gegenteil, die Betriebseigenschaften dieser Rohre sind für die Schweißer besser zu handhaben als die des Massivdrahts. Was die Klassifizierung der Rohre aus Basismaterial und Rutil betrifft, so bleiben sie in der Methode 136. Es ist notwendig, die Kontrolle der Schlacken und deren Übergang durch den Lichtbogen zu beherrschen. Eine andere Art von gefüllten Rohrelektroden sind die für das MOG-Verfahren (Metal One Gas), das manchmal auch als OA-Verfahren (Open Arc) bezeichnet wird. Die Klassifizierung dieses Verfahrens erfolgt unter Code 114. Neben Legierungen und Schlackenbildnern enthält die Rohrladung auch Bestandteile, die sich im Lichtbogen zersetzen und eine Schutzatmosphäre bilden. Bei Montage- oder Außenschweißungen ist somit der Schutz des Schweißbades bis zu einer Windgeschwindigkeit von 50 km/h gewährleistet. Für den Werkstattgebrauch werden diese Schweißrohre nicht verwendet. In der Werkstatt werden sie vor allem zum Schweißen und Panzern verwendet, d. h. in der gesamten Bandbreite von Renovierungen und erforderlichen Härten.

Lichtbogenschweißen mit Wolfram-Elektrode in Schutzgas.

(GTAW - Gas Tunsten Arc Welding, TIG - Tungsten Inert Gas Welding, WIG - Tungsten Inert Gas Welding) Es handelt sich um ein Verfahren, bei dem der Lichtbogen zwischen dem Grundwerkstoff und der Wolframelektrode im Schutz eines Inertgases brennt und der Zusatzwerkstoff separat in den Lichtbogen eingebracht wird. Das WIG-Kochen liefert außergewöhnlich saubere und hochwertige Schweißnähte. Da keine Schlacke entsteht, ist das Risiko von Einschlüssen im Schweißgut auf ein Minimum reduziert und die fertigen Schweißnähte müssen nicht gereinigt werden. Das WIG-Verfahren kann für fast alle Metalle verwendet werden und eignet sich sowohl für das manuelle als auch für das automatisierte Schweißen. Am häufigsten wird es für das Schweißen von Aluminium und rostfreiem Stahl verwendet, wo die Integrität der Schweißnaht absolut vorrangig ist. Dieses Verfahren wird häufig für qualitativ hochwertige Verbindungen in der Nuklear-, Luft- und Raumfahrt-, Chemie- und Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Das WIG-Schweißen lässt sich nach der Art des Schweißstroms in Gleichstrom (DC) unterteilen, der für die meisten Metalle und Legierungen verwendet wird. Die zweite Art istAC - Wechselstrom zum Schweißen von Aluminiumlegierungen, aber auch z. B. für Aluminiumbronze ( CuAl 8 usw. ). Hier werden die Eigenschaften von positiven und negativen Wellen auf dem Lichtbogen genutzt. Normalerweise können die Frequenz und das Verhältnis der beiden Wellen an den Quellen verändert werden.

Widerstandsschweißen.

Der Bereich des Widerstandsschweißens umfasst alle Arten von Geräten. Von kleinen handbetriebenen Punktschweißmaschinen bis hin zu ganzen automatischen Kettenlinien. Heute werden diese Geräte vor allem in der Automobilindustrie eingesetzt, wo es darum geht, dünne Materialien schnell und effizient zu schweißen. Beim Widerstandsschweißen werden Metalle ohne zusätzliches Material verbunden, sondern es wird Druck und elektrischer Strom auf die zu schweißende Stelle ausgeübt. Die Wärmemenge hängt also vom elektrischen Widerstand an der Schweißstelle ab. Dies ist ein wichtiger Faktor bei diesem Verfahren, der ihm seinen Namen gegeben hat.