Wechselstrom- MIG-Schweißen

Transkript

1 Wechselstrom- MIG-Schweißen MIG-Wechselstromschweißen - eine neue Verfahrensvariante zum Verbinden dünnwandiger Bauteile A. Lang

2 Inhalt DC-MIG-Impulslichtbogen (Standard-Lichtbogen) AC-MIG-Lichtbogen Vorgänge im Lichtbogen (Vergleich von DC- und AC-MIG-Lichtbogen) Lichtbogeneigenschaften bei dünnen Al-Blechen Ergebnisse mit AC-Lichtbogen Fertigungssicherheit mit dem AC-Lichtbogen Weitere mögliche Anwendungen Fazit und Ausblick A. Lang 2

3 Aluminium-Leichtbau Vorderachsträger Z8 Hinterachsträger A. Lang 3

4 Probleme mit dünnen Wandstärken DC-Impulslichtbogen Schweißqualität Durchbrenner oder geringe Lichtbogenleistung geringe Schweißgeschwindigkeiten Gefahr durch Heiß- und Anschmelzrisse Lichtbogen geringe Lichtbogenstabilität träge Lichtbogenlängenregelung lange Grundstromphasen mit hoher Wärmeeinbringung hohe Belastung für den Schweißer A. Lang 4

5 Qualitätsprobleme beim MIG-Schweis Schweis- sen von dünnwandigen Bauteilen Überlappnaht mit Durchbrand am Unterblech Kehlnaht mit Durchbrand am Unterblech und Einzug am Oberblech A. Lang 5

6 Stromverlauf beim DC- und AC- MIG-Lichtbogen Schweißstrom Schweißstrom Zeit Zeit DC-MIG-Impulslichtbogen AC-MIG-Impulslichtbogen A. Lang 6

7 Vorgänge im AC-MIG MIG-Lichtbogen Schweißstrom + - Zeit Plusgepolter MIG-Lichtbogen Stromverlauf A. Lang 7

8 Vorgänge im AC-MIG MIG-Lichtbogen Schweißstrom - + Zeit Minusgepolter MIG-Lichtbogen Stromverlauf A. Lang 8

9 Parameter im AC-MIG MIG-Lichtbogen Schweißstrom tp Ig - Up/Ip Ig + tg - Zeit A. Lang 9

10 Vorgänge im DC-Lichtbogen Grundstromphase Impulsphase A. Lang 10

11 Vorgänge im AC-Lichtbogen Grundstromphase Negativpolung Grundstromphase Pluspolung Impulsphase Tropfenablösung A. Lang 11

12 HG-Aufnahme des AC-MIG MIG- Lichtbogens MIG-Lichtbogen AC-MIG-Lichtbogen A. Lang 12

13 Schweißergebnisse beim AC-MIG MIG- Schweißen (Kehlnaht) t = 1,8/1,2 mm; v w = 80 cm/ min a-maß = 2,1 mm; Spalt = 0 mm t = 1,2/1,2 mm; v w = 80 cm/min a-maß = 2,4 mm; Spalt = 1 mm A. Lang 13

14 Schweißergebnisse beim AC-MIG MIG- Schweißen (Überlappnaht) t = 1,2 mm; v w = 80 cm/min Spalt = 0 mm t = 1,2 mm; v w = 80 cm/min Spalt = 1,2 mm A. Lang 14

15 Prozeßstabilität und Schweiß- geschwindigkeit Frequenz und Grundstrom Grundsstromzeit in ms 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 DC AC Frequenz tg in ms Einbrandttiefe in mm Einbrandtiefe Schweißgeschwindigkeit in cm/min Einbrandtiefe DC Einbrandtiefe AC A. Lang 15

16 L Bewertung der Lichtbogenarten DC-Impuls AC-Impuls DC0-Impuls Nahtvolumen 100% 200% 160% Schweißgeschwindigkeit 40 cm/min 120 cm/min 80 cm/min Einbrandtiefe % % % Einstellpraxis 5 Parameter 7 Parameter 6 Parameter LB-Arbeitspunkt Wärmeeinbringung hoch gering, dosierbar mittel, dosierbar Lichtbogenstabilität schlecht gut sehr gut Schweißpositionen PA, PB, PC, PG 45 PA, PB, PC, PF 45, PG 45 PA, PB, PC, PF 45, PG 45 A. Lang 16

17 Vor- u. Nachteile des AC-Lichtbogens Vorteile: positiver Einfluss auf Lichtbogendruck und Einbrandverhalten verbesserte Tropfenablösung gesteigerte Abschmelzleistung und Schweißgeschwindigkeit reduzierte Schweißbadtemperatur reduzierte Einbrandtiefe bei höherer Abschmelzleistung Nachteile: höherer Anlagenaufwand Nulldurchgang des Schweißstromes A. Lang 17

18 Schweißparameter und Einstellpraxis Impulsparameter Impulsspannung bzw. Impulsstrom Impulszeit Impulsform bzw. -flanken Leistungsparameter Frequenz Drahtgeschwindigkeit positiver Grundstrom negativer Grundstrom Balance bzw. Negativzeit des Grundstromes A. Lang 18

19 Fertigungssicherheit der Licht- bogenarten Schweißspalt t = 0, 8 mm Abweichung Abweichung in mm 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Toleranzüberdeckung 0 0,5 1 1,5 Schweißspalt in mm DC-MIG AC-MIG DC0-MIG A. Lang 19

20 Eigenschaftsprofile für dünne Wand- stärken Eigenschaftsprofil Schweißgeschwindigkeit Zugänglichkeit Toleranzüberdeckung 0 Positionen Invest Nahtvorbereitung Impuls-LB Wechselstrom-LB Laser A. Lang 20

21 Mögliche Anwendungen für den AC-MIG MIG-Lichtbogen Aluminiumbleche und Profile: 0,8... 2,5 mm mit SG-AlSi5 a Mg-haltige Al-Drahtelektroden a hoch- und höchstfeste Stähle ab 0,6 mm Wandstärke a Einsatz zum MIG-Löten (exakte Wärmeeinbringung!) (a) Einsatz bei temperaturkritischen Werkstoffen, z. B. Magnesium -- Einsatz bei beschichteten Materialien, z. B. bei verzinkten Blechen a Einsatz für Gussarten mit höherem Gasgehalt (a) A. Lang 21

22 Schweißergebnisse an hochfesten Stählen Standard-MIGp AC-MIGp mit 13 % Minusanteil AC-MIGp mit 25 % Minusanteil Wandstärke: Werkstoff: Drahtelektrode: 0,8 mm H , Φ = 1,2 mm V D [m/min]: 5,5 V W [m/min]: 0,8 A. Lang 22

23 Schweißergebnisse an Al-Werkstoffen AC-MIG, s = 3 mm AC-MIG, s = 1,2 mm Wandstärke: 3,0 mm 1,2 Werkstoff: AlMg3,5Mn AlMg3,5Mn Drahtelektrode: SG-AlMg4,5Mn, Φ = 1,2 mm SG-AlMg4,5Mn, Φ = 1,2 mm Drahtgeschw.: 5,1 m/min 3,0 m/min Schweißgeschw.: 0,9 m/min 2,0 m/min A. Lang 23

24 Fazit und Ausblick Der AC-Lichtbogen: bietet eine wesentliche Erweiterung des Lichtbogenbereiches bei dünnen Wandstärken lässt für höhere Lichtbogenleistung eine definierte Einbrandtiefe bei dünnen Wandstärken zu bietet einen stabileren Leistungsbereich des Lichtbogens bei dünneren Wandstärken ist ein Verfahren mit deutlich reduzierter Wärmeeinbringung gegenüber dem Standard-MIG-Lichtbogen führt zu einer wirtschaftlichen Verarbeitung dünner Wandstärken bei hoher Fertigungssicherheit A. Lang 24