UNTERPULV UNTERPUL ER SCHWEISSEN

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1 UNTERPULVER SCHWEISSEN

2 Allgemein: Definition: Das Unterpulver-Schweissen (UP-Schweissen) ist ein mechanisierter Lichtbogenschmelzprozess. h Merkmale: Lichtbogen brennt unsichtbar zwischen einer oder mehreren Elektroden (Zünden durch HF oder Kurzschluss) Schutz von Lichtbogen und Schweisszone durch Pulver Schweissbad wird durch Schlacke von Atmosphäre geschützt t Einsatzgebiet: Un-, niedrig- und hochlegierte Stähle ab 2mm Beschichten (z.b. bandplattieren) und Verbindungsschweissen Stahlbau, Maschinenbau, Behälterbau, Schiffsbau Für Aluminium wird UP-Schweissen industriell nicht verwendet

3 Vorteile Hohe Abschmelzleistung (mehrere Drähte möglich) Schweissgut kann durch Pulver, Fülldrähte, Füllbänder metallurgisch beeinflusst werden Hohe Lichtbogenstabilität => hohe Qualität Keine Blendwirkung, da Lichtbogen abgedeckt Kaum Rauch, Gas, Dämpfe Nachteile Beschaffungskosten (Mechanisierung notwendig) Bevorzugte Schweissposition PA, ansonsten Zusatzeinrichtungen notwendig Vorversuche mit Schweissproben sind notwendig

4 Aufbau der Schweissanlage 1. Stromquelle 2. Steuereinheit 3. Vorschubeinrichtung für Schweisskopf oder Schweissteil, Steuerung 4. Drahthaspel oder Bandhaspel 5. Pulvertrichter 6. Pulverabsaugung 7. Drahtrichtrollen 8. Drahtvorschubrollen 9. Schweissstrom und Massenkabel 10. Stromdüse

5 Aufbau der Schweissanlage 1. Schweissdraht / Schweissband 2. Schweisspulver 3. Flüssige Schlacke 4. Feste Schlacke 5. Pulverüberschuss 6. Schweissgut 7. Schmelzbad 8. Kaverne 9. Schweissrichtung

6 Stromquelle, Einstellwerte Stromquelle, Gleich- oder Wechselstromanlage Häufig Anlagen mit wählbarer Kennliniencharakteristik Drähte bis 3mm Konstantspannung => MAG/MIG-Prinzip Drähte > 3mm fallende Kennlinie => Spannungsunterschied wird für Regelung Drahtvorschub verwendet (Äussere bzw- U-Regelung) langer Lichtbogen => höhere Spannung => höhere Drahtgeschwindigkeit => Lichtbogen wird kleiner kurzer Lichtbogen => kleinere Spannung => geringere Drahtgeschwindigkeit => Lichtbogen wird länger Elektronische Steuerung Elektronische Steuerung Schweissdaten konstant trotz Störeinflüsse (Netzschwankungen, Badbewegungen, etc.)

7 Polung Normalerweise Pluspol Minuspol reduzierter Einbrand => Bandplattieren (geringe Aufmischung) Fugenausbildung Abhängig ggvon Grundwerkstoff Werkstoffdicke *Einseitiges UP-Schweissen mit Badsicherung *UP-Schweissen mit Gegenlage * Es gibt ca. 20 Verfahrensvarianten, Fugenausbildung uns Schweissparameter aus Fachbücher entnehmen

8 Einfluss Schweissparameter Schweissstrom Pro mm Drahtelektrode (Ø) ca A beeinfluss massgeblich die Abschmelzleistung Spannung 28V 34V beeinfluss Nahtform Temperatur Schmelze typische Einstellung: 4mm Draht 600A / 30V / 60cm/min

9 Schweissvorgang

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11 Einbrandtiefe ca. 1mm pro 100A beim Schweissen ohne Anschrägung (I-Naht) ca. 0,7mm pro 100A beim Schweissen in Fuge (X-; V-Naht) Nahtform Hohe Spannung => breite Naht Niedrige Spannung => schmale, überwölbte Nat

12 Zusatzwerkstoffe Drahtelektroden Drahtdurchmesser ab 1,2mm bis max. 12mm Bänder 15x1[mm] bis 100x0,5[mm], spez. 300x0,5[mm] Achtung: Sauber und trocken lagern Schweisspulver Funktion ähnlich Umhüllung Stabelektrode Erhöhen Leitfähigkeit Schlackenbildung Schutzgasstrom bilden Desoxydieren und auflegieren

13 Wahl Draht/Pulverkombination i Zusammensetzung des Schweissgutes ist abhängig von: Chemische Zusammensetzung Drahtelektrode Zusammensetzung Pulver Zu- Abbrand Pulver Aufmischung mit Grundmaterial (Einlagig i bis 70%) Schweissparameter beeinflussen zu- bzw. Abbrand

14 Pulver 2 Arten (Herstellverfahren) Schmelzpulver Herstellung: Komponenten mischen Schmelzen Abkühlen brechen Vorteil: Herstellung billig, Feuchtigkeitsaufnahme gering Nachteil: Hohes Schüttgewicht, hoher Pulververbrauch

15 Agglomeriertes Pulver Herstellung Pulverbestandteile (staubförmig) mischen Bindemittel zufügen Vorgranulat herstellen Granulat verfestigen und Körnung einstellen trocknen Glühen Feuchtigkeitsabweisend verpacken Vorteile: Pulverkomponenten reagieren beim Schweissen Zugabe von Zusatzmetallen möglich Basisch wirkende Pulver ergeben sehr gute mechanische Werte Geringes Schüttgutgewicht geringer Pulververbrauch Nachteile: teure Pulverherstellung, feuchtigkeitsempfindlich

16 Varianten UP-Schweissen Doppeldrahtschweissen zwei Drahtelektroden (1,2 2,4mm) Gleiche Stromdüse Eine Stromquelle Unterscheidung Drahtanordnungen Paralleldraht ld : grössere Spaltüberbrückbarkeit Tandemanordnung: Höhere Schweissgeschwindigkeit

17 Unterpulver-Engspaltschweissen l mit Doppeldrahtelektrode l d Weiterentwicklung für Blechdicken ab ca. 50mm Vorteile gegenüber Eindrahtelektrode Wirtschaftlichkeit: Reduziertes Nahtvolumen Erhöhte Abschmelzleistung Weniger Lagen Technologisch: geringe Wärmeeinbringung Nachteile / Probleme Nachteile / Probleme Gefahr von Bindefehler durch nahezu senkrechte Nahtflanken

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19 Mehrdrahtschweissen h h / UP-Hochleistungsschweissen h i Mehr als 2 Drahtelektroden Mehrere Stromquellen Kleiner Abstand Elektroden => eine Schmelze Grösserer Abstand Elektrode => jeder Lichtbogen ein Schmelzbad Vorteile: Hohe Schweissgeschwindigkeit Hohe Abschmelzleistung Nachteile Gegenseitige magnetische und elektrische Beeinflussung der Lichtbogen => spezielle Schaltungen, ev. Gleich- und Wechselstrom notwendig

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21 UP-Band-Auftragsschweissen Bandförmige Elektrode => breite Schweissnaht geringe Ausmischung bei Minuspol-Schweissen Vorteile Cr-Ni-Plattierung mit einer Lage ergibt ausreichende Korrosionsbeständigkeit (geringe g Aufmischung)

22 Heissdrahtzusatz 1 bis 2 Zusatzdrähte (kein Lichtbogen) Widerstandserwärmung bis knapp vor Schmelzpunkt Abschmelzen der Zusatzdrähte im Schweissbad Vorteile: Hohe Abschmelzleistung