Aluminiumschweißen: MIG, Puls-MIG, Doppelimpuls-MIG

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1 Aluminiumschweißen: MIG, Puls-MIG, Doppelimpuls-MIG 1 / VERSION 1.1

2 MIG-Aluminiumschweißen MIG = Metall-Inertgas-Schweißen Inertgase für das Aluminiumschweißen sind Argon und Helium Gasgemische aus Argon und Helium werden ebenfalls verwendet Vorteile: Nachteile: - Hohe Produktivität - Drahtzufuhrstörungen - Schweißen in allen Positionen - Wetterempfindlich - Leicht zu Schweißen - Porositätsgefahr - Einfachere Mechanisierung - Probleme bei Schweißstart und -ende 2 /

3 Beste Schweißqualität Mit PMT-Schweißbrenner wird die Porosität beim Aluminiumschweißen durch neue technische Lösungen minimiert Verbesserte Qualität des PMT-Brennerhalses Bessere Kühlung von Gasdüse und Kontaktspitze Weniger Störungen während der Drahtzufuhr Separater Gasschlauch vom Schnellanschluss zum Brennerhals Gasschlauch aus stoffverstärktem PVC-Material Besserer Abschirmgasfluss Neuer Gasdiffusor im Schweißkopf Laminarer Gasfluss gewährleistet Lange Kontaktspitze M8 Zuverlässige Stromübertragung von der Spitze in den Schweißdraht Neue ALU-Stromdüsenreihe von Kemppi (Kennzeichen A ) 3 / Der Gasdiffusor besteht aus hoch temperaturbeständigem Material

4 Die neuen Kemppi-Drahtleiter Störungsfreie Drahtzufuhr mit neuer Konstruktionslösung 4 / Qualitativ hochwertige Drahtzufuhr für Edelstahl und Aluminium Neue, zweiteilige Drahtleiter mit geschichteter Konstruktion (Durchm. 2,5/5,5 mm) Steife äußere Kunststoffschicht und mit Teflon beschichtete innere Schicht Äußere Schicht aus steifem Kunststoff Der Drahtleiter bleibt gerade Die biegsame innere Teflon-Schicht wird abgestützt Keine Spiralstütze für die Drahtleiter wird benötigt Innere Schicht aus Teflon Geringere Reibung bei der Drahtzufuhr Großer Öffnungsdurchmesser in den drahtleitern Längere wartungsfreie Zeit Abschluss mit einer kurzen Teflonröhre Beständig gegen die Hitze am Brennerkopf Der Teflondrahtleiter ist ein austauschbares Ersatzteil

5 Neue Al-KITs für die Drahtzufuhr ProMIG-Drahtzufuhren können mit neuen Al-KITs modifiziert werden: Al-KIT für 1,0 mm Al-KIT für 1,2 mm Al-KIT für 1,6 mm Neue Al-KITs: Federgehäuse mit Markierung für den Vorschubdruck Al max Weichere Federkonstruktion, Druck 250 N (bisher 300 N) Größerer Regelbereich für den Vorschubdruck Verbesserte Druckteilerkonstruktion Auf Kugellagern montierte Vorschubrollen mit zwei gleichen Vorschubkerben mit trapezförmigem Profil pro Rolle Zwei doppelschichtige Führungsröhren: innen spezielles Teflon, außen steifes PE KITs können in allen Modellen des Drahtzufuhrmechanismus SL 500 verwendet werden Produktionsbeginn 2002 Codes für alle Komponenten sind dieselben wie zuvor 5 / Neue DL-Führungsröhren

6 Neue Al-KITs für die Drahtzufuhr Die standardmäßigen Vorschubrollen mit V-Kerbe werden durch Vorschubrollen mit Trapezkerben für das Aluminiumschweißen ersetzt Rollen nicht zu fest anziehen - Bruchgefahr an der Oberfläche auf dem Draht Empfehlung: Flüssigkeitsgekühlte 3 m- Brenner oder Push-Pull-Brenner für längere Strecken (6 bis 10 m) 6 / Trapezförmiges Kerbenprofil Code: Ø1, Ø1, Ø1,0 ist die Vorschubrolle mit V-Kerbe - Kugellager - Zwei gleich große Kerben pro Rolle

7 Neue Al-KITs für die Drahtzufuhr Die Metall-Drahtführungsröhren und die alten Teflonröhren werden durch neue doppelschichtige DL-Teflonröhren (silber) für das Aluminiumschweißen (Ø 1,0-1,6 mm) ersetzt Neuer Druckregelungshebel Der maximale Vorschubdruck für Aluminiumdrähte ist angegeben 7 /

8 Kemppi-Push-Pull-Brenner Mit ATC (Active Trigger Control, aktive Tastersteuerung) Schweißparameter können am Taster ausgewählt und eingestellt werden Zur Verwendung mit den Kemppi Pro Evolution 300, 501, 501L und 530 Drahtvorschüben, sowie in Kombination mit der Regeleinheit RMP 10 und der Synchronisiereinheit PROSYNC 50 Auf der Digitalanzeige können Tasterund Betriebsbereich für das Schweißen leicht abgelesen werden 8 /

9 Brennerwartung Bei verschmutztem oder feuchtem Draht ist der elektrische Kontakt zwischen Draht und Stromdüse gestört Drahtspirale beim Austauschen der Drahtspule mit Druckluft reinigen Bei Bedarf alte Teflon-Führungsröhre austauschen Durchblasen mit Druckluft Gasdüse und Stromdüse lösen 9 /

10 Austauschen des Drahtleiters Schlauchpaket gerade auslegen Einführen des Drahtleiters vom hinteren Ende Drahtende vor dem Einfädeln rund feilen 10 /

11 Gasfluss l/min 26 Argon l/min 34 Argon 50 % + Helium 50 % Stromstärke (A) Stromstärke (A) /

12 Durchdringung Häufigstes Gas beim Aluminiumschweißen Lichtbogen ist stabil Kostengünstiger ARGON Bleche über 8 mm Dicke Weniger Vorwärmen erforderlich Erhöhte Schweißgeschwindigkeit ARGON + HELIUM Bleche über 12 mm Dicke Weniger Vorwärmen erforderlich Erhöhte Schweißgeschwindigkeit 12 / HELIUM

13 Argon- und Heliumgase 13 / Die angegebenen Argon-Gasflusswerte sind falsch, wenn Helium oder Argon-Helium-Gemische verwendet werden Die physikalische Kapazität von Helium unterscheidet sich von Argon Die Flusswerte können mit Hilfe der folgenden Faktoren korrigiert werden: Abschirmgas Korrekturfaktor 75 % Ar + 25 % He 1,14 50 % Ar + 50 % He 1,35 25 % Ar + 75 % He 1,75 Reines Helium 3,16

14 Vorwärmen Das Vorwärmen wird bei einer Blechstärken von über 8,0 mm empfohlen: Gute Durchdringung und Schweißgeschwindigkeit werden sichergestellt Kleinere Werkstücke können in einem Ofen vorgewärmt werden Größere Werkstücke werden normalerweise mit Acetylen-Sauerstoff- Gemisch, Butanflamme usw. vorgewärmt Widerstandsheizung mit Hilfe einer Wärmedecke ist ebenfalls verbreitet 14 /

15 Brennerwinkel Beim Aluminiumschweißen der Brenner immer gerade oder leicht stechend führen Saubere Schweißnaht, kein Rauch an der Oberfläche Gute Gasabschirmung Bessere Nahtform Schweißrichtung Schleppend Neutral Stechend 60 bis /

16 Länge der hervorstehenden Drahtspitze Die Stromstärke ändert sich je nach der Länge der hervorstehenden Spitze, jedoch bleiben Drahtzufuhrgeschwindigkeit und Lichtbogenspannung gleich. Zu lang Richtig Zu kurz Stick-Out Länge Drahtvorschub: 10,9 m/min Draht: AlMg 5, 1,2 mm 190 A 205 A 240 A 16 /

17 Länge der hervorstehenden Drahtspitze Stick-Out zu lang: Stick-Out zu kurz: Schlechte Gasabschirmung Instabiler Lichtbogen Schlechte Durchdringung Verformung des Schweißprofils Drahtzufuhrstörungen Brennerüberhitzung Gasfluss-Störungen Schlechte Sicht Die richtige Länge für die hervorstehende Drahtspitze beträgt bei hohen Parametern 15 x Drahtdurchmesser (mm) und bei niedrigen Parametern 10 bis 12 x Drahtdurchmesser (mm) 17 /

18 Schrittweises Schweißen Beim schrittweisen Schweißen wird die Schweißnaht zweimal geschmolzen, und Gase haben mehr Zeit, aus dem Schweißbad zu entweichen Geringere Porosität Bessere Gasabschirmung und weniger Oberflächenoxidation Optisch bessere Schweißnaht Schrittweises Schweißen bei Blechen > 4,0 mm Schrittlänge 2,0 bis 4,0 mm Bei umgekehrter Bewegungsrichtung halbe Schrittlänge /

19 Puls-MIG Während der Impulsdauer steigt die Stromstärke in den Bereich des Sprühlichtbogens Mit jedem Impuls wird ein kleiner Tropfen Draht in das Schweißbad übertragen Die Anzahl der Impulse ist bei verschiedenen Frequenzen (30 bis 300 Hz) unterschiedlich 19 / Der Lichtbogen brennt ohne Kurzschlüsse kontinuierlich, und die Oberfläche des Ausgangsmaterials wird gereinigt

20 Puls-MIG Stromstärke Transition current Pulse peak current Globular transfer current range Background current range time ( ms ) /

21 Vorteile: Puls-MIG Ungestörter Lichtbogen ohne Kurzschlüsse - Optisch ansprechenderer Schweißnaht - Spritzerfreie Schweißnaht Geringe Wärmezufuhr - Minimierte Verzug Schweißgeschwindigkeit bis zu 35 % schneller als bei Kurzschlussübertragung Schweißen in allen Positionen mit Sprühbogenübertragung 21 /

22 Impulsspitzenregelung Hohe Impulsspitzenstromstärke Niedrige Impulsspitzenstromstärke (1 bis 9) (-1 bis -9) - Schmaler Lichtbogen - Flache Durchdringung - Tiefe Durchdringung - I-Stoßfuge - Kehlnaht - Dünnere Bleche HOCH NIEDRIG Die 0-Position ist die Werkseinstellung (Standardkombination Draht und Gas ) 22 /

23 Synergetisches Pulsprogramm Synergetisches Puls-MIG-Schweißen (1-Regler-MIG) Alle Parameter werden über den Drehknopf für die Schweißleistung geregelt Die richtigen Schweißparameter sind leichter und schneller zu finden Problemloses Wiederholen derselben Parameter U (V) Synergetische Kurve Bogenlänge +/- Regelbereich 23 / Drahtvorschub (m/min)

24 Puls-MIG-Parameter Hauptparameter: 1. Impulsstromstärke (A) I ( A) 3 2. Anstiegsgeschwindigkeit (A/ms) 3. Impulsdauer (ms) 4. Frequenz (Hz) Durchschnittsstromstärke 5. Hintergrundstromstärke (A) 6. Drahtvorschubgeschwindigkeit (m/min) 4 t (ms) 24 /

25 Doppelimpuls-MIG Puls-MIG-Schweißen mit wechselnden Doppelimpuls-MIG-Parametern In der Fabrik eingestellte Parameter sind für Doppelimpuls-MIG-Schweißen geeignet Amplitude der Drahtvorschubgeschwindigkeit verstellbar (eingestellte Leistung) (0,1 bis 2,5 m/min) Frequenz der Drahtvorschubgeschwindigkeit verstellbar (0,1 bis 3,0 Hz) Konstantes Impulsdauerverhältnis (Impulsdauer 30 %) Wechselnde Drahtvorschubgeschwindigkeit (orangefarbene Linie) 12 m/min 8 m/min Wechselnde Doppelimpulsleistung (schwarze Linie) Zeit 25 / Beispiel: Voreingestellter Drahtvorschub 10 m/min, Amplitude 2,0 m/min

26 Doppelimpuls-MIG-Schweißen Verringerte Porosität Bessere Durchdringung Positionsschweißen ist einfacher Optisch ansprechende Schweißnaht (Überlappungsverbindung wie beim WIG-Schweißen) Beispiel: Blech 1,5 mm, Draht 1,2 mm AlMg 5, Doppelimpulsamplitude 1,9 m/min Frequenz: 2,5 Hz 2,0 Hz 1,7 Hz 26 /

27 Aluminiumoxid Das Aluminium-Ausgangsmaterial bildet immer eine Oxidschicht, wenn es mit Sauerstoff in Berührung kommt Luft enthält 21 % Sauerstoff Oxid regeneriert sich automatisch Die dicksten Oxidschichten bilden sich auf AlMg 5 -Legierungen, AWS 5356 (Seewasser- Korrosionsbeständigkeit) Bei eloxiertem Aluminium-Ausgangsmaterial muss diese Schicht vor dem Schweißen entfernt werden (5 mm von beiden Seiten der Schweißnaht) Schmelzpunkt der Oxidschicht 2050ºC Schmelzpunkt des Aluminium-Ausgangsmaterials 550 bis 660ºC, je nach verwendeter Legierung 27 /

28 Schweißwurzelvorbereitung Für die Nahtvorbereitung sollte entweder eine Schneidscheibe oder eine Frässcheibe verwendet werden. Die Oxidschicht sollte mit einer Edelstahlbürste oder einer mechanischen Bürste entfernt werden (30 mm von beiden Seiten der Naht). Die Oberfläche des Aluminium muss trocken und frei von Öl, Staub und Verunreinigungen sein. Für diesen Zweck ist Aceton oder Ölentferner am besten geeignet. Wenn eine Schleifmaschine verwendet wird, sollten die Schleifscheiben für Aluminiumarbeiten geeignet sein. Nur elektrische Schleifmaschinen verwenden, da Druckluft-Schleifmaschinen eine Porositätsgefahr mit sich bringen (Öl in Luftleitungen). Edelstahlbürste Sägeblatt 28 /

29 Wurzelkanten Beim Schweißen von I-Stößen ( I, U and V-Naht ) sollten scharfe Kanten mechanisch entfernt werden (Schleifen etc). Durch Entfernen der Ecken bekommt man eine fehlerfreie Wurzel. Wurzelkanten wurden vor dem Schweißen nicht entfernt Wurzelkanten wurden vor dem Schweißen entfernt Scharfe Wurzelkanten verursachen: falsches Nahtprofil Poren Oxid-Einschlüsse Gefahr von Rissen 1,0 mm 2,0 mm Gute Wurzelausausbildung keine Poren

30 Fugentypen beim Aluminiumschweißen 1-4 mm a = 0-2 mm 4-16 mm a = 0-3 mm 1-16 mm 2-6 mm > 10 mm a 0-4 mm 3-4 mm Butt joint V - groove > 10 mm > 10 mm 30 / X-Kerbe 0-2 mm R4 U-Kerbe 0-1mm 2-4 mm

31 Produktivität Puls-MIG und AC-WIG IN DEN DREI FOLGENDEN BEISPIELEN WERDEN PULS-MIG UND AC-WIG IM HINBLICK AUF SCHWEISSGESCHWINDIGKEIT UND WÄRMEZUFUHR MITEINANDER VERGLICHEN IN DIESEM VERGLEICH FINDEN SICH DREI TYPISCHE ALUMINIUM-SCHWEISSANWENDUNGEN 31 /

32 Produktivität 1. Aluminiumbleche 2,0 mm, I-Stoßfuge, PA (flache) Position AC-WIG: Puls-MIG: Schweißgeschwindigkeit = 20 cm/min Schweißgeschwindigkeit = 60 cm/min In dieser Anwendung ist Puls-MIG 3-mal schneller als AC-WIG. 32 / ,62 kj/cm 1,30 kj/cm

33 Produktivität 2. Aluminiumbleche 3,0 mm, Kehlnaht, PF (vertikal nach oben) AC-WIG: Puls-MIG: Schweißgeschwindigkeit = 12 cm/min Schweißgeschwindigkeit = 42 cm/min In dieser Anwendung ist Puls-MIG 3,5-mal schneller als AC-WIG. 33 / ,9 kj/cm 3,5 kj/cm

34 Produktivität 3. Aluminiumbleche 5,0 mm, Kehlnaht, PB (flache) Position AC-WIG: Puls-MIG: Schweißgeschwindigkeit = 10 cm/min Schweißgeschwindigkeit = 46 cm/min In dieser Anwendung ist Puls-MIG 4,5-mal schneller als AC-WIG. 34 / ,5 kj/cm 4,89 kj/cm

35 Fehler Poröse Schweißnaht Draht bzw. Ausgangsmaterial alt oder verschmutzt Abschirmgas qualitativ schlecht oder verunreinigt Schweißtechnik bzw. Parameter falsch Luftfeuchtigkeit Wärmerissbildung Zu starke Wärmezufuhr Draht bzw. Ausgangsmaterial nicht geeignet Ausgangsmaterial verunreinigt 35 /

36 Fehler Rauch auf der Schweißnahtoberfläche Brennerwinkel falsch Zu lange hervorstehendes Drahtende Gasabschirmung unzureichend Schweißrichtung falsch Fehlende Verschmelzung Schweißparameter bzw. Drahtdurchmesser zu klein Kein Vorwärmen Falsche Technik beim Start 36 /

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