Expertenwissen: Lichtbogen- Handschweißen Flammstrahlen Flammrichten Lichtbogen Handschweißen Duplex Stahl
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- Gitta Waldfogel
- vor 6 Jahren
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1 Flammstrahlen 14 - Flammrichten 15 - Lichtbogen Handschweißen 16 - Duplex Stahl 17 - Plasmaschneiden 18 - Schweißprozessgase Expertenwissen: Lichtbogen- Handschweißen. Hier kaufen die Profis.
2 Kurz erklärt. Allgemeines Das Lichtbogen-Handschweißen ist eines der ältesten Schweißverfahren, das sich durch einen geringen Investitionsbedarf und universelle Anwendung auszeichnet. Die Besonderheit beim Lichtbogen-Handschweißen, auch E-Hand-Schweißen genannt, ist die große Palette an Werkstoffen, bei denen das Verfahren eingesetzt werden kann. Die ersten Stabelektroden waren nicht umhüllt und daher schwer zu verschweißen. Später wurden die Elektroden mit Stoffen umhüllt, die das Schweißen erleichterten. Über 25 x in Deutschland. Die Experten für das Schweißerhandwerk. Linde Gas & More ist das persönliche und kundenorientierte Shopkonzept von Linde Gas. Das Franchisekonzept bietet seinen Kunden seit vielen Jahren ein One-Stop-Shopping für alle Produkte und Dienstleistungen rund um das Thema Gas. lungen im Umgang mit Gasen sind selbstverständlich bei Gas & More bleiben keine Wünsche offen. An vielen Linde Gas & More Shops bekommen Sie sogar Autogas, die preisgünstige und umweltfreundliche Alternative zu Benzin und Diesel. Technische Gase werden in allen Bereichen des täglichen Lebens benötigt. Dies gilt von der Lebensmittelindustrie über die metallverarbeitende Industrie bis hin zu Forschung und Entwicklung. Linde Gas & More Shops führen neben allen Flaschengasen ein großes Sortiment, bestehend aus: Lichtbogen-/ Autogentechnik, Zusatzwerkstoffen, Schweißnahtbearbeitung, Arbeitsschutz sowie Schweißvorrichtungen u.v.m. Ein ausgewähltes Sortiment aus dem Freizeitbereich rundet das Gas & More Portfolio für gewerbliche und private Kunden ab. Und das ist noch nicht alles: Für uns steht der Kunde mit seinen individuellen Bedürfnissen im Mittelpunkt. Wir unterstützen Sie direkt vor Ort durch unsere qualifizierte Vertriebsmannschaft oder an den Standorten der Gas & More Shops durch kompetente Ansprechpartner, die Sie in allen fachlichen Belangen über unser vielfältiges Warenangebot beraten. Profis und Privatkunden finden in einem freundlichen Ambiente kompetente Beratung. Auch Lieferservice, Verladehilfe, Mietprodukte und Sicherheitsschu- Gas & More steht für: Sicherheit Kompetenz Zuverlässigkeit. Überzeugen Sie sich selbst! DIE ZAHL 1891 Das Lichtbogen-Handschweißen ist eines der ältesten elektrischen Schweißverfahren für metallische Werkstoffe. Nikolai Gawrilowitsch Slawjanow ersetzte 1891 die bis dahin zum Lichtbogenschweißen üblichen Kohleelektroden durch einen Metallstab, der gleichzeitig Lichtbogenträger und Schweißzusatz war. 3
3 4 Lichtbogen-Handschweißen. Lichtbogen-Handschweißen Verfahrensprinzip Das Lichtbogen-Handschweißen, auch E-Handschweißen genannt, ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem ein Lichtbogen zwischen einer manuell geführten umhüllten Stabelektrode und dem Werkstück brennt. Die Stabelektrode ist gleichzeitig Lichtbogenansatzpunkt und Zusatzwerkstoff. Die Umhüllung setzt während des Schweißprozesses Gase und Schlacken frei, die sich schützend über das Schmelzbad legen. Gleichzeitig werden der Lichtbogen und die Elektrode selbst gegenüber atmosphärischen Einflüssen abgeschirmt. Die sich bildende Schlacke formt und schützt die Naht. Es können Materialdicken >1,5 mm in allen Schweißpositionen an un-, niedrig- und hochlegierten Stählen sowie Gusswerkstoffen verschweißt werden. Die maximale Abschmelzleistung liegt bei 3 kg/h. 1 Netzanschluss, 2 Schweißstromquelle, 3 Schweißstromzuleitung, 4 Schweißstromrückleitung, 5 Werkstückklemme, 6 Stabelektrodenhalter, 7 Stabelektrode, 8 Lichtbogen, 9 Werkstück 1 = oder ~ 2 2. Schweißstromquellen 3 4 Grundsätzlich ist das E-Handschweißen mit Gleich- und Wechselstrom möglich, jedoch werden Gleichstromquellen bevorzugt. Die Umhüllungsart bestimmt die zu verwendende Stromart. Als Schweißstromquellen kommen sowohl Schweißumformer, Schweißtransformatoren und Schweißgleichrichter als auch Schweißumrichter und Inverter zum Einsatz, die über eine steil fallende Kennlinie verfügen. Die zur Verfügung gestellte Stromstärke sollte etwa 250 A bei einer Einschaltdauer von 60 % betragen, sodass Elektroden mit einem Kernstabdurchmesser von 5 mm verarbeitet werden können. Die einzustellende Stromstärke richtet sich nach Grundwerkstoffdicke und Fugenart. In Abhängigkeit von Durchmesser und Länge der Elektroden ist die Strombelastbarkeit begrenzt. Die Hersteller geben für Elektroden einen unteren und oberen Belastungswert an, der einzuhalten ist. Durchmesser und Längen Durchmesser in mm Nennmaß zulässige Abweichung Länge in mm Nennmaß 1,6 ± 0, ± 3 2,0 ± 0, ± 3 2,5 ± 0, ± 3 3,2 ± 0, ± 3 4,0 ± 0, ± 3 5,0 ± 0, ± 3 6,0 ± 0, ± 3 3. Zubehör zulässige Abweichung Wie bei allen Lichtbogenverfahren ist für den Prozess ein geschlossener Stromkreis erforderlich. Deshalb werden Stromkabel, Elektrodenhalter und Massezange benötigt. Der Elektrodenhalter ist das Werkzeug des Schweißers: Er muss leicht, handlich und vollisoliert sein und ein schnelles und sicheres Einspannen der Elektrode ermöglichen. Für die Stromkabel ist ein ausreichender Leitungsquerschnitt maßgebend, damit der ohmsche Widerstand, und somit der Spannungsabfall, gering bleibt. Abhängig von der Stromstärke stehen üblicherweise folgende Leitungsquerschnitte zur Verfügung: 25 mm 2, 35 mm 2, 50 mm 2 und 70 mm 2 Alle Anschlüsse müssen einwandfrei fixiert und sauber sein. Die Massezange dient dem Anschluss des Stromleiters an das zu schweißende Werkstück und sie muss fest und gut leitend angebracht werden können. 4. Elektrodentypen Umhüllte Stabelektroden bestehen aus einem Kernstab und einer mittels Bindemittel gebundenen überwiegend mineralischen Umhüllung. Bei unlegierten Stabelektroden werden üblicherweise unlegierte, weiche Kerndrähte verwendet und die Umhüllung enthält die Legierungselemente zur Einstellung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften. Hochlegierte Stabelektroden werden unterschieden in kernstab- und hüllenlegierte Sorten. Die Dicke und Zusammensetzung der Umhüllung wirken sich wesentlich auf wichtige Kenngrößen aus; dies sind: mechanische Gütewerte, Heiß- und Kaltrissbildung, Schweiß- und Zündverhalten, Werkstoffübergang, Spaltüberbrückbarkeit, Nahtaussehen und Einbrandtiefe. Es gibt dünn-, mitteldick- und dickumhüllte Stabelektroden. Umhüllungstypen Typ Umhüllung A sauer C zellulose R rutil RR dick rutil RC rutilzellulose RA rutilsauer RB rutilbasisch B basisch Die aufgezeigte Vielfalt von Umhüllungstypen kommt bei legierten und hochlegierten Stabelektroden nicht vor, hier unterscheidet man beispielsweise bei Stabelektroden zum Schweißen nichtrostender Stähle nur zwischen basischen Typen und Rutilelektroden. Die richtige Stabelektrode auswählen In Abhängigkeit von der gestellten Schweißaufgabe erfolgt die Auswahl des Elektrodentyps. Typ C (zellulose) Zelluloseumhüllte Stabelektroden sind in allen Positionen gut verschweißbar und besonders für das Schweißen in Fallnahtpositionen geeignet. Sie enthalten organische Substanzen, vor allem Zellulose, in ihrem Mantel. Ein typisches Anwendungsgebiet ist das Fallnahtschweißen von Rohrleitungen und Großpipelines. Die Schweißgeschwindigkeit, Abschmelzleistung und der Einbrand sind hoch. Durch den grobtropfigen Werkstoffübergang ist die Spaltüberbrückbarkeit gut. Das Nahtaussehen ist grobschuppig. Die C-Elekrode erfordert hohe Brennspannungen und ist daher nicht für alle Schweißgeräte geeignet. Typ RA (rutilsauer) Diese Stabelektroden haben eine hohe Abschmelzleistung und sind sehr hoch strombelastbar. Der Werkstoffübergang ist feintropfig, dies führt zu konkaven glatten Nähten und sicherem Erfassen des Wurzelpunktes bei Kehlnähten. Durch niedrigen Si-Gehalt sind sie sehr gut für anschließendes Verzinken, lieren und Gummieren geeignet. Die Schlacke lässt sich leicht entfernen. Typen R, RR Stabelektroden des Rutiltyps werden für das Schweißen von dünnen Blechen verwendet und eignen sich für alle Schweißpositionen mit Ausnahme der Fallnahtposition. Sie zeichnen sich durch einen weniger feinen Tropfenübergang im Vergleich zu den dick rutilumhüllten Elektroden (RR) aus. Elektroden vom Typ RR erzeugen Schweißnähte mit gleichmäßiger und feinschuppiger Oberfläche bei sehr guter Schlackenentfernbarkeit. Typ RC (rutilzellulose) Die rutilzellulose-elektrode erzeugt ein zähflüssiges Schmelzbad. Durch den Zelluloseanteil entsteht weniger Schlacke, sodass diese Elektrode für die Fallnahtschweißung von Kehlnähten im Metallbau (nicht Stumpfnähte an Rohren) geeignet ist. Wegen ihrer universellen Einsetzbarkeit wird sie besonders häufig unter Montagebedingungen verwendet. Typ RB (rutilbasisch) Dieser Elektrodentyp ist durch einen mitteltropfigen Werkstoffübergang, gute Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften und sehr gute Positionsverschweißbarkeit gekennzeichnet. In Kombination mit der hohen Abschmelzleistung kommt diese Elektrode häufig im Rohrleitungs- und Stahlbau bei Zwangslagenschweißungen und Wurzelschweißungen zum Einsatz.
4 6 Lichtbogen-Handschweißen. Typ B (basisch) Basische Elektroden erzielen ein Schweißgut mit hoher Kerbschlagarbeit besonders bei tiefen Temperaturen. Die hohe Risssicherheit des Schweißgutes ist auf dessen hohen metallurgischen Reinheitsgrad zurückzuführen. Zum Einsatz kommen die basischen Elektroden zum Beispiel bei Stählen mit eingeschränkter Schweißeignung oder großen Wanddicken. Unter der Voraussetzung, dass trockene Stabelektroden (Rücktrocknen) verwendet werden, ist eine geringe Kaltrissneigung zu erwarten. Basischumhüllte Stabelektroden sind für das Schweißen in allen Positionen, ausgenommen Fallposition, geeignet. Der Werkstoffübergang ist grobtropfig. 7 messer sein sollte. Basische Elektroden müssen mit sehr kurzen Lichtbogen verschweißt werden. Der Abstand beträgt hier nur "Kernstabdurchmesser x 0,5". Es wird gewöhnlich in Strichraupentechnik gearbeitet, selten mit geringer Pendelbewegung schleppend geschweißt. Eine Ausnahme ist das Schweißen in Steignahtposition, die immer pendelnd mit stechend angestellter Elektrode ausgeführt wird. Wichtige Schweißparameter Der beim Lichtbogen-Handschweißen einzustellende Parameter ist die Schweißstromstärke, die direkten Einfluss auf die Abschmelzleistung und auf den Einbrand hat. Die Spannung wird von der Stromquelle automatisch angepasst. Die beim Schweißen maximal einstellbare Stromstärke ist von der Strombelastbarkeit der Elektroden abhängig. Diese hängt direkt mit dem ohmschen Widerstand des Kernmaterials zusammen. Zu hohe Stromstärken erwärmen die Elektroden so stark, dass die Umhüllung abplatzen kann oder ausglüht. Andererseits ist eine gewisse minimale Stromstärke notwendig, damit die Elektrode richtig abbrennt. Jetzt Fan werden und Wochenendreise für zwei Personen nach Berlin zum Musical Hinterm Horizont gewinnen. Auf vorbeischauen und beim Gewinnspiel mitmachen. JETZT GEFÄLLT MIR D ANKLICKEN UN FAN WERDEN! Stromstärken Durchmesser in mm (d) 5. Der Schweißprozess Zu Beginn des Schweißprozesses wird der Lichtbogen gezündet, indem man mit der Elektrode kurzzeitig das Werkstück berührt und anschließend durch ein leichtes Zurückbewegen den Lichtbogen ausbildet. Bei basischen Elektroden wird häufig auch eine streichende Bewegung auf dem Werkstück empfohlen, damit möglichst keine Teilchen aus der spröden Umhüllung abplatzen können. In jedem Fall muss darauf geachtet werden, dass Zündstellen wieder überschweißt werden und nicht außerhalb des Schweißbereiches liegen. Das richtige Führen der Elektrode Die Elektrode wird quer zur Schweißrichtung senkrecht angestellt und in Schweißrichtung schräg gehalten mit einem Winkel bis zu etwa 45 Grad. Tipp: Für die Lichtbogenlänge lässt sich als Faustformel angeben, dass sie für alle Elektrodenarten außer der basischen Elektrode etwa gleich dem Kernstabdurch- 2,0 2,5 Länge in mm 250/ Stromstärke in Faustregel für Ampere Stromstärke in Ampere x d x d 3,2 350/ x d 5, x d 4,0 6,0 350/ x d x d Die unteren Grenzwerte der Stromstärken sind für das Schweißen von Wurzellagen und in Zwangspositionen vorgesehen, die oberen Grenzwerte für die Positionen PA, PB sowie für Füll- und Decklagen. Hinweis: Die in der Tabelle angegebenen Grenzwerte der Stromstärke gelten für unlegierte Werkstoffe. Hochlegierte Werkstoffe werden bei geringeren Stromstärken verschweißt. Auf jeder Elektrodenverpackung ist der empfohlene Stromstärkenbereich durch den Hersteller angegeben. Der Gewinner wird von uns benachrichtigt. Teilnahmeschluss ist der
5 8 Lichtbogen-Handschweißen. 6. Fehlerursachen Lichtbogenablenkung Beim Gleichstromschweißen kann durch die Wirkung des Magnetfeldes der Lichtbogen abgelenkt werden, sodass ein gleichmäßiges Schweißen behindert wird. Als Folge dieser sogenannten magnetischen Blaswirkung ergeben sich zahlreiche Fehler, wie unzulässige Schlackeneinschlüsse, mangelhafte Durchschweißung und ungenügender Einbrand. Die Ablenkung des Lichtbogens erfolgt in Richtung großer Stahlmassen, in Schweißnahtfugen auf die Naht gerichtet und vom Massenanschluss weg. Als Abhilfen gegen die Lichtbogenablenkung sind bewährt: das Neigen der Elektrode, die Verwendung zusätzlicher Stahlmassen und das Verlegen des Anschlusspunktes des Massekabels. Rücktrocknung Wasserstoff im Schweißgut ist auf Feuchtigkeit in den Elektroden zurückzuführen. Basische Elektroden sind hygroskopisch, deshalb ist besonderes Augenmerk auf trockene Lagerung und Rücktrocknen zu legen. Typische Temperaturen liegen im Bereich von 250 bis 350 C mit Haltezeiten von 30 bis 120 Minuten. Diesbezügliche Herstellerangaben sollten befolgt werden. Schweißnahtfehler Schweißnahtfehler können in unterschiedlicher Form auftreten und verschiedene Ursachen haben. Zu Einbrandkerben kommt es, wenn die Stromstärke zu groß, die Elektrodenhaltung zu steil oder der Lichtbogen zu lang ist. Schlackeneinschlüsse treten auf, wenn Schlackereste überschweißt werden, die Stromstärke zu gering oder die Schweißgeschwindigkeit zu hoch ist. Gaseinschlüsse kommen durch eine unsaubere Oberfläche des Werkstücks, eine feuchte Umhüllung oder einen zu langen Lichtbogen zustande. Wird die Elektrode zu schnell von der Schmelze entfernt, so kann es zur Ausbildung von Endkratern kommen. Besonders bei großen Stromstärken besteht die Gefahr von Schrumpfrissen, durch die Verwendung schlecht geeigneter Werkstoffe oder zu schnelles Abkühlen kommt es zu Rissen im Nahtübergang. Wurzelfehler treten auf, wenn Schlacke bei großem Stirnflächenabstand in den Wurzelbereich eintritt. 7. Arbeitsschutz Ein elementares Thema beim Schweißen stellt der Arbeitsschutz dar, daher sind dessen Grundsätze konsequent einzuhalten. Strahlung Es wird zwischen drei Strahlenarten unterschieden. Der Schweißer wird neben sichtbaren Lichtstrahlen und infraroten oder Wärmestahlen auch ultravioletten Strahlen ausgesetzt. Den besten Schutz vor sichtbaren und unsichtbaren Lichtstrahlen bieten Schweißschirme oder Kopfhelme mit genormten und dunkel getönten Schutzgläsern. Zum Schutz vor Verblitzung durch UV-Strahlen wird das Tragen geeigneter Arbeitskleidung und die Verwendung genormter Schutzgläser in Schutzstufe 9 bis Schutzstufe 12 empfohlen. Wegspringende Schlackenteile Eine Verletzung des Auges kann auch durch das Entfernen der Schlacke hervorgerufen werden. Wegspringende Schlackenteile und Schweißtropfen stellen hier die Gefährdung dar. Zum Schutz davor empfi ehlt sich das Tragen seitlich geschlossener Schutzbrillen mit Klarsichtscheiben oder die Verwendung von Freisichtschirmen. Rauch und Gase Rauch und Gase entstehen beim Schweißen durch die hohen Temperaturen im Lichtbogen. Diese Schadstoffe können in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Elektrode inert, giftig oder krebserzeugend sein und in das Atmungsorgan des Schweißers gelangen. In engen Räumen ist daher beim Arbeiten besondere Vorsicht geboten. Durch persönliche Schutzmaßnahmen wie Schutzschilde und Absaugungen können die maximal zulässigen Konzentrationen im Atembereich des Schweißers unterschritten werden. Elektrischer Strom Zwischen Anschlussklemme der Werkstückleitung und der Schweißleitung herrscht Leerlaufspannung, sofern der Lichtbogen nicht brennt. Gleiches gilt zwischen Spannbacken des Elektrodenhalters und dem Werkstück. Bei Berührung kann es zu tödlichen Stromschlägen kommen. Abhilfe wird durch Isolierung durch Schuhe, Arbeitskleidung und Lederhandschuhe geschaffen. Einfach abgeben und gewinnen! Oder senden Sie uns ein Fax an: Berlins Highlights genießen! Gewinnen Sie eine Wochenendreise für zwei Personen nach Berlin und besichtigen Sie das Deutsche Technikmuseum. Begeben Sie sich auf eine Reise durch die Kulturgeschichte der Technik und erleben Sie am Abend das Musical Hinterm Horizont. Besuchen Sie einen Tag lang das Deutsche Technikmuseum und lassen Sie sich von spannenden Phänomenen zum Entdecken, Erkunden und zum Sammeln eigener Erfahrungen einladen. Erleben Sie eine bewegende Ost-West-Liebesgeschichte mit den größten Hits von Udo Lindenberg. Seien Sie bei dem bedeutendsten Moment der deutsch-deutschen Geschichte noch einmal hautnah dabei. Bitte geben Sie diesen Coupon bis in einem unserer über 25 Gas & More Shops ab. Wir wünschen Ihnen viel Glück! 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