Hauptvarianten von GTAW

Es gibt eine Reihe von Varianten des GTAW-Verfahrens (Gas Tungsten Arc Welding), und einige der beliebtesten sind die folgenden: 1. GTAW-Impulsstrom 2. GTAW-Heißdraht 3. GTAW-Lichtbogenschweißen.

Variante # 1.Pulsed Current GTAW:

Bei dem gepulsten Strom GTAW wird der Schweißstrom in Impulsen und nicht in einer konstanten Größe geliefert. Dies liegt daran, dass das herkömmliche GTAW, wenn es für dünne Bleche verwendet wird, einen sehr geringen Strom erfordert, der abhängig von der Art des Stroms den Lichtbogen von Punkt zu Punkt auf der Oberfläche des Schweißbades und der Elektrodenspitze wandern lässt. Die Stabilität des Lichtbogens kann in solchen Fällen erreicht werden, wenn der Strom in Impulsen geliefert wird. Die Art der Änderung des Schweißstroms vom konventionellen zum Impulsmodus für Gleich- und Wechselstromlichtbogen ist in Abb. 9.19 dargestellt.

Das Erwärmen und Verschmelzen findet während der Impulsstromperioden statt, während die Kühlung und Verfestigung während der Hintergrundstromperioden stattfinden. Gepulste GTAW-Stromquellen sind mit speziellen Geräten ausgestattet, um diese Impuls- und Hintergrundströme und ihre Zeiträume einzustellen. Sobald diese Parameter eingestellt und eingestellt sind, liefert die Stromquelle Impulsstrom und Hintergrundstrom für die entsprechenden Zeiträume, bis neue Einstellungen für ein anderes Material oder einen Job vorgenommen werden.

Das Pulsieren des Schweißstroms bietet eine leistungsstarke Methode, um die Toleranz von GTAW für das Anpassen von Schwankungen im Werkstück zu erhöhen. Das Schweißen mit gepulstem Strom führt zu einer Reihe getrennter Punkte, die sich normalerweise um etwa 50% des Punktdurchmessers überlappen.

Wenn der Schweißkopf während der Impulsperiode stationär gehalten wird, sehen die Punkte kreisförmig aus und haben bei den eingestellten Stromparametern eine maximale Durchdringung (siehe Abb. 9.20). Wenn der Schweißkopf mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit bewegt wird, werden die Punkte mit etwas weniger Eindringen verlängert.

Diese kontinuierliche Bewegung des Schweißkopfes ist eine bevorzugte Schweißmethode. DCEN ist die bevorzugte Stromversorgung, obwohl Wechselstrom verwendet wird, wenn die Reinigungswirkung der mobilen Kathode eine wesentliche Anforderung ist, wie beim Schweißen von Aluminiumlegierungen und Aluminiumbronzen.

Im Allgemeinen wird der Impulsstrom auf das 1-5- bis 2-fache des normalen Dauerstroms eingestellt, der für denselben Auftrag verwendet wird. Der Hintergrundstrom wird auf 15 bis 25% des Impulsstrombetrags eingestellt. Wenn der Impulsstrom beispielsweise auf 200 A eingestellt ist, kann der Hintergrundstrom zwischen 30 und 50 Ampere eingestellt werden.

Die Zeiträume für die Impuls- und Hintergrundströme sind gleichermaßen wichtig, da der erstere die Größe des Schweißbades und die Eindringtiefe bestimmt, während der letztere die Erstarrungsrate der Schmelzwulst steuert. Wenn das Schweißbad zu groß wird, verringert sich die Impulszeitdauer und wenn die Durchdringung zu tief ist, verringert sich die Impulsstromstärke.

Rechteckimpulse werden für die meisten Zwecke als zufriedenstellend befunden. Falls erforderlich, kann jedoch ein beliebiger Impuls erzeugt werden, um die gewünschten Ziele zu erreichen. Zum Beispiel zeigt Abb. 9.14 einen zusammengesetzten Impuls, der einen zufriedenstellenden Kraterfüllvorgang ermöglicht und die Rissbildung in Schweißnähten kontrolliert. Während die Rechteckimpulse durch Einbau eines einfachen Widerstands mit Bypass-Umschaltung in die Ausgangsschaltung eines herkömmlichen Satzes erhalten werden können, ist für spezielle geformte Impulse jedoch eine Transistorsteuerung des Ausgangsstroms notwendig.

Verzerrungen oder Verzug, insbesondere bei dünnen Materialien, werden durch die Verwendung von gepulstem GTAW reduziert. Die Hauptanwendung des Impuls-GTAW ist jedoch das Verschweißen unterschiedlicher Materialien oder des gleichen Materials mit unterschiedlichen Dicken. Eine weitere wichtige Anwendung ist das Verlegen von Wurzelläufen beim Rohrschweißen. Dies reduziert den Wärmestau und folglich die Schwankung der Wurzeldurchdringung. Rohr-zu-Rohr-Blech-Schweißnähte eignen sich besonders für Impuls-GTAW, da sie unterschiedliche Dicken und Umfangsfugen aufweisen.

Der Impulsstrom GTAW wird hauptsächlich als automatischer Prozess verwendet, kann aber auch im manuellen Modus erfolgreich verwendet werden. Das Pulsieren des Stroms verringert jedoch die Schweißgeschwindigkeit.

Variante 2: Hot Wire GTAW:

Bei dieser Variante des GTAW-Prozesses wird ein zusätzlicher elektrischer Kreis verwendet, um den Zusatzdraht zu erwärmen, bevor er dem Schweißbad zugeführt wird. Ansonsten ähnelt das Gerät dem für die Zuführung von Kaltdraht verwendeten. Der Draht wird durch elektrische Widerstandsheizung mit niedriger Wechselspannung von einer Stromquelle mit konstantem Potential erhitzt.

Wenn der Heißdraht-GTAW-Prozess für die Abwärtsschweißposition verwendet wird, wird der Draht mechanisch zugeführt und ein Schutzgasschild ist vorgesehen, um das Schweißbad und den Heißdraht vor Oxidation zu schützen. Ein solches System ist in Abb. 9.21 dargestellt.

Normalerweise wird eine Mischung aus 75/25 He-Ar verwendet, um die Wolframelektrode, den Schweißdraht und das Schweißbad abzuschirmen.

Heißdraht-GTAW führt zu einer beträchtlichen Erhöhung der Abscheidungsrate, die sich der durch GMAW erhaltenen annähern kann. Der Vergleich zwischen den Abscheidungsraten, die durch Heißdraht- und Kaltdraht-GTAW-Prozesse erzielt werden, ist in Abb. 9.22 dargestellt

Der Stromfluss zum Erwärmen des Einfülldrahts wird durch Herstellen eines Kontakts zwischen dem Draht und der Werkstückoberfläche an der Schweißbadkante eingeleitet. Der heiße Draht wird hinter dem Lichtbogen in einem Winkel von 40 ° - 60 ° zwischen dem Draht und der Wolframelektrode geführt. Für den Drahtheizkreis wird Wechselstrom verwendet, um einen Lichtbogenschlag zu vermeiden.

Die Verwendung von Wechselstrom zum Erwärmen des Drahtes führt jedoch zu einer Oszillation des Gleichstrom-Wolfram-Lichtbogens in Längsrichtung um 30 °, wenn der Heizstrom 60% des Lichtbogenstroms beträgt und die Schwingung 120 ° beträgt, wenn die beiden Ströme gleich sind. Um die Schwingung zu kontrollieren, verwenden Sie am besten Füllerdraht mit einem maximalen Durchmesser von b7 mm, der den Heizstrom auf 60% des Lichtbogenstroms begrenzt.

Heißdraht GTAW wurde erfolgreich zum Schweißen von Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen, rostfreien Stählen und Legierungen aus Kupfer und Nickel eingesetzt. Das Vorwärmen des Drahts ist für Materialien mit hoher Leitfähigkeit, wie Aluminium und Kupfer, nicht sehr zufriedenstellend, da sie zum Erwärmen höhere Ströme erfordern, was zu ungleichmäßigem Schmelzen und übermäßigem Lichtbogen darunter führt. Eine weitere wichtige Verwendung von Heißdraht-GTAW wird in Oberflächenbelägen insbesondere zum Abscheiden von Edelstahl auf kohlenstoffarmer Stahlbasis vorgenommen.

Variante 3: GTAW-Lichtbogenschweißen:

Das Lichtbogenschweißen ist eine wichtige Variante des GTAW-Prozesses. Die verwendete Ausrüstung ist im Wesentlichen die gleiche wie für herkömmliche GTAW, mit der Ausnahme, dass das Steuersystem eine Zeitmessvorrichtung enthält und die Brennerdüse modifiziert ist.

Lichtbogenpunktschweißen kann entweder mit Wechselstrom oder mit Dcen durchgeführt werden. Gleichstrom mit Elektroden-Negativ wird für alle Materialien verwendet, außer für Aluminium, für das Wechselstrom mit kontinuierlicher Überlagerung von Hochfrequenzstrom verwendet wird. Die Brennerdüse dient zum Aufbringen von Druck, um die geschweißten Teile in engem Kontakt zu halten. Die Düse besteht aus Kupfer oder Edelstahl und wird oft wassergekühlt, da der Lichtbogen vollständig in der Düse eingeschlossen ist.

Das Düsendesign entscheidet über den Abstand der Elektrode zum Werkstück, was für eine gute Schweißnaht entscheidend ist. Die Düse ist mit Entlüftungsöffnungen versehen, um den Gasstrom zu beeinflussen und zu entweichen. Der Innendurchmesser der Düse ist der Durchmesser der Wolframelektrode und beträgt üblicherweise etwa 12 mm. Der Schweißbrenner ist auch mit einem Auslöseschalter versehen, der den Punktschweißzyklus auslöst.

Das verwendete Schutzgas ist entweder Helium oder Argon mit einer Flussrate von 2 bis 5 bis 4 bis 5 Litern / min. Der Kontakt zwischen Düse und Arbeitsfläche sollte gut sein, um einen übermäßigen Gasstrom zu vermeiden. Helium bietet eine kleine Schweißlinse mit größerer Penetration, während Argon eine größere Schweißlinse mit geringerer Penetration erzeugt.

Der normale Arbeitsablauf ist, dass der Punktschweißbrenner auf das Werkstück gedrückt wird, an dem die Punktschweißung erfolgen soll. Durch das Einschalten wird der Brenner ausgelöst, und der Gas- und Wasserfluss wird ausgelöst, um das System zu reinigen und die Kühlung zu beeinflussen. Der Lichtbogen wird durch die HF-Entladung ausgelöst, für die die Umrissschaltung in Abb. 9.23 dargestellt ist.

Der Lichtbogen wird für die voreingestellte Zeit fortgesetzt und die Schweißnaht erreicht. Kupfer-Stützplatte wird zum Punktschweißen dünner Bleche mit einer Dicke von beispielsweise 0, 5 mm verwendet. Es ist besser, einen Hochstrom-Kurzzeitzyklus anstelle eines Niedrigstrom- und Langzeitzyklus zu verwenden. Übermäßiger Strom kann zu Spritzern führen. Die Steuerung der Lichtbogenlänge ist auch wichtig, da ein langer Lichtbogen zu Überhitzung und Unterätzung führt, während ein kurzer Lichtbogen häufig zu einer Elektrodenverunreinigung aufgrund eines Kurzschlusses zwischen der Spitze und der sich ausdehnenden Metallschmelze führt.

Das WIG-Lichtbogenschweißen wird für eine maximale Blechdicke von 1, 6 mm verwendet. Normalerweise wird kein Füllmetall verwendet, aber wenn es erforderlich ist, wird es mit Hilfe spezieller Drahtzuführungen zugeführt. Das Hinzufügen von Zusatzdraht verbessert die Konfiguration der Nugget und hilft, Kraterrisse zu überwinden.

Das WIG-Lichtbogenschweißen wird häufig bei der Herstellung von automatischen Teilen, Präzisionsmetallteilen und Teilen für elektronische Bauteile und Geräte eingesetzt. Dies ist besonders nützlich, wenn der Zugang zu einer Überlappungsverbindung nur von einer Seite möglich ist. Das Verfahren wird hauptsächlich im halbautomatischen Modus verwendet, es kann jedoch durch ein numerisch gesteuertes System (NC-System) mechanisiert und sogar gesteuert werden, um eine hohe Produktionsrate zu erreichen.

Die Doppelelektrode GTAW wird dort eingesetzt, wo eine glatte, breite Schweißnaht erforderlich ist, beispielsweise bei der Herstellung von Kabelummantelungen aus Band. Zwei Wolframelektroden werden mit getrennter Phasenspeisung vom Scott-Zweiphasentransformator verwendet.

Somit trifft der Lichtbogen von jeder Elektrode getrennt auf. Die beiden Elektroden werden nebeneinander entlang der Verbindungsstelle bewegt, um eine breite glatte Schweißung ohne Hinterschneidungen zu erhalten. Eine solche Anordnung kann zum Legen eines Kosmetikstranges oder zum Auftragen verwendet werden.

Manuelles programmiertes GTAW kann durch einen fußgesteuerten Rheostat zum Starten und Fertigstellen einer Schweißnaht erreicht werden. Für einige spezifische Schweißungen sind während des Schweißzyklus zusätzliche Stromänderungen erforderlich, die von Programmierern auf Befehl eines Schalters ausgeführt werden.

Ein Fingerschalter am WIG-Brenner kann verwendet werden, um ein bestimmtes Programm auszuwählen, um eine gewünschte Schweißnaht zu erreichen. Der Schalter kann auch verwendet werden, um ein Programm zu beenden oder es zu wiederholen. Diese Art des Schweißens mit GTAW wird als manuell programmiertes GTAW bezeichnet und wird allgemein zum Schweißen von Rohr-zu-Rohr-Blech und Wurzelschweißen in Rohrleitungen verwendet.