gerätetechnik

Der Grundstrom hat die Aufgabe, den Lichtbogen zwischen den
einzelnen Pulsstromphasen aufrecht zu erhalten. Dabei kommt
es auf die richtige Dosis an. Ein zu hoher Grundstrom bewirkt
zu starkes Anschmelzen der Drahtelektrode und führt zu großvolumigen
Tropfen. Das wiederum verschlechtert die Tropfenablöse.
Ist der Grundstrom dagegen zu niedrig, ist die Ionisation
der Lichtbogenstrecke zu gering und der Lichtbogen kann in der
Grundstromphase abreißen.
In der Fachliteratur ist oft zu lesen, dass der Impulsstrom die
Aufgabe hat, den Tropfen vollständig vom Schweißdraht zu
lösen. Stattdessen soll der Impulsstrom den Tropfen nur stark
einschnüren, damit er sich beim schwächeren Ablösestrom sanft
vom Schweißdraht lösen kann. Wichtig ist dabei, dass zu einer
bestimmten Pulsstromhöhe eine darauf abgestimmte Pulsstromzeit
zu wählen ist, um die erforderliche Pulsenergie zu erhalten.
Die Höhe des Pulsstromes ist in erster Linie vom Werkstoff
und Durchmesser der Drahtelektrode, sowie dem verwendeten
Schutzgas abhängig. Bei einer zu kurz gewählten Pulsstromzeit
kann ein sehr hoch gewählter Pulsstrom z. B. nicht den
gewünschten Tropfenablöse Effekt erzeugen. Um einen kurzschlussfreien
Werkstoffübergang zu gewährleisten, muss der
Impulsstrom oberhalb der kritischen Grenze für ein vollständiges
Einschnüren des Tropfens liegen.
Die Intensität des Impulsstromes und die Dauer der Pulsstromzeit
(Abb.3) : Darstellung der konventionellen Lichtbogenprozesse „Kurz- / Übergangs-
/ Sprühlichtbogen“ im Vergleich zum innovativen „Puls- / Puls modulierter-
/ Sprühlichtbogen
bestimmen die Tropfen-Einschnürungskraft (Pinch-Effekt)
sowie die auf den Tropfen einwirkenden Beschleunigungskräfte.
Weiter beeinflusst die Pulsstromhöhe den Lichtbogendruck, der
durch die Plasmasäule auf das Schmelzbad wirkt. Diese Parameter
ermöglichen es zum Beispiel, gezielt den Einbrand zu erhöhen,
womit allerdings umgekehrt auch eine geringfügige Verringerung
der Schweißgeschwindigkeit verbunden ist. Der Einfluss
des Stromes ist aber noch umfassender. Ein zu hoher Pulsstrom
kann aufgrund seiner hohen Pulsenergie ein Zerplatzen des
Tropfens bewirken und so zu vielen sehr kleinen unerwünschten
Fachartikel
Gerätetechnik 23
(Abb.4) : : Kehlnaht zwischen Rohr und Flansch aus Stahl, a = 5 mm, mit
Drahtgeschwindigkeit von 12 m/min, Schweißgeschwindigkeit 90 cm/min und
Zusatzwerkstoff ER 70 mit Ø 1,4 mm Draht.
Spritzern führen. Ist der Impulsstrom dagegen zu gering, steht
nicht genügend Energie für den Pinch-Effekt (Tropfen-Einschnürkraft)
zur Verfügung. Der Tropfen an der Schweißdrahtspitze
schnürt folglich nicht stark genug ein und der Tropfenübergang
verläuft sehr träge, weil sich der Tropfen meist erst nach mehreren
Pulsen vom Schweißdraht löst. Dabei stört vor allem, dass
diese Art des Tropfenübergangs teilweise sehr große Spritzer verursacht
und die Schweißtropfen oft außerhalb der Lichtbogenachse
neben der Schweißnaht landen. Das erhöht den Aufwand
für Nacharbeit erheblich.
Die in Millisekunden gemessene Dauer der Impulsphase hängt
im Wesentlichen vom verwendeten Schutzgas, dem Zusatzwerkstoff
und dessen Durchmesser ab. Dabei gilt: Je niedriger der
Impulsstrom und je größer der Schweißdrahtdurchmesser sind,
desto länger muss die Pulsstromzeit andauern, um einen kurzschlussfreien
Werkstoffübergang zu ermöglichen. Weiter gilt
es, Randaspekte beim Erstellen der Kennlinien zu beachten. So
sollte, wenn es das Tropfenablöseverhalten zulässt, der in A/ms
gemessene Stromabfall am Ende der Pulsstromzeit nicht zu steil
sein. Das wirkt sich günstig auf die Verringerung des Lärmpegels
aus. Die Schnelligkeit des Stromabfalls wiederum hängt von
Parametern wie Zusatzmaterial und der Zusammensetzung der
Schutzgase ab.
Das Erstellen von Kennlinien ist also ein mächtiges Werkzeug
zum Optimieren von Schweißprozessen. Allerdings setzt
es tiefgreifende Kenntnisse der Lichtbogentechnik voraus. Dem
interessierten Anwender bietet Fronius als technisches Hilfsmittel
dazu ein geeignetes Werkzeug: die universelle Bedieneinheit
RCU5000i mit Speicher. Mit ihr können Anwender Kennlinien für
Fronius-Schweißsysteme im Puls- oder Standard-Prozess für alle
handelsüblichen MIG/MAG-Schweißzusätze erstellen und speichern.