Manuelles Wolfram-Lichtbogenschweißen: Unverzichtbarer Leitfaden

1. Merkmale des manuellen Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißverfahrens

(1) Arbeitsprinzip

Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) ist ein Schutzgasschweißverfahren, bei dem ein Wolframstab als Elektrode und Argon als Schutzgas verwendet werden.

Zwischen der Wolfram-Elektrode und dem Werkstück wird ein Lichtbogen erzeugt, und der Argon-Gasstrom des Schweißbrenners bildet eine dicht geschlossene Schicht im Lichtbogenbereich.

Dies isoliert die Elektrode und das Schmelzbad von der Luft und verhindert deren Eindringen. Die Hitze des Lichtbogens wird zum Schmelzen des Grundmetalls und des Zusatzdrahts verwendet, um ein Schmelzbad zu bilden, das zu einem Gussstück erstarrt. Schweißnaht nach dem Abkühlen.

Da Argon ein inertes Gas ist, reagiert es nicht chemisch mit dem Metall und schützt daher das geschmolzene Metallbad angemessen vor Oxidation.

Argon löst sich auch bei hohen Temperaturen nicht in das geschmolzene Metall auf, was die Bildung von Gaslöchern in der Schweißnaht verhindert. Somit ist die Schutzwirkung von Argon sowohl effektiv als auch zuverlässig und führt zu qualitativ hochwertigen Schweißnähten.

Beim Schweißen schmilzt die Wolframelektrode nicht, daher wird das WIG-Schweißen auch als nicht abschmelzende Elektrode bezeichnet. Lichtbogenschweißen. Je nach verwendeter Stromquelle, WIG-Schweißen wird in Gleichstrom (DC), Wechselstrom (AC) und gepulste Typen unterteilt.

(2) Prozessmerkmale

1) Vorteile des WIG-Schweißens im Vergleich zu anderen Lichtbogenschweißverfahren

a. Überlegener Schutz

Die hohe Qualität der Schweißnaht ist darauf zurückzuführen, dass Argon nicht mit Metallen reagiert und in ihnen unlöslich ist. Der Schweißprozess ist im Wesentlichen ein einfacher Prozess des Schmelzens und Kristallisierens von Metallen, der zu einer reineren und höheren Qualitätsschweißung Naht.

b. Minimale Verformung und Spannung

Der Argon-Gasstrom komprimiert und kühlt den Lichtbogen und konzentriert die Lichtbogenwärme, was zu einer schmalen Wärmeeinflusszone führt. Dadurch werden Verformungen und Spannungen während des Schweißens minimiert, was es besonders geeignet für dünne Blechschweißen.

c. Einfache Beobachtung und Bedienung

Da es ein offener Bogen ist SchweißverfahrenSie ist leicht einsehbar und bedienbar, besonders geeignet für das Schweißen in allen Positionen.

d. Stabilität

Der Lichtbogen ist stabil, die Spritzer sind minimal, und nach dem Schweißen muss die Schlacke nicht entfernt werden.

e. Einfache Kontrolle der Schmelzbadgröße

Da Schweißdraht und Elektrode getrennt sind, kann der Schweißer die Größe des Schmelzbades effektiv kontrollieren.

f. Große Auswahl an schweißbaren Materialien

Fast alle metallische Werkstoffe können WIG-geschweißt werden. Es ist besonders geeignet für das Schweißen von chemisch aktiven Metallen und Legierungen, wie Aluminium, Magnesium, Titan, usw.

2) Benachteiligungen

a. Höhere Ausrüstungskosten;

b. Hohes Ionisierungspotenzial von Argon, schwierige Lichtbogenzündung, die Hochfrequenz-Lichtbogenzündung und Stabilisierungsvorrichtungen erfordert;

c. Beim WIG-Schweißen wird 5-30 Mal mehr UV-Licht erzeugt als beim Lichtbogenhandschweißen, wodurch für den Schweißer schädliches Ozon entsteht, weshalb ein verstärkter Schutz erforderlich ist;

d. Beim Schweißen sind Windschutzmaßnahmen erforderlich.

3) Anwendungsbereich

Das WIG-Schweißen ist ein hochwertiges Schweißverfahren, das in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist.

Es ist besonders vorteilhaft für chemisch aktive Metalle, die mit anderen Lichtbogenverfahren nur schwer zu schweißen sind. SchweißtechnikenDie Qualität der Schweißnähte kann jedoch problemlos mit dem WIG-Schweißen erreicht werden.

Darüber hinaus wird beim Schweißen von Druckrohren aus Kohlenstoffstahl und niedrig legiertem Stahl zunehmend das WIG-Schweißen für das Wurzellagenschweißen eingesetzt, um die Qualität der Schweißung zu verbessern. Schweißnähte.

2. Parameter des manuellen Wolfram-Inertgas-Schweißens (WIG)

Zu den Prozessparametern für das WIG-Handschweißen gehören: Art und Polarität der Stromquelle, Durchmesser der Wolframelektrode, Schweißstrom, Lichtbogenspannung, Argon-Gasdurchflussrate, SchweißgeschwindigkeitDurchmesser der Düse, Abstand der Düse zum Werkstück und Länge des Wolfram-Elektroden-Vorsprungs.

Die richtige Auswahl und rationelle Kombination dieser Parameter sind für eine zufriedenstellende Schweißqualität unerlässlich.

1) Fugen- und Rillentypen

Das WIG-Schweißen wird hauptsächlich zum Schweißen von dünnen Blechen mit einer Dicke von weniger als 5 mm verwendet. Zu den Verbindungsarten gehören Stumpf-, Überlappungs-, Eck- und T-Verbindungen. Bei Blechen mit einer Dicke von weniger als 1 mm können auch Flanschverbindungen verwendet werden. Wenn die Blechdicke mehr als 4 mm beträgt, sollten V-Nuten verwendet werden (für Rohrstöße von 2-3 mm sind V-Nuten erforderlich). Bei dickwandigen Rohrstößen können auch U-Nuten verwendet werden.

2) Reinigung vor dem Schweißen

Die Reinigung vor dem Schweißen ist von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Verbindungsqualität beim WIG-Schweißen. Unter Schutzgas unterliegt das geschmolzene Metall keinen signifikanten metallurgischen Reaktionen, und Oxidation und Verunreinigungen können nicht durch Desoxidation entfernt werden.

Daher sollten vor dem Schweißen die Oberflächen der Werkstücknuten, beide Seiten der Verbindung und der Zusatzdraht mit einem organischen Lösungsmittel (Benzin, Aceton, Trichlorethylen, Tetrachlorkohlenstoff usw.) gereinigt werden, um Öl, Feuchtigkeit, Staub und Oxidschichten zu entfernen.

Bei Materialien, bei denen die Oberflächenoxidschicht eine starke Bindung mit der Grundschicht eingeht, wie z. B. bei rostfreien Stahl- und AluminiumlegierungUm die Oxidschicht zu entfernen, sollten mechanische Methoden angewandt werden.

Üblicherweise werden Edelstahl- oder Kupferdrahtbürsten, feine Schleifscheiben oder Schleifbänder verwendet.

3) Art und Polarität der Stromquelle

Die Art und Polarität der Stromquelle kann je nach Material des Werkstücks ausgewählt werden, wie in der folgenden Tabelle dargestellt.

Auswahl des Stromquellentyps und der Polarität

Bei der positiven Gleichstromelektrode (DCEP) wird das Werkstück mit dem Pluspol verbunden, der eine höhere Temperatur aufweist und sich zum Schweißen von dicken Werkstücken und Metallen eignet, die schnell Wärme abgeben.

Der Wolframstab ist mit dem Minuspol verbunden, der eine niedrigere Temperatur aufweist, wodurch der zulässige Strom erhöht und der Verschleiß der Wolframelektrode minimiert werden kann.

Bei der negativen Gleichstromelektrode (DCEN) ist die Wolframelektrode mit dem Pluspol verbunden, was zu einem hohen Elektrodenverschleiß führt, weshalb sie nur selten verwendet wird.

Beim Wechselstrom-Wolfram-Inertgas-Schweißen (AC WIG) hat die Kathode während der Halbwelle, in der das Werkstück negativ und die Wolframelektrode positiv ist, die Wirkung, die Oxidschicht zu entfernen, was als "Kathodenreinigungseffekt" bezeichnet wird.

Beim Schweißen von Aluminium, Magnesium und deren Legierungen, die eine dichte, hochschmelzende Oxidschicht auf ihrer Oberfläche haben, führt diese Oxidschicht, wenn sie nicht entfernt werden kann, zu Defekten wie unvollständigem Aufschmelzen, Schlackeneinschlüssen, Faltenbildung auf der Schweißfläche und innerer Porosität.

Die Halbwelle, bei der das Werkstück positiv und die Wolframelektrode negativ ist, kann die Wolframelektrode kühlen und so den Verschleiß verringern. Daher wird das AC-WIG-Schweißen häufig zum Schweißen von stark oxidierendem Aluminium, Magnesium und deren Legierungen verwendet.

4) Wolfram-Elektroden-Durchmesser

Der Durchmesser der Wolframelektrode wird hauptsächlich nach der Dicke des Werkstücks, der Größe des Schweißstroms und der Polarität der Stromquelle ausgewählt.

Eine falsche Wahl des Durchmessers der Wolframelektrode kann zu einem instabilen Lichtbogen, starkem Verschleiß der Wolframstäbe und Wolframeinschlüssen in der Schweißnaht führen. (Wolfram-Elektroden-Zusammensetzung: Als Elektrode ist die Wolframelektrode für die Stromführung, die Zündung des Lichtbogens und die Aufrechterhaltung des Lichtbogens verantwortlich.

Wolfram ist ein hochschmelzendes Metall (Schmelzpunkt 3410±10℃) mit hoher Temperaturbeständigkeit (Siedepunkt 5900℃), guter elektrischer Leitfähigkeit und einer starken Fähigkeit, Elektronen zu emittieren, wodurch sich Wolframstäbe für die Verwendung als Elektroden eignen).

5) Schweißstrom

Die Wahl des Schweißstroms richtet sich hauptsächlich nach der Dicke des Werkstücks und der räumlichen Position. Sowohl zu große als auch zu kleine Schweißströme können zu einer schlechten Schweißnahtbildung führen oder Schweißfehler.

Daher muss der Schweißstrom innerhalb des Bereichs der zulässigen Schweißströme für verschiedene Wolframelektrodendurchmesser richtig gewählt werden, wie in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Zulässige Strombereiche für Wolfram-Elektroden mit verschiedenen Durchmessern (mit Oxiden)

Form der Wolfram-Elektrodenspitze und Strombereich

6) Lichtbogenspannung

Die Lichtbogenspannung wird durch die Lichtbogenlänge bestimmt. Mit zunehmender Spannung nimmt die Schweißnahtbreite leicht zu, während der Einbrand abnimmt.

Durch die Abstimmung von Schweißstrom und Lichtbogenspannung kann die Form der Schweißnaht gesteuert werden. Wenn die Lichtbogenspannung zu hoch ist, kann es leicht zu einer fehlenden Verschmelzung kommen und die Argonschutzwirkung verschlechtert sich.

Daher sollte die Lichtbogenlänge so weit wie möglich minimiert werden, ohne einen Kurzschluss zu verursachen. Der übliche Bereich der Lichtbogenspannung beim Wolfram-Argon-Schweißen beträgt 10-24 Volt.

7) Argon-Gasfluss

Um den Schweißbereich zuverlässig vor Luftverschmutzung zu schützen, muss ein ausreichender Schutzgasstrom vorhanden sein. Je größer der Argon-Gasstrom, desto stärker ist die Fähigkeit der Schutzschicht, dem Einfluss der strömenden Luft zu widerstehen.

Ist die Durchflussmenge jedoch zu groß, wird nicht nur Argon verschwendet, sondern der Schutzgasstrom kann auch Turbulenzen bilden, die Luft in den geschützten Bereich bringen und die Schutzwirkung verringern.

Daher sollte die Durchflussmenge von Argon richtig gewählt werden. Die Durchflussmenge des Gases kann im Allgemeinen anhand der folgenden empirischen Formel bestimmt werden:

Q = (0,8 - 1,2) D

Wo:

• Q ist der Argon-Gasdurchsatz, L/mm
• D ist der Düsendurchmesser, mm.

(Reinheit von Argon: Verschiedene Metalle erfordern unterschiedliche Reinheitsgrade von Argon. Zum Schweißen von hitzebeständigem Stahl, rostfreiem Stahl, Kupfer und Kupferlegierungen sollte der Reinheitsgrad von Argon höher als 99,70% sein; zum Schweißen von Aluminium, Magnesium und deren Legierungen sollte der Reinheitsgrad von Argon höher als 99,90% sein; zum Schweißen von Titan und dessen Legierungen sollte der Reinheitsgrad von Argon höher als 99,98% sein. Der Reinheitsgrad von im Inland hergestelltem Industrie-Argon kann 99,99% erreichen, so dass eine Reinigung bei der eigentlichen Produktion im Allgemeinen nicht in Betracht gezogen wird).

8) Geschwindigkeit beim Schweißen

Wenn die Schweißgeschwindigkeit steigt, sollte auch der Argon-Gasstrom entsprechend erhöht werden. Wenn die Schweißgeschwindigkeit zu hoch ist, kann die Schutzschicht aufgrund des Luftwiderstands, der den Schutzgasstrom beeinflusst, von der Wolframelektrode und dem Schweißbad abweichen, wodurch die Schutzwirkung beeinträchtigt wird.

Gleichzeitig hat die Schweißgeschwindigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Ausbildung der Schweißnaht. Daher sollte eine geeignete Schweißgeschwindigkeit gewählt werden.

9) Düsendurchmesser

Wenn der Düsendurchmesser vergrößert wird, sollte gleichzeitig auch der Gasfluss erhöht werden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schutzbereich größer und die Schutzwirkung ist besser.

Wenn die Düse jedoch zu groß ist, steigt nicht nur der Argonverbrauch, sondern der Brenner kann möglicherweise nicht hineingelangen, oder er behindert die Sicht des Schweißers und erschwert die Beobachtung des Vorgangs.

Daher liegt der Düsendurchmesser für das allgemeine Wolfram-Argon-Lichtbogenschweißen am besten zwischen 5-14 mm.

Darüber hinaus kann der Düsendurchmesser auch nach der empirischen Formel gewählt werden:

D = (2,5 - 3,5) d

Wo:

• D ist der Düsendurchmesser (normalerweise der Innendurchmesser), mm;
• d ist der Durchmesser der Wolframelektrode, mm.

10) Abstand von der Düse zum Werkstück

Gemeint ist hier der Abstand zwischen der Stirnfläche der Düse und dem Werkstück. Je kleiner dieser Abstand ist, desto besser ist die Schutzwirkung.

Deshalb sollte der Abstand zwischen Düse und Werkstück so gering wie möglich sein, aber wenn er zu gering ist, wird die Bedienung und Beobachtung unpraktisch. Daher liegt der übliche Abstand zwischen Düse und Werkstück zwischen 5-15 mm.

11) Wolfram-Elektrodenverlängerung Länge

Um zu verhindern, dass die Lichtbogenhitze die Düse beschädigt, ragt das Ende der Wolframelektrode aus der Düse heraus. Der Abstand zwischen dem Ende der Wolframelektrode und der Düsenfläche wird als Verlängerungslänge der Wolframelektrode bezeichnet.

Je kleiner die Verlängerungslänge der Wolframelektrode ist, desto geringer ist der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück und desto besser ist die Schutzwirkung, aber wenn sie zu gering ist, behindert sie die Beobachtung des Schweißbades.

In der Regel ist beim Schweißen von Stumpfnähten eine Wolfram-Elektrodenverlängerung von 3-6 mm besser. Beim Schweißen einer Kehlnahtist eine Wolfram-Elektrodenverlängerung von 7-8 mm besser.