FT_04
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Set of flashcards Details
| Flashcards | 75 |
|---|---|
| Language | Français |
| Category | Micro-Economics |
| Level | Primary School |
| Created / Updated | 24.10.2015 / 25.10.2015 |
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Einfluss der Aktivgaskomponente im Schutzgas auf
Einbrandform und Oxidationsverhalten
Im rechten Makroschliff ist deutlich der sogenannte „Argonfinger“ zu erkennen, wohin bei
Verwendung von reinem CO2 ein breites Einbrandprofil zu erkennen ist.
Oxidation nimmt mit steigendem O-Gehalt zu
O2 zeigt nochmals gesteigertes Oxidationsverhalten im Vergleich zu CO2
Einbrandprofil wird mit zunehmenden Argongehalt spitzer („Argonfinger“)
Nenne und erkläre Typische Fehler beim MSG-Schweißen
Nahtansatzfehler
Endkraterfehler
Porenbildung
Bindefehler durch vorlaufendes Schmelzbad
Welche Nahtbereiche sind besonders gefährdet für Schweißnahtfehler?
Erkläre warum
Was sind Gegenmaßnahmen?
Nahtanfang und -ende:
Da die Einbringung der thermischen Prozessenergie mit dem Zusatzdrahttransport
gekoppelt ist
Nahtanfang:
Zu Beginn des Prozesses bildet sich das Schmelzbad aus, wobei ganz zu Anfang das
schmelzflüssige Zusatzmaterial auf den noch kalten, bzw. noch nicht vollständig
erschmolzenen Grundwerkstoff trifft.
Schweißnahtende:
Ebenso ist das Schweißnahtende gefährdet, da bei abrupten Beenden des Prozesses ein ungefüllter Endkrater verbleibt, welcher besonders für Risse empfänglich ist.
Maßnahmen:
Spezielle Startprogramme gefahren und bzw. Startbleche genutzt, welche
anschließend entfernt werden.
Endkraterprogramme zum Füllen des Endkraters, bzw. Endbleche genutzt. Der Lichtbogen muss zwingend vor Umgebungsatmosphäre geschützt werden, ansonsten können sich Poren bilden und Oxidation stattfinden, bzw. der Abbrand von Legierungsbestandteilen stark ansteigen.
Wann können Bindungsfehler entstehen?
Was ist an diesen Fehlern kritisch und wann treten sie auf?
Erklre Bindungsfehler durch vorlaufendes Schmelzbad
Bindefehler können grundsätzlich dann entstehen, wenn der Lichtbogen den
Grundwerkstoff nicht sauber erfassen kann.
Brennt der Lichtbogen z.B. auf der Schmelze, wirkt diese wie ein thermischer Isolator und der Grundwerkstoff wird nicht erschmolzen. Das schmelzflüssige Zusatzmaterial erstarrt ohne nennenswerte Anbindung auf dem Grundwerkstoff, dargestellt auf dem Makroschliff einer Kehlnaht.
Kritisch: Nicht visuell erkennbar! Da insbesondere Wurzelbindefehler bei
Belastungen der Naht in Druckbereichen liegen können, sind diese als sehr kritisch
einzuschätzen.
Auftreten: Bindefehler können besonders bei zu langsamer Schweißgeschwindigkeit auftreten, oder auch bei zu steiler Anstellung des Brenners. Hierbei wird die Schmelze durch den Lichtbogendruck vor der eigentlichen Schmelzfront vorangetrieben und unterbindet den Kontakt von Lichtbogen und Grundwerkstoff.
Welche Werkstoffe werden mit Aktivegas und welche mit Inertgas geschweißt?
Erkläre warum (anhand eines Beispiels) anhand desWärmeleitung/Wärmekapazität/Verzug Diagramm
Außer Stahl wird kaum ein Werkstoff mit Aktivgasen geschweißt, sondern fast ausschließlich mit inerten Gasen und Gasmischungen.
Beispielhaft seien hier Aluminiumlegierungen aufgezeigt.
Aluminiumwerkstoffe unterscheiden sich durch ihre Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, sowie ihr Verzugsverhalten beim Schweißen sehr von Stahlwerkstoffen (unten links).
Insbesondere bei dickeren Werkstücken muss dies bei der Auswahl des Prozessgases
(ggf. mit Heliumanteil) berücksichtigt werden. Einige Aluminiumlegierungen sind
heißrissgefährdet (oben links), so dass hier geeignete Zusatzwerkstoffe verwendet
werden müssen um die Heißrissgefahr zu minimieren.
Eine Besonderheit beim Fügen von Aluminium ist die Neigung zur Porenbildung durch
Wasserstoff. Beim Erstarren lässt die Löslichkeit von Wasserstoff in Aluminium
sprunghaft nach, so dass der Wasserstoff, welcher nicht in Lösung gehalten werden
kann, Kavitäten in der Schmelze bildet. Durch das kurze Erstarrungsintervall kann hier
kein sauberes Ausgasen erfolgen und der gasförmige Wasserstoff wird im
erstarrenden Schmelzgut als Pore gefangen.
In Abhängigkeit welcher Schweißparameter stellen sich unterschiedliche Lichtbogenarten ein?
Worin unterscheiden sie sich?
In Abhängigkeit der eingestellten Schweißparameter (Schweißstrom,
Schweißspannung, Drahtvorschub etc.) und des eingesetzten Schutzgases stellen
sich unterschiedliche Lichtbogenarten ein, die sich in ihrem Werkstoffübergang
unterscheiden
Nenne die Eigenschaften des Kurzlichtbogens
Kurzlichtbogen
– unter CO2,Misch- und Inertgasen)
– geringeAbschmelzleistungen, rel.geringer Energieeintrag
– kurzer, stabilerLichtbogen
– Tropfenübergang erfolgtim Kurzschluss,Spritzerbildung
– zyklisches Wiederholenvon Kurzschluss- undLichtbogenbrennphase
– Kurzschlussfrequenzenca. 50Hz – 120Hz
– Anwendung:Dünnblechbereich,Wurzelschweißungen,Zwangslagen
Beschreibe den Werkstoffübergang beim Kurzlichtbogen
Skizziere das I/t Diagramm
Nenne geeignete Fälle für den Kurzlichtbogen
In derLichtbogenbrennphase wird Werkstoff aufgeschmolzen, der sich am Elektrodenende
ansammelt.
Es bildet sich ein Tropfen, der mit der Zeit immer größer wird.
DerLichtbogen verkürzt sich und die Spannung sinkt langsam ab.
Es kommt zurBerührung des Elektrodenendes mit dem Werkstück und somit zum Kurzschluss.
Inder Kurzschlussphase wird der flüssige Elektrodenwerkstoff über dieOberflächenspannung in das Schmelzbad gezogen. Dabei wird der flüssige Steg amElektrodenende immer schmaler.
Gleichzeitig führt der ansteigende Strom im Kurzschluss zu einer sehr hohen
Stromdichte im Steg, die eine plötzliche Verdampfung des Reststeges bewirkt. Dabei
zündet der Lichtbogen neu.
Die Kurzlichtbogentechnik eignet sich besonders fürZwangspositionen und Wurzellagen. Durch Begrenzung derStromanstiegsgeschwindigkeit in der Kurzschlussphase mit einer Drossel geht derFreibrennprozess sanfter und deutlich spritzerärmer vonstatten.
Nenne die Eigenschaften des Sprühlichtbogens
Skizziere das I/t Diagramm
– Sprühlichtbogen (Mischgasmit Argonanteil > 80 %,Inertgas)
– Besteht das Schutzgas zu über 80% aus Inertgas, bildet sich bei hohen Stromstärken
der Sprühlichtbogen aus
– urch einen kurzschlussfreien, sprühregenartigenWerkstoffübergang gekennzeichnet
– mittlere bis hoheAbschmelzleistungen
– kurzschlussfreierTropfenübergang,spritzerarm
– Tropfenfrequenz 200 ~400 Hz
– rel. hoher Energieeintrag
– langer Lichtbogen, Neigungzu Einbrandkerben
– Anwendung: Dickblech,Fülllagen, Wannenlage
Nenne die Eigenschaften des Impulslichtbogens
Skizziere das I/t Diagramm
– Impulslichtbogen(Mischgas mit Argonanteil> 80 %, Inertgas)
– Durch optimiertePulsformung sehrgleichmäßiger undkurzschlussfreierWerkstoffübergang
– Formung und Ablösungdes Tropfens innerhalbeiner Pulsphase,idealerweise „ein-Tropfen-pro-Puls“
– Pulsfrequenzen ca. 40Hz– 350H
- Arbeitet mit zwei unterschiedlichen Stromniveaus, zwischen denen periodisch umgeschaltet wird(niedriger, unterkritischen Grund-strom und höherer überkritischen Impulsstrom)
Bechreibe die beiden Phasen des Impulslichtbogens
Grundstromphase
-Energieniveau entspricht dem Kurzlichtbogenbereich
-Lichtbogenstrecke wird ionisiert sowie Drahtelektrode und Werkstück vorgewärmt.
Impulsphase
-der Werkstoff wird aufgeschmolzen und wie beim Sprühlichtbogen
durch elektromagnetische Kräfte abgelöst.
Bei einem optimal eingestellten Impulslichtbogenprozess löst sich in jeder Pulsphase genau ein Tropfen von der Elektrode und geht in das Schmelzbad über. Durch Variation der Schweißparameter
lässt sich die Abschmelzleistung über einen weiten Bereich variieren.
Nennen Sie die verschiedenen Modulationsarten des Impulslichtbogens
– U/I-Modulation(Pulsspannung/Grundstrom)
– I/I-Modulation(Pulsstrom/Grundstrom)
– I/I-Modulation mit Synergiekennlinien (Einknopfbedienung)
Beschreibe die U/I-Modulation des Impulslichtbogens.
Vor und Nachteile?
– Pulsspannung und Grundstrom werden eingestellt und von derSchweißmaschine geregelt
– Prozess zeigt innere Regelung => Lichtbogenlänge bleibt const
– sämtliche „Nebenwiderstände“ (z.B. Kabel) haben Einfluss und müssen bei der Parametrierung berücksichtigt werden
– weisen innere Regelung auf,da der Leistungshaupteintrag hauptsächlich in der spannungsgeführten Pulsphase erfolgt.
Pro:
+gute Lichtbogenstabilität auf
Contra:
- Beim Einstellen des Prozesses müssen allerdings Kabel und Kabelverlegung (Ohmsche
Widerstände, Induktivitäten) berücksichtigt werden
Beschreibe die I/I-Modulation des Impulslichtbogens
– Pulsstrom und Grundstrom werden eingestellt und von der Schweißmaschinegeregelt
– Lichtbogenlänge bleibt nicht const => aktive Lichtbogenlängenregelung notwendig
Pro:
+weisen bei guter Einstellung einen sehr guten Werkstoffübergang (Tropfenbildung- und ablösung) auf.
Contra:
- Prozesse bedürfen allerdings einer aktiven Lichtbogenlängenregelung der Schweißmaschine.
Beschreibe I/I-Modulation mit Synergiekennlinien des Impulslichtbogens
Vor und nachteile
– heute Standard!
– herstellerabhängige Prozessstellgrößen (Spannungskorrektur, Dynamik,Lichtbogenlänge, etc.) erlauben Prozessanpassung
– „eigentliche“ Pulsparameter z.T. nicht mehr für Endkunden zugänglich
Pro:
+ Prozesseinstellung stark vereinfacht
Contra:
- keinen direkten Zugriff auf die eigentlichen Pulsparameter,sondern die Prozessanpassung erfolgt über abstrakte Stellgrößen, bei denen maschinenintern eine größere Anzahl von Puls- und Regelparameter synchron verändert werden.
SKizziere die Verschiedenen Arbeitsbereiche der Lichtbogenarten im V/A bzw V/m/min Diagramm
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Gib eine zusammenfassung der Lichtbogenarten beim konventionellen MIG/MAG – Schweißen anhand folgender Tabelle
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Nenne die verschiedenen Lichtbogen, Werkstoffübergang und deren Anwendung
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Welche Weiterentwicklung des Kurzlichtbogens bringen Digital geregelte Kurzlichtbogenprozesse
Wo werden sie genutzt?
Minimierung der Energieeinbringung
– hohe thermische Wirkungsgrade
Minimierung der Spritzerbildung
– Abregeln der elektrischen Leistung im Kurzschlussfall
– Schnelles Absenken des Schweißstromes
– Gesteuertes Auflösen des Kurzschlusses
– Mechanisch/Elektrisch => CMT (Fronius)
– Elektrisch => ColdArc (EWM), FastROOT (Kemppi), u.a.
Kombination stromgeführter Kurzschlussprozesse mit Impulslichtbogenphasen
möglich!
– Nahezu stufenlose Steigerung der Prozessenergie von Minimaleintrag bis „heiß“
sehr spritzerarm und durch die relativ niedrigen Kurzschlussströme wird der Energieeintrag
in den Grundwerkstoff minimiert, so dass dünne Bleche sicherer und verzugsärmer gefügt werden können.
im Bereich der Wurzel- und Dünnblechschweißung genutzt
Nenne MSG-Prozesse, welche sich durch eine verminderte Energieeinbringung in den Grundwerkstoff auszeichnen
Was ist deren Vorteil?
Verminderte Energieeinbringung bei gleicher Abschmelzleistung, daher
geringere Neigung zum Durchfallen und Eignung für wärmeempfindliche
Grundwerkstoffe (z.B. Ni-Basis)
Beschreibe die Eigenschaften und skizziere das v/t I/t und U/t Diagramm des "CMT mechanische Tropfenablösung"
im Kurzschluss daswird Stromniveau auf ein sehr geringes Maß reduziert und synchron zum Kurzschluss die Drahtförderrichtung umgekehrt.Somit geht der Tropfen nahezu stromlos und nur unter
Einfluss der Oberflächenspannung in das Schmelzbad über.
Tropfenablösung durch Rückwärtsbewegung des Drahtes (mechanische Tropfenablösung)
=>Hierdurch lässt sich die in das Werkstück eingebrachte Energie deutlich reduzieren.
Eigenschaften und U/t I/t Diagramm des Cold Weld Prozess (CW)
Ansatz zur Reduzierung des Energieeintrages in den Grundwerkstoff
Der Cold Weld Prozess (CW) basiert im Gegensatz zum CMT- Prozess nicht auf dem
Kurzlichtbogenverfahren, sondern auf dem Impulsschweißverfahren
CW-Prozess nutzt wechselnde Polaritäten (AC-Prozess)
Während der positiven Phase (Elekrode positiv) wird mehr Wärme in das Werkstück
geleitet, während in der negativen Phase (Elekrode negativ) die Drahtelektrode stärker
erwärmt und aufgeschmolzen wird.Effekt genutzt, dass bei negativer Polung mehr Energie im Draht umgesetzt wird.Es bilden sich größere Tropfen und ein kleineres Schmelzbad. Auf diese Weise lässt sich
die Wärmeeinbringung in den Grundwerkstoff deutlich verringern
– > Beeinflussung von Einbrand und dem Verhältnis von el. Leistung und Abschmelzleistung
Durch die Ausbildung größerer Tropfen in der Negativphase weist das AC-MIGSchweißen
eine ausgezeichnete Spaltüberbrückbarkeit auf.
Beschreibe den Aufbau des MSG-Tandem-Schweißen
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Eigenschaften des MSG-Tandem-Schweißen
Erhöhung der Abschmelzleistung durchVerwendung zweier Drahtelektroden
Erhöhung des Abschmelzwirkungsgradesdurch Vergrößerung des VerhältnissesOberfläche / Volumen, rel. Erhöhung Joulesche Widerstandserwärmung
Höhere Schweißgeschwindigkeiten
– rel. geringere Streckenenergie
– Auch Eignung für dünnere Bleche
Technologie
– Großer Brenner, eingeschränkte Zugänglichkeit
– Vorzugsrichtung bei der Automatisierungbeachten!
– Gegenseitige Beeinflussung der Lichtbögen
– Lösung: Getrennte Potentiale,alternierendes Pulsen (Phasenversatz
von 180° geschweißt, d.h. der eine Lichtbogen befindet sich in der Pulsstromphase
während der andere sich gerade in der Grundstromphase befindet. Dadurch wird die
gegenseitige Beeinflussung der beiden Lichtbögen auf ein Minimum beschränkt.).
Vorteile des MSG_Tandemschweißen
-hohe Schweißgeschwindigkeiten
-hohe Abschmelzleistungen => Wirtschaftlichkeit des MSG-Schweißens
-sehr guteSpaltüberbrückbarkeit
-verringert den Energieeintrag in den Grundwerkstoff im
Gegensatz zu einer vergleichbaren Abschmelzleistung beim Eindrahtschweißen, da
der nachlaufende Lichtbogen kein Schmelzbad mehr erzeugen muss.
Drahtelektroden und Schweißgut nach ISO 14341-A
(MSG-Schweißen von unleg. und Feinkornbaustählen)
Woür steht was?
ISO 14341-A-G 46 3 M21 G3Si1
G= Schutzgassschweißen
46 = Kennziffer für die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften des Schweißgutes
3=Kennzeichen für die Kerbschlagarbeit des Schweißgutes
M21 =Kennzeichen für Schutzgase
G3Si1=Kurzzeichen für die chemische Zusammensetzung für Drahtelektroden
Nennen sie Anwendungsbereiche der Drahtelektroden
Was bestimmt maßgeblich den zu verwendenen Zusatzwerkstoff?
Der Grundwerkstoff und sein Einsatzgebiet bestimmen maßgeblich den zu verwendenen Zusatzwerkstoff.
Vorteile und positive Eigenschaften von MSG-Prozessen mit Fülldrahten
Sichere Flankenerfassung, unempfindlich gegen Bindefehler
Gute Benetzung, kerbfreie Übergänge, glatteSchweißnahtoberflächen
Hohe Sicherheit gegenüber Rissen im Schweißgut
Spritzerarmer Tropfenübergang
Hohe Prozessstabilität
Röntgensichere Nähte
Einsatzmöglichkeit von Mikrolegierungselementen
Gute Zwangslageneignung
Wirtschaftliche Fertigung
Formen von Fülldrahtelektroden
a
Welche Drahtarten werden zum Metall-Schutzgasschweißen eingesetzt?
Beschreiben sie deren aufbau
Massivdrähten
Fülldrähte:
-bestehen aus einem metallischen Rohr und einer pulverförmigen Kernfüllung
-zwischen formgeschlossenen und spaltfreien Elektroden unterschieden
-Fülldrähte enthalten Lichtbogenstabilisatoren, Schlackebildner und
Legierungselemente, die einen ruhigen Schweißprozess begünstigen, zu einem guten
Schutz der erstarrenden Naht vor der Atmosphäre beitragen und zumeist sehr gute
mechanische Gütewerte gewährleisten
Nenne Füllungstypen von Fülldrahtelektroden
Was enthalten sie? Was wird dadurch beeinflusst?
Nachteile?
Füllstoffe beeinflussen:
Schlacke, Lichtbogenstabilität,Nahtgeometrieund Oberfläche,mechanisch-technologischeEigenschaften
Nachteil: Herstellung ist aufwändig,deshalb teuer und selektiver Einsatz
Nenne die 3 Typen der Fülldrahtelektorde
rutiler Typ
basischer Typ
Metallpulver
Eigenschaften und Anwendungshinweise zu Fülldrahtelektroden rutiler Typ
stabiler Lichtbogen undwenig Spritzer
guter Seiteneinbrand
weniger Einbrand in derNahtmitte im Vergleich zuMassivdraht
glatte Nahtoberfläche undgute Schlackenentfernbarkeit
Drähte mit schnellerstarrender Schlackegünstig für das Schweißenin Zwangspositionen an
dickeren Werkstücken
mechanisch-technologischeEigenschaften desSchweißgutes, besondersbei tieferen Temperaturen,
stark vom Legierungstypdes Drahtes abhängig
Eigenschaften und Anwendungshinweise zu Fülldrahtelektroden basischer Typ
gute mechanisch-technologische Schweißguteigenschaften
Werkstoffübergang grobtropfige und Raupe weniger glatt als bei Rutilfüllung
beim Schweißen mit CO2 mehr Spritzer als bei Ar-CO2-Gemischen
Stromquellen mit guten dynamischen Eigenschaften erforderlich
Brennerpolung nach Herstellerangaben beachten (häufig Minuspolung)!
Eigenschaften und Anwendungshinweise zu Fülldrahtelektroden "Metallpulver"
im Kurzlichtbogenbereich wenigerSpritzer als beim Massivdraht
für Wurzelschweißungen gutgeeignet
der Sprühlichtbogenbereichbeginnt früher als beim Massivdraht
bessere Wiederzündfähigkeit undweniger Rauch als bei schlackebildendenFülldrähten
mehr Widerstandserwärmung imfreien Drahtende als bei Massivdrähten
Höhere Abschmelzleistung als beiMassivdrähten bei gleichen Einstellungen und Randbedingungen
