Was ist ein Lichtbogenschweißgerät?
Ein Lichtbogenschweißgerät ist ein Schweißgerät, das identische Metalle mittels Lichtbogenentladung miteinander verbindet.
Lichtbogenentladung bezieht sich auf das Phänomen, dass elektrischer Strom durch nichtleitende Luft fließt, wenn ein hoher Strom zwischen nicht verbundenen Leitern angelegt wird. Der Stromfluss erzeugt einen angeregten Zustand, der Temperaturen zwischen 5000 und 20 000 °C erreichen kann. Eisen schmilzt bei etwa 1500 °C, so dass sich ausreichende Temperaturen erzeugen lassen, um Eisen mit Eisen zu verbinden.
Es gibt verschiedene Arten von Lichtbogenschweißgeräten, aber grundsätzlich wird eine Elektrode oder ein Schweißdraht verwendet, um das Grundmetall zu verbinden. Oxidation und Nitrierung werden bei diesem Verfahren durch Schutzgas verhindert.
Anwendungen von Lichtbogenschweißgeräten
Lichtbogenschweißgeräte werden üblicherweise für alle Arten von Metallkonstruktionen verwendet, darunter Autos, Schienenfahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge, Gebäude, Bau- und Industriemaschinen. Das Grundmetall ist häufig Stahl, aber sie können auch zum Verbinden von Nichteisenmetallen wie Aluminium und Titan verwendet werden.
Das Schweißen erfolgt in einer Atmosphäre mit hohem Stickstoff- und Sauerstoffgehalt, so dass Nitrierungen und Oxidationen zu Schweißfehlern führen können. Um dieses Phänomen zu vermeiden, wird beim Lichtbogenschweißen ein Inertgas verwendet, das Stickstoff und Sauerstoff blockiert. Dieses wird als Schutzgas bezeichnet und besteht aus Argon und Kohlendioxid.
Funktionsweise der Lichtbogenschweißgeräte
Lichtbogenschweißgeräte werden grob in Lichtbogenschweißgeräte mit abschmelzender Elektrode und Lichtbogenschweißgeräte ohne abschmelzender Elektrode unterteilt, je nachdem, ob die Elektrode für die Entladung geschmolzen ist oder nicht. Zu den abschmelzenden Elektroden gehören das Schutzgasschweißen und das MIG/MAG-Schweißen, während zu den nicht abschmelzenden Elektroden das WIG-Schweißen und das Plasmaschweißen gehören.
1. Schutzgasschweißverfahren
Bei diesem Schweißverfahren wird ein Schweißdraht mit einer Metallseele verwendet, die mit einem Umhüllungsmaterial ummantelt ist, das hauptsächlich aus Kalziumkarbonat und Zellulose besteht, um eine Lichtbogenentladung zu erzeugen. Je nach Stromquelle gibt es Wechsel- und Gleichstromtypen. Der Umhüllungswerkstoff zersetzt sich durch die Hitze und erzeugt Schutzgas. Dieses Gas schützt vor Sauerstoff und Stickstoff in der Atmosphäre und verhindert fehlerhaftes Schweißen.
2. MIG- und MAG-Schweißverfahren
MIG/MAG steht für „Metal Inert Gas/Metal Active Gas“ und ist ein Schweißverfahren, bei dem inertes Kohlendioxid oder Argongas als Schutzgas verwendet wird, um Oxidation und Nitrierung zu verhindern.
Der Schweißdraht wird automatisch zugeführt, was zu einer hervorragenden Effizienz führt. Es hat jedoch den Nachteil, dass es schwierig ist, Nichteisenmetalle wie Aluminium zu schweißen und kann daher nur zum Schweißen von Eisenmetallen verwendet werden.
3. WIG-Schweißverfahren
WIG steht für „Wolfram Inert Gas“ und verwendet Wolfram als Elektrode für die Entladung. Als Schutzgas wird Argon oder Heliumgas verwendet. Die Schweißdrähte müssen separat vorbereitet werden.
4. Plasmaschweißverfahren
Bei diesem Verfahren wird Wolfram als Entladungselektrode verwendet und ein Plasmalichtbogen als Wärmequelle für das Schweißen genutzt. Plasma hat den Vorteil einer extrem hohen Energiedichte und einer geringen Verformung des Grundmaterials. Andererseits sind die Schweißgeräte und die Betriebskosten teuer.
Aufbau von Lichtbogenschweißgeräten
Lichtbogenschweißgeräte erzeugen eine Lichtbogenentladung, indem sie Wärmeelektronen aus der Elektrode ausstoßen. Die dabei erzeugte Wärmeenergie wird zum Schmelzen des Grundmaterials genutzt, um die Verbindung herzustellen. Die gängigen Lichtbogenschweißgeräte lassen sich in zwei Arten von Schweißstromquellen einteilen: Wechselstrom und Gleichstrom.
1. Wechselstrom-Lichtbogenschweißgeräte
Lichtbogenschweißgeräte mit Wechselstrom verwenden verschiedene Arten von Streutransformatoren. Der Typ mit beweglichem Kern weist hervorragende Eigenschaften auf. Die Primär- und die Sekundärspule stehen sich gegenüber und der bewegliche Eisenkern wird bewegt, um die Reaktanz gegen Streuverluste zu ändern und den Sekundärstrom einzustellen.
2. Gleichstrom-Lichtbogenschweißgeräte
Gleichstrom-Lichtbogenschweißgeräte verfügen über interne Mechanismen zur Invertersteuerung. Daher ist ihr interner Aufbau kompliziert und sie haben den Nachteil eines hohen Preises und einer schlechten Wartbarkeit. Sie haben jedoch einen großen Spannungseinstellbereich und können mit einer stabilen Leistung schweißen.
Diese Schweißmaschinen sind mit einem automatischen Schweißbrenner und einer Schweißdrahtzuführung sowie einer Vorrichtung zum Füllen und Einspritzen des Schutzgases ausgestattet.
Weitere Informationen über Lichtbogenschweißgeräte
Bei der Verwendung von Lichtbogenschweißgeräten zu beachten
Bei der Verwendung von gängigen Lichtbogenschweißgeräten sollten folgende Punkte beachtet werden:
1. Kleidung
Im Rahmen der Vorbereitung auf das Schweißen sollte die Kleidung überprüft werden. Zu den üblichen Kleidungsstücken gehören eine Arbeitsmütze oder Haube, eine Schutzbrille, Armschützer, Lederhandschuhe, ein Lichtschutzgesicht zum Schweißen, ein Stirnschutz, Fußschutz und eine Staubmaske.
2. Vorbereitung der Bauteile
Bereiten Sie die zum Schweißen zu verwendenden Teile vor. Zum Schweißen werden das Schweißgerät selbst, Kabelbäume, Masseklemmen, Schweißdrahtklemmen, Schweißdrahtkabelverlängerungen, Stromversorgungsgeräte und Schweißdrahttrockner benötigt.
Die Stromversorgungsgeräte und sonstigen Ausrüstungen werden je nach Anschlussart des Schweißgeräts und der Stromquelle, an die es angeschlossen wird, vorbereitet. Nach der Vorbereitung der Bauteile werden die zum Schweißen verwendeten Werkzeuge vorbereitet.
Zu den häufig verwendeten Werkzeugen gehören Kellen-, Meißelhämmer, Drahtbürsten, feste Markierungen, Schweißlehren, Scheibenschleifer und Feuerlöscher.