Leseprobe_300337

3 Versuchsaufbau und Anlagentechnik
Die Durchführung der Plasmaschweißungen erfolgt mit einem Plasmabrenner des Typs PMW 350-2 der Firma
EWM. Als Plasmadüse wird eine Kegeldüse der Firma PMC verwendet. Wie in Abbildung 3 dargestellt, werden die
Düsen für eine bessere Zugänglichkeit seitlich angeschliffen und mit einer keramischen Schutzschicht zur Verbesserung
der Standzeit versehen. Um die Schutzgasabdeckung zu verbessern, wird die Schutzgasdüse durch einen
zusätzlichen Mantel erweitert.
a) b)
Abbildung 3. a) Modifizierte Plasmadüse b) Plasmadüse in Y-Nahtvorbereitung mit 60° Öffnungswinkel.
Als Stromquellen werden eine gleich- und wechselstromgeeignete Stromquelle des Typs EWM AC/DC Plasma für
das Plasmaschweißen sowie eine sekundär getaktete Transistorstromquelle PERFECT® arc 1500 AC/DC für das
UP-Schweißen verwendet. Montiert werden die Schweißbrenner an einem Balkenfahrwerk über eine Halterung zur
flexiblen Brennerausrichtung. Die Prozesssteuerung und -überwachung erfolgt über einen Messrechner mit entsprechendem
Labview-Programm. Erfasst werden die Strom- und Spannungsverläufe der beiden Prozesse sowie
die Schweißgeschwindigkeit. Verarbeitet wird S355J0 als Grundwerkstoff sowie UP-Zusatzwerkstoff des Typs
S2Si mit 4 mm Durchmesser in Kombination mit einem aluminatbasischen Pulver der Firma ESAB. Vorversuche zu
Optimierung des Plasmaprozesses werden an Blechen von 8 mm Dicke durchgeführt, kombinierte Einseitenschweißungen
erfolgen an Blechen mit 15 mm Dicke und Y-Nahtvorbereitung. Die Unterseite der Probeneinspannung
weist eine Nut von 25 mm Tiefe auf, um eine störungsfreie Ausbildung des Keyholes zu ermöglichen. Zusätzlich
ist die Möglichkeit gegeben, den Wurzelbereich mit unterschiedlichen Prozessgasen zu formieren.
Für die serielle Prozesskombination werden Prozessabstände von 130 mm bis 230 mm untersucht. Der Abstand
der Plasmadüse zum Werkstück beträgt 5 mm, der Kontaktrohrabstand des UP-Brenners beträgt 25 mm. Der
Plasmabrenner wird bei allen Schweißungen in neutraler Position betrieben, der UP-Brenner mit 5° stechender
Anstellung. Abbildung 4 stellt den Anlagenaufbau für die serielle Prozesskombination dar.
UP-Brenner
Plasmabrenner
Messtechnik
Labviewprogramm
Steuerungstechnik
Abbildung 4. Anlagenaufbau. Links: Balkenfahrwerk mit Schweißbrennern, rechts: Mess- und Steuerungstechnik.
Der vorlaufende Plasmabrenner wird an der Drahtfördereinheit des UP-Brenners montiert und ist bezüglich des
Brennerabstandes und des Anstellwinkels frei einstellbar. Um eine Kontamination des Keyholes durch Schweißpulver
zu verhindern, werden die Brenner durch eine Pulverschütte voneinander getrennt. Die Pulverzufuhr erfolgt
seitlich, um einen möglichst geringen Prozessabstand zu ermöglichen.
4 Anpassung des Plasma-Stichloch-Prozesses
Für eine sinnvolle Prozesskombination von UP- und Plasma-Stichloch-Prozess muss die Schweißgeschwindigkeit
des Plasmaprozesses an die des UP-Prozesses angepasst werden. Als Referenzwert wird eine Schweißgeschwindigkeit
von 50 cm/min gewählt.
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