SB_15.914BLP

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

1 Ausgangssituation 1 1 Ausgangssituation Die Kontaktierung der Zusatzwerkstoffe wird in Metallschutzgas (MSG)-Schweiß- und Lötprozessen über Kontaktrohre aus Kupfer oder Kupferlegierungen realisiert. Die Standzeit dieser Stromübertragungselemente ist durch vier Faktoren begrenzt: • mechanischer Verschleiß der Bohrungsgeometrie durch Ausleibung, • funkenerosive Abtragungen von der Kontaktrohroberfläche des Stromkontaktrohrs und des Schweißdrahtes, • Anlegierungen von Kupfer oder Kupferoxiden am Schweißdraht bzw. von Schweißdrahtpartikeln im Bohrungskanal des Kontaktrohrs • Anlegierungen von Mikro-Spritzern aus dem Schweißprozess. Der mechanische Verschleiß entsteht durch einen Materialabtrag in Folge von Reibungsvorgängen zwischen der bewegten Drahtelektrode und der Oberfläche der Kontaktrohrbohrung. Diese fortlaufenden Aufweitungen des Bohrungskanals begünstigen die willkürliche Verschiebung der Kontaktpunkte zwischen Draht und Kontaktrohr in Richtung der Kontaktrohrlängsachse. Die damit verbundene Längenänderung des freien Drahtendes vom Kontaktpunkt bis zum elektrodenseitigen Lichtbogenansatzpunkt reduziert die Prozessstabilität und -reproduzierbarkeit. Eine Verschlechterung der Kontaktverhältnisse führt zudem zu einer Erhöhung des Übergangswiderstandes zwischen Drahtelektrode und Kontaktrohr. Infolgedessen steigen die thermischen Belastungen des Kontaktrohres und es werden Temperaturen erreicht, bei denen die Härte des Kupferwerkstoffes deutlich absinkt. Diese Festigkeitsveränderungen führen wiederum zu einem erhöhten Verschleiß. Bei der Verarbeitung weicher Drahtelektroden, wie z. B. Aluminiumelektroden, führen die Reibvorgänge zwischen Elektrode und Kontaktrohr zu einem Abrieb an der Elektrode selbst. Diese Abriebpartikel verengen die Kontaktrohrbohrung, erschweren die Drahtförderung und beeinflussen die Kontaktierungsmechanismen. Folglich treten Prozessunregelmäßigkeiten durch ungleichmäßige Drahtvorschubzustände auf. Bei Verarbeitung von Drahtelektrodenwerkstoffen mit geringer Schmelztemperatur und hoher Affinität zu Kupfermaterialien ist ein Anlegieren von Zusatzwerkstoffpartikeln am Kupferkontaktrohr unvermeidbar. Zum einen werden Abriebpartikel durch Kaltpressschweißvorgänge an der Oberfläche der Kontaktrohrbohrung angelagert, zum anderen haften Prozessspritzer am lichtbogenseitigen Ende des Kontaktrohres an. Diese Effekte führen zu Verengungen des Kon- Technische Universität Chemnitz Institut für Fertigungstechnik/Schweißtechnik AiF-Vorhaben Nr.:15.914 BR Abschlussbericht
1 Ausgangssituation 2 taktrohres und zum schlagartigen Prozessausfall. Die Anlegierungsneigung besteht vor allem bei der Verwendung von Al-, Mg-, Cu- und Zn-basierten Drahtelektroden. Um die Stabilität und das Prozessverhalten des Lichtbogens beim MSG-Schweißen zu beeinflussen, boten sich bis dato hauptsächlich Änderungen in den Prozessparametern, der Regelung und der Gasversorgung an. Innovative Technologien wie das CMT-Verfahren oder die Cold-Arc- Technik eröffneten durch ihr geändertes mechanisches bzw. elektrisches Regelverhalten neue Möglichkeiten bei der Verarbeitung von Werkstoffen, die konventionell schwierig schweißtechnisch zu beherrschen sind. Neue Kontaktierungswerkstoffe besitzen ebenfalls das Potenzial die bisherigen Anwendungsfenster zu erweitern und die Prozessstabilität zu verbessern. Im Gegensatz zur Entwicklung der Stromquellentechnik, die in den letzten Jahren entscheidend vorangetrieben wurde, besteht auf dem Gebiet der alternativen Kontaktierungswerkstoffe noch enormer Forschungsbedarf, insbesondere vor dem Hintergrund weiter steigender Rohstoffpreise. Tabelle 1: Übersicht der bereits bekannten und angenommenen (kursiv) Eigenschaften verschiedener Kontaktrohrwerkstoffe. Legierung Konventionell Dispersionskupfer Graphit dotierter Graphit Cu-ETP/ Cu-Al 2 O 3 C C + Metall CuCr1Zr Gitterstruktur kfz kfz hdp + polykristallin elektr. Widerstand Temperaturbeständigkeit f(Gitterfestigkeit) Spritzeranhaftung f(T) steigt mit Temperatur steigt mit Temperatur sinkt mit Temperatur bis 350°C 500°C ab 300°C oxidativ polykristallin ähnlich reinem Graphit mittel bis stark gering gering Anlegierungen stark! mittel kaum kaum Werkstoffeinlagerungen - möglich möglich Cu, Ag, Al Oberflächenbeschichtung Oxide, Ag, Au möglich ? Befestigung Stromdüse Gewinde M6…M10 Gewinde M6…M10 sinkt mit Temperatur „Klemm“- Aufnahme „Klemm“- Aufnahme Technische Universität Chemnitz Institut für Fertigungstechnik/Schweißtechnik AiF-Vorhaben Nr.:15.914 BR Abschlussbericht
Seite 1: 2010 Abschlussbericht DVS-Forschung
Seite 4 und 5: Bibliografische Information der Deu
Seite 8: 2 Zielstellung der Untersuchungen 3

SB_15.914BLP

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?