Effizienter Schweißen Das Speed-Short-Arc-Verfahren

METALLBEARBEITUNG
Effizienter Schweißen
Das Speed-Short-Arc-Verfahren
Der Speed-Short-Arc-Prozess ist ein äußerst wirtschaftliches Schweißverfahren für manuelles und
mechanisiertes Metall-Inertgas- und Metall-Aktivgasschweißen von niedrig und hoch legierten Stählen.
Gegenüber dem Kurzlichtbogenprozess sind die Drahtvorschubgeschwindigkeiten deutlich höher und
Schweißströme bis etwa 330 A möglich. Die Vorteile des Verfahrens werden im Folgenden dargestellt.
Die Anforderungen in der schweißtech -
nischen Produktion verändern sich immer
stärker in Richtung Steigerung der Effizienz
und zuverlässiger Erfüllung der Qualitätsvorgaben.
Beim Speed-Short-Arc-Prozess erfolgt
der Werkstoffübergang – ähnlich dem
beim Schweißen mit dem Kurzlichtbogen
– im Kurzschluss, aber bei weitaus höheren
Drahtvorschubgeschwi n digkeiten und
Schweißströmen bis etwa 330 A. Eine
Anwendungsbeispiel für das Speed-Short-Arc-Verfahren
38 · INDUSTRIEBEDARF 9/2010
transistorgeregelte Stromquelle steuert
dabei dynamisch die Strom anstiegs- und
Abfallgeschwindigkeiten sowie die Spitzenströme
und erzwingt somit einen
kurzschlussbehafteten Lichtbogen.
Die gängigen Lichtbogenarten
Zu den Standardlichtbogenarten gehören
der Kurzlichtbogen, der Übergangs-, der
Lang- und der Sprühlichtbogen.
Impulsstromquelle für
das Speed-Short-Arc-Verfahren
Der normale Kurzlichtbogen ist je nach
Dicke des Werkstücks und der Drahtelektrode
bis zu einem Schweißstrom von ca.
150 A anwendbar. Er ist der „kälteste“
Lichtbogen mit der niedrigsten Energieeinbringung.
Gearbeitet wird nahezu
spritzerfrei. Demgegenüber ist der Übergangs-
bzw. Langlichtbogen teilweise
mit Kurzschlüssen behaftet. Er ist heißer
als der Kurzlichtbogen, sehr instabil und
mit starker Spritzerbildung verbunden. Der
Sprühlichtbogen brennt wiederum frei
ohne Kurzschluss. Es tritt nahezu keine
Spritzerbildung auf. Der Sprühlichtbogen
ist sehr heiß und nur schwer in Zwangslagen
zu verschweißen.
Eine besondere Stellung nimmt der Impulslichtbogen
ein. Bei ihm wird durch
modulierte Strom- bzw. Spannungsimpulse
pro Impuls ein Tropfen geschmolzen
und in das Schweißbad überführt. Die
Wärmeeinbringung ist direkt abhängig

Arbeitsbereiche der Lichtbogenarten
Schweißspannung U (in V)
Speed-Short-Arc
untere Grenze
Sprüh-/Langlichtbogen
untere Grenze
Mischlichtbogen
Kurzlichtbogenbereich
obere Grenze
Kurzlichtbogen
untere Grenze
Kurzlichtbogen
Vergleich der Streckenenergien
Gemeinsame Schweißparameter
und Verbindungsart
Schweißstrom I (in A)
• Gleichmäßiger Anstieg und Abfall
des Stromes
• Konstante, relativ hohe Kurzschlussfrequenz
• Kaum Spritzerbildung
• Hoher Stromanstieg während der
Kurzschlussphase
• Große Periodendauer
• Materialübergang nicht nur in der
Kurzschlussphase
• Starke Spritzerbildung
• Dynamische Verstellung des
Stromanstiegs und -abfalls
• Konstante Kurzschlussfrequenz
• Kaum Spritzerbildung
obere Grenze
Sprüh-/Langlichtbogen
Sprüh-/Langlichtbogenbereich
Short-Arc-Bereich
bis 330A
METALLBEARBEITUNG
Quelle: OERLIKON
Drahtvorschubgeschwindigkeit 7 m/min
Schutzgas: ARCAL 21 (M 21)
Lichtbogenart Short Arc Sprühlichtbogen
Schweißspannung U 21 V 30 V
Schweißstrom I 250 A 280 A
Schweißgeschwindigkeit v schweiß 120 cm/min 80 cm/min
Streckenenergie 2.625 J/cm 6.300 J/cm
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Lichtbogenarten
im
Vergleich
}2 mm
Quelle: OERLIKON
von der Pulsfrequenz. Der Impulslichtbogen
kann von sehr niedrigen (unter 50 A)
bis zu sehr hohen (über 500 A) Schweißströmen
eingesetzt werden. Die Licht -
bogenenergie liegt zwischen dem Kurzlichtbogen
und dem Sprühlichtbogen. Es
tritt kaum Spritzerbildung auf.
Der erweiterte Kurzlichtbogen:
Speed-Short-Arc
Der Speed-Short-Arc-Prozess erweitert
den Anwendungsbereich des Kurzlichtbogens
bis zu 330 A. Im Vergleich zu anderen
Lichtbogenarten ist der Energieeintrag
sehr gering. Durch die gleichmäßige
Kurzschlussfrequenz tritt keine nennenswerte
Spritzerbildung auf.
Die Vorteile des Speed-Short-Arc-Prozesses
im Überblick:
– Der instabile Mischlichtbogenbereich
lässt sich vermeiden.
– Abschmelzleistung und Schweiß -
geschwindigkeit sind im Vergleich
zu anderen Lichtbogenarten deutlich
höher.
– Das Schweißen in Zwangslagen
mit hohem Schweißstrom ist möglich.
– Es entstehen optisch schöne Nähte,
die Spritzerbildung ist deutlich
reduziert und eine Nacharbeit kaum
erforderlich.
– Der Materialverzug ist aufgrund des
„kalten“ Prozesses stark reduziert.
Der Speed-Short-Arc-Prozess ist somit
ein äußerst wirtschaftliches Schweiß -
verfahren für manuelles und mechanisiertes
Metall-Inert gas- und Metall-Aktivgasschweißen.
Er steht nicht im Wettbewerb
zum Schweißen mit Impulslichtbogen,
son dern stellt eine sinnvolle Ergänzung
und Weiterentwicklung in Richtung höherer
Effizienz dar.
Geeignete Stromquellen
Das Speed-Short-Arc-Verfahren ist ein
reiner Kurzlichtbogen, der nicht gepulst
wird. Dieses Verfahren ist derzeit aus -
schließlich mit den neuen Impulsstromquellen
Citopuls und Citowave der Oerlikon
Schweißtechnik GmbH möglich. Das
patentierte Lichtbogenverfahren ist eine
Entwicklung der Spezialisten für Sch weißund
Schneidtechnik der Air Liquide
Welding Gruppe, dem Mutterkonzern der
Oerlikon Schweißtechnik GmbH in Eisenberg/Pfalz.
�
Wilfried Kippes
Produktmanager Schweißgeräte bei der
Oerlikon Schweißtechnik GmbH in Eisenberg.
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