Unterpulverschweißen


UP-Schweißen (EN ISO 4063: Prozess 12), ein Lichtbogenschweißverfahren mit abschmelzender Draht- (Prozess 121) oder Bandelektrode (Prozess 122)

Unterpulverschweißen (UP-Schweißen) ist ein gebräuchliches Lichtbogenschweiß­verfahren mit hoher Abschmelzleistung, bei dem der elektrische Lichtbogen zwischen der kontinuierlich zugeführten, abschmelzenden, draht-, band- oder röhrenförmigen Elektrode und den Werkstücken unter einem Bett aus granuliertem Flussmittel brennt.
  
Der Lichtbogen und die Schmelze werden vor atmosphärischer Kontamination geschützt, indem sie unter eine Decke aus Flussmittel "eingetaucht" werden, das aus Kalk, Siliciumdioxid, Manganoxid, Calciumfluorid und anderen Verbindungen besteht. Wenn das ursprünglich körnige Flussmittel schmilzt, wird es elektrisch leitend und bildet einen Strompfad zwischen der Elektrode und dem Werkstück. Diese dicke Flussmittelschicht bedeckt das geschmolzene Metall vollständig.

UP-Schweißen dicker Bleche bei der Weser­Wind GmbH: Der Lichtbogen brennt unsichtbar unter einer Pulverschicht und der Wärmeeintrag ist relativ gering.

© Martinhannes, CC-BY-SA 4.0


Das Flussmittel verhindert Spritzer und Funken und unterdrückt die intensive ultraviolette Strahlung des Lichtbogens und die Entstehung von Dampf und Rauch.

 

Das Verfahren wurde 1935, Lloyd Jones; Harry Kennedy und Maynard Rothermund erfunden, patentiert entwickelt. Es wird normalerweise im automatischen oder mechanisierten Modus betrieben, es gibt aber auch halbautomatische, handgehaltene Brenner mit Druck- oder Schwerkraft-Flussmittelzuführung. 
      

Statt einer einzelnen Elektrode können bis zu fünf Elektroden gleichzeitig eingesetzt werden, wenn bei dicken Platten hohe Abschmelzleistungen erforderlich sind. Auch Flachbandelektroden (z.B. 60 mm breit x 0,5 mm dick werden verwendet.

 

Es kann Gleich- oder Wechselstrom verwendet werden, und Kombinationen von Gleich- und Wechselstrom sind bei Mehrfachelektrodensystemen üblich. Am häufigsten werden Konstantspannungs-Schweißstromversorgungen verwendet. Es sind jedoch auch Konstantstrom­systeme in Kombination mit einem spannungsabhängigen Drahtvorschub erhältlich.

UP-Schweißen einer Rohr-Längsnaht im Drei-Draht-Prozess, Schweißrichtung von rechts nach links: Das Schweißpulver wird durch das linke Rohr zugeführt, rechts davon sind die 3 Schweißbrenner, dahinter die Absaugung des nicht aufgeschmolzenen Pulvers.

© NearEMPTiness, CC-BY-SA 4.0


Normalerweise wird UP-Schweißen nur für Stumpfnähte in Wannenlage und für horizontale Kehlnähte eingesetzt, weil das Pulver sonst nur mit Schwierigkeiten an der richtigen Stelle aufgehäuft werden kann.

 

Abschmelzleistungen von 45 kg/h sind möglich - im Vergleich zu etwa 5 kg/h beim Schutzgasschweißen. Ströme im Bereich von 300 bis 2000 A sind üblich, aber gelegentlich werden beim Mehrfachlichtbogen bis zu 5000 A eingesetzt.[1]

     

Unterpulverschweißen von Tripoden für Offshore-Windturbinen

Tripoden für Offshore-Windenergieanlagen bestehen aus zylindrischen und konischen Rohrsegmenten; die Dicke der rund gewalzten und anschließend geschweißten Bleche beträgt bis zum 100 mm.

 

Mit dem UP-Schweißverfahren werden z.B. aus einzelnen Schüssen, d.h. aus meist 3 Meter langen zylindrischen oder konischen Rohrstücken, die Komponenten der Tripoden von Offshore-Windturbinen zusammengeschweißt.

 

Auf den hier gezeigten Fotos werden bei der Weserwind GmbH Schweiß-Equipment und Schweiß-Zusatzstoffe von Oerlikon eingesetzt.[2]

     Tripoden für Offshore-Windturbinen.

© Martinhannes, CC-BY-SA 4.0


Komponenten der Tripoden von Offshore-Windturbinen: Fuß- und Kopfstreben, Unter- und Mittelteile der Zentralrohre

Komponenten der Tripoden von Offshore-Windturbinen: Fuß- und Kopfstreben, Unter- und Mittelteile der Zentralrohre.

© Martinhannes, CC-BY-SA 4.0

 

Diese UP-geschweißte Verbindungsnaht besteht aus der Wurzel sowie den beidseitig geschweißten Füll- und Decklagen

Diese UP-geschweißte Verbindungsnaht besteht aus der Wurzel sowie den beidseitig geschweißten Füll- und Decklagen.

© Martinhannes, CC-BY-SA 4.0

 


Quellennachweise

  1. Palagiri (30 %), Scott van der Does (11 %), Glrx (3 %), Triddle (3 %), NearEMPTiness (3 %), Andy Dingley (3 %) et al: Submerged Arc Welding (SAW), auf der englischsprachigen Wikipedia (CC BY-SA 3.0).
       
  2. Martinhannes: UP-Schweißen von Tripoden für Offshore-Windenergieanlagen aus zylindrischen und konischen Rohrsegmenten (CC BY-SA 4.0).

Lizenz

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