Schweißtechnik Rudger Liebelt

Lexikon

Die Gerätetechnik zum Wolfram Inertgas Orbitalschweißen wurde 1962 in Los Angeles von der Firma Astro Arc entwickelt. Zu diesem Zeitpunkt stellte man fest, daß die herkömmlichen Schraubverbindungen an Kraftstoffleitungen in Überschalldüsenflugzeugen den hohen Beanspruchungen nicht mehr gerecht wurden.
Es kam zu einigen Leckagen und in der Folge zu schweren Unfällen von Testpiloten. Es musste also eine Verbindungsmöglichkeit für Rohre gefunden werden die auch bei höchster Beanspruchung (mehrere bei Flugmanövern) sicher ist.

Beim WIG-Orbitalschweißen umkreist die Wolframelektrode, in einer entsprechenden Führung, die in beliebiger Lage feststehende Rundrohrachse in einem Abstand von etwa 2 mm zum Außendurchmesser der Fugengeometrie in einem kontinuierlichem Umlauf (360 Grad plus Überlappung) und verschweißt dabei mit der Energie des elektrischen Lichtbogen's den Schweißstoß. Daher das lateinische orbit das sich ursprünglich auf die Umlaufbahn des Mondes um die Erde bezog.

Schweißstromquelle:
Bei den Schweißstromquellen handelt es sich wie beim WIG-Handschweißen um ein Leistungsnetzteil mit einem zusätzlichen Mikroprozessor zur Steuerung spezieller Funktionen. Dabei unterscheidet man verschiedene "Achsen". Die erste Achse regelt den Gasfluß. Achse zwei regelt die Schweißstromparameter. Achse drei die Drehbewegung mit Vorschubgeschwindigkeit. Die vierte Achse regelt die Ansteuerung des Schweißzusatzwerkstoffs. Aufwendige Stromquellen besitzen neben den vier Achsen noch weitere um den Brenner in vertikaler und horizontaler Ebene zu verfahren. Orbitalsysteme

Der Orbitalschweißkopf wird um die zu Schweißenden Bauteile herumgelegt und festgespannt. Dabei werden wiederum vier Bauarten unterschieden:
a) gekammerter Kassettenschweißkopf
b) offene Schweißzange
c) Fahrwerksschweißkopf
d) Rohr in Bodenschweißkopf

a) gekammerter Kassettenschweißkopf

Bei dem gekammerten Kassettenschweißkopf

läuft der Schweißprozeß in einer geschlossenen Kammer ab. Diese Kammer wird während des gesamten Ablaufes mit Schweißschutzgas gespült. Der Nahtbereich ist also von innen und außen vor Zutritt von Atmosphärengasen geschützt. Somit bleibt der Schweißbereich nahezu frei von Anlauffarben oder Oxidschichten. Die Klemmung des Rohres erfolgt über spezielle Spannschalen die das Rohr exakt positionieren.

Merkmale:
kompakte Bauform
nahezu Anlauffarbenfrei
Reproduzierbarkeit
Zentrieren über die Spannschalen
bedingt Witterungsunabhängig
geringer Raumbedarf
an schwer zugänglichen Stellen einsetzbar.

Einsatzbereiche gekammerte Kassettenschweißköpfe:
Lebensmittelindustrie, Phamazie, Chemie, Reinstgasversorgung, Mikroelektronik, Klimatechnik, Lackieranlagen, Meß- und Regeltechnik, Luft- Raumfahrttechnik und Rohrleitungsbau. Geeigenet für Rohrdurchmesser von 1,6mm bis 177mm und Wandstärken bis 3,2mm.

b) offene Schweißzange

Bei den offenen Schweißzangen

läuft ein WIG Schweißbrenner um das Rohr herum. Die Fixierung und Anpassung der Zange an das Rohr erfolgt stufenlos über einstellbare Spannbacken. Die Abtastung des Rohres erfolgt über einen Abtaststift. Der Schweißkopf kann mit Zusatzdraht versehen werden und um ca. 45 Grad geneigt werden. Als Option kann der Schweißkopf mit einem Höhenmotor und einem Seitenmotor ausgerüstet werden. Hierbei wird die Lichtbogenspannung gemessen und der Elektrodenabstand immer wieder optimal angeglichen. Der Seitenmotor ist zum pendeln der Naht geeignet.

Merkmale:
Kaltdrahtzuführung
flexible Rohrdurchmesser möglich
Beobachtung und Korrektur
großer Einsatzbereich
Abdeckung großer Durchmesserbereiche mit einer Zange

Einsatzbereiche offene Schweißzangen:
Kraftwerkstechnik, Chemie, Schiffbau, Luft- und Raumfahrttechnik Klimatechnik, Lebensmitteltechnik, Pharmazie, und Rohrleitungsbau. Durchmesser von 8 mm bis 245 mm. Ohne besondere Nahtvorbereitung Wandstärken bis 3,6mm bei C-Stahl und 4mm bei Chrom Nickel Stahl. Mit spezieller Nahtvorbereitung dickere Wandstärken.

c) Fahrwerksschweißkopf

Für große Rohrdurchmesser über 200 mm werden komplett umlaufende Fahrwerksköpfe
eingesetzt. Sie verfügen über ein Fahrwerk, das auf eine vorher am Werkstück angebrachte Führungsschiene aufgespannt wird. Diese Kopfart arbeitet in der Regel mit elektronischer Lichtbogenabstandsregelung, Brennerpendelung und Schweißzusatzdrahtzuführung.

Merkmale:
Heißdrahtzuführung oder Kaltdrahtzuführung möglich
Rohrdurchmesser von 168 mm bis Längsnahtschweißen
Beobachtung und Korrektur
Pendelung und AVC möglich
Hohe Abschmelzleistung

Einsatzbereiche Fahrwerksschweißköpfe: Chemie, Kraftwerksbau, Anlagenbau, Schiffsbau und Rohrleitungsbau

d) Rohr in BodenSchweißkopf

Die Rohr in Boden Schweißköpfe finden sich verstärkt im Anlagenbau zum schweißen von Wärmetauschern. Der Schweißkopf wird in dem zu schweißendem Rohr oder in einem Nachbarloch über einen Zentrierdorn fixiert. Schweißen mit Zusatzdraht ist möglich. Die Schweißköpfe können auch mit einer automatischen Höhenregulierung (AVC) versehen werden. Es können Rohre mit 8 mm bis 60 mm Außendurchmesser verarbeitet werden.

Merkmale:
Hohe Standzeiten durch integrierte Wasserkühlung
Kollektorprinzip zur Versorgung des sich endlos drehenden
Brenners mit Schweißstrom, Kühlwasser und Schweißschutzgas

Einsatzbereiche Rohr in Bodenschweißköpfe:
Wärmetauscherfertigung, Meß-und Regeltechnik, Biochemie und Energietechnik.

Kaltdrahteinheit
Die Kaltdrahteinheit ist meist unmittelbar am Schweißkopf montiert. Durch den kurzen Förderweg werden Förderschwierigkeiten vermieden und die Drahtzugabe kann mit dem pulsierenden Schweißstrom synchronisiert werden. Dies ermöglicht eine weitere Anpassung der Parameter an die Schweißaufgabe. Die Kaltdrahtzugabe dient nicht nur dazu, die Fuge auszufüllen, sondern steuert auch die Wärmeeinbringung.

Schweißpersonal
Der Schweißer muß im Besitz einer gültigen Schweißerprüfung nach DIN - EN 287-1 sein. Es Und er muß nach DIN - EN 1418 "Prüfung von Bedienern von Schweißeinrichtungen für vollmechanisches und automatisches Schweißen von metallischen Werkstoffen". Und der Hersteller muß eine Schweißverfahrensprüfung nach DIN - EN 288 haben. Dadurch wird festgelegt, daß der Bediener in der Lage ist, mangelnde Schweißnahtqualität zu bewerten und durch die erforderlichen Korrekturen der Parameter eine optimale Qualität erreicht. Da es sich beim WIG Orbitalschweißen um einen Teilmechanisierten Prozess handelt, muß jeder Arbeitsschritt vorher einprogrammiert werden. Dafür muß der Bediener all die Arbeitsschritte eingeben, die der Handschweißer sonst instinktiv ausführt. So zum Beispiel die Vorwärtsbewegung, die vom Zangenmotor ausgeführt wird, oder das Hinzufügen von Schweißzusatzwerkstoff welche von der Kaltdrahteinheit geregelt wird.