Ausführlicher Ratgeber zum Plasmaschweißen, Teil IV

Ausführlicher Ratgeber zum Plasmaschweißen, Teil IV

Hierzulande ist das Plasmaschweißen erst seit den 1960er-Jahren bekannt. Einen festen Platz in Werkstätten und Industriebetrieben hat sich das Schmelz-Schweißverfahren aus der Gruppe der Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren aber trotzdem längst gesichert.

Plasmaschweißen

Grund genug, dem Plasmaschweißen einen ausführlichen Ratgeber zu widmen. Nach Grundlagenwissen und Infos zu den verschiedenen Schweißverfahren, die zum Plasmaschweißen gehören, haben wir uns auch die Schweißanlage schon angeschaut. In diesem Teil der Beitragsreihe soll es nun um das Plasmaschweißen als solches gehen.

 

Die Vorbereitung

Bevor das Schweißen beginnen kann, müssen die Fugenflanken im Bereich der Schweißnaht gründlich gereinigt werden. Eine metallisch blanke Oberfläche ohne Fett-, Schmutz-, Farb- und Oxidreste ist Pflicht. Gesäubert werden kann der Schweißnahtbereich, indem er mechanisch bearbeitet, abgeschliffen oder abgebürstet wird.

Handelt es sich um einen korrosionsbeständigen Werkstoff, müssen die Bürsten aber Borsten aus nichtrostendem Stahl haben. Um die Fläche anschließend zu reinigen und zu entfetten, kommen geeignete Lösungsmittel zum Einsatz. Allerdings sollten das besser keine Lösungsmittel sein, die Chlor enthalten. Denn sie könnten giftige Dämpfe verursachen.

 

Das Einstellen der Plasmagas-Menge

Wie viel Schutzgas benötigt wird, richtet sich nach der Dicke der Werkstücke. Damit hängt die Menge von der Größe des Schweißbrenners ab. Beim Mikroplasmaschweißen bewegt sich die Menge an Plasmagas in einem Bereich zwischen 0,2 und einem Liter pro Minute. Beim Plasmaschweißen von Dickblechen steigt die Menge auf einen bis sechs Liter pro Minute. Beim äußeren Schutzgas sind es fünf bis 25 Liter pro Minute.

Um die Durchflussmenge zu messen, können Manometer eingesetzt werden. Sie messen indirekt, indem sie den Druck im Verhältnis zur Durchflussmenge vor einer integrierten Staudüse ermitteln. Solche Manometer sind mit einer Skala ausgestattet, die auf Liter pro Minute geeicht ist. Präzisere Messwerte liefern Geräte, die die Messung per Glasröhrchen und Schwebekörper direkt in dem Schutzgasstrom vornehmen, der zum Brenner fließt.

 

Die Vorbereitung der Fuge

Das gute Einbrandverhalten beim Plasmaschweißen hat zur Folge, dass Werkstückkanten oft als einfacher I-Stoß vorbereitet und ohne Schweißzusätze aufgeschmolzen werden. Bei dickeren Blechen, die als I-Stoß in einer Lage nicht durchgeschweißt werden können, ist ein Y-Stoß üblich.

In diesem Fall wird der obere, V-förmige Teil der Fuge mit einem Schweißzusatz aufgefüllt. Diese Arbeit übernehmen Plasmabrenner, die mit einer Kaltdrahtzuführung ausgestattet sind. Weitere gängige Fugenformen beim Plasmaschweißen sind Eck-, Stirnflächen- und Bördelnähte.

 

Das Formieren

Der Werkstoff, der verschweißt werden soll, ist auch an der Wurzelrückseite verflüssigt. Wird dort nun zusätzliches Schutzgas zugeführt, weil das Schutzgas, das auf der Oberseite zugegeben wird, diese Stelle nicht erreicht, wird dieser Vorgang als Formieren bezeichnet.

Anders als beim WIG-Schweißen führt der Verzicht aufs Formieren beim Plasmaschweißen wegen der höheren Schweißgeschwindigkeit dazu, dass die Schweißnaht nicht ganz so verbrannt aussieht. Andererseits unterstützt das kalte Formiergas das der Formen der Wurzelrückseite. Aus diesem Grund wird das Gas auch als Formiergas bezeichnet.

Ein weiterer Effekt ist, dass das Formieren verhindert oder zumindest verringert, dass auf der Wurzelrückseite Oxidhäute und Anlauflauffarben entstehen. Beim Fügen von korrosionsbeständigem Stahl beispielsweise ist das wichtig, weil die Oxidhäute sonst die Korrosionsbeständigkeit der Schweißverbindung schmälern. Fügt der Schweißer Rohre, kann er die Enden versperren und das zusätzliche Schutzgas ins Innere leiten. Schweißt er Bleche, lässt er das Formiergas aus den Öffnungen in der Badsicherungsschiene strömen.

Als Formiergas wird meist Argon oder ein Gemisch aus Argon und Wasserstoff verwendet. Aber auch kostengünstigere Gemische, etwa aus Wasserstoff und Stickstoff, sind laut DIN EN 439 als Formiergas zulässig. Reiner Stickstoff eignet sich mitunter ebenfalls als Formiergas.

 

Das Zünden des Lichtbogens

Als erstes zündet der Schweißer den nichtübertragenden Hilfslichtbogen zwischen der Wolframelektrode und der Einschnürdüse im Inneren des Brenners. Dieser Hilfslichtbogen sorgt zum einen davor, dass die Gasstrecke zwischen dem Brenner und dem Grundwerkstoff schon vorionisiert wird.

Wenn der Schweißstrom eingeschaltet wird, kann der Hauptlichtbogen dadurch ohne Berührung zünden, sobald der Brenner nur noch wenige Millimeter Abstand zum Werkstück hat. Zum anderen dient der Hilfslichtbogen als Pilotlichtbogen, Denn weil der Schweißer den Hilfslichtbogen hinter dem dunklen Schutzgas sieht, kann er den Beginn der Schweißnaht einfacher finden.

 

Das Führen des Schweißbrenners

Manuelles Plasmaschweißen kommt beim Mikroplasmaschweißen, beim Softplasmaschweißen, bei der Durchdrücktechnik und beim Plasmapulververbindungsschweißen zum Einsatz. Und dabei wird bevorzugt nach links geschweißt. Der Schweißer führt den Schweißstab also vor dem Brenner in Schweißrichtung.

Im Unterschied dazu erfolgen das Plasmaschweißen mit Stichlochtechnik und das Plasmapulverauftragschweißen so gut wie immer vollmechanisch. Hier braucht es dann ein zusätzliches Fahrwerk, das den Brenner in Schweißrichtung führt oder das Werkstück unter dem feststehenden Brenner bewegt.

 

Die magnetische Blaswirkung

Der Plasma-Lichtbogen ist sehr richtungsstabil. Äußere Magnetfelder beeinflussen ihn kaum. Trotzdem sollte der Schweißer die allgemeinen Regeln einhalten, um eine Blaswirkung zu vermeiden.

Beim Wurzelschweißen sollten die Verbindungsstellen also möglichst eng nebeneinander liegen. Außerdem sollte der Schweißer den Masseanschluss am Werkstück anbringen, um so die abstoßende Wirkung des Gegenpols auszunutzen.

 

Die Schweißpositionen beim Plasmaschweißen

Beim manuellen Plasmaverbindungsschweißen werden nur zwei Positionen umgesetzt, nämlich waagerecht (PA) und horizontal (PB). Wird vollmechanisch geschweißt, entstehen Längs- und Rundnähte in Position PA, Quernähte in Position PC. Beim Plasmaauftragsschweißen wiederum wird nur in waagerechter Schweißposition gearbeitet.

 

Der Abschluss des Schweißvorgangs

Um den Endkrater möglichst klein zu halten, wird der Strom ramepnförmig heruntergefahren, um den Schweißvorgang zu beenden. Vor allem beim Schweißen in der Schlüssellochtechnik ist das sehr wichtig. Mitunter muss hier auch der Gasdruck zum Nahtende hin heruntergefahren werden, damit sich das Schlüsselloch schließt.

Im nächsten Teil schauen wir uns die Schweißparameter an und kümmern uns um die Arbeitssicherheit beim Plasmaschweißen.

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Veröffentlicht von

Rudolf Bozart & Gerd Meinken

Rudolf Bozart, Baujahr 1964 Schweißfachingenieur, sowie Gerd Meinken geboren 1972, Schweißwerkmeister schreiben hier alles Wissenswerte zu Schweißtechniken und Schweißverfahren, geben Tipps und Anleitungen zu Berufen, Schweißgeräten, Materialkunde und Weiterbildung.

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