Fachwissen zum Stichwort „Fugenhobeln“

Fachwissen zum Stichwort „Fugenhobeln“

Um Schweißfugen vorzubereiten, fehlerhafte Schweißnähte zu entfernen, überschüssiges Metall abzutragen oder sehr dicke Metallteile zu durchtrennen, wird das sogenannte Fugenhobeln angewendet.

Doch was verbirgt sich hinter dieser Methode? Und wie wird sie umgesetzt?

Hier Fachwissen zum Stichwort “Fugenhobeln” im kompakten Überblick:

Das Fugenhobeln als Verfahren

Das thermische Fugenhobeln ist ein Verfahren, um überschüssiges Metall vom Werkstück zu entfernen. Dazu wird das Metall an den jeweiligen Stellen zuerst erhitzt und anschließend beseitigt. Dies erfolgt üblicherweise mithilfe eines Sauerstoffstrahls, in dem das geschmolzene Metall verbrennt.

Das überschüssige Material selbst wird mit einem Schneidbrenner abgetragen. Vom Grundprinzip her ist das Fugenhobeln somit mit dem Brennschneiden vergleichbar. Lediglich die Düse, die beim Fugenhobeln verwendet wird, ist eine andere. Was die Voraussetzungen angeht, so sind diese identisch.

Beim Fugenhobeln müssen also die gleichen Bedingungen erfüllt sein wie beim Brennschneiden. Hierzu gehört, dass die Zündtemperatur des Werkstoffs niedriger sein muss als seine Schmelztemperatur. Dies wiederum ist vor allem bei unlegierte und niedrig legierten Stählen gegeben. Zudem werden auch beim Fugenhobeln zwei Gase verwendet, nämlich zum einen Sauerstoff und zum anderen ein Brenngas.

Die verschiedenen Arten des Fugenhobelns

Beim Fugenhobeln werden zunächst einmal thermische und mechanische Methoden voneinander unterschieden. Die thermischen Methoden des Fugenhobelns gehören zu den festen und wichtigen Bestandteilen von Schweißprozessen.

Dabei gibt es das thermische Fugenhobeln in drei Varianten:

1. Das Brennfugenhobeln

Dieses Verfahren funktioniert letztlich genauso wie das Brennschneiden. Die beiden wesentlichen Unterschiede bestehen darin, dass beim Brennfugenhobeln eine andere Düse verwendet wird und dass der Schneidbrenner anders positioniert ist.

Während der Schneidbrenner beim Brennschneiden nämlich so gehalten wird, dass die Flamme senkrecht auf die Werkstoffoberfläche trifft, wird der Brennschneider beim Brennfugenhobeln in einem Winkel von etwa 30 Grad zur Werkstoffoberfläche gehalten. Diese Position führt dazu, dass ein Teil des überschüssigen Metalls direkt abbrennt. Der größere Teil schmilzt auf und wird durch die Strömung der Flamme entfernt.

Die Flamme, die zum Schmelzen des Metalls notwendig ist, besteht aus Sauerstoff und einem Brenngas. Das Metall wird örtlich auf eine Temperatur erhitzt, die über seiner Zündungstemperatur liegt. Üblicherweise sind dies 900 Grad Celsius. Trifft nun der Sauerstoffstrahl auf das heiße Metall, kommt es zu einer chemischen Reaktion und das Metall schmilzt.

Gleichzeitig wird der Sauerstoffstrahl genutzt, um das flüssige Metall und Asche zu beseitigen. Anders als beim Brennschneiden wird die Schlacke aber nicht durch das Material geblasen, sondern verbleibt auf der Materialoberfläche.

Die Flussrate des Sauerstoffs entscheidet darüber, wie breit und wie tief die Fuge wird. Statt reinem Sauerstoff kann auch ein Gemisch aus Sauerstoff und Acetylen in gleichen Anteilen eingesetzt werden. Dies führt dazu, dass eine nahezu neutrale Vorwärmflamme entsteht.

2. Das Plasmafugenhobeln

Das Plasmafugenhobeln wird schon seit den 1960er-Jahren angewendet. Nachdem es einige Zeit große Konkurrenz durch das Lichtbogen-Fugenhobeln bekommen hatte, wird das Plasmafugenhobeln heute wieder recht häufig eingesetzt. Ein Grund hierfür ist sicherlich, dass die erforderliche Ausstattung meist zur Verfügung steht.

Für das Plasmafugenhobeln muss nämlich lediglich der Schweißbrenner mit einer entsprechenden Fugenhobeldüse ausgerüstet werden. Hinzu kommen die hohe Produktivität des Verfahrens und die deutlich geringeren Belastungen für den Schweißer und die Umwelt.

Der Strahl, den der Plasmabogen erzeugt, ist mit einer Nadel vergleichbar. Dadurch sind nicht nur sehr präzise Schnitte möglich, sondern das Plasmafugenhobeln kann bei fast allen Eisen- und Nichteisenwerkstoffen angewendet werden.

Die kinetische Energie des Plasmastroms befördert das flüssige Material aus dem Arbeitsbereich. Als Plasmagas kommen hauptsächlich Argon, Helium, Stickstoff und Gemische daraus in Frage.

3. Lichtbogen-Fugenhobeln

Bei diesem Verfahren wird ein elektrischer Lichtbogen erzeugt, der das Material zum Schmelzen bringt. Anschließend wird das flüssige Material mit Druckluft oder mithilfe einer Spezialelektrode, meist einer mit Kupfer ummantelten Kohleelektrode, weggeblasen.

Je nachdem, welche Technik beim Entfernen des Schmelzmaterials Anwendung findet, wird dann beispielsweise vom manuellen Metalllichtbogen-Fugenhobeln, Kohle-Lichtbogen-Fugenhobeln oder Lichtbogen-Druckluftfugenhobeln gesprochen. Neben Fugen können mit dem Lichtbogen-Fugenhobeln auch Löcher erzeugt werden.

Dadurch bietet sich dieses Verfahren an, wenn beispielsweise Einschlüsse aus Gussteilen beseitigt werden sollen. Spezielle Gase sind für das Lichtbogen-Fugenhobeln nicht notwendig.

Die Anwendungsbereiche vom Fugenhobeln

Das Fugenhobeln wird sehr vielseitig eingesetzt. So wird es unter anderem angewendet, um

  • ·         fehlerhafte Schweißnähte zu entfernen,
  • ·         Nachschweißarbeiten vorzubereiten,
  • ·         Schweißnähte wurzelseitig auszuhobeln,
  • ·         Schweißfugen vorzubereiten,
  • ·         Kehlnähte auszuarbeiten,
  • ·         Risse auszukreuzen,
  • ·         überschüssiges Material aus Gussteilen zu beseitigen oder
  • ·         Werkstücke aus sehr dickem Metall zu trennen.

Dabei wird bei der Umsetzung des Fugenhobelns zwischen zwei Vorgehensweisen unterschieden. Die eine Methode ist das gleichmäßig fortschreitende Verfahren, die andere Methode ist die Pilgerschrittmethode.

Beim gleichmäßig fortschreitenden Verfahren wird die Fuge kontinuierlich und in eine Richtung ausgearbeitet. Bei der Pilgerschrittmethode findet eine Vorwärts-Rückwarts-Bewegung statt.

Das bedeutet, es werden zuerst die einzelnen Abschnitte der Fuge markiert. Anschließend wird der Brenner am Ende des ersten Abschnitts angesetzt und zum Anfang des ersten Abschnitts geführt. Danach wird der Brenner vom Ende des zweiten Abschnitts zum Ende des ersten Abschnitts gezogen, dann vom Ende des dritten Abschnitts zurück zum zweiten Abschnitt, und so weiter.

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