Wissenswertes über Stromdüsen, Teil 1
Die Stromdüse wird auch Kontaktrohr, Stromkontaktrohr oder contact tip genannt. Sie ist zwar sehr klein, beeinflusst beim MIG/MAG-Schweißen aber die Qualität des Schweißprozesses, die Standzeit und die Maschinenverfügbarkeit in der schweißtechnischen Fertigung erheblich. Ob es sich um einen Handbrenner, einen Automatenbrenner oder den Schweißbrenner eines Roboters handelt, spielt keine Rolle.
An einem MIG/MAG-Brenner ist die kleine Stromdüse das wichtigste Verschleißteil. Denn kein anderes Bauteil ist so nah am Schweißprozess und unterliegt gleichzeitig einem ähnlich hohen Verschleiß.
Grund genug, sich das unscheinbare Element einmal genauer anzuschauen. In einem zweiteiligen Beitrag vermitteln wir Wichtiges und Wissenswertes über Stromdüsen!
Inhalt
Die Aufgabe der Stromdüse
Während des Schweißprozesses hat die Stromdüse die Aufgabe, den Schweißstrom auf die Drahtelektrode zu übertragen, um auf diese Weise einen richtungsgeführten und stabilen Lichtbogen sicherzustellen.
Bei diesem Vorgang läuft der Schweißdraht schleifend durch die Stromdüse. Und an einem Arbeitstag können schnell mehrere Kilometer Draht zusammenkommen.
Außerdem muss der Schweißdraht den Reibungswiderstand überwinden, der im Schlauchpaket und im Brennerhals besteht. Bis der Draht vorne ankommt, hat er also schon ordentlich gearbeitet, was auch an der Stromdüse Spuren hinterlassen kann.
Die Problematiken bei der Stromdüse
Wenn der Schweißdraht befördert wird, entsteht Abrieb. Wie stark der Abrieb ist, hängt zwar vom Draht selbst, dem Aufbau des Brennerhalses und dem Werkstoff der Spirale ab.
Je nach Schweißprozess, Material der Stromdüse und Drahtqualität verliert die Stromdüse aber früher oder später die Eigenschaften, die für den Schweißprozess relevant sind. Um einen instabilen Schweißprozess zu vermeiden, muss die Stromdüse dann ausgetauscht werden.
Es kommt vor, dass die Partikel, die beim Abrieb des Schweißdrahts entstehen, bis in die Stromdüse wandern und sie zusetzen. Vor allem bei harten Drähten kann es auch passieren, dass der Schweißdraht die Stromdüse ausschleift.
Die Prozesswärme, die anteilig über die Stromdüse abgeleitet wird, kann diesen Effekt sogar noch verstärken. Denn ab einer gewissen Temperatur geht die Härte verloren, was den Verschleiß der Stromdüse beschleunigt.
Maschinen- und Roboterbrenner haben oft gerade Brennerhälse. Hier können Probleme bei der Kontaktierung in der Stromdüse auftreten, weil die Kontaktzeit und die Anlagefläche häufig zu klein sind. Im Ergebnis entstehen sogenannte Mikrolichtbögen in der Stromdüse. Auch sie lassen die Stromdüse schneller verschleißen.
Ist ein Schweißprozess instabil, ist möglich, dass der Schweißdraht bis zur Stromdüse zurückbrennt. Als Folge davon entstehen sogenannte Festbrenner. Sie rufen ein sofortiges Versagen der Stromdüse hervor.
Die verschiedenen Typen von Stromdüsen
Welche Art von Stromdüse die richtige Wahl ist, richtet sich in erster Linie nach dem Brennertyp und nach dem möglichst optimal auf den Brenner abgestimmten Schweißprozess. Meistens empfehlen die Hersteller von Schweißbrennern schon im Katalog oder in der Produktbeschreibung eine Auswahl an geeigneten Stromdüsen für verschiedene Anwendungsfälle.
Zu den entscheidenden Merkmalen bei der Auswahl zählen das Material, aus dem die Stromdüse besteht, die zentrale Bohrung für den Durchmesser des Schweißdrahts und die Gesamtgeometrie des Brenners inklusive Gewindeanschluss. Die Standardgrößen dabei sind M6, M8, M10 oder größer.
Wie allgemein in der Schweißtechnik gilt auch für die Stromdüse, dass sie umso größer dimensioniert sein muss, je höher die Schweißleistung ist. Denn nur so ist sichergestellt, dass die Stromübertragung ordentlich funktioniert und mehr Wärme durch den Schweißprozess aufgenommen wird.
Bei einer Stromstärke bis 180 Ampere sollte eine vergleichsweise kurze Geometrie mit einem M6-Gewinde ausreichen. Wird hingegen mit 400 Ampere geschweißt, braucht es eine längere Stromdüse mit einem M8- oder M10-Gewinde. Das Plus an Material macht die Stromdüse stabiler gegenüber Wärme und resistenter gegenüber Verschleiß.
Wer Stromdüsen verschiedener Hersteller miteinander vergleicht, stellt fest, dass die Preisunterschiede recht groß sein können. Trotzdem ist es oft keine gute Idee, zu preisgünstigen Stromdüsen zu greifen.
Sie bestehen nämlich oft aus recyceltem Kupfer. Bei Recyclingkupfer ist aber neben der geringeren Härte auch die elektrische und thermische Leitfähigkeit herabgesetzt.
Die Folge davon ist, dass solche Stromdüsen schneller verschleißen und folglich öfter ausgetauscht werden müssen. Anbieter hochwertiger Stromdüsen verarbeiten nur hochwertige Materialien und garantieren durch zertifizierte Fertigungsprozesse eine gleichbleibende Qualität. Die höheren Kosten gleichen sich durch die längere Haltbarkeit und bessere Schweißergebnisse aus.
Die Materialien für Stromdüsen
Bei den Stromdüsen fürs Schweißen werden drei grundlegende Materialien voneinander unterschieden. So gibt es E-Cu-Stromdüsen, die aus reinem Elektrolytkupfer bestehen, während CuCrZr-Stromdüsen neben Kupfer Chrom und Zirkonium als Legierungselemente enthalten.
Bei HDS-Stromdüsen wiederum ist der Innenkern, der die Bohrung umgibt, aus einem dispersionsverfestigten Kupfer mit einem mineralischen Bestandteil gefertigt. Jedes Material hat seine spezifischen Eigenschaften und Vorzüge.
In Teil 2 gehen wir näher auf die Materialeigenschaften ein und erklären, welche Stromdüse für welchen Schweißprozess geeignet ist.
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