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Inhalt des Vortrages
• Motivation
• Mess- und Versuchsaufbau
• Methodik der Datenauswertung
• Erste Ergebnisse
Motivation
C % Si % Mn % Mo % Ni % Pol. Gas Re MPa
Böhler
NiMo 1-IG
0.08 0.6 1.8 0.3 0.9 = [+]
KLB
M21 >550
Oerlikon
Fluxofil M 10 PG
KLB
KLB
0.04 0.8 1.8 = [-]
SLB
= [+]
KLB
= [-]
KLB
M21 >460
Technischer Nullspalt
Erhöhung der Wirtschaftlichkeit
Erste Erkenntnisse
Wurzel : NiMo1 [+], Fluxofil[+], Fluxofil[-]
Kurzlichtbogen ist mögliche Wahl
Es sind energetische Unterschiede spürbar
Wir müssen genau hinschauen
Versuchseinrichtung
Oerlikon BCW30 Stickout ca. 12mm M21, ca. 18L/min Kantenvorbereitung: - Tulpe (U), ca. 6mm Stegbreite - Stumpfstoß, Steghöhe 1-(..3)mm - Ca. 10 Grad Nahtöffnungswinkel - Wandstärke 19 mm Material: L485MB abgewertet
Datenaufnahme u(t), i(t) Oszilloskop LeCroy Waverunner 64Xi, 2x250Ks/s (4µs), 20s, 12 Bit, ca. 100 Mbyte
u(t): Passiver Tiefpass 1. Ordnung, Tau=50µs + Differential Probe LeCroy ADP305
i(t): Verstärker TektronikTCPA400 + Stromsensor TektronikTCP404XL 500A, 2MHz
Datenverarbeitung u(t), i(t)
Batch-Datenvorverarbeitung: - Datenzusammenführung - Impedanzkompensation - Filterung und Komprimierung
Datenauswertung und Dokumentation: - Algorithmische Datenverarbeitung - Datendarstellung (Kennwerte,
Diagramme)
Erkenntnisse von Schweißungen PA
NiMo 1 = [+] Fluxofil = [+] Fluxofil = [ - ]
U_avr [V] 18,14 16,14 13,78
I_avr [A] 162,8 193,6 199,6
P_in [W] 2885 3005 2581
R_draht [Ohm] 0,024 0,019 0,019
U_F_LB [V] 17,55 14,68 12,8
KS/LB-Freq, [Hz] 66 64 134
vT_LB 0.81 0.84 0.79
P_I^2R [W], [%] 683 ; 23 764 ; 25 889 ; 34
P_IULB [W], [%] 2202 ; 77 2241 ; 75 1691 ; 66
subjektiv * ** ***
Schweißen 180° Reaktionen auf unterschiedliche Richtung der Erdanziehungskraft: - KS/LB-Freq - vT_LB - I^2R - P_IULB
1‘
2‘
3‘
4‘
5‘
Dynamik-Verstellung
Dyn. -15
Fluxofil = [+] Dyn. 0
Dyn. +15
U_avr [V] 16,69 16,13 15,9
I_avr [A] 197,8 193,4 194,7
P_in [W] 3217 2998 2941
R_draht [Ohm] 0,019 0,019 0,02
U_F_LB [V] 14,88 14,62 14,54
KS/LB-Freq, [Hz] 43 64 79
vT_LB 0,87 0,84 0,82
I^2R [W], [%] 768 ; 24 749 ; 25 833 ; 28
P_IULB [W], [%] 2449 ; 76 2249 ; 75 2108 ; 72
subjektiv weicher <---> härter
Fazit der Messauswertung
• Der Metallpulverfülldraht hat einen geringeren ohmschen Widerstand als der Massivdraht (kalt und heiß)
• Die physikalische Lichtbogenbrennspannung sinkt in Abhängigkeit von den verwendeten Drähten/Polaritäten in der Reihenfolge: NiMo1 [+] Fluxofil [+] Fluxofil [-]
• Hauptsächlich der Polaritätswechsel führt zu einer Veränderung der Leistungsbilanz
• Fluxofil [+] / [-] zeigt deutliche Unterschiede (in der Naht)
• Die Kurzschlussfrequenz stellt sich bei Fluxofil [-] deutlich höher ein
• Die Prozesseigenschaften ändern sich positionsabhängig
• Die Prozesseigenschaften lassen sich durch geänderte Prozessführung über die Stromquelle gegensteuern ( „Dynamik“)
• Eine vorteilhafte Optimierung der Prozessregelungsparameter der Stromquelle auf M/D/G/Pol. ist sinnvoll (physikalisch begründbar)
Untersuchungen zum Schweißen mit Metallpulver-Fülldraht am Rohr
• der untersuchte Metallpulverfülldraht Oerlikon Fluxofil M10 PG zeigt
Potenzial in [-], die Schweißzeiten zu senken
• die Schweißstromquelle kann dies mit angepasster Prozessführung, Parameterisierung und Funktionalität unterstützen
• Wichtig: angepasstes Gesamt-Set-Up
• weitere schweißprozesstechnische Untersuchungen und Optimierungen sind noch erforderlich