AC DC081.PPT [Schreibgeschützt] - schweisspunkt.de · Produktionstechnik BMW AG Dingolfing A. Lang...
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WechselstromWechselstrom--MIGMIG--SchweißenSchweißen
MIG-Wechselstromschweißen -eine neue Verfahrensvariante
zum Verbindendünnwandiger Bauteile
A. Lang
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• DC-MIG-Impulslichtbogen (Standard-Lichtbogen)• AC-MIG-Lichtbogen• Vorgänge im Lichtbogen (Vergleich von DC- und
AC-MIG-Lichtbogen)• Lichtbogeneigenschaften bei dünnen Al-Blechen• Ergebnisse mit AC-Lichtbogen• Fertigungssicherheit mit dem AC-Lichtbogen• Weitere mögliche Anwendungen• Fazit und Ausblick
InhaltInhalt
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AluminiumAluminium--LeichtbauLeichtbau
Z8
Hinterachsträger
Vorderachsträger
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Probleme mit dünnen WandstärkenProbleme mit dünnen WandstärkenDCDC--ImpulslichtbogenImpulslichtbogenSchweißqualitätSchweißqualität• Durchbrenner oder geringe Lichtbogenleistung• geringe Schweißgeschwindigkeiten• Gefahr durch Heiß- und AnschmelzrisseLichtbogenLichtbogen• geringe Lichtbogenstabilität• träge Lichtbogenlängenregelung • lange Grundstromphasen mit hoher Wärme-
einbringung• hohe Belastung für den Schweißer
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Qualitätsprobleme beim MIGQualitätsprobleme beim MIG--SchweisSchweis--sensen von dünnwandigen Bauteilenvon dünnwandigen Bauteilen
Überlappnaht mit Durchbrand am Unterblech
Kehlnaht mit Durchbrand am Unterblech und Einzug am Oberblech
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Stromverlauf beim DCStromverlauf beim DC-- und ACund AC--MIGMIG--LichtbogenLichtbogen
Schweißstrom
Zeit
Schweißstrom
Zeit
AC-MIG-ImpulslichtbogenDC-MIG-Impulslichtbogen
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+-
Vorgänge im ACVorgänge im AC--MIGMIG--LichtbogenLichtbogen
Schweißstrom
Zeit
Plusgepolter MIG-Lichtbogen Stromverlauf
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Vorgänge im ACVorgänge im AC--MIGMIG--LichtbogenLichtbogen
Schweißstrom
Zeit
Minusgepolter MIG-Lichtbogen
-+
Stromverlauf
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Parameter im ACParameter im AC--MIGMIG--LichtbogenLichtbogen
Schweißstrom
Zeit
tpUp/Ip
tg -
Ig +Ig -
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Vorgänge im DCVorgänge im DC--LichtbogenLichtbogen
Grundstromphase Impulsphase
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Vorgänge im ACVorgänge im AC--LichtbogenLichtbogen
Grundstromphase
Negativpolung
Grundstromphase
Pluspolung
Impulsphase
Tropfenablösung
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HGHG--Aufnahme des ACAufnahme des AC--MIGMIG--LichtbogensLichtbogens
MIG-Lichtbogen AC-MIG-Lichtbogen
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Schweißergebnisse beim ACSchweißergebnisse beim AC--MIGMIG--Schweißen (Kehlnaht)Schweißen (Kehlnaht)
t = 1,8/1,2 mm; vw = 80 cm/ min
a-Maß = 2,1 mm; Spalt = 0 mm
t = 1,2/1,2 mm; vw = 80 cm/min
a-Maß = 2,4 mm; Spalt = 1 mm
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Schweißergebnisse beim ACSchweißergebnisse beim AC--MIGMIG--Schweißen (Überlappnaht)Schweißen (Überlappnaht)
t = 1,2 mm; vw = 80 cm/min
Spalt = 0 mm
t = 1,2 mm; vw = 80 cm/min
Spalt = 1,2 mm
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ProzeßstabilitätProzeßstabilität und Schweißund Schweiß--geschwindigkeitgeschwindigkeit
Einbrandtiefe
01234
0 50 100 150
Schweißgeschwindigkeit in cm/minE
inb
ran
dtt
iefe
in
m
m
Einbrandtiefe DC Einbrandtiefe AC
Frequenz und Grundstrom
0,0020,0040,0060,0080,00
100,00120,00
0 50 100 150
Frequenz
Gru
ndss
trom
zeit
in m
s
tg in ms
DC AC
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Bewertung der LichtbogenartenBewertung der Lichtbogenarten DC-Impuls AC-Impuls DC0-Impuls
Nahtvolumen 100% 200% 160% Schweißge-schwindigkeit
40 cm/min 120 cm/min 80 cm/min
Einbrandtiefe 30... 50 % 30... 50 % 30... 50 % Einstellpraxis LB-Arbeitspunkt
5 Parameter 7 Parameter 6 Parameter
Wärmeein-bringung
hoch gering, dosierbar
mittel, dosierbar
Lichtbogen-stabilität
schlecht gut sehr gut
Schweiß-positionen
PA, PB, PC, PG 45
PA, PB, PC, PF 45, PG 45
PA, PB, PC, PF 45, PG 45
L
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VorVor-- u. Nachteile des ACu. Nachteile des AC--LichtbogensLichtbogensVorteile:Vorteile:• positiver Einfluss auf Lichtbogendruck und
Einbrandverhalten• verbesserte Tropfenablösung• gesteigerte Abschmelzleistung und Schweißge-
schwindigkeit• reduzierte Schweißbadtemperatur• reduzierte Einbrandtiefe bei höherer AbschmelzleistungNachteileNachteile:• höherer Anlagenaufwand• Nulldurchgang des Schweißstromes
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Schweißparameter und EinstellpraxisSchweißparameter und Einstellpraxis
ImpulsparameterImpulsparameter• Impulsspannung bzw. Impulsstrom• Impulszeit• Impulsform bzw. -flankenLeistungsparameterLeistungsparameter• Frequenz• Drahtgeschwindigkeit• positiver Grundstrom• negativer Grundstrom• Balance bzw. Negativzeit des Grundstromes
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Fertigungssicherheit der LichtFertigungssicherheit der Licht--bogenartenbogenarten
Abweichung
Schw
eißs
palt Toleranzüberdeckung
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 0,5 1 1,5Schweißspalt in mm
Abw
eich
ung
in m
m
DC-MIG AC-MIG DC0-MIG
t = 0, 8 mm
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Eigenschaftsprofile für dünne WandEigenschaftsprofile für dünne Wand--stärkenstärken
Eigenschaftsprofil
0
20
40
60
80
100Schweißgeschwindigkeit
Toleranzüberdeckung
Invest
Nahtvorbereitung
Positionen
Zugänglichkeit
Impuls-LB Wechselstrom-LB Laser
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Mögliche Anwendungen für den Mögliche Anwendungen für den ACAC--MIGMIG--LichtbogenLichtbogen• Aluminiumbleche und Profile: 0,8... 2,5 mm mit SG-AlSi5 aa• Mg-haltige Al-Drahtelektroden aa
• hoch- und höchstfeste Stähle ab 0,6 mm Wandstärke aa
• Einsatz zum MIG-Löten (exakte Wärmeeinbringung!) ((aa))• Einsatz bei temperaturkritischen Werkstoffen, z. B.
Magnesium ----• Einsatz bei beschichteten Materialien, z. B. bei verzinkten
Blechen aa
• Einsatz für Gussarten mit höherem Gasgehalt ((aa))
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Schweißergebnisse an hochfesten Schweißergebnisse an hochfesten StählenStählen
• Wandstärke: 0,8 mm
• Werkstoff: H400• Drahtelektrode: 1.4370, Φ = 1,2 mm
• VD [m/min]: 5,5
• VW [m/min]: 0,8
Standard-MIGp AC-MIGp mit 13 % Minusanteil
AC-MIGp mit 25 % Minusanteil
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Schweißergebnisse an AlSchweißergebnisse an Al--WerkstoffenWerkstoffen
AC-MIG, s = 3 mm AC-MIG, s = 1,2 mm
• Wandstärke: 3,0 mm 1,2
• Werkstoff: AlMg3,5Mn AlMg3,5Mn• Drahtelektrode: SG-AlMg4,5Mn, Φ = 1,2 mm SG-AlMg4,5Mn, Φ = 1,2 mm
• Drahtgeschw.: 5,1 m/min 3,0 m/min
• Schweißgeschw.: 0,9 m/min 2,0 m/min
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Fazit und AusblickFazit und AusblickDer ACDer AC--Lichtbogen:Lichtbogen:• bietet eine wesentliche Erweiterung des Lichtbogen-
bereiches bei dünnen Wandstärken• lässt für höhere Lichtbogenleistung eine definierte
Einbrandtiefe bei dünnen Wandstärken zu• bietet einen stabileren Leistungsbereich des Lichtbogens
bei dünneren Wandstärken • ist ein Verfahren mit deutlich reduzierter Wärmeein-
bringung gegenüber dem Standard-MIG-Lichtbogen• führt zu einer wirtschaftlichen Verarbeitung dünner
Wandstärken bei hoher Fertigungssicherheit