Das Plasmaschweißen / Lichtbogenschweißen

Plasmaschweißen

Funktionsweise u. Erklärung zum Plasmaschweißen / Lichtbogenschweißen:

Eines der jüngsten Schmelzschweißverfahren ist das Plasmaschweißen. Einzuordnen ist es im Wolfram-Schutzgasschweißen (WP), welches in den 60iger Jahren eingeführt wurde.

ISO 857-1 ist der internationale Standard und erklärt das Plasmaschweißen als Lichtbogenschweißen unter Verwendung eines eingeengten Lichtbogens.

Durch eine wassergekühlte Kupferdüse mit enger Bohrung wird der Lichtbogen hindurchgezwängt. Dadurch erhält der Lichtbogen eine zylindrische Gestalt an. Daraus ergibt sich die sehr hohe Energiedichte. Direkt in der Plasmadüse brennt der Lichtbogen und zwar an der nadelförmigen Wolframelektrode.

Ein weiträumiger Schutz der Schweißstelle ist durch die Einengung natürlich nicht möglich. Deshalb wird aus einer zweiten Düse weiteres Schutzgas zugeführt. Je nach Art des Lichtbogens unterscheidet man zwischen 1. übertagendem und 2. nichtübertragendem Lichtbogen.

Zu 1. Der Schweißstromkreis liegt zwischen dem Werkstück und der Wolframelektrode. Man nennt diese Form auch Plasmalichtbogenschweißen.

Zu 2. Hier brennt der Lichtbogen nur innerhalb des Brenners. Die Gase treten in Form eines Strahles aus (Plasmastrahlschweißen) Einsatz beim Plasmaspritzen.

In den meisten Fällen wird zum Plasmaschweißen von Stahl Gleichstrom verwendet. Der Minuspol (Stromquelle) liegt an der Elektrode. Eine andere Form der Stromart ist das Impulsschweißen.

Das schweißen von Aluminium gestaltet sich wegen der fehlenden Reinigungswirkung schwieriger. Hier wird beim Minuspol-schweißen am Pluspol geschweißt. Beachten Sie aber, dass dabei nur geringe Stromstärken zur Anwendung kommen, da die Elektrode nur eine minimale Strombelastbarkeit hat.

Die Alternative wäre das Schweißen mit Wechselstrom. Ausreichende Reinigungswirkung und höhere Strombelastbarkeit wären hier realisierbar. Die modernere Variante wäre beim Plasmaschweißen von Aluminium am Gleichstrom-Minuspol die Verwendung von Schutzgase, die hochheliumhaltig sind.

Beim Plasmaschweißen verwenden Sie die gleichen Wolframelektroden wie beim WIG-Schweißen. Sie sind entsprechend der DIN EN 26848 (ISO 6848) genormt.

Der Durchmesser der Wolframelektroden sind hier zwischen 1,6 mm und 8 mm angegeben. Meistens werden 1,6 mm und 4 mm Elektroden verarbeitet. Wolframelektroden mit oxidischen Beimischungen haben eine höhere Strombelastbarkeit als reine Wolfram-Elektroden.

Grund dafür ist, dass sie sich bei gleichen Stromstärken weniger erhitzen. Der Elektronenaustritt aus den eingeschlossenen Oxiden ist niedriger als beim reinen Wolfram. Oxidhaltige Wolframelektroden sind Zündungsfreudiger.

Thorierte Elektroden werden immer mehr durch ceroxidhaltige Elektroden ersetzt. Das liegt daran, dass Thorium eine schwache radioaktive Strahlung freisetzt.

Wenn Sie Gleichstrom-Minuspol schweißen, verwenden Sie wie beim WIG Schweißen spitz angeschliffene Elektroden. Anders beim Gleichstrom Pluspol schweißen und Wechselstrom schweißen z.B. bei Aluminium werden die Elektroden nicht angeschliffen, sondern liegen kegelstumpfförmig vor.

Wie bei anderen Verfahren werden auch beim Plasmaschweißen Gase verwendet (DIN EN 439). Hauptsächlich kommt Argon zum Einsatz, weil es leicht ionisierbar ist und eine hohen Ionisierungsgrad erreicht.

Wenn man Chrom-Nickel Stähle oder Nickelbasislegierungen verschweißt, setzt man dem Argon geringe mengen an Wasserstoff zu, dadurch wird die Wärmeübertragung verbessert und somit höhere Schweißgeschwindigkeiten errreichbar.

Dies erreichen Sie auch beim verschweißen von Aluminium, Titan und Zirkon durch Zugabe von Helium ins Plasmagas (Argon/Helium Gemische). Unlegierten und hochlegierten Stählen gibt man als äußeres Schutzgas Argon oder Argon/Wasserstoff-Gemische hinzu.

Unlegierte und niedriglegierte Stähle können auch mit aktiven Mischgasen auf Basis von Argon/Kohlendioxid oder Argon/Sauerstoff versetzt werden.

Ein Gerät zum Plasmaschweißen soll den Schweißstrom schalten, ihn zur Verfügung stellen und konstant halten.

Es gibt Plasmaschweißgeräte, wo Sie einige Parameter auf dem Display voreinstellen können, wie z.B. Gasvorströmzeit und Hilfslichtbogenstrom. Sowie die Gasnachströmzeit und der Hauptstrom.