Das Unterpulverschweißen (UP-Schweißen) wird, wie der Name schon sagt, unter einer Schutzschicht aus Flussmittel durchgeführt. Da der Lichtbogen stets von dieser Flussmittelschicht umschlossen ist, wird jegliche Strahlung von den freiliegenden Lichtbögen vermieden, wodurch auch Schweißschirme überflüssig werden. Das Verfahren, das in zwei Varianten – vollautomatisch und halbautomatisch – angeboten wird, zählt zu den am weitesten verbreiteten Schweißverfahren in der Prozessindustrie. Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd., einer der renommiertesten Lieferanten von Unterpulverschweißdraht in China, erläutert das Prinzip und die Anwendungsbereiche des Unterpulverschweißens. Im Folgenden werden diese erläutert:
Verfahren:
Ähnlich wie beim MIG-Schweißen wird auch beim UP-Schweißen ein Lichtbogen zwischen der Schweißnaht und dem durchgehenden blanken Elektrodendraht erzeugt. Eine dünne Schicht aus Flussmittel und Schlacke dient der Erzeugung des Schutzgasgemisches bzw. der Zugabe der benötigten Legierungen zum Schmelzbad. Während des Schweißvorgangs wird der Elektrodendraht mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Verbrauch abgeführt, und überschüssiges Flussmittel wird mittels Vakuumsystem abgesaugt und wiederverwendet. Die Flussmittelschichten schützen nicht nur vor Strahlung, sondern tragen auch maßgeblich zur Vermeidung von Wärmeverlusten bei. Der hervorragende thermische Wirkungsgrad dieses Verfahrens von ca. 60 % ist auf diese Flussmittelschichten zurückzuführen. Zudem ist das UP-Schweißen spritzerfrei und erfordert keine Rauchabsaugung.
Arbeitsablauf:
Wie bei jedem anderen Schweißverfahren werden die Qualität der Schweißverbindungen hinsichtlich Einbrandtiefe, Form und chemischer Zusammensetzung des Schweißguts üblicherweise durch die Schweißparameter wie Stromstärke, Lichtbogenspannung, Drahtvorschubgeschwindigkeit und Schweißgeschwindigkeit bestimmt. Ein Nachteil (dem sich natürlich entgegenwirken lässt) besteht darin, dass der Schweißer das Schmelzbad nicht einsehen kann und die Qualität der Schweißnaht daher vollständig von den Betriebsparametern abhängt.
Prozessparameter:
Wie bereits erwähnt, gelingt eine perfekte Schweißnaht nur mit den richtigen Prozessparametern. Beispielsweise spielen bei einem automatisierten Verfahren die Drahtstärke und das verwendete Flussmittel, die auf die Materialart, die Materialstärke und die Werkstückgröße abgestimmt sind, eine entscheidende Rolle für die Abschmelzleistung und die Form der Schweißnaht.
Draht:
Je nach Anforderung an Abscheidungsrate und Fahrgeschwindigkeit können folgende Drähte ausgewählt werden.
•Doppeldraht
•Mehrere Drähte
•Rohrdraht
•Zugabe von Metallpulver
•Einzeldraht mit heißer Zugabe
•Einzeldraht mit Kaltverdrahtung
Fluss:
Das granulare Gemisch aus Oxiden verschiedener Elemente wie Mangan, Titan, Calcium, Magnesium, Silicium, Aluminium und Calciumfluorid wird häufig als Flussmittel beim UP-Schweißen eingesetzt. Die Zusammensetzung wird üblicherweise so gewählt, dass sie in Verbindung mit dem Schweißdraht die gewünschten mechanischen Eigenschaften ergibt. Es ist außerdem zu beachten, dass die Zusammensetzung dieser Flussmittel einen entscheidenden Einfluss auf die Betriebsspannung und den Strom des Lichtbogens hat. Je nach Schweißanforderung werden im Wesentlichen zwei Arten von Flussmitteln verwendet: gebundene und geschmolzene.
Anwendungsgebiete:
Jedes Schweißverfahren hat seine eigenen Anwendungsbereiche, die sich aufgrund von Skaleneffekten und Qualitätsanforderungen in der Regel überschneiden.
Obwohl das UP-Schweißen sowohl für Stumpf- (längs und umlaufend) als auch für Kehlnahtverbindungen sehr gut geeignet ist, gibt es einige wenige Einschränkungen. Aufgrund der Fließfähigkeit des Schmelzbades, der flüssigen Schlacke und einer losen Flussmittelschicht werden Stumpfverbindungen stets in liegender Position geschweißt, während Kehlnahtverbindungen in allen Positionen – liegend, horizontal und vertikal – möglich sind.
Es ist zu beachten, dass SAW bei Materialien jeder Dicke erfolgreich durchgeführt werden kann, sofern die richtigen Verfahren und Parameter für die Verbindungsvorbereitung korrekt ausgewählt werden.
Es kann sehr gut für Kohlenstoffstähle, Edelstähle und niedriglegierte Stähle sowie für einige Nichteisenlegierungen und -werkstoffe eingesetzt werden, vorausgesetzt, die vom ASME-Code empfohlenen Kombinationen von Draht und Flussmittel werden verwendet.
Das SAW-Verfahren findet in der Schwermaschinenindustrie und im Schiffbau einen festen Platz für das Schweißen von großen Abschnitten, Rohren mit großem Durchmesser und Prozessbehältern.
Dank der sehr hohen Ausnutzung des Elektrodendrahts und der guten Automatisierungsmöglichkeiten ist das UP-Schweißen (Unterpulverschweißen) nach wie vor eines der gefragtesten Schweißverfahren in der Fertigungsindustrie.
Veröffentlichungsdatum: 23. Dezember 2022