Abstract No.:	2801
Scheduled at:	Tuesday, September 27, 2011, Saal D 4:25 PM Verfahren
Title:	Brennerbelastung und Wirkungsgrade beim Plasma- und WIG-Schweißen
Authors:	Stefan Eichler* / Universität der Bundeswehr München Institut für Plasmatechnik und Mathematik Werner-Heisenberg-Weg 39 85577 Neubiberg, Bayern Erwan Siewert / Universität der Bundeswehr München / Institut für Plasmatechnik und Mathematik, Bayern Gerald Wilhelm/ Linde Gas, Bayern Jochen Schein/ Universität der Bundeswehr München / Institut für Plasmatechnik und Mathematik, Bayern
Abstract:	Beim Plasmaschweißen mit Stichlochtechnik wird nach Lehrmeinung ein höherer Anteil der elektrisch zugeführten Energie auf das Werkstück übertragen als beim Wolframinertgasschweißen. Der hohe Wirkungsgrad des Plasmaverfahrens wird mit der Ausbildung des Stichlochs erklärt, wodurch die Energie nicht nur über die Bauteiloberfläche, sondern über die gesamte Bauteiltiefe, d.h. über die Wandung des Stichlochs übertragen wird. Für das Plasmastichlochschweißen fehlen jedoch detaillierte Untersuchungen zum Einfluss des Elektrodenrückstands, der Plasmagasdüsen- und Elektrodengeometrie auf den Energieeintrag in die Anode, sowie teilweise Untersuchungen an praxisrelevanten Konfigurationen. Aus der vorliegenden Arbeit geht hervor, dass der Wirkungsgrad des Plasmaschweißens auch bei einer flachen Anode, ohne die Ausbildung eines Stichlochs, extrem hoch sein kann. Der Energieeintrag ist nur geringfügig von der Anodengeometrie abhängig. Hingegen wird deutlich, dass die Lichtbogenlänge, die Plasmagasmenge, die eingesetzten Prozessgase und die Kathoden-Düsenkonfiguration einen immensen Einfluss auf die in die Anode eingebrachte Energie haben. Zur Bestimmung der in die Anode eingebrachten Energie werden Lichtbögen auf einer ebenen Kupferplatte initiiert und die Wärme kalorimetrisch erfasst. Zudem wird die Brennerbelastung analysiert. Im Einzelnen wird hierzu der Energieeintrag in die Schutzgasdüse, in die Wolframkathode und beim Plasmaschweißen in die Plasmagasdüse aufgezeichnet. Untersucht wurden der Einfluss der Kathodengeometrie, der Gaszusammensetzung, der Lichtbogenlänge sowie zusätzlich beim Plasmaschweißen der Einfluss des Elektrodenrückstandes, der Plasmagasdüsengeometrie, der Plasmagasmenge und -zusammensetzung. Der Einfluss der Anodengeometrie wird durch verschiedene zylindrische und kegelförmige Bohrungen in der Kupferanode abgebildet. Aus den Untersuchungsergebnissen sind der Energieeintrag in die Anode, der Wirkungsgrad und die Verlustleistungen zu bestimmen, sodass auch die Brennerbelastung abgeleitet werden kann. Anhand der Energiebalancen sind Lichtbogenprozesse energetisch zu optimieren und gleichzeitig die Brennerbelastungen zu reduzieren. Die Gültigkeit der diagnostischen Ergebnisse wird anhand von realen Schweißungen an niedrig- und hochlegierten Stählen aufgezeigt. Zur Deutung der Ergebnisse werden zweidimensionale Staudruckmessungen, Strom- und Energiedichtemessungen sowie Fallspannungsmessungen herangezogen.

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