Aluminiumschweißen:MIG, Puls-MIG, Doppelimpuls-MIG

VERSION 1.11 / 2002.12

MIG-Aluminiumschweißen MIG = Metall-Inertgas-Schweißen

• Inertgase für das Aluminiumschweißen sind Argon und Helium• Gasgemische aus Argon und Helium werden ebenfalls verwendet

Vorteile: Nachteile:

- Hohe Produktivität - Drahtzufuhrstörungen- Schweißen in allen Positionen - Wetterempfindlich- Leicht zu Schweißen - Porositätsgefahr- Einfachere Mechanisierung - Probleme bei Schweißstart und -ende

2 / 2002.12

Beste SchweißqualitätMit PMT-Schweißbrenner wird die Porosität beim Alumi-niumschweißen durch neue technische Lösungen minimiert

Verbesserte Qualität des PMT-Brennerhalses• Bessere Kühlung von Gasdüse und Kontaktspitze

– Weniger Störungen während der Drahtzufuhr• Separater Gasschlauch vom Schnellanschluss zum Brennerhals

– Gasschlauch aus stoffverstärktem PVC-Material– Besserer Abschirmgasfluss

• Neuer Gasdiffusor im Schweißkopf– Laminarer Gasfluss gewährleistet

• Lange Kontaktspitze M8– Zuverlässige Stromübertragung von der Spitze in den Schweißdraht– Neue ALU-Stromdüsenreihe von Kemppi (Kennzeichen „A“)

Der Gasdiffusorbesteht aus hochtemperaturbeständigemMaterial

3 / 2002.12

Qualitativ hochwertige Drahtzufuhr für Edelstahl und Aluminium• Neue, zweiteilige Drahtleiter mit geschichteter Konstruktion (Durchm. 2,5/5,5 mm)

– Steife äußere Kunststoffschicht und mit Teflon beschichtete innere Schicht• Äußere Schicht aus steifem Kunststoff

– Der Drahtleiter bleibt gerade– Die biegsame innere Teflon-Schicht wird abgestützt– Keine Spiralstütze für die Drahtleiter wird benötigt

• Innere Schicht aus Teflon– Geringere Reibung bei der Drahtzufuhr

• Großer Öffnungsdurchmesser in den drahtleitern– Längere wartungsfreie Zeit

• Abschluss mit einer kurzen Teflonröhre– Beständig gegen die Hitze am Brennerkopf

Die neuen Kemppi-DrahtleiterStörungsfreie Drahtzufuhr mit neuer Konstruktionslösung

Der Teflondrahtleiter ist einaustauschbares Ersatzteil

4 / 2002.12

Neue Al-KITs für die Drahtzufuhr

Neue Al-KITs:• Federgehäuse mit Markierung für den Vorschubdruck Al max• Weichere Federkonstruktion, Druck 250 N (bisher 300 N) • Größerer Regelbereich für den Vorschubdruck• Verbesserte Druckteilerkonstruktion • Auf Kugellagern montierte Vorschubrollen mit zwei gleichen Vorschubkerben mit trapezförmigem Profil pro Rolle

• Zwei doppelschichtige Führungsröhren: innen spezielles Teflon, außen steifes PE• KITs können in allen Modellen des Drahtzufuhrmechanismus SL 500 verwendet werden • Produktionsbeginn 2002 • Codes für alle Komponenten sind dieselben wie zuvor

ProMIG-Drahtzufuhren können mit neuen Al-KITs modifiziert werden: • Al-KIT für 1,0 mm 4301820• Al-KIT für 1,2 mm 4301830• Al-KIT für 1,6 mm 4301840 Neue DL-Führungsröhren

5 / 2002.12

• Die standardmäßigen Vorschubrollen mit V-Kerbe werden durch Vorschubrollen mit Trapezkerben für das Aluminiumschweißen ersetzt

Neue Al-KITs für die Drahtzufuhr

• Rollen nicht zu fest anziehen - Bruchgefahr an der Oberfläche auf dem Draht• Empfehlung: Flüssigkeitsgekühlte 3 m- Brenner oder Push-Pull-Brenner für längere Strecken (6 bis 10 m)

Trapezförmiges Kerbenprofil

Code: Ø1,2 3142210 Ø1,6 3142200 Ø1,0 ist die Vorschubrolle mit V-Kerbe

- Kugellager - Zwei gleich große Kerben pro Rolle

6 / 2002.12

Neue Al-KITs für die Drahtzufuhr• Die Metall-Drahtführungsröhren und die alten Teflonröhren werden durch neue doppelschichtige DL-Teflonröhren (silber) für das Aluminium- schweißen (Ø 1,0 - 1,6 mm) ersetzt

• Neuer Druckregelungshebel

Der maximale Vorschub-druck für Aluminiumdrähteist angegeben

7 / 2002.12

Kemppi-Push-Pull-Brenner• Mit ATC™ (Active Trigger Control, aktive Tastersteuerung)

– Schweißparameter können am Taster ausgewählt und eingestelltwerden

• Zur Verwendung mit den Kemppi Pro Evolution 300, 501, 501L und 530Drahtvorschüben, sowie in Kombination mit der Regeleinheit RMP 10und der Synchronisiereinheit PROSYNC 50

• Auf der Digitalanzeige können Taster-

und Betriebsbereich für das Schweißen

leicht abgelesen werden

8 / 2002.12

Brennerwartung• Bei verschmutztem oder feuchtem Draht ist der elektrische Kontakt

zwischen Draht und Stromdüse gestört• Drahtspirale beim Austauschen der Drahtspule mit Druckluft reinigen• Bei Bedarf alte Teflon-Führungsröhre austauschen

Gasdüse und Stromdüse lösen

Durchblasen mit Druckluft

9 / 2002.12

Austauschen des Drahtleiters

Drahtende vor dem Einfädelnrund feilen

Schlauchpaket gerade auslegen

Einführen des Drahtleitersvom hinteren Ende

10 / 2002.12

Gasfluss

0 100 200 300 400

24

22

20

18

16

14Strom-stärke (A)

12

l/min26

Argon l/min34

32

30

28

26

24Strom-stärke (A)22

Argon 50 % + Helium 50 %

0 100 200 300 40011 / 2002.12

Durchdringung• Häufigstes Gas beim Aluminiumschweißen• Lichtbogen ist stabil• Kostengünstiger

• Bleche über 8 mm Dicke• Weniger Vorwärmen erforderlich• Erhöhte Schweißgeschwindigkeit

• Bleche über 12 mm Dicke• Weniger Vorwärmen erforderlich• Erhöhte Schweißgeschwindigkeit

HELIUM

ARGON + HELIUM

ARGON

12 / 2002.12

Argon- und Heliumgase• Die angegebenen Argon-Gasflusswerte sind falsch, wenn

Helium oder Argon-Helium-Gemische verwendet werden• Die physikalische Kapazität von Helium unterscheidet sich von

Argon• Die Flusswerte können mit Hilfe der folgenden Faktoren

korrigiert werden: Abschirmgas Korrekturfaktor75 % Ar + 25 % He 1,1450 % Ar + 50 % He 1,3525 % Ar + 75 % He 1,75 Reines Helium 3,16

13 / 2002.12

VorwärmenDas Vorwärmen wird bei einer Blechstärken von über 8,0 mm empfohlen:

• Gute Durchdringung und Schweißgeschwindigkeit werden sichergestellt

• Kleinere Werkstücke können in einem Ofen vorgewärmt werden

• Größere Werkstücke werden normalerweise mit Acetylen-Sauerstoff-Gemisch, Butanflamme usw. vorgewärmt

• Widerstandsheizung mit Hilfe einer Wärmedecke ist ebenfalls verbreitet14 / 2002.12

Beim Aluminiumschweißen der Brenner immer gerade oderleicht stechend führen

• Saubere Schweißnaht, kein Rauch an der Oberfläche

• Gute Gasabschirmung

• Bessere Nahtform

Brennerwinkel

Schleppend Neutral Stechend

Schweißrichtung

60 bis 80°

15 / 2002.12

Länge der hervorstehenden Drahtspitze Die Stromstärke ändert sich je nach der Länge der hervorstehenden Spitze,

jedoch bleiben Drahtzufuhrgeschwindigkeit und Lichtbogenspannung gleich.

Drahtvorschub: 10,9 m/minDraht: AlMg5, 1,2 mm

3010

Zu lang Zu kurz

Stick-OutLänge 20

Richtig

190 A 205 A 240 A16 / 2002.12

Länge der hervorstehenden DrahtspitzeStick-Out zu lang: Stick-Out zu kurz:• Schlechte Gasabschirmung• Instabiler Lichtbogen• Schlechte Durchdringung• Verformung des Schweißprofils

• Drahtzufuhrstörungen• Brennerüberhitzung• Gasfluss-Störungen• Schlechte Sicht

•• Die richtige Länge für die hervorstehende Drahtspitze beträgt bei hohen Parametern 15 x Drahtdurchmesser (mm) und bei niedrigen Parametern 10 bis 12 x Drahtdurchmesser (mm)

17 / 2002.12

Schrittweises SchweißenBeim „schrittweisen“ Schweißen wird die Schweißnaht zweimalgeschmolzen, und Gase haben mehr Zeit, aus dem Schweißbad zu entweichen

• Geringere Porosität• Bessere Gasabschirmung und weniger Oberflächenoxidation• Optisch bessere Schweißnaht

•Schrittweises Schweißen bei Blechen > 4,0 mm•Schrittlänge 2,0 bis 4,0 mm•Bei umgekehrter Bewegungsrichtung halbe Schrittlänge 45°

18 / 2002.12

Puls-MIG• Während der Impulsdauer steigt die Stromstärke in den Bereich des

Sprühlichtbogens

• Mit jedem Impuls wird ein kleiner Tropfen Draht in das Schweißbadübertragen

• Die Anzahl der Impulse ist bei verschiedenen Frequenzen (30 bis300 Hz) unterschiedlich

• Der Lichtbogen brennt ohne Kurzschlüsse kontinuierlich, und dieOberfläche des Ausgangsmaterials wird gereinigt

19 / 2002.12

Puls-MIG

time ( ms )

Pulse peak current

Transition current

Globular transfer current range

Background current range

1

2

3

4

5

1 3 4 52

Stromstärke

20 / 2002.12

Puls-MIGVorteile:

• Ungestörter Lichtbogen ohne Kurzschlüsse - Optisch ansprechenderer Schweißnaht - Spritzerfreie Schweißnaht

• Geringe Wärmezufuhr- Minimierte Verzug

• Schweißgeschwindigkeit bis zu 35 % schneller als beiKurzschlussübertragung

• Schweißen in allen Positionen mit Sprühbogenübertragung21 / 2002.12

ImpulsspitzenregelungHohe Impulsspitzenstromstärke Niedrige Impulsspitzenstromstärke(1 bis 9) (-1 bis -9)- Schmaler Lichtbogen - Flache Durchdringung- Tiefe Durchdringung - I-Stoßfuge- Kehlnaht - Dünnere Bleche

Die 0-Position ist die Werkseinstellung(Standardkombination Draht und Gas )

HOCH NIEDRIG

22 / 2002.12

Synergetisches PulsprogrammSynergetisches Puls-MIG-Schweißen (1-Regler-MIG)• Alle Parameter werden über den Drehknopf für die Schweißleistung geregelt• Die richtigen Schweißparameter sind leichter und schneller zu finden• Problemloses Wiederholen derselben Parameter

U (V)

Drahtvorschub (m/min)

353025201510 5

3 6 9 12 15 18

Synergetische Kurve

Bogenlänge +/- Regelbereich

23 / 2002.12

Puls-MIG-Parameter

Hauptparameter:

1. Impulsstromstärke (A)

2. Anstiegsgeschwindigkeit (A/ms)

3. Impulsdauer (ms)

4. Frequenz (Hz)

5. Hintergrundstromstärke (A)

6. Drahtvorschubgeschwindigkeit (m/min)

Durchschnitts-stromstärke

I ( A)

t (ms)

1

3

4

5

2

24 / 2002.12

Doppelimpuls-MIG• Puls-MIG-Schweißen mit wechselnden Doppelimpuls-MIG-Parametern

• In der Fabrik eingestellte Parameter sind für Doppelimpuls-MIG-Schweißen geeignet

• Amplitude der Drahtvorschubgeschwindigkeit verstellbar (eingestellte Leistung) (0,1 bis 2,5 m/min)

• Frequenz der Drahtvorschubgeschwindigkeit verstellbar (0,1 bis 3,0 Hz)

• Konstantes Impulsdauerverhältnis (Impulsdauer 30 %)

12 m/min

Zeit

Wechselnde Doppelimpulsleistung (schwarze Linie)

Wechselnde Drahtvorschubgeschwindigkeit (orangefarbene Linie)

8 m/min

Beispiel: Voreingestellter Drahtvorschub 10 m/min, Amplitude 2,0 m/min

25 / 2002.12

Doppelimpuls-MIG-Schweißen• Verringerte Porosität

• Bessere Durchdringung

• Positionsschweißen ist einfacher

• Optisch ansprechende Schweißnaht (Überlappungsverbindung wiebeim WIG-Schweißen)

Beispiel: Blech 1,5 mm, Draht 1,2 mm AlMg5, Doppelimpulsamplitude 1,9 m/min

Frequenz: 2,5 Hz 2,0 Hz 1,7 Hz26 / 2002.12

Aluminiumoxid• Das Aluminium-Ausgangsmaterial bildet immer eine Oxidschicht, wenn es mit Sauerstoff in Berührung kommt• Luft enthält 21 % Sauerstoff• Oxid regeneriert sich automatisch• Die dicksten Oxidschichten bilden sich auf AlMg5-Legierungen, AWS 5356 (Seewasser- Korrosionsbeständigkeit)• Bei eloxiertem Aluminium-Ausgangsmaterial muss diese Schicht vor dem Schweißen entfernt werden (5 mm von beiden Seiten der Schweißnaht)

Schmelzpunkt derOxidschicht 2050ºC

Schmelzpunkt des Aluminium-Ausgangsmaterials 550 bis 660ºC, je nach verwendeter Legierung

27 / 2002.12

Schweißwurzelvorbereitung• Für die Nahtvorbereitung sollte entweder eine Schneidscheibe oder eine Frässcheibe verwendet werden. • Die Oxidschicht sollte mit einer Edelstahlbürste oder einer mechanischen Bürste entfernt werden (30 mm von beiden Seiten der Naht). • Die Oberfläche des Aluminium muss trocken und frei von Öl, Staub und Verunreinigungen sein. Für diesen Zweck ist Aceton oder Ölentferner am besten geeignet. • Wenn eine Schleifmaschine verwendet wird, sollten die Schleifscheiben für Aluminiumarbeiten geeignet sein. • Nur elektrische Schleifmaschinen verwenden, da Druckluft-Schleifmaschinen eine Porositätsgefahr mit sich bringen (Öl in Luftleitungen).

Edelstahlbürste Sägeblatt

28 / 2002.12

Wurzelkanten• Beim Schweißen von I-Stößen ( I, U and V-Naht ) sollten scharfe Kanten mechanisch entfernt werden (Schleifen etc) .• Durch Entfernen der Ecken bekommt man eine fehlerfreie Wurzel.

Scharfe Wurzelkantenverursachen:

falsches Nahtprofil Poren Oxid-Einschlüsse Gefahr von Rissen

Gute Wurzelaus- ausbildung

keine Poren

Wurzelkanten wurdenvor dem Schweißen entfernt

Wurzelkanten wurden vor dem Schweißen nicht entfernt

2,0 mm1,0 mm

Fugentypen beim Aluminiumschweißen

• X-Kerbe • U-Kerbe

• Butt joint • V - groove

2- 4 mm

0- 1mmR4

60° - 90°

0 - 4 mm

2-6 mm

3 - 4 mm

0 - 2 mm

a

1 - 4 mm a = 0 - 2 mm4 - 16 mm a = 0 - 3 mm 1 - 16 mm

> 10 mm

10°70° - 90°

> 10 mm> 10 mm

30 / 2002.12

Produktivität

Puls-MIG und AC-WIG• IN DEN DREI FOLGENDEN BEISPIELEN WERDEN

PULS-MIG UND AC-WIG IM HINBLICK AUFSCHWEISSGESCHWINDIGKEIT UND WÄRMEZUFUHRMITEINANDER VERGLICHEN

• IN DIESEM VERGLEICH FINDEN SICH DREI TYPISCHEALUMINIUM-SCHWEISSANWENDUNGEN

31 / 2002.12

Produktivität1. Aluminiumbleche 2,0 mm, I-Stoßfuge, PA (flache) Position

AC-WIG: Schweißgeschwindigkeit = 20 cm/minPuls-MIG: Schweißgeschwindigkeit = 60 cm/min

In dieser Anwendung ist Puls-MIG 3-mal schneller als AC-WIG.

2,62 kJ/cm 1,30 kJ/cm32 / 2002.12

Produktivität2. Aluminiumbleche 3,0 mm, Kehlnaht, PF (vertikal nach oben)

AC-WIG: Schweißgeschwindigkeit = 12 cm/minPuls-MIG: Schweißgeschwindigkeit = 42 cm/min

In dieser Anwendung ist Puls-MIG 3,5-mal schneller als AC-WIG.

6,9 kJ/cm 3,5 kJ/cm33 / 2002.12

Produktivität3. Aluminiumbleche 5,0 mm, Kehlnaht, PB (flache) Position

AC-WIG: Schweißgeschwindigkeit = 10 cm/minPuls-MIG: Schweißgeschwindigkeit = 46 cm/min

In dieser Anwendung ist Puls-MIG 4,5-mal schneller als AC-WIG.

13,5 kJ/cm 4,89 kJ/cm34 / 2002.12

FehlerPoröse Schweißnaht• Draht bzw. Ausgangsmaterial alt oder verschmutzt• Abschirmgas qualitativ schlecht oder verunreinigt• Schweißtechnik bzw. Parameter falsch• Luftfeuchtigkeit

Wärmerissbildung• Zu starke Wärmezufuhr• Draht bzw. Ausgangsmaterial nicht geeignet• Ausgangsmaterial verunreinigt

35 / 2002.12

FehlerRauch auf der Schweißnahtoberfläche• Brennerwinkel falsch• Zu lange hervorstehendes Drahtende• Gasabschirmung unzureichend• Schweißrichtung falsch

Fehlende Verschmelzung• Schweißparameter bzw. Drahtdurchmesser zu klein• Kein Vorwärmen• Falsche Technik beim Start

36 / 2002.12