Plasma ersetzt WIG

Fokus/Schweißen

Rohr- und Flanschverbindungen lassen sich mit Plasma wurzel- und röntgensicher schweißen mit einer Zeit- und Kostenersparnis von etwa 30 Prozent, verspricht Merkle.

29. August 2017
Bildquelle: Merkle
Bild 1: Plasma ersetzt WIG (Bildquelle: Merkle)

Die Merkle Schweißanlagen-Technik GmbH ist seit ihrer Gründung 1964 einer der führenden Hersteller manueller und automatisierter Lichtbogen-Schweißtechnik. Im Stammwerk in Kötz bei Günzburg werden Schweißgeräte und Schweißbrenner sowie Schweißautomaten in den MIG/MAG-, TIG- und Plasma-Verfahren entwickelt, konstruiert und hergestellt. Die langjährige Erfahrung ermöglicht es, anwendungsspezifische Neuentwicklungen im Dialog mit den Kunden bis zur Serienproduktion auszuarbeiten.

Eine aktuelle Innovation von Merkle findet sich im Bereich der Rundnahtschweißung. Vorgabe des Kunden war es, mit nur einem Schweißvorgang eine röntgen- und wurzelsichere Schweißung zu erzielen. Bisher wurden diese Stumpfnaht-Rohrverbindungen im WIG-Verfahren mehrlagig per Hand geschweißt. Das so hergestellte Rohrleitungssystem transportiert Flüssiggas bis 3,5 MPa Innendruck. Mit der speziellen Rundschweißanlage für Rohrdurchmesser von 150 bis 500 mm hat Merkle eine Automatisierung entwickelt, die es gestattet, die Verbindungen in nur einem Durchgang zu schweißen. Möglich wird das durch die Verwendung des Plasmalichtbogens.

Das Plasmaschweißen ist eine Modifikation des TIG-(WIG)-Verfahrens. Auch beim Plasma-Schweißen wird mit einer nicht abschmelzenden Elektrode unter inertem Schutzgas gearbeitet. Der Plasmalichtbogen ist extrem eingeschnürt und konzentriert. Er bildet ein Stichloch in der Naht aus, welches das Werkstück komplett durchdringen kann. Der große Unterschied zum TIG-Schweißen liegt in Konstruktion und Ausführung des Brenners. Die Wolfram-Elektrode ist so plaziert, dass der Plasmalichtbogen komplett von der Schutzgashülle umschlossen ist. Eine Kupferdüse mit einer feinen Bohrung konzentriert den Plasmalichtbogen.

Die Lichtbogenlänge ist beim Plasmaschweißen weniger kritisch als beim TIG-Schweißen. Der Plasmalichtbogen ist im Vergleich zum TIG-Schweißen konzentrierter, mit tieferem Einbrand und geringerer Wärmeeinflusszone im Bereich des Werkstücks. Dies wiederum sorgt dafür, dass sich das Werkstück nur minimal verzieht. Merkle bietet hierzu einen Plasma-Schweißbrenner mit einer Leistung von 350 A bei 100 Prozent Einschaltdauer mit integrierter Zweikreis-Wasserkühlung an.

Das Plasma-Verfahren ermöglicht es, Stumpfnähte mit einer Materialstärke von 3 bis 8 Millimeter ohne Nahtvorbereitung zu schweißen. In Verbindung mit der Tatsache, dass nur eine Lage geschweißt werden muss, liegt der größte Vorteil auf der Hand: bis zu 30 Prozent Kosten- und Zeitersparnis. Im Bereich der Stumpfnaht können bei automatisierter Anwendung und 95 Prozent Ausbringung Geschwindigkeiten bis 20 cm/min erzielt werden.

Die Vorteile des Plasmaverfahrens lassen sich so zusammenfassen: 

• röntgensichere Naht, 

• perfekte Durchschweißung, 

• gleichmäßige Wurzelbildung ohne Badsicherung, 

• verzugsarme Schweißung aufgrund begrenzter Wärmeeinbringung, 

• Verschweißung von niedrig- und hochlegierten Stählen, 

• einlagiges Schweißen von ›normalen‹ Stählen und CrNi-Stählen (von 3 bis 8 mm) ohne Nahtvorbereitung (I-Stoß).

Diese Attribute prädestinieren das Plasma-Verfahren für den Behälter- und Apparatebau, automatisierte Rohrschweißverbindungen sowie für Längsnahtanwendungen.

Zum Schweißen von Kehlnähten für Flansch-Rohr-Verbindungen mit garantierter hundertprozentiger Anbindung wurde der Automat zusätzlich mit einer Pulse-Arc-Stromquelle samt Ausrüstung ausgestattet.

Bei Kehlnähten im WIG-Handbetrieb kann laut Merkle im Schnitt von Schweißgeschwindigkeiten von 8 bis 12 cm/min ausgegangen werden. Ersetzt man das WIG- durch ein automatisiertes Pulse-Arc-Verfahren, kann man auf 60 cm/min Schweißgeschwindigkeit kommen.

Das von Merkle entwickelte Deep-Arc-Schweißverfahren wird auf der Gegenseite der ersten Schweißung eingesetzt. Mit dem Merkle-Deep-Arc-Prozess wird eine bis zu 30 Prozent tiefere Wurzelschweißung erzielt, um den aufgesetzten Flanschring mit maximaler Anbindung zu verschweißen.

Röntgensicher ohne Nahtvorbereitung

Der größte Vorteil der automatisierten Anlage ist neben der Verkürzung der Rüst- und Schweißzeiten die röntgensichere Schweißung ohne Nahtvorbereitung. Diese Kombination ermöglicht es dem Kunden, dauerhaft und effektiv Kosten zu reduzieren.

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Hintergrund

Eine Weltneuheit präsentiert Merkle in Düsseldorf. Mit dem Tedac-Brenner-System entwickelte Merkle bereits vor mehr als 20 Jahren als Erster Energieregelung oder Jobauswahl direkt am Schweißbrenner. Das neue System Tedac Digital eröffnet nun bisher unbekannte Möglichkeiten: Auf der Oberseite des Brennerhandgriffs ist ein OLED-Display angeordnet, auf dem nahezu alle Parameter der Schweißanlage dargestellt werden können. Über einen Multitaster unterhalb der Anzeige können alle Funktionen und Parameter ausgewählt und verändert werden. Die Bedienung ist auch mit Handschuhen möglich. Die neuen Tedac-Digital-Brenner arbeiten in Verbindung mit der neuesten Generation der Highpulse-Serie. Der Brenner wird über den Euro-Zentralanschluss ohne zusätzliche Steuerleitung mit der Schweißanlage verbunden.

Erschienen in Ausgabe: 05/2017