Übung 3

Question 1

a) Nennen Sie bitte die drei charakteristischen Bereiche eines idealen Lichtbogens

Answer 1

1. Katodenfallgebiet
2. Lichtbogensäule
3. Anodenfallgebiet

Question 2

Was ist ein Plasma?

Answer 2

• Plasma ist der „vierte“ Aggregatzustand
- Gas(gemisch), dessen Bestandteile teilweise oder
vollständig ionisiert sind
- Im Rahmen der Schweißtechnik elektrisch leitendes
Gas
- Nach außen elektrisch neutral
• Klassifizierung nach
 Umgebungsdruck (Hochdruck-, Niederdruck)
 Thermisches Gleichgewicht
 Temperatur
 Ionisationsgrad

Question 3

Welche Zündmechanismen gibt es für den Schweißlichtbogen und wo
werden diese eingesetzt?

Answer 3

1. Kontakt- (Kurzschluss)zündung
    z.B. E-Handschweissen, MIG/MAG-Schweißen, Unterpulverschweißen
2. Kontaktlose (HF-)Zündung
    WIG-Schweißen

Question 4

Was ist eine Lichtbogenkennlinie?

Answer 4

Die Lichtbogenkennlinie gibt
das (lineare) Verhältnis von
Lichtbogenspannung zu
Lichtbogenstromstärke an.

Question 5

a) Was ist Blaswirkung beim Lichtbogenschweißen?

b) Wie sind geeignete Gegenmaßnahmen?

Answer 5

a) Ungleichgewichte in der Verteilung des den Lichtbogen umgebenden magnetischen Feldes führen zu einer Kraftwirkung auf den Lichtbogen –> Ablenkung!

b)

1. Anstellen der Elektrode
2. Kräftige Heftstellen
3. Ferritische Zusatzmassen positionieren
4. Massenanschlüsse anpassen

Question 6

a) Wovor müssen Sie sich und die Umwelt beim Lichtbogenschweißen schützen?
b) Was sind geeignete Gegenmaßnahmen?

Answer 6

a)

1. Hohe Temperaturen
2. Schweißspritzer
3. Strahlung
4. Schweißrauche

b)

1. Abstand Halten
2. PSA (persönliche Schutzausrüstung) nutzen
   - Brille, Schild, Helm, Schürze, Handschuhe, Schuhe, etc…
3. Absaugung nutzen
4. GMV (gesunder Menschenverstand) nutzen (oder in die Brandschutzverordnung schauen)

Question 7

a) Bitte sortieren Sie folgende typische Schweißnahtvorbereitungen hinsichtlich ihrer
potentiellen Prozesssicherheit (einfach, mittel, schwer) :
- I-Fuge mit Schmelzbadabstützung
- Kehlnaht
- Überlappnaht
- I-Fuge mit Schmelzbadabstützung oder Steg
- Bördelnaht

Answer 7

a) (geringste Prozesssicherheit zuerst)
1. I-Fuge ohne Schmelzbadabstützung
2. Bördelnaht
3. I-Fuge mit Schmelzbadabstützung oder Steg
4. Überlappnaht
5. Kehlnaht

Question 8

Lage der Schweißnaht

Answer 8

• Schweißnaht konstruktiv aus dem Bereich der Kraftumlenkung herauslegen
• Insbesondere Schweißnahtwurzel sollte nicht auf Zuglast beansprucht werden

Question 9

• Verzug/Eigenspannung ist abhängig von

Answer 9

 der Anzahl der Schweißraupen
 dem eingebrachten Nahtvolumen
 der Schweißfolge

Question 10

b) Beschreiben Sie das WIG-Verfahren bitte stichwortartig

Answer 10

 Wolfram-Inertgasschweißen ist ein Lichtbogenverfahren
 Der Lichtbogen brennt zwischen nicht abschmelzender Wolframelektrode und
Werkstück –> Werkstück wird aufgeschmolzen
 Schweißdraht wird extern zugeführt
 Um Wolframelektrode und Schmelzbad vor Oxidation zu schützen, werden sie
von inertem Gas (Argon, Helium) umströmt.

Question 11

a) Was ist der prinzipielle Unterschied zwischen dem WIG-Prozess und z.B. dem MIG/MAGProzess mit abschmelzender Elektrode?
b) Welche technologischen Vorteile bringt dies mit sich?

Answer 11

a) Trennung von Energieeinbringung (Lichtbogenwärme) und Zusatzdraht

 Vermeidung von Anfangsbindefehlern
 Sehr hohe Nahtqualität
 Sehr gut im Dünnblech- und Wurzelbereich nutzbar

Question 12

a) Beim WIG-Schweißen kann lediglich ein Teil der eingebrachten elektrischen Energie zum
Aufschmelzen des Grundwerkstoffs genutzt werden. Nennen Sie drei Mechanismen für
Energieverluste, die in der Prozesszone auftreten!

b) Aus welchem Grund wird üblicherweise nur inertes Gas zum WIG-Schweißen verwendet?

Answer 12

a)
 Widerstandserwärmung (
 Strahlung
 Konduktion 
 Konvektion 
 Zündung des Lichtbogens, Aufrechterhaltung des Plasmas 

b) Schutz der Elektrode (und des Schmelzbades) vor Oxidation

Question 13

a) Welche Stromquellenkennlinie wird für das WIG-Schweißen verwendet?
b) Wie ist der Zusammenhang von Lichtbogenlänge und Schweißspannung?

Answer 13

a) es wird eine „stark fallende“ (Konstantstrom) Kennlinie genutzt
b) Bei konstantem Strom verhalten sich Schweißspannung und Lichtbogenlänge
linear zu einander

Question 14

a) Wann verwendet man den DC- Prozess beim WIG-Verfahren? Warum?
b) Wann verwendet man den AC Prozess beim WIG-Verfahren? Warum?

Answer 14

a)
 DC- i.d.R. beim Stahlschweißen
 hohe Schweißströme ohne Überlastung der Elektrode
b)
 AC bei Werkstoffen mit hochschmelzenden Oxiden (z.B. Aluminium)
 Kompromiss Reinigungswirkung („+Phase“ Elektrode Anode, Zerstörung der Oxidschicht des Werkstücks) und thermische Schonung der Elektrode („-Phase“: Elektrode Kathode)