Kohlendioxidschweißen: Grundlagen und Geschichte

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde dank der Arbeit der sowjetischen Wissenschaftler K. V. Lyubavsky und N. M. Novozhilov die Kohlendioxidschweißtechnologie entwickelt. Seitdem ist das Kohlendioxidschweißen aufgrund seiner Effizienz und Zuverlässigkeit weltweit weit verbreitet.

Kohlendioxidschweißen – was ist das?

Die Grundidee des CO2-Schweißens besteht darin, CO2 als Schutzatmosphäre zu verwenden, die die Schweißzone vor den schädlichen Einflüssen der Umgebungsluft schützt. Beim Schweißen, wenn die Lichtbogentemperatur hohe Werte erreicht, zersetzt sich Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff. Dadurch entsteht eine Schutzatmosphäre aus drei Komponenten: CO2, CO und O2.

In der Lichtbogenzone, wo die Temperaturen am höchsten sind, wird Kohlendioxid fast vollständig zersetzt, während in der Peripherie, näher am Schweißbad, Kohlendioxid vorherrscht. Dieses Gasgemisch schützt das Metall wirksam vor Oxidation, sowohl beim Eindringen der Elektrodendrahttropfen in das Schweißbad als auch an dessen Oberfläche.

Der Oxidationsprozess von Metallelementen in der Schweißzone hängt von ihrer chemischen Reaktivität gegenüber Sauerstoff ab. Silizium oxidiert zuerst, gefolgt von Mangan, da es im Vergleich zu Eisen und Kohlenstoff eine höhere Affinität zu Sauerstoff hat. Die Zugabe von zusätzlichem Silizium und Mangan zum Schweißdraht hilft, die oxidierende Wirkung von Kohlendioxid zu neutralisieren und gleichzeitig seine Schutzeigenschaften zu erhalten.

Worauf Sie bei der Auswahl von Schweißdraht achten sollten

Die Qualität des Stahlschweißens in Kohlendioxid hängt vom Silizium- und Mangangehalt des Schweißdrahtes ab. Optimale Schweißguteigenschaften werden bei einem Mn/Si-Verhältnis zwischen 1,5 und 2 erreicht. Beim Schweißen entstehende Oxide lösen sich nicht im Metall, sondern bilden eine niedrigschmelzende Verbindung, die als Schlacke an die Oberfläche des Schweißbades schwimmt.

Worauf Sie bei der Auswahl eines Schweißdrahts achten sollten: die Zusammensetzung des Drahtes und seine Anwendung bei der Arbeit.

Schweißtechnik

CO2-Schweißen ermöglicht das Schweißen in verschiedenen Positionen, einschließlich vertikal und über Kopf. Optimale Schweißparameter wie Stromart und Polarität, Drahtdurchmesser, Stromstärke, Lichtbogenspannung und Gasdurchflussrate werden basierend auf den Eigenschaften des zu schweißenden Materials und der Schweißposition ausgewählt.

Kohlendioxid-Schweißtechnik – Flussdiagramm

Allgemeiner Aufbau von Schweißgeräten und Funktionsprinzip

Die Verwendung von Kohlendioxid als Schutzmedium erfordert spezielle Materialien und Geräte. Kohlendioxid, das in Druckflaschen gelagert wird, geht beim Erhitzen direkt vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über und umgeht dabei die flüssige Phase. Gasversorgungssysteme sind mit Trocknern und Heizgeräten ausgestattet, um eine gleichbleibende Gasqualität zu gewährleisten. Schweißdrähte werden je nach zu schweißender Stahlsorte ausgewählt, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Das allgemeine Diagramm der Ausrüstung sieht folgendermaßen aus:

Schema der Schweißausrüstung in Kohlendioxid: 1 - Halter, 2 - Vorschubmechanismus, 3 - Netzschalter, 4 - Schutzschild, 5 - 0,6 MPa-Manometer, 6 - Adapternippel zum Einbau eines Manometers, 7 - Sauerstoffreduzierer mit Hochdruckmanometer, 8 - Gastrockner, 9 - Gasheizung, 10 - Kohlendioxidflasche, 11 - Schweißgleichrichter (oder Generator), 12 - Bedienfeld