DE19848954B4 - Schutzgas zum WIG-Schweißen sowie Verfahren und Verwendung dafür - Google Patents

Abstract

Schutzgas zum WIG-Schweißen von Metallen, die in der Wärmeleitfähigkeit unter Aluminium liegen, insbesondere hochlegierte und niedrig legierten Stähle, bestehend aus Argon, 0,15 bis 1,5 Vol.-% Wasserstoff und 0,5 bis 9 Vol.-% Helium.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Schutzgas zum WIG-Schweißen von Metallen, die in der Wärmeleitfähigkeit unter Aluminium liegen, insbesondere hochlegierte oder niedrig legierte Stähle, mit Argon als Hauptgaskomponente, sowie ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Verwendung.
• Aus Veröffentlichungen ist es bekannt, daß das WIG-Schweißen von Metallen mit einer Wärmeleitfähigkeit unterhalb von Aluminium, insbesondere hochlegierte oder niedriglegierte Stähle mit Argon als Schutzgas geschweißt werden. Um die Schweißleistungen zu verbessern, wurden dem Argon häufig auch andere Gase, insbesondere 2–10 % Wasserstoff beigemischt. Dennoch sind die Schweißergebnisse mit solchen Schutzgasen je nach Werkstoffzusammensetzung und Schweißzusatzwerkstoff unterschiedlich. Aus Phelps, M.: How shielding gases are made. In: Welding & Metal Fabrication, March 1993, S. 95–98 ist ein Schutzgas bekannt, welches einen Heliumanteil von 11% und einen Wasserstoffanteil von 4%, Rest Argon, aufweist. Schutzgase mit noch höheren Heliumanteilen sind beispielsweise aus der EP-A-0 664 181 bekannt.
• Bei dem WIG-Schweißen mit den bekannten Schutzgasen treten folgende Probleme auf:
• – unzureichende Lichtbogenstabilität
• – zu geringe Schweißgeschwindigkeit
• – Oxidation der Nahtoberfläche
• – Anfließverhalten nur mäßig
• – Nahtaussehen (Nahtschuppung ungleichmäßig)
• – schlechte Zwangslageneignung
• – schlechte Spaltüberbrückbarkeit.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzgas, ein Verfahren und eine entsprechende Verwendung zu schaffen, mit dem eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit beim WIG-Schweißen bei beizubehaltender Zwangslageneignung ermöglicht wird.
• Diese Aufgabe wird durch ein Schutzgas mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
• Durch die Merkmale des Anspruchs 1 wird vorteilhaft eine verbesserte Lichtbogenstabilität, eine Steigerung der Schweißgeschwindigkeit, eine Verringerung der Oxidation der Nahtoberfläche, eine verbessertes Anfließverhalten und eine gleichmäßige Nahtschuppung erreicht.
• Als Hauptgaskomponente in einem Gasgemisch wird hier eine Gaskomponente verstanden, die im Gasgemisch einen Anteil von mindestens 90 Vol.-% aufweist. Das Schutzgasgemisch enthält in der Regel mindestens 90 Vol.-% Argon als Hauptgaskomponente, vorzugsweise mindestens 95 Vol.-% Argon.
• Es wurde gefunden, daß hinsichtlich guter Zwangslageneigung, hoher Schweißgeschwindigkeit, geringer Oxidation der Nahtoberfläche und sicherem Einbrand besonders günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn das Schutzgas einen Anteil von 0,15 bis 1,5 Vol.-% Wasserstoff, vorzugsweise 0,25 bis 1,2 Vol.-% Wasserstoff und besonders bevorzugt 0,35 bis 0,9 Vol.-% Wasserstoff, einen Anteil von 0,5 bis 9 Vol.-% Helium, vorzugsweise 0,8 bis 5 Vol.-% Helium und besonders bevorzugt 1,2 bis 3,5 Vol.-% Helium und einem Restanteil von Argon, das heißt die Anteile von Wasserstoff, Helium und Argon ergeben zusammen 100 Vol.-% Gesamtgasgemisch. Darüber hinaus erwies sich als besonders vorteilhaft ein Verhältnis der Volumenanteile (in Volumenprozent ausgedrückt) von Wasserstoff zu Helium im Bereich von 1:2 bis 1:8, insbesondere im Bereich 1:3 bis 1:5. Außerhalb dieser Verhältnisbereiche verschlechtert sich entweder das Oxidationsverhalten signifikant oder die Zwangslageneigung oder beides.
• Die nun folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
• Beispiel
• In Versuchen wurden mehrere neue Gasgemische auf die Verbesserung bisheriger Probleme mit Argon oder Argongemischen geprüft und umfangreiche Versuche durchgeführt. Beispiele für bevorzugte Schutzgase sind in der Tabelle aufgeführt. Die Versuche ergaben bei Zumischung von 0,15–1,5 Vol.-% Wasserstoff und 0,5–9,0 Vol.-% Helium bei einem Restvolumen bis 100 % Argon eine verbesserte Lichtbogenstabilität, eine Steigerung der Schweißgeschwindigkeit, eine Verringerung der Oxidation der Nahtoberfläche, eine verbessertes Anfließverhalten und eine gleichmäßige Nahtschuppung. Dabei ergab sich auch eine gute Zwangslageneignung und Spaltüberbrückbarkeit.
• Vergleichsweise wurde mit den bekannten Schutzgasen Argon, Argon mit 2 % Wasserstoff, Argon mit 5 % Wasserstoff und Argon mit 7 % Wasserstoff hochlegierte Stähle im WIG-Verfahren geschweißt.
• Dabei ergaben die Versuchsreihen mit den Schutzgasen aus den Mischungsbestandteilen Argon, Helium und Wasserstoff erhebliche Verbesserungen der Zwangslageneignung, der Schweißgeschwindigkeit in Position F (steigend), des Oxidationsverhaltens in der Position F (steigend), insbesondere gegenüber reinem Argon schnelleres Schweißen in den Positionen A, B (A: waagerecht; B: senkrecht). Tabelle: Zusammensetzung bevorzugter Schutzgase

  Gaskomponente
  Ar/Vol.-%	H2/Vol.-%	He/Vol:-%	Bevorzugte Verwendung
  97,85	0,35	1,8	universell
  96,2	0,8	3,0	universell
  95,8	1,2	3,0	Dicke Bleche
  95,4	0,6	4,0	Dünne Bleche

Claims (7)

1. Schutzgas zum WIG-Schweißen von Metallen, die in der Wärmeleitfähigkeit unter Aluminium liegen, insbesondere hochlegierte und niedrig legierten Stähle, bestehend aus Argon, 0,15 bis 1,5 Vol.-% Wasserstoff und 0,5 bis 9 Vol.-% Helium.
2. Schutzgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas 0,25 bis 1,2 Vol.-% Wasserstoff und 0,8 bis 5 Vol.-% Helium enthält.
3. Schutzgas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas 0,35 bis 0,9 Vol.-% Wasserstoff und 1,2 bis 3,5 Vol.-% Helium enthält.
4. Schutzgas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Volumenanteile in Volumenprozent von Wasserstoff zu Helium im Bereich von 1:2 bis 1:8 liegt.
5. Schutzgas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Volumenanteile in Volumenprozent von Wasserstoff zu Helium im Bereich von 1:3 bis 1:5 liegt.
6. Verfahren zum WIG-Schweißen mit einem Schutzgas aus Argon, dadurch gekennzeichnet, daß unter Schutzgas nach Anspruch 1 bis 6 gearbeitet wird.
7. Verwendung eines Schutzgases nach Anspruch 1 bis 6 zum WIG-Schweißen von Metallen mit einer Wärmeleitfähigkeit unter Aluminium.