Schweissen, Schneiden und Löten mit Schutzgasen sind zentrale Verfahren in der Metallverarbeitung, die hohe Präzision und Qualität erfordern.
Schutzgase sind bei vielen Schweissprozessen unerlässlich. Nehmen wir zum Beispiel das Zusammenschweissen von Prozessrohren. Dies geschieht häufig mit dem MIG/WIG-Orbitalschweissen und erfordert eine sehr hochwertige Schweissnaht. Gute Schweissnähte sind glatt und müssen nicht nachbearbeitet werden. Das ist ideal für Anwendungen in der Pharma- und Lebensmittelindustrie. Eine präzise Durchflussregelung dieser Gase während des Schweissens sorgt für einen konstanten und stabilen Gasfluss, was die Qualität der Schweissnähte erheblich verbessert.
Verwendete Gase
Wie bereits erwähnt, ist die Auswahl des richtigen Gases und Gasgemisches entscheidend für ein gutes Ergebnis. Die verwendeten Gase und ihre Wirkung sind:
Argon ist das gebräuchlichste Schutzgas, das häufig als Basis für die spezielleren Gasgemische verwendet wird. Meistens dient das Argon als Basis, der einige % der unten genannten Gase zugesetzt werden.
Kohlendioxid ist das kostengünstigste Schutzgas, das tief eindringt, jedoch die Stabilität des Lichtbogens negativ beeinflusst und die Neigung des geschmolzenen Metalls zur Bildung von Tröpfchen (Spritzern) verstärkt. Kohlendioxid in einer Konzentration von 1-2% wird üblicherweise in der Mischung mit Argon verwendet, um die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls zu verringern.
Helium ist leichter als Luft ─ es sind grössere Durchflussmengen erforderlich. Es ist ein Inertgas, das nicht mit den geschmolzenen Metallen reagiert. Seine Wärmeleitfähigkeit ist hoch. Es ist nicht einfach, zu ionisieren, da eine höhere Spannung erforderlich ist, um den Lichtbogen zu starten. Aufgrund des höheren Ionisationspotenzials erzeugt es einen heisseren Lichtbogen bei höherer Spannung und liefert breite tiefe Perlen. Dies ist ein Vorteil für Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen.
Sauerstoff wird in kleinen Mengen als Zusatz zu anderen Gasen verwendet, typischerweise als 2–5%iger Zusatz zu Argon. Es erhöht die Lichtbogenstabilität und reduziert die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls, wodurch die Benetzung des festen Metalls erhöht wird.
Wasserstoff wird zum Schweissen von Nickel und einigen rostfreien Stahlen, insbesondere von dickeren Teilen, verwendet. Es verbessert die Fliessfähigkeit des geschmolzenen Metalls und erhöht die Reinheit der Oberfläche. Es wird Argon in Mengen zugesetzt, die typischerweise unter 10% liegen. Es kann Argon-Kohlendioxid-Mischungen zugesetzt werden, um der oxidierenden Wirkung von Kohlendioxid entgegenzuwirken.
Die Zugabe von Stickstoffmonoxid dient dazu, die Produktion von Ozon zu reduzieren. Auch beim Schweissen von Aluminium und hochlegiertem Edelstahl kann es den Lichtbogen stabilisieren.
Schwefelhexafluorid kann dem Schutzgas für das Aluminiumschweissen zugesetzt werden, um Wasserstoff im Schweissbereich zu binden und die Porosität der Schweissnaht zu verringern.
Dichlordifluormethan mit Argon kann als Schutzatmosphäre zum Schmelzen von Aluminium-Lithium-Legierungen verwendet werden. Es reduziert den Wasserstoffgehalt in der Aluminiumschweissung und verhindert so die damit verbundene Porosität.
Metallteile werden häufig durch Schweiss- und Lötprozesse verbunden. Die grösste Herausforderung besteht darin, die Umgebungsluft während des Schweissens von der Schmelze fernzuhalten, um chemische Reaktionen wie z. B. Oxidation zu verhindern. Massendurchflussregler werden verwendet, um den erforderlichen Gasdurchfluss genau einzustellen.
Die Durchflusseinstellung variiert während des Prozesses, anfangs benötigen Sie einen etwas höheren Durchfluss, um die Umgebungsluft gründlich auszutauschen. Später im Prozess muss der Fluss minimiert werden und konstant sein.
Die Art des Gases oder Gasgemisches ist prozessabhängig, besteht aber meist aus Argon oder basiert als Gemisch auf Argon. Dazu später mehr.
Die thermischen Massedurchflussregler für Gase von Vögtlin tragen auf unterschiedliche Weise massgeblich zur Optimierung der Schweissparameter bei und können Kosten sparen.
Die meisten Menschen kaufen vorgemischtes Gas von einem Gasunternehmen. Aber immer mehr entscheiden sich dafür eine eigene Mischung zu kreieren und zu verfeinern. Sie kaufen die oben genannten Gase separat und kaufen für jedes Gas einen Massedurchflussregler. Wenn Sie ein Schutzgasgemisch erstellen möchten, können Sie den Sollwert jedes benötigten Gases festlegen und Ihr Gemisch anpassen und optimieren.
Abgesehen von der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sparen Sie viel Geld bei den Kosten für den Kauf teurer vorgemischter Schutzgase.
Durchflussmesser können mechanisierte oder robotergestützte Schweissprozesse unterstützen Sie ermöglichen eine präzise Regelung der Gasmenge, was die Qualität der Schweissnähte verbessert und den Gasverbrauch optimiert. Sie tragen auch zur Bildung und Aufrechterhaltung eines perfekten Schweisslichtbogens bei und verhindern Bedienungs- und Schweissfehler. Vögtlin Durchfluss- und Druckregler können verwendet werden, um Durchfluss- und Druckdaten von den Geräten zu Zwecken der Qualitätskontrolle zu speichern.
Schlussfolgerung
Gerade wenn ein hoher Bedarf an Gasgemischen besteht, lohnt es sich oft, einen Gasmischer einzusetzen. Es werden nur reine Gase eingekauft und das ideale Gemisch für den Prozess wird vor Ort hergestellt. Die Vorteile sind deutlich geringere Gaskosten und eine hohe Flexibilität bei der Zusammensetzung des Schutzgasgemisches je nach Anwendung.
Die MEMS-Massedurchflussregler von Vögtlin eignen sich hervorragend für diese Anwendung. Die MEMS-Technologie garantiert eine Langzeitstabilität ohne Abweichungen unter der Bedingung einer sauberen und trockenen Gasversorgung. Dank dieser Langzeitstabilität wird immer wieder das gleiche wiederholbare Ergebnis erzielt. Dadurch reduziert sich der Bedarf an jährlicher Neukalibrierung.
Hochpräzise thermische Massedurchflussmesser und -regler für Gase
Zuverlässige Technologie und Schnittstellen nach Industriestandard machen die Serien red-y smart und red-y industrial, thermische Massedurchflussmesser (MFM) und Massedurchflussregler (MFC), besonders geeignet für die Mess- und Regeltechnik in Gasversorgungssystemen und im Anlagenbau.
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