Was ist UP-Schweißen (UP-Schweißen)? - Ein vollständiger Leitfaden

Was ist Unterpulverschweißen (UP-Schweißen)?

Unterpulverschweißen (UPW) ist ein Fügeverfahren, bei dem zwischen einer kontinuierlich zugeführten Elektrode und dem zu schweißenden Werkstück ein Lichtbogen entsteht. Eine Decke aus pulverförmigem Flussmittel umgibt und bedeckt den Lichtbogen und sorgt im geschmolzenen Zustand für eine elektrische Leitung zwischen dem zu verbindenden Metall und der Elektrode.

Das erste SAW-Patent wurde 1935 angemeldet. Das Verfahren erfordert eine kontinuierlich zugeführte, verbrauchbare massive oder röhrenförmige Elektrode (mit Metallkern). Die geschmolzene Schweißnaht und die Lichtbogenzone werden vor atmosphärischer Verunreinigung geschützt, indem sie unter eine Decke aus körnigem, schmelzbarem Flussmittel „eingetaucht“ werden, das aus Kalk, Siliziumoxid, Manganoxid, Kalziumfluorid und anderen Verbindungen besteht.

Wenn es geschmolzen ist, wird das Flussmittel leitfähig und stellt einen Strompfad zwischen der Elektrode und dem Werkstück bereit. Diese dicke Flussmittelschicht bedeckt das geschmolzene Metall vollständig und verhindert so Spritzer und Funken sowie die intensive ultraviolette Strahlung und Dämpfe, die ein Teil des SMAW-Verfahrens (Shielded Metal Arc Welding) sind.

Wie funktioniert das Unterpulverschweißen?

Unterpulverschweißen (UP-Schweißen) ist ein gängiges Lichtbogenschweißverfahren, bei dem ein Lichtbogen zwischen einer kontinuierlich zugeführten Elektrode und dem Werkstück gebildet wird. Eine Decke aus pulverförmigem Flussmittel erzeugt einen Schutzgasschild und eine Schlacke (und kann auch verwendet werden, um dem Schweißbad Legierungselemente hinzuzufügen), die die Schweißzone schützt.

Schutzgas ist nicht erforderlich. Der Lichtbogen wird unter die Flussmitteldecke getaucht und ist normalerweise während des Schweißens nicht sichtbar. Dies ist eine bewährte und äußerst vielseitige Schweißmethode.

Die Elektrode kann ein massiver oder gefüllter Draht oder ein Streifen sein, der aus einer Platte aus gesintertem Material hergestellt ist. Das Flussmittel kann entweder durch Schmelzen von Bestandteilen zur Bildung einer glasartigen Schlacke (die dann zu einem Pulver zerkleinert wird) oder durch Agglomerieren der Bestandteile unter Verwendung eines Bindemittels und eines Corning-Verfahrens hergestellt werden. Die chemische Natur und Größenverteilung des Flussmittels unterstützt die Lichtbogenstabilität und bestimmt die mechanischen Eigenschaften des Schweißguts und die Form der Raupe.

SAW wird üblicherweise als mechanisierter Prozess betrieben. Der Schweißstrom (normalerweise zwischen 300 und 1000 Ampere), die Lichtbogenspannung und die Bewegungsgeschwindigkeit beeinflussen alle die Raupenform, die Eindringtiefe und die chemische Zusammensetzung des aufgetragenen Schweißguts. Da der Bediener das Schweißbad nicht beobachten kann, muss auf die Parametereinstellung und Positionierung des Schweißdrahtes größtes Vertrauen gelegt werden.

Obwohl SAW normalerweise mit einem einzigen Draht mit Wechsel- oder Gleichstrom betrieben wird, gibt es eine Reihe von Varianten, darunter die Verwendung von zwei oder mehr Drähten, das Hinzufügen von geschnittenem Draht zur Verbindung vor dem Schweißen und die Verwendung von Metallpulverzusätzen.

Zusätzliche Produktivität kann erzielt werden, indem ein nicht leitender Draht mit kleinem Durchmesser in die Vorderkante des Schweißbades eingeführt wird. Dadurch können die Abscheiderate um bis zu 20 % gesteigert werden. Diese Varianten werden in bestimmten Situationen eingesetzt, um die Produktivität durch Erhöhung der Abscheiderate und/oder Fahrgeschwindigkeit zu verbessern. Durch das Ersetzen des Drahtes durch einen 0,5 mm dicken Streifen, typischerweise 60 mm breit, kann das Verfahren für die Oberflächenbehandlung von Komponenten verwendet werden.

Unterpulverschweißanwendungen

Die Anwendungen des Unterpulverschweißens umfassen die folgenden

• Das Unterpulverschweißen kann zum Schweißen von Druckbehältern wie Kesseln verwendet werden.
• Viele strukturelle Umrisse, Rohre, Erdbewegungswerkzeuge, Schiffbau, Eisenbahnbau und Lokomotiven.
• Diese Art des Schweißens kann zur Reparatur von Maschinenteilen verwendet werden.

Vorteile des Unterpulverschweißens

Zu den Vorteilen des Unterpulverschweißens gehören:

• Starke, solide Schweißnähte lassen sich problemlos herstellen
• Es wird nur minimaler Schweißrauch abgegeben
• Minimales Bogenlicht wird emittiert
• SAW eignet sich sowohl für Arbeiten im Innen- als auch im Außenbereich
• Weniger Verzerrung
• Tiefer Schweißeinbrand
• Minimale Kantenvorbereitung
• Hohe Abscheidungsraten sind möglich
• Dicke Materialien können geschweißt werden
• Mindestens die Hälfte oder mehr des Flussmittels ist rückgewinnbar

Nachteile des Unterpulverschweißens

Trotz der guten Vorteile bietet das Unterpulverschweißen. Es treten auch einige Einschränkungen auf. Im Folgenden sind die Nachteile des Unterpulverschweißens aufgeführt.

• Es ist auf einige Eisenmetalle wie Stahl und Edelstahl beschränkt
• Es ist auch auf lange gerade Nähte oder gedrehte Rohre und Behälter beschränkt
• Trägerstreifen sind für eine ordnungsgemäße Durchdringung erforderlich
• Es ist auf Materialien mit hoher Dicke beschränkt.