Orbitalschweißen meistern: Wesentliche Schulungswerkzeuge für die zukünftige Belegschaft

Orbitalschweiß-Schulung: Werkzeuge für die aufstrebende Schweißbelegschaft

Jason Miller, Welding

Qualifizierte Schweißer zu finden, wird schwierig und wird in naher Zukunft nur noch schwieriger. Laut der American Welding Society (AWS) nähert sich mehr als die Hälfte der bestehenden Schweißerbelegschaft dem Ruhestand; das Durchschnittsalter eines Schweißers beträgt 55 Jahre. Bis 2020 könnte dem Land ein Mangel von bis zu 291.000 Schweißern drohen.

Ein Mittel, um diesen Mangel zu beheben, sind automatisierte Systeme, die mehr Arbeit mit weniger Leuten erledigen. Seit seiner Einführung in den 1960er Jahren hat sich automatisches orbitales WIG-Schweißen (GTAW) in einer Vielzahl von Branchen durchgesetzt, in denen maximale Leckdichtheit, hohe Leistung oder Ultra-Sauberkeit von größter Bedeutung sind. Automatisierte Orbital-Schweißsysteme verbessern die Fähigkeit des Bedieners, kontrollierte, wiederholbare, hochwertige und gut dokumentierte Schweißnähte zu erzeugen. Der Hauptvorteil von GTAW ist seine präzise Kontrolle der Wärmezufuhr, was Orbital-Schweißen zu einem der bevorzugten Verfahren für das Fügen dünnwandiger Metalle und für das Schweißen in unmittelbarer Nähe wärmeempfindlicher Komponenten macht.

Automatisiertes Orbital-Schweißen mindert jedoch nicht den Bedarf an einer ausgebildeten und gut geschulten Schweißbelegschaft. Eine automatische Maschine ersetzt nicht die Notwendigkeit menschlicher Expertise. Man könnte argumentieren, dass Automatisierung sogar mehr Training erfordert, nicht weniger. Schweißbediener müssen immer noch alle grundlegendsten Branchenkenntnisse besitzen: Materialzusammensetzungen, Metallurgie, Einrichtung, Spülgas (Rückseiten-Gas) und Schutzgase, Leistung und Spannungen, Schweißbad-Dynamik, Elektrodengröße und Spitzenkonfigurationen. Aber sie müssen zusätzlich verstehen, wie das automatisierte Schweißsystem funktioniert, wie es auf verschiedene Eingaben reagiert und welche Dokumentation von Materiallieferanten verlangt werden muss.

Überlegungen zur Orbitalschweiß-Schulung

Der Markt bietet eine Reihe von Schulungsprogrammen für Bediener automatischer GTAW-Maschinen. Einige Programme sind so kurz wie zwei Tage, während andere bis zu einer Woche dauern können. Während lange Schulungsprogramme den Betrieb unterbrechen können, überwiegen die langfristigen Vorteile die vorübergehenden Nachteile bei weitem.

Bei der Auswahl eines Programms sollten Sie auf technische Spezifität und Detail sowie praktische Lernmöglichkeiten achten. Prüfen Sie die Schulungsmaterialien und bewerten Sie ihre Qualität, um sicherzustellen, dass sie für die spezifischen Bedürfnisse Ihres Teams nützlich sind. Qualitäts-Orbitalschweiß-Schulungsprogramme werden Ihre Schweißbediener beispielsweise für Situationen schulen, in denen die Materialzusammensetzung der beiden zu verschweißenden Metalle ungleich ist.

Der Fachkenntnisstand des Ausbilders ist genauso wichtig wie der Inhalt eines Schulungsprogramms. Suchen Sie nach Programmen, die von zertifizierten Schweißausbildern unterrichtet werden, und recherchieren Sie. Eine einzelne schlechte Schweißnaht kann zu einem schädlichen Materialverlust führen – und Ihre Organisation mehr kosten als ein qualitativ hochwertiges Schulungsprogramm.

Schüler sollten lernen, dass das Ziel des automatischen Schweißens darin besteht, während jedes Schweißzyklus präzise und wiederholbare Schweißstrompegel zu erzeugen. Gute Schulungsprogramme erklären den Prozess der Orbital-Schweißtechnik – einschließlich Betriebsprinzipien, Vorteile, Grenzen, Probleme und Variablen. Um Auszubildende auf die Ausrüstung vorzubereiten, die sie auf der Arbeit beherrschen sollen, sollten Ausbilder Stromquellen eingehend behandeln.

Gase im Orbital-Schweißprozess verstehen

Schutzgase

Bei der Bewertung von Orbital-Schweiß-Schulungsprogrammen schauen Sie auf den Umfang der Anleitung, der Schutzgasen und der Bedeutung des Spülens gewidmet ist. Auszubildende sollten lernen, wie Schutzgase die Elektrode und das geschmolzene Schweißmetall vor atmosphärischer Kontamination schützen. Die am häufigsten für das Schutzgas beim WIG-Schweißen verwendeten Gase sind Argon, Helium und Mischungen aus beiden – typischerweise für Spezialanwendungen verwendet.

Schweißer müssen das bevorzugte Verhältnis von Helium zu Argon kennen. Der Hauptfaktor, der die Schutzwirksamkeit beeinflusst, ist die Gasdichte. Argon, das 1,33-mal dichter als Luft ist, bedeckt den Schweißbereich effektiv und verdrängt die Atmosphäre. Helium hat eine geringere Dichte und neigt dazu, aufzusteigen, anstatt zum Arbeitsbereich zu fließen. Um äquivalenten Schutz zu erzeugen, muss der Heliumdurchfluss zwei- bis dreimal so hoch sein wie der Argondurchfluss.

Schutzgase können die metallurgischen Eigenschaften einiger Materialien beeinflussen. Im Allgemeinen ist der Lichtbogen ruhiger und stabiler, wenn er durch Argon geschützt wird, als durch andere Gase. Die niedrigeren Stückkosten und niedrigeren Durchflussanforderungen von Argon machen es zur bevorzugten Wahl. Das Wissen, um ein richtiges Urteil bei der Wahl des Schutzgases zu fällen, ist kritisch.

Gas-Spülen

Der Erfolg von Orbital-Schweißarbeiten kann stark durch den Einsatz richtiger Gas-Spültechniken beeinflusst werden, auch als Rückseiten-Gas bezeichnet. Viele erfahrene Schweißer verstehen die Bedeutung dieses grundlegenden Konzepts nicht. Einige in der Schweißindustrie betrachten Gas-Spülen als die Achillesferse des Schweißens. Schulungsprogramme müssen die Prinzipien des Spülens lehren, einschließlich der Berechnung der Spülzeit.

Die richtige Auswahl des Spülgases, typischerweise Argon, ist der erste Schritt zum erfolgreichen Spülen. Argon ist in verschiedenen Reinheitsgraden erhältlich; die Auswahl des richtigen Grades für das gewünschte Ergebnis ist essenziell. Das Definieren und Einstellen des korrekten Durchflusses und Drucks durch die Rohrleitung oder das Rohr und über die Schweißnaht ist einer der wichtigsten Verfahrensschritte, um erfolgreiches Schweißen zu gewährleisten. Umgekehrt ist es einer der wahrscheinlichsten Bereiche für Probleme, wenn er nicht ordnungsgemäß gehandhabt wird. Falsches oder fehlendes Gas-Spülen kann gesamte Fertigungssysteme ruinieren. Der innere Druck hilft, den Schweißwulst bündig an der Innenwand der zu verschweißenden Komponenten zu halten, während der richtige Durchfluss hilft, das Schweißmetall und die wärmebeeinflusste Zone sauber zu halten.

Qualitätsmaterialien für Schweißnähte auswählen

Qualitätsschweißnähte beginnen mit dem Material. Selbst das beste Orbital-Schweißsystem kann schlechte Materialien, die zur Herstellung von Rohren, Verschraubungen oder anderen Komponenten verwendet werden, nicht kompensieren. Effektive Schulung in Materialien sollte Fragen zu Zusammensetzung und Metallurgie adressieren, einschließlich der Auswirkungen des Schwefelgehalts auf die Schweißqualität.

Es gibt vier Hauptmaterialfamilien: Baustähle, Nickel-Legierungen, refractory und reaktive Metalle sowie Edelstähle. Teilnehmer in Orbital-Schweiß-Schulungsprogrammen sollten lernen, wie man alle eingehenden Materialien und Materialzertifikate inspiziert sowie wie man die Dokumentation bewertet.

Baustähle

Bei Baustählen ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Qualität von Orbital-Schweißnähten stark vom Verunreinigungsgehalt des Grundmetalls beeinflusst wird – den Spurenmengen an Schwefel, Phosphor, Sauerstoff usw. Auch Wasserstoffversprödung dieser Legierungen ist ein Problem, wenn Kohlenwasserstoff- oder Wasserdampfkontamination vorliegt.

Nickel-Legierungen

Nickel-Legierungen bieten großartige Materialeigenschaften und sind ideal für stark korrosive Anwendungen, aber Nickel-Legierungen können aufgrund ihrer Anfälligkeit für Rissbildung schwieriger zu schweißen sein.

Refractory und reaktive Metalle

Orbital-Schweißen ist der am umfangreichsten verwendete Schweißprozess zum Fügen von refractory und reaktiven Metallrohren und -rohren. Refractory Metalle (Molybdän, Tantal usw.) und reaktive Metalle (Titan, Zirconium usw.) oxidieren bei erhöhten Temperaturen leicht, es sei denn, sie werden durch eine Inertgasabdeckung geschützt. Für diese Metalle und Legierungen kann Orbital-WIG eine hohe Konzentration an Wärme, die größte Kontrolle über die Wärmezufuhr und den besten Inertgas-Schutz aller Lichtbogenschweißprozesse bieten.

Edelstähle

Edelstähle haben hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufgrund des Mindestgehalts von 10,5 % Chrom, das ihnen hilft, eine augenblickliche Oxidschicht zu bilden, die die anderen Elemente im Material schützt. Diese anderen Elemente helfen, die Mikrostruktur des Materials als Austenit, Ferrit oder eine ausgewogene Mischung aus beiden, die in Duplex-Edelstahl gefunden wird, zu definieren. Edelstähle gelten allgemein als schweißbar, aber die verschiedenen Mikrostrukturen haben alle unterschiedliche Überlegungen, die beim Schweißen adressiert werden müssen.

Schwefelgehalt

Ein weiterer Hauptfaktor beim Orbital-Schweißen ist der Schwefelgehalt der Materialien. Schwefel wird oft dem Material zugesetzt, um es leichter bearbeitbar und formbar zu machen. Beim Schweißen kann der Schwefelgehalt die Oberflächenspannung des Schweißguts verändern, was den Wärmefluss und die Penetrationseigenschaften des Materials beeinflusst. Es ist besonders kritisch, dass Orbital-Schweiß-Auszubildende die Bedeutung des Schwefeldifferenzials zwischen den zu verschweißenden Komponenten lernen. Der Versuch, Komponenten mit signifikantem Differential im Schwefelgehalt zu verschweißen, wird wahrscheinlich einen Wulstversatz in Richtung der Komponente mit dem niedrigeren Schwefelgehalt erzeugen, was potenziell dazu führen kann, dass der Schweißwulst die Naht teilweise verfehlt.

Wissen

Der eskalierende Schweißermangel beeinflusst die globale Fertigung von morgen. Automatisiertes Orbital-Schweißen, das je nach spezifischem Job, Ausrüstung und Fähigkeiten mehr Output mit weniger Leuten produzieren kann, kann helfen, das Problem zu bekämpfen. Das Missverständnis besteht, dass die mit Orbital-Schweißsystemen verbundene Automatisierung den Bedarf an Schulung eliminiert, da die Maschine das Schweißen übernimmt. Aber das Gegenteil ist der Fall: Umfangreiche und aktuelle Schulung ist wichtiger denn je für Schweißer. Nur durch qualitativ hochwertige Schulung, die von zertifizierten Ausbildern gelehrt wird, können Bediener von Orbital-Schweißausrüstung die komplexen Fähigkeiten erlangen – jenseits von Verbindungen herstellen und Schweißnähte ausführen –, die benötigt werden, um die strengen Akzeptanzkriterien in der heutigen Schweißumgebung zu erfüllen.

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