Die Metall-Schutzgas- (MSG) Schweißverfahren werden weitverbreitet eingesetzt und zählen zu den wirtschaftlich bedeutendsten Fügeverfahren. Trotz deutlicher Fortschritte durch die Entwicklung des Impulslichtbogenverfahrens bestehen ungelöste Probleme bei der Reduzierung von Emissionen und Spritzern, bei der Erhöhung der Prozesssicherheit, bei der Ausweitung der Grenzen der Lichtbogenarten sowie bei der Entkopplung der Energieflüsse in die Elektroden. Für eine Weiterentwicklung des Verfahrens kommt dem Verständnis des Elektrodenwerkstoffübergangs, als Schlüsselvorgang des gesamten Prozesses, eine entscheidende Rolle zu. In dieser Arbeit werden daher Messmethoden für die experimentelle Beschreibung des Elektrodenwerkstoffübergangs eines MSG-Pulsprozesses entwickelt. Durch den Einsatz eines Hochgeschwindigkeitszweifarbenpyrometers, eines Kalorimeters, einer Vorrichtung zum Einbringen von Thermoelementen, einer Stereooptik sowie einer Schattentechnik kann der Einfluss wichtiger Prozessparameter auf den Elektrodenwerkstoffübergang umfassend geklärt und die Messergebnisse abgesichert werden. Analysiert werden die Temperatur und die Oberflächenspannung der Drahtelektrode und der Schweißtropfen, die dreidimensionale Ausbreitung des Plasmas sowie die geometrische Ausbildung der Drahtelektrode, der Schweißtropfen und des Schmelzbades. Um die Komplexität des Gesamtprozesses zu reduzieren und Effekte klarer separieren zu können werden umfassende Untersuchungen mit reinem Argon als Schutzgas und Reineisen als Elektrodenwerkstoff durchgeführt, sodass diese Messergebnisse besonders für die Verwendung in Simulations-modellen geeignet sind. Es kann gezeigt werden, dass die für den Elektrodenwerkstoffübergang wesentlichste Eigenschaft die Oberflächenspannung der Drahtelektrode ist. Diese wird infolge eines Temperaturanstieges der Drahtelektrode reduziert, sodass es ab einer Tropfentemperatur von ca. 3.000 K zu einem von der Stromstärke unabhängigen “Abfließen“ des flüssigen Drahtendes kommt. Der Übergang von einem Impuls- zu einem Sprühlichtbogen lässt sich folglich mit der hohen Drahttemperatur und der geringen Oberflächenspannung erklären. Auch bei der Verwendung von Mischgasen kann die Veränderung des Elektrodenwerkstoffübergangs anhand von Oberflächenspannungsvariationen erklärt werden. Untersuchungen zum Stickout zeigen ein großes, bisher kaum genutztes Potential der jouleschen Vorwärmung der Drahtelektrode. Hierdurch ist es möglich, den Schweißtropfen gleichmäßiger zu erhitzen sowie die Wärmeflüsse in die Elektroden variabler zu steuern.    «

Die Metall-Schutzgas- (MSG) Schweißverfahren werden weitverbreitet eingesetzt und zählen zu den wirtschaftlich bedeutendsten Fügeverfahren. Trotz deutlicher Fortschritte durch die Entwicklung des Impulslichtbogenverfahrens bestehen ungelöste Probleme bei der Reduzierung von Emissionen und Spritzern, bei der Erhöhung der Prozesssicherheit, bei der Ausweitung der Grenzen der Lichtbogenarten sowie bei der Entkopplung der Energieflüsse in die Elektroden. Für eine Weiterentwicklung des Verfahrens kom...    »