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Orbitalschweißschulung: Hilfsmittel für Schweißspezialisten

Orbitalschweißschulung: Hilfsmittel für Schweißspezialisten

13. Februar 2019 | Jason Miller, Schweißen

Es wird immer schwieriger, gut ausgebildete Schweißer zu finden, und das wird sich in der nahen Zukunft auch nicht verbessern. Angaben der American Welding Society (AWS) zufolge wird mehr als die Hälfte der derzeitigen Schweißer schon bald in den Ruhestand gehen, denn das Durchschnittsalter für Schweißer liegt bei 55 Jahren. Bis 2020 könnte das Land dann bis zu 291.000 Schweißer zu wenig haben.

Dieser Knappheit könnte durch automatisierte Systeme vorgebeugt werden, die mehr Arbeit mit weniger Arbeitskräften leisten. Seit ihrer Einführung in den 60er Jahren ist die automatische Orbitalschweißung (GTAW) in verschieden Branchen populärer geworden, in denen höchste Leckagesicherheit, hohe Leistungen oder absolute Reinheit von größter Bedeutung sind. Automatische Orbitalschweißsysteme geben Schweißern die Möglichkeit, kontrollierte, wiederholbare, hoch qualitative und gut dokumentierte Schweißungen vorzunehmen. Der wichtigste Vorteil von GTAW ist die genaue Kontrolle des Wärmeeintrags. Daher ist Orbitalschweißen mittlerweile zu einem der beliebtesten Verfahren für das Verschweißen dünner Metalle und Schweißungen nahe an hitzeempfindlichen Teilen geworden.

Automatisches Orbitalschweißen kann allerdings keine gut geschulten und ausgebildeten Schweißer ersetzen. Eine automatische Maschine kann niemals die menschliche Expertise ersetzen. Automatisierung erfordert mehr Schulung, nicht weniger. Schweißer müssen trotz Automatisierung über grundlegende Branchenkenntnis verfügen und sich mit Werkstoffzusammensetzung, Metallurgie, Setup, Spülgas und Schutzgas, Strom und Spannung, Schweißbaddynamik, Elektrodengröße und Elektrodenkonfiguration auskennen. Sie müssen aber auch verstehen, wie automatische Orbitalschweißsysteme funktionieren, wie sie auf unterschiedliche Variable reagieren und welche Dokumentation vom Werkstofflieferanten erforderlich ist.

Was bei einer Orbitalschweißschulung beachtet werden sollte

Der Markt bietet eine Vielfalt an Schulungsprogrammen für Betreiber Automatischer GTAW-Maschinen. Einige Programme dauern nur zwei Tage lang, andere bis zu einer Woche. Längere Programme können den Betrieb unterbrechen, bringen aber langfristig Vorteile.

Bei der Auswahl eines Programms sollten Sie auf technische Genauigkeit und Details achten sowie praktische Lerngelegenheiten. Sehen Sie sich das Schulungsmaterial gründlich an und bewerten Sie dessen Qualität, um sicherzugehen, dass es für die Bedürfnisse Ihres Teams geeignet ist. Gute Orbitalschweißschulungen bereiten Ihren Schweißern beispielsweise auf Situationen vor, in denen die Werkstoffzusammensetzung der beiden Metalle, die miteinander verschweißt werden sollen, unterschiedlich ist.

Die Expertise des Schulungsleiters ist ebenso wichtig wie der Inhalt des Schulungsprogramms. Finden Sie ein Programm, das von einem zertifizierten Schweiß-Ausbilder geleitet wird und recherchieren Sie gründlich. Ein einzige schlechte Schweißung kann zu einem nachteiligen Werkstoffverlust führen und Ihrer Organisation sehr viel mehr kosten als Sie für ein gutes Schulungsprogramm ausgeben müssen.

Die Lehrlinge müssen lernen, dass das Ziel einer automatischen Schweißung die Herstellung einer genauen und wiederholbaren Schweißung in jedem Schweißzyklus ist. Gute Schulungsprogramme erklären den Prozess der Orbitalschweißtechnologie, ihrer Betriebsprinzipien, Vorteile, Grenzen, Probleme und Variablen. Um Schulungsteilnehmer auf die Maschinen vorzubereiten, deren Bedienung sie beherrschen müssen, um gute Arbeit zu leisten, müssen Schulungsleiter diesen Bereich gründlich erklären.

Verständnis der Gase im Orbitalschweißprozess

1. Schutzgase

Bei der Bewertung einer Orbitalschweißschulung sollten Sie auch darauf achten, wie viel Zeit den Schutzgasen und der Bedeutung des Spülens gewidmet wird. Schulungsteilnehmer sollten lernen, wie Schutzgase die Elektrode und das geschmolzene Schweißmetall vor atmosphärischen Einflüssen schützen Die am häufigsten verwendeten Schutzgase bei der GTAW sind Argon, Helium und eine Mischung der beiden—die normalerweise für Spezialanwendungen verwendet wird.

Schweißer müssen das optimale Verhältnis von Helium zu Argon kennen. Der wichtigste Einflussfaktor für die Schutzwirksamkeit ist die Gasdichte. Argon,das 1,33 Mal dichter als Luft ist, deckt den Schweißbereich effektiv ab und verdrängt die Atmosphäre. Helium hat eine geringere Dichte und steigt auf anstatt in den Arbeitsbereich zu fließen. Um einen ausreichenden Schutz zu gewährleisten, muss der Heliumstrom zwei- bis dreimal so hoch sein wie der des Argon.

Schutzgase können sich auf die Metallurgieeigenschaften einiger Werkstoffe auswirken. Der Lichtbogen ist generell ruhiger und stabiler wenn Argon als Schutzgas verwendet wird. Die niedrigeren Kosten und die geringere Durchfllussrate machen Argon zum bevorzugten Gas. Es ist wichtig, dass Schweißer in der Lage sind, das richtige Schutzgas auszuwählen.

2. Spülgas

Der Erfolg beim Orbitalschweißen kann durch den Einsatz des richtigen Spülgasverfahrens beeinflusst werden, das auch als "Wurzelschutzgas" bezeichnet wird. Zahlreiche erfahrene Schweißer verstehen nicht, wie wichtig dieses grundlegende Konzept ist. Viele Experten in der Schweißbranche sind der Meinung, dass die Gasspülung die Schwachstelle im Schweißprozess ist. Schulungsprogramme müssen die Prinzipien der Gasspülung erläutern, darunter auch die Berechnung der Spülzeit.

Die richtige Auswahl des Spülgases, in der Regel Argon, ist der erste Schritt zum erfolgreichen Spülen. Argon ist in verschiedenen Reinheitsgraden verfügbar und die Auswahl des richtigen Reinheitsgrades für ein bestimmtes Ergebnis ist wichtig. Das Definieren und Einstellen des richtigen Flusses und Drucks durch die Schläuche oder Rohre und über die Schweißverbindung hinweg ist einer der wichtigsten Verfahrensschritte für erfolgreiches Schweißen Und einer der Bereiche, wo am ehesten Probleme auftreten, wenn diese Definition und Einstellung nicht richtig vorgenommen werden. Eine unsachgemäße Gasspülung kann gesamte Produktionssysteme ruinieren. Der innere Druck hilft dabei, die Schweißnaht an der Innenseite der Wandfläche der Teile flach zu halten, die geschweißt werden sollen, während der richtige Durchfluss das Schweißmetall und die Wärmeeinflusszone rein hält.

Auswahl hochwertiger Werkstoffe für Schweißungen

Hochwertige Schweißungen beginnen mit dem Werkstoff. Auch das beste Orbitalschweißsystem kann schlechte Werkstoffe nicht kompensieren, die bei der Herstellung von Rohren, Fittingen und anderen Bauteilen verwendet wurden. Eine gute Schulung im Bereich Werkstoffkunde sollte auf Probleme eingehen, die auf die Zusammensetzung und Metallurgie zurückzuführen sind, darunter auch wie sich der Schwefelgehalt auf die Schweißqualität auswirken kann.

Es gibt vier Haupt-Werkstofffamilien: Baustahl, Nickellegierungen, hochschmelzende und reaktive Metalle sowie Edelstähle. Teilnehmer an Schulungsprogrammen sollten lernen, wie sie alle neuen Werkstoffe und Werkstoffzertifizierungen inspizieren und die Dokumentation verstehen können.

1. Baustahl

Bei Baustahl ist es immer wichtig, sich vor Augen zu halten, dass die Qualität der Orbitalschweißungen sehr durch den Verunreinigungsgrad des Grundmetalls beeinflusst wird, d.h. die Spurenkonzentrationen an Schwefel, Phosphor, Sauerstoff, etc. Wasserstoffversprödung dieser Legierungen ist auch ein Problem, wenn eine Kohlenwasserstoff- oder Wasserdampf-Verschmutzung vorliegt.

2. Nickellegierung

Nickellegierungen haben oft gute Werkstoffeigenschaften und eignen sich ideal für Anwendungen mit hohem Korrosionsgrad, aber Nickellegierungen können aufgrund ihrer Rissanfälligkeit schwieriger zu schweißen sein.

3. Hochschmelzende und reaktive Metalle

Orbitalschweißen ist einer der am häufigsten verwendeten Schweißprozesse zur Verschweißung von hochschmelzenden und reaktiven Metallen. Hochschmelzende Metalle (Molybdän, Tantal, etc.) und rektive Metalle (Titan, Zirkonium, etc.) oxidieren schnell bei höheren Temperaturen, wenn sie nicht durch Schutzgas geschützt werden. Für diese Metalle und Legierungen kann GTAW im Vergleich zu anderen Lichtbogenschweißprozessen eine höhere Wärmekonzentration, die beste Kontrolle der Wärmezufuhr sowie den besten Schutz durch Schutzgas liefern.

4. Edelstahl

Edelstahl liefert aufgrund eines 10,5-prozentigen Mindestanteil an Chrom einen hervorragenden Korrosionswiderstand. Der Chromanteil schafft eine sofortige Oxidschicht, mit der die anderen Elemente im Werkstoff geschützt werden. Diese anderen Elemente helfen dabei, die Mikrostruktur des Werkstoffs als entweder Austenit, Ferrit oder eine gleichmäßige Mischung der beiden, die man in Duplex-Edelstahl finden kann, zu definieren. Edelstahl ist generell verschweißbar, aber die unterschiedlichen Mikrostrukturen haben alle unterschiedliche Aspekte, die beim Schweißen berücksichtigt werden müssen.

Schwefelgehalt

Ein weiterer wichtiger Faktor beim Orbitalschweißen ist der Schwefelgehalt des Werkstoffs. Schwefel wird oft zum Werkstoff hinzugefügt, um diesen einfacher zu bearbeiten und zu verformen. Beim Schweißen kann Schwefel die Oberflächenspannung der Schweißung verändern, was sich auf den Wärmetransfer und die Durchdringungseigenschaften des Werkstoffs auswirken kann. Es ist besonders wichtig, dass Orbitalschweißschulungsteilnehmer die wichtige Rolle des Schwefeldifferenzials zwischen den zu schweißenden Teilen kennen lernen. Der Versuch, Teile mit einem starken Schwefelgehaltdifferenzial zu schweißen, führt wahrscheinlich zu einer Nahtverlagerung hin zu dem Teil mit dem geringeren Schwefelgehalt, was potenziell dazu führt, dass die Naht nicht genau an der Verbindung liegt.

Wissen

Die zunehmende Knappheit an Schweißern wirkt sich auf die globale Produktion von morgen aus. Automatisches Orbitalschweißen kann je nach Auftrag, Maschinen und Fähigkeiten mehr Output mit weniger Mitarbeitern produzieren, was dabei helfen kann, dieses Problem zu lösen. Es herrscht allerdings die Fehlannahme, dass Automatisierung in Orbitalschweißsystemen eine gute Schulung eliminieren kann, weil ja schließlich die Maschine die Schweißarbeit erledigt. Das Gegenteil trifft zu: eine gute und zeitgemäße Schulung ist wichtiger als je zuvor für Schweißer. Nur eine hochwertige Schulung, die von zertifizierten Schweiß-Ausbildern geleitet wird, kann Bedienern von Orbitalschweißsystemen die komplexen Fähigkeiten beibringen, die weit über Nähte und Schweißen hinausgehen, und auf die strengen Akzeptanzkriterien in heutigen Schweißumgebungen eingehen.

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