Impulsschweißen

Impulsschweißen – Was steckt dahinter?

Beim Metallschutzgasschweißen handelt es sich um ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem ein abschmelzender Schweißdraht von einem Motor mit veränderbarer Geschwindigkeit kontinuierlich nachgeführt wird. Die Abschmelzung dieses Drahtes unterscheidet sich – je nachdem, welche Verfahrensvariante und welche Lichtbogenart verwendet wird. Im Wesentlichen unterscheidet man hier zwischen dem Standardverfahren, bei dem ein Kurzlichtbogen zum Einsatz kommt, und dem Impulsschweißverfahren bzw. Impulsschweißen, bei dem mit einem Impulslichtbogen gearbeitet wird. Inwiefern unterscheidet sich das Impulsschweißen vom Standardverfahren? Und wo liegen die Vorteile der Anwendung dieser Methode? Das und mehr erklären wir im folgenden Beitrag.

Wie funktioniert Impulsschweißen?

Beim Schweißen mit Kurzlichtbogen findet die Tropfenablöse des Drahtes in der Hochstromphase des jeweiligen Kurzschlusses statt. Aufgrund dessen kommt es zu einer explosionsartigen Zündung des Lichtbogens. Das hat die Bildung von Spritzern zur Folge, die möglicherweise am Grundwerkstoff haften bleiben. Um ein sauberes Ergebnis zu erzielen, muss der Schweißer hier also in der Regel noch nacharbeiten, um die unerwünschten Spritzer zu entfernen. 

Im Gegensatz dazu kommt es beim Impulsschweißen, auch Pulsen genannt, im Idealfall nicht zu Kurzschlüssen. Denn hier wird zwischen verschiedenen Stromstärken gewechselt beziehungsweise gependelt. Genau bedeutet das, dass ein äußerst geringer Grundstrom in regelmäßigen Intervallen von einem Pulsstrom, der sehr hohe Stromwerte aufweist, abgelöst wird. Im Gegensatz zum Standardverfahren mit Kurzlichtbogen wird der Tropfen des Drahtes nicht in der Hochstromphase abgelöst. Stattdessen löst sich der Tropfen kurz bevor der Strom wieder den niedrigen Bereich des Grundstroms erreicht. Dieser sogenannte Pinch-Effekt (aus dem englischen to pinch = einschnüren) sorgt dafür, dass der Tropfen sich einschnürt und sanft ins Schmelzbad gleitet.

Impulsschweißen – Welche Vorteile birgt dieses Verfahren?
 

Nachdem genauer erläutert wurde, wie das Impulsschweißen funktioniert, stellt sich nun die Frage, inwiefern Pulsen einen Vorteil gegenüber dem Standardverfahren darstellt. Denn tatsächlich handelt es sich beim Pulsschweißen um die seit Jahrzehnten bevorzugte Variante, Metalle zu schweißen. Und das hat gute Gründe: 

1. Weniger Nacharbeit

Dank kurzschlussfreier Tropfenablöse aufgrund des Puls-Lichtbogens und dem dadurch extrem sauberen Werkstoffübergang, entstehen beim Impulsschweißen kaum bis gar keine Spritzer. Im Gegensatz zum Standardverfahren ist eine Nacharbeit in der Regel also nicht notwendig. Das spart Zeit und Kapazitäten. Das Ergebnis sieht nach dem Impulsschweißen direkt aus, wie gewünscht und Fehler können vermieden werden. 

2. Wärmeeinbringung

Die Temperatur beim Impulsschweißen ist generell immer höher als es beim Standard-Schweißprozess der Fall ist. Denn die für den Pinch-Effekt nötigen Stromspitzen müssen mindestens 450 Ampere erreichen. Dieses Plus an Wärmeeinbringung ermöglicht auch hohe Schweißgeschwindigkeiten. Daher ist beim Impulsschweißen eine besonders effiziente Arbeit möglich. 

3. Immer gleiche Lichtbogen-Art

Ein weiterer Vorteil des Schweißens mit Puls ist, dass hier von der Minimum- bis zur Maximalleistung immer die gleiche Lichtbogen-Art angewendet werden kann. 

Nun stellt sich sicherlich die Frage, ob es auch Nachteile mit sich bringt, mit Impuls zu schweißen. Tatsächlich spricht man beim Standardverfahren von einer einfachen Handhabung. Impulsschweissen hingegen gestaltet sich oft als schwierig. Warum? Der Prozess basiert hier darauf, dass kein direkter Kontakt zwischen Elektrode und Schmelzbad besteht. Oft ist es also schwieriger, das Schmelzbad zu führen und Einbrandkerben zu vermeiden.

Wofür wird Impulsschweißen eingesetzt?

Das Impulsschweißen eignet sich besonders für Arbeiten mit den Materialien Stahl oder Aluminium. Vor allem bei Aluminium ergeben sich deutliche Vorteile. Denn aufgrund dessen hoher Wärmeleitfähigkeit ist der Kurzlichtbogen oftmals zu kalt. Das bedeutet, dass der Schweißer hier – im Gegensatz zum Puls-Lichtbogen – einen deutlich höheren Schweißstrom parametrieren muss. Die Wahl eines geeigneten Schweißparameters ist also um einiges schwieriger. Denn hier muss man abwägen: Schweißt man zu “kalt” ergibt sich ein Nahtbild mit erheblicher Nahtüberhöhung. Verwendet man im Gegensatz dazu allerdings ein zu hohes Schweißparameter, erzeugt man einen übermäßigen Wurzeldurchhang, verschwendet also Zusatzmaterial. 

Diese Nachteile kann das Impulsschweißen ausgleichen. Denn dank der angepassten Impulskennlinien lassen sich Durchbrand und Wurzeldurchhang leicht vermeiden. Gleichzeitig ist es mit dieser Schweißtechnik München möglich, das saubere Abfließen der Schmelze zu erreichen. Somit kommt es zu einem konkaven Nahtbild, also einem Nahtbild, das nach innen gewölbt ist. Die Ergebnisse der Bauteile sind demnach optisch hochwertig und fehlerlos. 

Zusätzlich kommt das Impulsschweißen bei Kunststoff (z. B. Folie) oder beim Kondensator Schweißen zum Einsatz.

MAG Impulsschweißen und WIG Impulsschweißen
 

Bisher haben wir in diesem Artikel eigentlich hauptsächlich das Impulsschweißen mit MAG beschrieben. Doch nicht nur MAG Schweißen mit Puls ist möglich und vorteilhaft. Dasselbe gilt auch für das Impulsschweißen mit WIG. Denn auch hier ist es beispielsweise möglich, schneller zu arbeiten. Tatsächlich lässt sich die Geschwindigkeit gegenüber dem herkömmlichen WIG-Schweißverfahren mindestens verdoppeln. 

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