In dem Forschungsvorhaben wird die Einsatzmöglichkeit der Induktionstechnologie zur Vor- bzw. Nachwärmung beim nassen Lichtbogenhandschweißen untersucht. Durch den medialen Einfluss treten hohe Wasserstoffeinträge und aufgrund der starken Konvektion hohe Abkühlraten nach dem Schweißen auf. Infolge dessen können kritische Werkstoffeigenschaften sowie Risse resultieren. Die effektive Energieeinbringung mittels Induktion soll zur praxistauglichen Kompensierung unterwasserspezifischer Risiken beim nassen Schweißen genutzt und somit auch das sichere Fügen hochfester Stähle ermöglicht werden. Dies ist zur ökonomischen und qualitätsgerechten Reparatur von Strukturen im Stahlwasserbau erforderlich. Es werden Anwendungsrichtlinien zum Einsatz der Induktionswärmetechnik erarbeitet. © Fraunhofer IGP Orts- und zeitdiskrete Darstellung des Wärmefeldes im Bauteil bei induktiver Erwärmung unter Wasser © IW © Fraunhofer IGP Erwärmung des Bauteil unter Wasser mittels Induktor mit Feldverstärker Das Schweißen im Unterwasserbereich wird teilweise bereits bei der Errichtung sowie insbesondere zur Wiederherstellung der Integrität von Stahlwasserbauwerken erforderlich.
Eine auch unter schwierigen Verhältnissen sicher isolierende Arbeitskleidung mit brauchbaren Trageeigenschaften gibt es nicht. Der elektrische Widerstand des Menschen hängt vom Stromweg, vom Zustand der Haut (trocken oder feucht, verletzt oder unverletzt), von der Größe der Spannung und von der Frequenz ab und setzt sich aus Körperinnenwiderstand und Hautwiderstand zusammen. Die Stromstärke kann aus der Berührungsspannung und dem Widerstand des Stromweges abgeschätzt werden. Für den Stromweg Hand-Hand mit einem Widerstand R von 1. 000 Ohm ergibt sich bei einer Berührungsspannung U von 80 V die Stromstärke I zu Abb. 5: Zeit-Stromstärke-Abhängigkeit der Auswirkungen von Wechselstrom im Frequenzbereich von 15 bis 100 Hz bei Körperdurchströmung/Längsdurchströmung [3] Nr. Einsatzbedingung Leerlaufspannung Spannungsart Höchstwerte in Volt Scheitelwert Effektivwert 1 Erhöhte elektrische Gefährdung Gleich Wechsel 113 68 48 2 Ohne elektrische Gefährdung 113 113 80 3 Begrenzter Betrieb ohne erhöhte elektrische Gefährdung 113 78 55 4 Lichtbogenbrenner maschinell geführt 141 141 100 5 Plasmaschneiden Gleich 500 – 6 Unter Wasser mit Personen im Wasser 65 unzulässig Tab.
Manuelles Lichtbogenschweißen ist das flexibelste und am meisten genutzte Verfahren beim Handschweißen. Das wesentliche Merkmal ist der Lichtbogen zwischen umhüllter Stabelektrode und Werkstück. Die Hitze des Lichtbogens schmilzt das Metall und die Elektrode verbindet beide Metallstücke während des Abkühlens. Es bleibt eine kontinuierliche feste Masse zurück. Lichtbogenschweißen kann bei den meisten Stählen und Edelstählen verwendet werden. Auch viele nicht eisenhaltige Metalle lassen sich schweißen. Der Erfolg beim Handschweißen mit Lichtbogen hängt von folgenden Parametern ab: die richtige Elektrode die richtige Elektrodengröße richtiger Schweißstrom richtige Lichtbogenlänge richtiger Elektrodenwinkel richtige Geschwindigkeit richtige Vorbereitung des Werkstücks Das Lichtbogenschweißen wird auch häufig im privaten Bereich eingesetzt, weil es verhältnismäßig leicht durchzuführen ist. WIG-Schweißen WIG-Schweißen gehört ebenfalls zu den meist genutzten Schweißverfahren beim Handschweißen.
Zwei wassergekühlte Kupferschuhe folgen dem Prozessverlauf und verhindern das Ablaufen der Schlacke. Lichtbogen-Bolzenschweißen Ähnlich wie beim Abbrennstumpfschweißen verbindet Lichtbogenbolzenschweißen einen Bolzen, eine Mutter oder ein Verbindungselement, meist mit einem Flansch mit Noppen, die zur Herstellung der Verbindung schmelzen, mit einem anderen Metallteil. Es wird in das Hubzündungsbolzenschweißen und das Spitzenzündungsbolzenschweißen unterteilt. Verfahren mit nicht-abschmelzenden Elektroden Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) Das WIG-Schweißen verwendet eine nicht-abschmelzende Wolframelektrode zur Erzeugung des Lichtbogens und ein inertes Schutzgas zum Schutz des Schmelzbades und der Schweißnaht vor atmosphärischer Verunreinigung. Plasmaschweißen Das Plasmaschweißen verwendet ähnlich wie WIG-Schweißen einen Lichtbogen zwischen einer nicht-abschmelzenden Elektrode und einer Anode, die sich beide im Brennergehäuse befinden. Der Lichtbogen wird dazu verwendet, das Gas im Brenner zu ionisieren und das Plasma zu erzeugen, das dann durch eine feine Bohrung in der Anode bis zum Werkstück gepresst wird.