Staudruck- und Stromdichteverteilung im Plasma-MIG-Lichtbogen

Das Plasma-MSG-Verfahren wurde entwickelt, um den wachsenden industriellen Bedarf an hohen Abschmelzleistungen und Fügegeschwindigkeiten zu ermöglichen. Bisher nicht geklärt ist dabei jedoch, wie sich die zwei eng beieinander brennenden Lichtbögen gegenseitig beeinflussen. Die Herausforderung hierbei liegt in der Messung des Stromflusses innerhalb der Plasmasäule, in der eine Temperatur von über 13.000 K herrscht. In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe der Lichtbogenabtastung die Verteilung der Stromdichte und des Staudrucks auf der Werkstoffoberfläche gemessen, die für die örtliche Abschmelzung des Werkstücks verantwortlich sind. Der Autor veranschaulicht in dieser experimentellen Untersuchung, wie durch die Wahl der Prozessparameter, also durch eine Veränderung des Stromdichteverteilungsprofils, die Einbrandgeometrie gestaltet werden kann. Darüber hinaus wird gezeigt, wie sich Stromdichte und Staudruck gegenseitig beeinflussen. Die ungleichmäßigen Verteilungen von Stromdichte und Staudruck konnten zum ersten Mal durch die Abtastung des Lichtbogens detektiert werden. Diese Messmethode macht sich auch für andere Schweißprozesse zu einem hervorragenden Diagnosewerkzeug.

Autorentext

Antonios Antoniou leitet heute das Projekt Unterwasser-Schweißen am Institut für Werkstoffanwendung (IWA) an der Technischen Hochschule Köln. Zuvor war er als technischer Leiter bei Fronius Schweißtechnik Deutschland und in der Entwicklungsabteilung bei Alexander Binzel tätig. Publikationen verfasste er u.a. zum Thema Plasma-MIG-Schweißen und Strom