Stromungstechnische Auslegung von Brennersystemen

摘要

Bei der Anwendung des MSG-Prozesses wird ein definierter, reproduzierbarer Prozess angestrebt. Besonders beim Schweissen von hochlegierten Stahlen, Aluminium, Titan oder Mischverbindungen, ist hierzu eine gute Schutzgasabdeckung zu gewahrleisten. Durch turbulente und instationare Stromungsmuster kommt es jedoch zu einer Vermischung von Schutzgas und Atmospharengas. Die Folgen sind Schweissspritzer, Oxidniederschlage, Schmauchspuren oder Poren, die die Wirtschaftlichkeit des Prozesses durch aufwandige Nacharbeit einschranken. Fur die Entwicklung und den wirtschaftlichen Einsatz von MSG-Schweissbrennern ist eine fundierte Bewertung der Schutzgasstromung im Inneren des Brenners und in der Prozessumgebung zwingend erforderlich. Hierzu werden sowohl Methoden der experimentellen Stromungsanalyse als auch die numerische Lichtbogensimulation angewendet. Im Beitrag werden aktuelle Brennergeometrien bewertet und die Ursachen turbulenter Stromungsmuster im Brenner und deren Auswirkung auf die Schutzgasabdeckung am Werkstuck erlautert. Es werden konkrete Konstruktionshinweise fur die brennerinterne Schutzgasfuhrung und alternative Gasverteilungskonzepte vorgestellt. Weiterhin werden die Auswirkungen von Form und Position der Schutzgasduse und von der Variation des Brennerabstandes auf die Schutzgasabdeckung am Werkstuck diskutiert.