Investigating the potential of magnetic are oscillated GMWA - welding for hard surfacing applications

Abstract

The flux cored arc welding process has some characteristic features and is therefore established in the industry to fabricate hardfacing. One advantage of the process is the possibility to vary the alloy content of the weld metal by manipulating the chemical composition of the filler material. Moreover, it is possible to produce self shielding electrodes, which show advantages for outdoor applications. One the other hand this process creates high dilution rates. One possibility to avoid this effect is to apply a magnetic field in order to deflect the welding arc. In this thesis, the influence of a transversal magnetic field on the weld seam formation during FCAW was investigated. An increase of the weld width and a simultaneous decrease of the penetration depth was achieved at a certain deflection. The influence of the magnetic oscillation was found to be stronger for short circuit mode than for pulsed mode. Furthermore, high frequencies in combination with a high magnetic flux density caused a reduced process stability and consequently a worsening of the weld bead appearance. Apart from that, the drop detachment was inhibited, when a strong magnetic field was applied during pulsed and spray mode.

Das Metallschutzgasschweißen mit Fülldrahtelektrode ist ein in der Industrie verbreitetes Verfahren zur Herstellung von Hartpanzerungen. Charakteristisch ist die gezielte Beeinflussung des Schweißprozesses und der chemischen Zusammensetzung des Schweißguts durch die Auswahl der Füllstoffe. Des Weiteren können dem Fülldraht Stoffe hinzugegeben werden, wodurch das Schweißen ohne Schutzgas durchgeführt werden kann. Nachteilig ist jedoch der hohe Aufmischungsgrad bei diesem Verfahren. Eine Möglichkeit, diesem Effekt entgegenzuwirken, besteht darin, den Lichtbogen durch das Anlegen eines Magnetfelds in eine oszillierende Bewegung zu versetzen. Der Einfluss eines oszillierenden transversalen Magnetfeldes auf die Nahtausbildung beim MSG-Schweißen mit Fülldraht wurde untersucht. Es zeigt sich dabei, dass der Einbrand verbreitert und die Einbrandtiefe durch die gezielte Auslenkung verringert werden konnte. Der Einfluss des magnetischen Pendelns ist beim Kurzschlusslichtbogen kleiner als beim Impulslichtbogen. Bei hohen Frequenzen und hoher Flussdichte wurde außerdem eine Verringerung der Prozessstabilität und eine daraus resultierende Verschlechterung der Schweißnahtausbildung festgestellt. Außerdem führte ein starker Einfluss des Magnetfelds zu einer erschwerten Tropfenablösung beim Impluls- und Sprühlichtbogen.