Funktionsweise von Schweißsteuerungen

Ein Schweißregler reguliert Hochdruckgas aus einer Flasche, um sicherzustellen, dass das Gas den optimalen Förderdruck für eine Schweißanwendung hat. Ohne Regler kann ein ungleichmäßiger, zu hoher oder zu niedriger Druck gefährlich sein und die Qualität der Schweißnaht beeinträchtigen, was zu Porosität, Rissen oder Sprüngen führen kann. Der vom Schweißregler erzeugte gleichmäßige Druck sorgt für eine ideale Umgebung für ordnungsgemäßes Schweißen. Lesen Sie unseren Übersichtsartikel zu Druckreglern, um die Konstruktionsprinzipien, Typen und Anwendungen von Druckreglern kennenzulernen.

Inhaltsübersicht

• Wie funktioniert ein Schweißregler?
• Sicherheitsmechanismen an Druckreglern
• Arten von Schweißreglern
• Für bestimmte Zwecke konzipierte Regulatoren
• Zertifizierungen und Zulassungen
• Auswahlkriterium
• Anwendungen
• FAQs

Wie funktioniert ein Schweißregler?

Einstufiger Schweißregler

Einstufige Druckregler reduzieren den Druck des in den Regler einströmenden Mediums in einer einzigen Stufe auf den gewünschten Ausgangsdruck (Abbildung 2).

1. Durch den Einlass strömt Gas in die Hochdruckkammer (E).
2. Das Sitzventil (B) wird durch Drehen des Druckeinstellgriffs (C) nach unten gedrückt. Dadurch kann das Gas die Niederdruckkammer füllen und eine Kraft auf die Membran (D) ausüben.
3. Das Gas tritt durch den Ausgang der Niederdruckkammer (A) aus. Der Druck in der Niederdruckkammer baut sich auf und zwingt die Ventilfeder am Druckeinstellgriff, das Tellerventil am eingestellten Druckpunkt zu schließen.
4. Das Tellerventil und der Druckeinstellgriff arbeiten zusammen, um den Druck zu regulieren und einen gleichmäßigen Gasfluss zum Schweißbrenner aufrechtzuerhalten. Manometer überwachen den Druck an den Gasein- und -auslässen.

Zweistufiger Schweißregler

Ein zweistufiger Schweißregler (Abbildung 3) reduziert den Druck des in den Regler einströmenden Mediums in zwei Stufen auf einen gewünschten Ausgangsdruck.

1. Die erste Stufe ist nicht einstellbar und reduziert den Eingangsdruck auf einen vorgegebenen Zwischenwert.
2. Die zweite Stufe ist einstellbar und liefert den vom Bediener gewünschten Ausgangsdruck.

So reduziert die erste Stufe beispielsweise einen Eingangsdruck von 300 bar auf 10 bar (4351 - 145 psi). Das heißt, wenn der Benutzer den Regler, der Teil der zweiten Stufe ist, einstellt, fällt der Druck von 10 bar auf den gewünschten Ausgangsdruck und nicht von 300 bar auf den jeweiligen Ausgangsdruck. Trotz Schwankungen des Eingangsdrucks halten diese Geräte den Förderdruck konstant und müssen seltener nachjustiert werden. Sie eignen sich besonders gut für Anwendungen mit Hochdruckzylindern.

Arbeitsweise

1. Das Gas tritt durch den Einlass (J) ein und wird in die erste Hochdruckkammer (B) geleitet.
2. Das werkseitig voreingestellte Druckventil (F) übt eine Kraft auf das Sitzventil (K) der ersten Stufe aus und lässt das Gas mit einem Zwischendruck in die zweite Hochdruckkammer (D) strömen.
3. In dieser zweiten Stufe wird der Druck des Gases in der zweiten Hochdruckkammer weiter reduziert, wobei der Wert durch den Druckeinstellgriff (G) bestimmt wird. Der Druckeinstellgriff übt Druck auf das Sitzventil der zweiten Stufe (C) aus. Dadurch wird die Menge des in die Niederdruckkammer (I) einströmenden Gases reguliert.
4. Das Medium tritt schließlich durch den Gasausgang (A) des Schweißreglers aus. Der Druck am Gaseingang und -ausgang kann mit Manometern überwacht werden.

Einstufige und zweistufige Schweißsteuerungen

Ein zweistufiger Schweißregler sorgt für einen stabileren und gleichmäßigeren Ausgangsdruck. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen ein niedriger Druck zum Schweißen erforderlich ist, wie z. B. bei Brennern mit einer kleinen Flamme.

Wenn große Gasmengen verbraucht werden, bleibt der von einem zweistufigen Regler gelieferte Druck über die gesamte Lebensdauer der Flasche konstant. Denn wenn der Druck in der Flasche abnimmt, sorgt die einstellbare zweite Stufe des mehrstufigen Reglers dafür, dass der Förderdruck konstant bleibt, im Gegensatz zu einem einstufigen Regler, der häufige Einstellungen erfordert, um den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten. Zweistufige Druckregler sind jedoch im Vergleich zu einstufigen Druckreglern kostspielig.

Sicherheitsmechanismen an Druckreglern

Je nach Modell können Schweißregler mit der zusätzlichen Funktion eines Überdruckventils oder einer Sicherheitsscheibe ausgestattet sein.

• Druckbegrenzungsventil Ein Druckbegrenzungsventil ist eine Vorrichtung, die den Druck senkt, um Schäden am System zu verhindern. Diese Ventile werden auf der Niederdruckseite des Geräts installiert, um Schäden und unsichere Arbeitsbedingungen zu vermeiden. Das Überdruckventil öffnet sich zur Druckentlastung, wenn der Systemdruck den Sollwert oder den Ansprechdruck überschreitet. Sobald der Druck auf ein sicheres Niveau gesunken ist, setzt sich das Ventil wieder in die Ausgangsstellung. Schweißregler, die für Inertgase, Luft und_CO2 entwickelt wurden, sind in der Regel mit einem Überdruckventil ausgestattet.
• Sicherheitsscheibe: Eine Sicherheitsscheibe besteht aus einer dünnen Metallscheibe, die bricht, um übermäßigen Druck abzulassen. Diese Scheiben sind für den einmaligen Gebrauch bestimmt und müssen ersetzt werden, um den Regler erneut zu verwenden. Schweißregler, die für Brenngas oder entflammbare Gase (Acetylen, Propylen oder Propan) entwickelt wurden, sind in der Regel mit Sicherheitsscheiben und anderen Sicherheitseinrichtungen wie Absperrventilen ausgestattet. Wenn bei der Verwendung des Schweißreglers eine Sicherheitseinrichtung ausgelöst wird, sollten die Gasflasche und der Schweißregler ausgeschaltet und überprüft werden. Ersetzen Sie die Sicherheitsscheibe, falls erforderlich.

Arten von Schweißreglern

Durchflussmesser-Regler

Ein Durchflussregler ist eine Kombination aus einem Druckregler und einem Durchflussmesser (ein Gerät zur Messung der Durchflussrate oder -menge eines Fluids, z. B. Gas, Flüssigkeit oder Dampf). Ein Durchflussregler steuert den Gasfluss aus dem Ausgang mit einem festen Ausgangsdruck und einer variablen Blende. Das Gerät dient zur Messung und Steuerung des Gasflusses durch ein Rohr oder eine Leitung, indem die Größe der Öffnung, durch die das Gas strömt, eingestellt wird. Der Ausgangsdruck, d. h. der Druck, mit dem das Gas den Regler des Durchflussmessers verlässt, ist fest und ändert sich nicht. Andererseits kann die Blende verstellt werden, um den Gasfluss durch sie zu variieren. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung des Gasflusses und stellt sicher, dass der Ausgangsdruck konstant bleibt, unabhängig von Änderungen der Durchflussmenge. Diese Art von Durchflussregler wird häufig in industriellen Anwendungen wie Gaspipelines, Chemiewerken und Produktionsanlagen eingesetzt, um den Durchfluss von Gasen wie Erdgas und Propan zu steuern.

Doppelter Durchflussmesser

Beim Schweißen wird in der Regel ein Doppeldurchflussmesser verwendet, um den Durchfluss von zwei Gasen zu messen und zu regeln: dem Schutzgas und dem Brenngas.

• Das Schutzgas, in der Regel Argon oder eine Mischung aus Argon und anderen Gasen, wird verwendet, um das Schweißbad und die Umgebung vor Oxidation und anderen Formen der Verunreinigung zu schützen.
• Das Brenngas, in der Regel Acetylen oder Propan, liefert die zum Schmelzen des Metalls und zur Herstellung der Schweißnaht erforderliche Wärme.

Ein Doppeldurchflussmesser für das Schweißen besteht in der Regel aus zwei Durchflusssensoren, einem für jedes Gas, und einer Steuereinheit, mit der der Benutzer die Durchflussmenge jedes Gases separat einstellen kann. Die Durchflusssensoren messen den Durchfluss jedes Gases und senden die Daten an die Steuereinheit, die dann die Durchflussrate jedes Gases auf einer digitalen Anzeige anzeigt. Der Benutzer kann dann die Durchflussmenge jedes Gases über die Steuereinheit einstellen, um sicherzustellen, dass die richtige Menge jedes Gases für den Schweißprozess verwendet wird.

Regler mit Durchflussmesser

Ein Durchflussregler beim Schweißen ist ein Gerät zur Messung und Regelung des Gasdurchflusses, in der Regel des Schutzgases und des Brenngases, die beim Schweißen verwendet werden. Es besteht aus einem Durchflussmesser, der den Durchfluss der Gase misst, und einem Regler, der den Durchfluss durch Einstellen des Öffnens oder Schließens eines Ventils steuert. Ein Durchflussmesser regelt jeweils den Durchfluss eines Gases, während ein Doppeldurchflussmesser den Durchfluss von zwei verschiedenen Gasen gleichzeitig misst.

Arbeiten

1. Der Durchflussmesser misst den Schutzgas- und Brenngasstrom und zeigt die Durchflussmenge auf einem Messgerät an.
2. Der Benutzer kann die Durchflussmenge jedes Gases mit Hilfe des Reglers einstellen, der den Durchfluss durch Öffnen oder Schließen eines Ventils regelt.
3. Der Durchflussmesser überwacht kontinuierlich den Gasfluss, und der Regler passt die Durchflussmenge nach Bedarf an, um die gewünschte Durchflussmenge aufrechtzuerhalten.

Der Regler mit Durchflussmesser stellt sicher, dass die richtige Menge des jeweiligen Gases für den Schweißprozess verwendet wird. Dies trägt dazu bei, eine qualitativ hochwertige Schweißnaht zu erhalten und die Gesamteffizienz des Schweißprozesses zu verbessern.

Für bestimmte Zwecke konzipierte Regulatoren

• WIG-Schweißregler (Wolfram-Inertgas): Diese Schweißregler werden hauptsächlich als Durchflussmesser oder Durchflussmesser mit Durchflussanzeige in Litern pro Minute und Kubikfuß pro Stunde und mit Außengewinde angeboten. Argon (100 % rein) wird beim WIG-Schweißen verschiedener Werkstoffe verwendet, da dieses Gas die Stabilität des Lichtbogens fördert und eine präzise Schweißung und eine glänzende Oberfläche ermöglicht. Normalerweise wird der Gasdurchsatz beim WIG-Schweißen mit einem Durchflussmesser zwischen 4 lpm und 20 lpm eingestellt.
• MIG-Schweißregler (Metall-Inertgas) für Argon, Helium und Argon/CO₂ Gemische: Dieser Regler eignet sich zum Verbinden von Materialien wie Kohlenstoffstahl, Baustahl und Edelstahl unter Verwendung von_{Argon/CO2-Gasgemischen}. Eine Leistung von 35 Litern pro Minute oder mehr ist ideal für das MIG-Schweißen. Da turbulente oder niedrige Durchflüsse die Schweißnaht verunreinigen könnten, stellen die meisten für MIG-Anwendungen konzipierten Schweißregler den Auslassgasdurchfluss so ein, dass genaue Durchflussmessungen möglich sind.
• Regler für das Autogenschweißen: Bei dieser Schweißtechnik werden zwei in Flaschen abgefüllte Gase verwendet, so dass zwei Schweißregler erforderlich sind, um das Schweißen oder Schneiden auszuführen. Bei diesen Reglern handelt es sich in der Regel um zweistufige Regler für industrielle Anwendungen und Anwendungen mit hohem Verbrauch. Dies ist ein akzeptabler Ersatz für Wenig- und Vielnutzer, um die Kosten zu senken. Beim Autogenschweißen und -schneiden stellt der Regler nur den Druck ein; die Durchflussmenge wird am Brenner eingestellt.
• Regler für das Brenngasschweißen: Acetylen, Propan und Propylen sind die Standardbrennstoffe, die beim Schweißen verwendet werden. Acetylen ist sehr instabil und bei hohem Druck explosiv, daher wird es in der Regel in einem speziellen Material gelöst aufbewahrt. Der Regler für Acetylen hat aufgrund des niedrigen Drucks von Acetylen einen völlig anderen inneren Aufbau. Stellen Sie sicher, dass Acetylen- und Propanregler nur mit dem Gas verwendet werden, für das sie bestimmt sind. Es ist jedoch möglich, Propan-Regulatoren für Propylen zu verwenden, da es etwa 50 Prozent Propan enthält.
• Propantankregler: Während Propan im Tank unter Druck flüssig bleibt, wird es beim Verbrauch zu einer Substanz, die leichter als Luft ist, und baut einen extrem hohen Druck auf. Es ist von entscheidender Bedeutung, diesen Druck beim Austritt aus dem Tank zu regulieren, da sonst die Anschlussschläuche reißen oder sogar eine Explosion verursacht werden kann. Druckregler helfen, die Flüssigkeit im Tank zu dosieren, damit sie sicher und effizient verbraucht werden kann. Propangasregler und ihre Anschlüsse an den Tank sind in der Regel aus Messing gefertigt, da Messing funkenbeständig ist. Aluminium ist eine weitere Option für das Gehäusematerial des Druckreglers, da es leicht und funkenbeständig ist. Ein Propangasmanometer, auch Propantankmanometer genannt, ist ein Gerät zur Messung des Drucks in einem Propantank. Ein Manometer für den Propantank kann helfen, festzustellen, wann der Tank nachgefüllt werden muss, und kann den Benutzer auch auf mögliche Probleme mit dem Propansystem aufmerksam machen.

Zertifizierungen und Zulassungen

• Die Schweißregler müssen den Vorschriften der Internationalen Organisation für Normung (ISO) 2503 für Gasschweißgeräte - Druckregler und Druckregler mit Durchflussmessgeräten für Gasflaschen zum Schweißen, Schneiden und für verwandte Verfahren bis 300 bar (30 MPa) entsprechen. Die an den Druckreglern verwendeten Manometer müssen der ISO-Norm 5171 entsprechen, einer Norm für Druckmessgeräte, die beim Schweißen, Schneiden und verwandten Verfahren verwendet werden.
• Nach dem Deutschen Institut für Normung muss der Flaschenanschluss eines Schweißdruckreglers den genormten Anforderungen für Ein- und Ausgangsflaschenventilanschlüsse für Flaschenprüfdrücke bis 300 bar (DIN 477-1) und Flaschenprüfdrücke von über 300 bar bis 450 bar (DIN 477-5) entsprechen.
• Andere Organisationen wie die Compressed Gas Association (CGA ) oder die British Standard Institution (BS 341) legen ebenfalls Standardmaße für Flaschenventilanschlüsse fest. Einige Hersteller verwenden diese Parameter für die Herstellung des Einlassanschlusses der Flasche ihrer Schweißregler.

Auswahlkriterium

Die richtige Auswahl eines Schweißreglers ist entscheidend für eine angemessene Gasversorgung des Schweißbrenners ohne Leckagen und zur Vermeidung möglicher Unfälle.

• Art des Gases: Der innere und äußere Aufbau eines Schweißreglers sowie die Werkstoffe können je nach Gasart variieren. Schweißregler sind mit der Gasart gekennzeichnet, für die sie kalibriert sind, und einige Hersteller kennzeichnen sie auch mit Farben (z. B. rot für Acetylenregler).
• Verbinder: Es ist notwendig, die Art des Gasflaschenanschlusses zu kennen, da die Druckregler männlich, weiblich und in verschiedenen Standardgrößen sein können. Im Allgemeinen ist der Gaseinlassanschluss für Brenngase ein linker und für Nichtbrenngase ein rechter Typ.
• Design: Verwenden Sie einen Durchflussmesser oder ein Messgerät für Anwendungen zur Durchflusskontrolle. Andernfalls wird ein Schweißregler verwendet, um den Ausgangsdruck zu steuern.
• Messskala: Die Messskala sollte innerhalb des Anwendungsbereichs liegen, um den Durchfluss oder Druck schnell ablesen zu können.
• Stabilität des Arbeitsdrucks: Verwenden Sie einstufige Regler für Gase, die aus Niederdruckquellen stammen oder bei denen ein Anstieg des Förderdrucks und des Durchflusses (aufgrund des Druckabfalls in der Flasche) keinen Einfluss auf die Arbeitsergebnisse hat. Verwenden Sie einen zweistufigen Regler, wenn es schwierig ist, den Arbeitsdruck regelmäßig anzupassen.
• Sicherheitsstandards: Vergewissern Sie sich, dass der Schweißregler den Qualitäts- und Normstandards entspricht, um Geräteschäden und mögliche Unfälle zu vermeiden.

Anwendungen

• Argon oder Argon/Helium-Gemischregler mit Durchflussmesser werden zum Schweißen von Aluminium-, Kupfer- oder Nickellegierungen mit der MIG- und Laserstrahlschweißtechnik verwendet.
• Beim Stahlschweißen im MAG- und Elektrogas-Verfahren werden _{Argon/O2-Regler} verwendet.
• Beim atomaren Wasserstoffschweißen werden Wasserstoffregler für das schnelle Schweißen von Legierungen wie Edelstahl als Alternative zum Stickschweißen eingesetzt.
• Argon- und Wasserstoffschweißregler werden als Schutz- und Plasmagas beim Plasmaschweißen (PAW) zum Schweißen von Titan- und Edelstahlrohren verwendet. Sie werden auch in der Schifffahrt und in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.

FAQs

Wie funktioniert ein Schweißregler?

Ein Schweißregler reduziert das Hochdruckgas aus einer Flasche und liefert den gewünschten Druck möglichst konstant an den Schweißbrenner.

Wie lange halten Schweißregelungen?

Wenn ein Schweißregler von hoher Qualität ist und richtig installiert, betrieben und gewartet wird, hat er eine lange Lebensdauer. Der britische Verband für komprimierte Gase (BCGA) schätzt fünf Jahre als Richtwert.

Woher weiß ich, welchen Schweißregler-Typ ich verwenden muss?

Verwenden Sie einen zweistufigen Regler für einen stabilen und gleichmäßigen Betrieb, wenn der Arbeitsdruck eine kritische Größe ist. Verwenden Sie für Gase aus Niederdruckquellen einen einstufigen Regler.