Schweißrauch an der Quelle erfassen

Das Metall-Schutzgasschweißen (MSG) ist heute eines der meist verbreiteten Schweißverfahren in nahezu allen Bereichen der industriellen Fertigung. Dies ist eine positive Entwicklung, allerdings birgt das Verfahren eine Vielzahl von Risiken für den Schweißer.

Schweißer schützen sich vor den negativen Auswirkungen des Schweißens, indem sie Schutzkleidung tragen, um Körper und Augen vor Verbrennungen, Stromschlag, hellem Licht und ultravioletter Strahlung zu schützen. Der Schutz vor Schweißrauch wird dabei leider oft außer Acht gelassen.

Schweißrauch enthält kleinste Partikel von Metalloxiden, Silikaten und Fluoriden - in der Regel weniger als 1,0 µm groß. Die Zusammensetzung der Schweißdämpfe variiert je nach verwendetem Material und kann beim Einatmen schädlich sein.

Es ist möglich, Schweißverfahren und Verbrauchsmaterialien auszuwählen, die geringere Mengen an Schweißrauch oder niedrigere Konzentrationen an schädlichen Rauchkomponenten wie Mangan und Chrom erzeugen. Zum Beispiel mit einem Gasgemisch mit einem höheren Argonanteil oder mit einem Wechsel von ER70S-6 auf ER70S-3, das weniger Mangan enthält. Einige Schweißstromquellen wenden auch Schwingungsverläufe an, die die Rauchentwicklung reduzieren.

Arbeitsschutzorganisationen auf der ganzen Welt empfehlen, dass die Entfernung des Schweißrauchs am Ursprung der Schweißnaht beginnt. Dies ist mit einem Rauchgas-Absaugbrenner möglich.

Rauchgas-Absaugbrenner nehmen wirksam schädlichen Schweißrauch direkt an der Quelle auf, ohne die Schutzgasabschirmung zu beeinträchtigen. Bei diesen Arten von Brennern ist ein Vakuum an der vorderen Düse integriert, das die Dämpfe durch einen Schlauch zu einem Filtersystem saugt, um schädliche Partikel aufzufangen.

Es gibt viele Vorteile bei der Verwendung von MIG/MAG-Schweißbrennern mit Rauchgasabsaugung. In erster Linie wird der Atembereich des Schweißers geschützt. Außerdem wird auch die Luft für die anderen anwesenden Arbeiter gereinigt bzw. verbessert. Bei anderen Verfahren erfolgt die Filterung oft hinter dem Atembereich des Schweißers, so dass der Schweißer trotz Filterung mit der schlechten Luftqualität in Berührung kommt. Das Auffangen von Schweißrauch direkt an der Quelle ist äußerst wirtschaftlich und effizient, da der Absaugprozess dort stattfindet, wo sich die höchste Konzentration an Rauchpartikeln befindet. Da die Rauchgasabsaugung in den Schweißbrenner integriert ist, muss sich der Schweißer nicht darum kümmern, den Arm und den Trichter einer mobilen Absaugeinheit in die richtige Position zu bringen (zwischen 15 und 30 cm von der Schweißnaht entfernt). Ein Rauchgas-Absaugbrenner benötigt auch weniger Volumenstrom: normalerweise 136-170 m³/h im Vergleich zu 1020-1530 m³/h für große, mobile Absaugsysteme. Wenn die Luft nach draußen geleitet wird, dürfen zusätzliche Kosten für Heizung oder Klimatisierung nicht außer Acht gelassen werden.

Um beim Rauchgasabsaugen beste Ergebnisse erzielen zu können, ist jedes Detail des Gesamtprozesses wichtig:

Die Theorie

Es ist sehr wichtig, alle Einflussfaktoren zu verstehen, um eine effiziente Rauchgasabsaugung durchzuführen. Der heiße Schweißrauch steigt immer sofort nach oben. Außerdem ist die Geschwindigkeit des Rauchgases proportional zu der Leistung, mit der die Schweißung durchgeführt wird. Je höher die Parameter beim Schweißen, desto schneller wird der Rauch aufsteigen. Um den Rauch aufzufangen, muss man die richtige Position bedenken und genügend Vakuumvolumen haben, sodass man den Rauch schneller absaugen kann als er aufsteigt.

Der Brenner

Rauchgas-Absaugbrenner sind oft schwerer als herkömmliche MIG/MAG-Schweißbrenner. Wählen Sie deshalb die ergonomischsten und leichtesten Rauchgas-Absaugbrenner für die gewünschte Anwendung. Achten Sie auch darauf, dass Gasdüse und Absaugdüse klein genug sind, um an Ihre Schweißstelle heranzukommen. Für Anwendungen mit höheren Stromstärken sollten wassergekühlte Brenner verwendet werden, um das Gewicht niedrig zu halten. Das gewährleistet den Komfort für den Schweißer, reduziert Ermüdungserscheinungen und optimiert das Handling.

Positionierung

Die richtige Positionierung des Rauchgas-Absaugbrenners erfolgt möglichst senkrecht zur Schweißnaht. Nähte in Wannenlage erfordern eine genaue Position von fast 90 Grad. Bei Kehlnähten sind zwischen 45 und 60 Grad notwendig. Steignähte sind schwieriger zu kontrollieren und benötigen mehr Vakuum und manchmal sogar den zusätzlichen Einsatz des Trichters eines Absaugarms bzw. mobilen Absauggerätes vor dem Brenner. Wenn Rauchgas-Absaugbrenner in die Produktion integriert werden, sollte bei der Konstruktion der Bauteile darauf geachtet werden, dass diese möglichst in Wannenlage geschweißt werden können.

Schutzgas

Ein weiterer zu kontrollierender Faktor ist das Schweißschutzgas. Es muss genau eingestellt werden, um die Schweißnaht richtig abzudecken. Es sollte nicht zu viel Schutzgas eingestellt sein, da es den Rauch von der effizienten Absaugzone wegdrückt. Außerdem ist es wichtig, den anfänglichen Gasdruckstoß zu kontrollieren, der für einige Sekunden das 3-fache des eingestellten Durchflusses betragen kann, insbesondere wenn der Durchflussmesser weit von der Zuführung entfernt ist. Ein Durchflussmesser sollte regelmäßig verwendet werden, um den Gasdurchfluss bei eingeschaltetem Vakuum zu überprüfen.

Es ist wichtig, dass das vordere Ende des Brenners frei von Ablagerungen und Schweißspritzern ist. Dadurch wird eine gute Gasabdeckung und ein ausreichendes Vakuum gewährleistet. Keramisches Anti-Spritzer-Spray ist dabei sehr wirkungsvoll, wenn es direkt auf die Verbrauchsmaterialien und die Rauchabsaugdüse des vorderen Endes aufgetragen wird.

Vakuum

Rauchgas-Absaugbrenner benötigen ein Hoch-Vakuum. Die neuesten Modelle funktionieren bei bis zu 2,8 m³/min einwandfrei, ohne dass es zu Porosität oder Qualitätsproblemen bei der Schweißnaht kommt. Das erfordert, dass das Vakuumsystem ein solches Volumen bei einem Betriebsdruck von 85-90 in H₂O (-22kPa) bereitstellt. Die statische Druckkapazität des Systems ist irrelevant, da sie bei Solldurchfluss nicht über den Betriebsdruck informiert.

Training

Wie in vielen anderen Situationen ist Schulung ein wichtiger Aspekt bei der Integration von neuem Equipment wie z.B. Rauchgas-Absaugbrennern. Die Schweißer müssen die empfohlenen optimalen Verfahren, genau wie beim normalen Schutzgasschweißen, anwenden. Sie sollten auch ein gewisses Verständnis dafür aufbauen, warum einige Aspekte bei der Rauchgasabsaugung äußerst kritisch sind. Die richtige Brennerposition ist dabei relativ einfach umzusetzen und die Verwendung von Videoaufnahmen ist sehr hilfreich für die Schweißer, um ihre eigene Positionierung in Bezug auf die Absaugleistung nachvollziehen zu können.

Die grundlegende Wartung und Reinigung des Brenners sollte Teil der Erstausbildung sein.

[Dieser Beitrag erschien ursprünglich in Shop Metalworking Technology's Tech Tips. (Englisch)]

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