Restsauerstoffmessgeräte
Übersicht der Restsauerstoffmessgeräte
Restsauerstoffgehalt beim Formieren: Messung, Bedeutung und Auswirkungen
Der Restsauerstoffgehalt beim Formieren spielt eine entscheidende Rolle für die Qualität von Schweißnähten. Bereits geringe Mengen an Sauerstoff im Schutzgas können zu Oxidation, Porenbildung und anderen Schweißfehlern führen. Eine präzise Messung und Kontrolle des Restsauerstoffgehalts ist daher essenziell, insbesondere in anspruchsvollen Industriezweigen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik oder der chemischen Industrie.
Auswirkungen des Restsauerstoffs auf das Schweißergebnis
Ein zu hoher Sauerstoffgehalt kann zu erheblichen metallurgischen und mechanischen Veränderungen in der Schweißnaht führen. Dazu gehören:
- Oxidation: Die Bildung von Oxiden auf der Oberfläche beeinträchtigt die Nahtqualität und reduziert die Korrosionsbeständigkeit.
- Porenbildung: Diffundierender Sauerstoff kann in der Schmelze eingeschlossen werden und zur Entstehung von Poren führen, was die Festigkeit der Naht mindert.
- Sprödigkeit: Sauerstoffeintrag kann unerwünschte Versprödungseffekte hervorrufen, insbesondere bei hochlegierten Stählen oder Titan.
Erforderliche Restsauerstoffgrenzwerte
Die Anforderungen an den Restsauerstoffgehalt variieren je nach Werkstoff und Anwendungsbereich:
- Edelstähle & Titan: <10 ppm erforderlich für hochqualitative Schweißnähte
- Druckbehälter & Rohrleitungen: 20–50 ppm akzeptabel
- Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik: Werte unter 5 ppm erforderlich
Internationale Normen definieren spezifische Anforderungen an die Schutzgasatmosphäre für verschiedene Schweißverfahren:
- ISO 14175: Diese Norm legt Anforderungen für die Einteilung von Gasen und Mischgasen fest, die zum Verbindungsschweißen und für verwandte Prozesse verwendet werden. Sie ist gültig für verschiedene Schweißverfahren in der Metallindustrie. Quelle: ISO 14175:2016
- ASME Section IX: Diese Sektion des Boiler and Pressure Vessel Code enthält Regeln für die Qualifikation von Schweiß-, Löt- und Fügeprozessen sowie für die Qualifikation des entsprechenden Personals. Sie ist anwendbar in der Industrie und Energietechnik. Quelle: ASME BPVC Section IX
Methoden zur Messung des Restsauerstoffgehalts
Es gibt verschiedene Messmethoden zur Bestimmung des Restsauerstoffgehalts während des Formierens:
- Elektrochemische Sensoren (Sauerstoffmesszelle)
- Präzise Messung des O₂-Gehalts im ppm-Bereich
- Ideal für automatisierte Schweißprozesse
- Sensitiv gegenüber Feuchtigkeit und Verunreinigungen
- Optische Sensoren
- Messung der Lichtabsorption durch Sauerstoffmoleküle
- Kostengünstig und einfach in der Handhabung
- Geringere Genauigkeit als elektrochemische Sensoren
- Restsauerstoffanalyse mittels Gasentnahme
- Probeentnahme und Analyse mit externer Messtechnik
- Höchste Genauigkeit, aber nicht in Echtzeit anwendbar
Wahl des richtigen Restsauerstoffmessgeräts
Die Auswahl des passenden Messgeräts ist entscheidend für die Sicherstellung der Schweißnahtqualität. Es ist wichtig, das Gerät entsprechend den spezifischen Anforderungen der Anwendung auszuwählen:
- Elektrochemische Sensoren: Hohe Genauigkeit, ideal für Präzisionsschweißungen (z. B. Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik). Geräte wie das Oxy EVO bieten kontinuierliche Messungen mit einer Genauigkeit unter 5 ppm, sind aber kostenintensiver.
- Optische Sensoren: Kostengünstiger, aber weniger genau. Für kritische Schweißprozesse ist es jedoch möglicherweise ungeeignet.
- Geräte mit geringerer Genauigkeit: Messgeräte mit einer Genauigkeit von 100 ppm oder 1000ppm sowie Geräte mit Prozentangaben, sind für professionelle Formierprozesse nicht empfehlenswert, da sie nicht genügend Präzision für hochwertige Schweißnähte bieten.
Oxy EVO vs. Oxy Smart – Welches Restsauerstoffmessgerät ist das richtige für Sie?
Wenn Sie ein Restsauerstoffmessgerät für Ihre Schweißanwendungen benötigen, stehen Ihnen verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Verfügung. Zwei bewährte Geräte sind das Oxy EVO und das Oxy Smart von Orbitec. Beide bieten eine zuverlässige Messung des Restsauerstoffgehalts, unterscheiden sich jedoch in ihrer Genauigkeit, Geschwindigkeit und Einsatzmöglichkeiten.
Oxy EVO – Höchste Präzision für anspruchsvolle Anwendungen
Das Oxy EVO wurde speziell für hochpräzise Schweißanwendungen entwickelt, bei denen ein äußerst geringer Sauerstoffgehalt sichergestellt werden muss. Es misst mit einer Genauigkeit von ±2 ppm im Bereich unter 30 ppm und ist damit ideal für Branchen mit höchsten Qualitätsanforderungen, wie etwa die Luft- und Raumfahrt, Pharmaindustrie oder hochpräzises Orbital- und Schutzgasschweißen.
Ein herausragendes Merkmal des Oxy EVO ist seine schnelle Ansprechzeit von ca. 2 Sekunden, was eine nahezu kontinuierliche Überwachung des Restsauerstoffgehalts ermöglicht. Zudem kann es Messwerte aufzeichnen und dokumentieren, was die Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit nach internationalen Standards wie ISO 9001 erheblich erleichtert.
Oxy Smart – Die wirtschaftliche Lösung für allgemeine Schweißanwendungen
Das Oxy Smart ist eine kostengünstigere Alternative, die sich besonders für Anwendungen eignet, bei denen eine sehr hohe Präzision nicht unbedingt erforderlich ist. Es verwendet ebenfalls eine Zirkonoxid-Messzelle, ist jedoch in seiner Genauigkeit nicht so hoch wie das Oxy EVO.
Vergleichstabelle: Oxy EVO vs. Oxy Smart
| Eigenschaft | Oxy EVO | Oxy Smart |
|---|---|---|
| Messverfahren | Zirkonoxid-Messzelle | Zirkonoxid-Messzelle |
| Messbereich | 5 ppm bis 21 % O₂ | 5 ppm bis 21 % O₂ |
| Messgenauigkeit | ±2 ppm unter 30 ppm | Herstellerangaben nicht spezifiziert |
| Messzeit | Sehr schnell (ca. 2 Sekunden) | Langsamer, diskontinuierlich |
| Protokollierung | Ja, für Qualitätsmanagement und Rückverfolgbarkeit | Nein |
| Empfohlene Anwendung | Hochpräzise Anwendungen: Luft- und Raumfahrt, Pharma, Orbital-Schweißen | Allgemeine Schweißanwendungen |
| Mobilität | Stationär | Mobil und flexibel |
| Preisniveau | Höher | Günstiger |
Technische Herausforderungen bei niedrigen ppm-Werten
Restsauerstoffwerte unter 10 ppm oder 20 ppm sind technisch schwer zu erreichen, da das Formiersystem eine gleichmäßige Gasverteilung in der gesamten Formierkammer gewährleisten muss. Die Holzer Formiersysteme wurden speziell entwickelt, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Ein besonders innovatives Verfahren ist das Stoßformieren, das mit speziell entwickelten Blasen- und Sperrsystemen eine effiziente Reduktion des Restsauerstoffgehalts ermöglicht. Das ASS® Prime Formiersystem kann den Sauerstoffgehalt auf bis zu 5 ppm senken und somit optimale Schweißbedingungen schaffen. Dies ist besonders für Anwendungen in der Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie der Luft- und Raumfahrt von großer Bedeutung. Weitere Informationen zu diesem Verfahren sind unter folgendem Link verfügbar: Stoßformieren mit ASS® Prime.
Neben der Wahl des richtigen Messgeräts ist es also ebenso essenziell, das passende Formiersystem zu verwenden, um die gewünschten niedrigen ppm-Werte überhaupt erreichen zu können. Ein hochwertiges Formiersystem wie das ASS® Prime trägt maßgeblich zur Reduzierung von Sauerstoffeinträgen bei und unterstützt so eine fehlerfreie Schweißnahtqualität.
Zusammenfassung
Die Kontrolle des Restsauerstoffgehalts ist entscheidend für hochwertige Schweißverbindungen, insbesondere in kritischen Industriebereichen. Die Wahl der geeigneten Messmethode hängt von den spezifischen Anforderungen an Genauigkeit, Geschwindigkeit und Kosten ab. Durch den Einsatz moderner Messgeräte wie Oxy EVO oder Oxy Smart lässt sich der Sauerstoffgehalt präzise überwachen, um Schweißfehler zu vermeiden und langfristig eine optimale Nahtqualität zu gewährleisten.
Anwendung
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