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Wofür wird zirkonisiertes Wolfram verwendet? Zirkonisierte Wolframelektroden werden im Allgemeinen zum Schweißen von Metallen verwendet, deren Oberflächen einen höheren Schmelzpunkt aufweisen als die darunter liegenden Metalle. Diese Art von Wolfram wird am häufigsten zum Schweißen von Aluminium mit Wechselstrom (AC) verwendet.
Zirkonisiertes Wolfram ist zudem hervorragend resistent gegen Verunreinigungen. Bei Gleichstrom-Schweißanwendungen, bei denen sich Metallrauche in einem begrenzten Raum bilden, bleibt zirkonisiertes Wolfram über einen längeren Zeitraum rein und gewährleistet so die Gleichmäßigkeit der Schweißnähte. Zirkonisiertes Wolfram wird für einen relativ engen, aber kritischen Bereich von Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißverfahren (GTAW) verwendet.
Die Zugabe von Metalloxiden, wie zum Beispiel Zirkoniumoxid, zu Wolfram erfolgt im Allgemeinen, um die strukturelle Stabilität der Wolframelektrode zu verbessern und die Eigenschaften des Lichtbogens zu verändern. Im Falle von Zirkoniumoxid erhöht die Legierung die Festigkeit und Hitzebeständigkeit der Elektrodeneinheit zwischen dem von reinem Wolfram und thoriertem Wolfram. Dadurch eignen sich zirkonierte Wolframelektroden für folgende Zwecke.
Zirkoniertes Wolfram wird häufig zum Schweißen von Aluminium mit Wechselstrom verwendet, da die Aluminiumoxidschicht, die sich schnell auf dem sauerstoffexponierten Aluminium bildet, einen höheren Schmelzpunkt hat als das darunter liegende reinere Aluminium. Die Zugabe von Zirkonium zum Wolfram hilft diesem, den höheren Temperaturen standzuhalten, die durch den Elektronenbeschuss entstehen, der beim Aufbrechen der Aluminiumoxidschicht auftritt.
Ein weiterer Grund, warum zirkonisiertes Wolfram zum Schweißen von Aluminium verwendet wird, ist, dass es mehr Strom leiten kann als reines Wolfram. Im Gegensatz zu thoriertem, lanthanisiertem und ceriertem Wolfram ist zirkonisiertes Wolfram jedoch nicht so hitzebeständig, dass es nicht geschmolzen werden kann. Dies ermöglicht es dem Schweißer, die Wolframelektrode bei Bedarf zum Schweißen zu kugeln. Beim Kugelformen von Wolfram wird die Spitze der Wolframelektrode gezielt erhitzt, bis sie schmilzt und sich am Ende der Elektrode zu einer Kugel wieder verfestigt. Dies wird manchmal beim Aluminiumschweißen angewendet, um den Lichtbogen zu stabilisieren und eine gleichmäßigere Schweißraupe zu erzeugen. Üblicherweise wird dies mit reinem Wolfram durchgeführt, da die meisten legierten Wolframelektroden schmelzbeständig sind. Zirkonierte Wolframelektroden sind insofern einzigartig, als sie zwar eine deutlich höhere Hitzebeständigkeit als reines Wolfram aufweisen, aber dennoch zulassen, dass das Wolfram ausreichend schmilzt, um die Spitze zu kugeln.
Zirkoniertes Wolfram ist zudem wirksam resistent gegen Verunreinigungen durch Metalle aus dem Werkstück. Dadurch eignet es sich hervorragend für den Einsatz bei Auftragschweißen. Wenn die Elektrode in einem begrenzten Raum mehrmals in unmittelbarer Nähe zueinander vorbeifährt, sammelt sich eine große Menge verdampften Metalls in der Luft an. Dieser Metalldampf kann sich an der Elektrodeneinheit niederschlagen und diese verunreinigen. Zirkoniertes Wolfram ist resistent gegen diese Verunreinigungen und kann effektiv bei Beschichtungsverfahren wie der Inconel®-Beschichtung eingesetzt werden. Es kann auch zum Schweißen von Legierungen verwendet werden, bei denen ein Bestandteilmetall mit niedrigem Verdampfungspunkt die Gefahr birgt, die Elektrodeneinheit zu verunreinigen. Die Eigenschaften, die dem zirkonisierten Wolfram seine Vorteile verleihen, haben jedoch auch eine zweischneidige Seite.
Zirkonierte Wolframelektroden beziehen ihre Vorteile daraus, dass sie in Bezug auf die Wärmekapazität zwischen reinem Wolfram und anderen Wolframelektrodentypen liegen. Das verschafft diesen Elektroden einen Vorteil bei einer Handvoll Schweißverfahren, bei denen die niedrigen Schmelz- und Verdampfungspunkte des Grundmetalls ein Problem darstellen. Außerhalb dieser Anwendungsbereiche stellen ebendiese Eigenschaften einen Nachteil dar. Die Hauptnachteile von zirkonisiertem Wolfram sind:
Die oben genannten Faktoren beschränken den Einsatz von zirkonierte Wolframelektroden auf relativ wenige spezifische Anwendungen.
Wozu wird zirkonisiertes Wolfram verwendet? Das Aluminiumschweißen mit Wechselstrom ist die häufigste Anwendung für zirkonisiertes Wolfram. Es gibt einige weitere Schweißanwendungen für zirkonisiertes Wolfram in Verbindung mit anderen Metallen oder Gleichstrom. Beim Orbitalschweißen wird zirkonisiertes Wolfram gelegentlich bei Beschichtungsarbeiten eingesetzt, beispielsweise zur Auskleidung des Inneren eines Rohres mit Inconel®, um eine bessere Korrosionsbeständigkeit zu erreichen. Es ist auch möglich, wenn auch nicht üblich, zirkonisiertes Wolfram zum Orbitalschweißen von Kupferrohren für Wasser, Lebensmittel oder Getränke zu verwenden.
Obwohl es nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten für zirkonisiertes Wolfram gibt, ist es bei dessen Verwendung von entscheidender Bedeutung, dass es von bestmöglicher Qualität ist, um Verunreinigungen durch Metalldämpfe zu widerstehen. Ebenso wichtig ist es, dass diese Stabelektroden einen hochwertigen Schliff und eine gute Oberflächenbearbeitung aufweisen. Für das Orbitalschweißen und -auftragschweißen müssen zirkonierte Stabelektroden ihre Geometrie und Integrität während einer gesamten Schicht beibehalten. Die beim Orbitalschweißen verwendeten zirkonierten Wolframelektroden müssen von höchster Qualität sein, um eine akzeptable Leistung zu erbringen.