Beim Fugenhobeln wird Metall durch die intensive Hitze eines Lichtbogens abgetragen, der zwischen einer Kohleelektrode und dem Werkstück erzeugt wird. Während das Material schmilzt, hebt Druckluft, die durch Auslässe in den unteren Backen des Brenners, der die Elektrode hält, geleitet wird, das geschmolzene Metall aus dem Lichtbogen heraus, bevor das Metall erstarrt.
Das Fugenhobeln mit Luftkohle erfordert keine Oxidation, um den Schnitt aufrechtzuerhalten, so dass es Metalle fugenhobeln oder schneiden kann, die das Autogenverfahren nicht kann. Tatsächlich können die meisten gängigen Metalle (Kohlenstoffstahl, Edelstahl, hochlegierte Verschleißbleche, Kupferlegierungen und Gusseisen) mit dem Fugenhobeln geschnitten werden.
Typische Anwendungen sind das Hinterfugen von Schweißnähten, um das aufgetragene Schweißgut von der anderen Seite des Werkstücks zu erreichen, das Entfernen von Anschnitten und Steigrohren aus Gussteilen, das Entfernen von altem oder überschüssigem Schweißgut, damit Geräte repariert werden können, und das Umformen von gerissenem Metall vor der Schweißreparatur, vor allem bei Baumaschinen.
Der Erfinder des Fugenhobelns, Myron Stepath, entwickelte das Verfahren ursprünglich zum Entfernen defekter Schweißnähte in Edelstahl-Panzerplatten auf US-Kriegsschiffen; herkömmliche Methoden wie Zerspanen und Schleifen erwiesen sich aus Zeit- und Kostengründen als nicht durchführbar. Stepath führte seine ursprüngliche Arbeit während des Zweiten Weltkriegs bei der Navy aus, bevor er 1949 die Arcair Co. gründete. Heute gehört Arcair zur ESAB-Markenfamilie, und der Name Arcair ist ein Synonym für das Fugenhobeln.
Die Geschwindigkeit, mit der Metall abgetragen wird, hängt von der Effizienz des Luftstroms, dem Durchmesser der Kohleelektrode, der Leistung der Schweißstromquelle und den Fähigkeiten des Bedieners ab. Glücklicherweise erfordert das Erlernen des Fugenhobelns mit Luftkohlenstoff nur etwas Übung. Hier sind acht Tipps zur Verbesserung der Ergebnisse.
1. Wählen Sie eine Elektrode
Es gibt drei Arten von Kohleelektroden: AC-ummantelte Elektroden (zur Verwendung mit Wechselstromquellen), DC-glatte Elektroden und DC-kupferummantelte Elektroden. Letztere sind wegen ihrer vergleichsweise langen Elektrodenlebensdauer, stabilen Lichtbogeneigenschaften und der Gleichmäßigkeit der Rillen am weitesten verbreitet.
Diese Elektroden werden aus einer Mischung von Kohlenstoff und Graphit mit einem Bindemittel hergestellt. Durch Einbrennen dieser Mischung entstehen dichte, homogene Graphitelektroden mit geringem elektrischem Widerstand, die dann mit einer kontrollierten Dicke von Kupfer beschichtet werden.
Kupferbeschichtete Kohlenstoffelektroden gibt es in drei Formen und mehreren Größen: runde Elektroden mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll bis 1 Zoll, halbrunde Elektroden mit einem Durchmesser von 5/8 Zoll und flache (rechteckige) Elektroden mit den Abmessungen 5/32 Zoll mal 3/8 Zoll oder 3/16 Zoll mal 5/8 Zoll. Rechteckige Elektroden werden verwendet, um rechteckige Nuten zu erzeugen und Schweißnahtverstärkungen zu entfernen, während halbrunde Elektroden die Vielseitigkeit bieten, je nach ihrer Ausrichtung eine runde oder flache Fuge zu erzeugen.
Die Tiefe und Kontur der erzeugten Fuge wird durch den Elektrodendurchmesser und die Verfahrgeschwindigkeit gesteuert. Nuttiefen, die größer als das 1,5-fache des Durchmessers sind, müssen in mehreren Durchgängen hergestellt werden. Die Breite der Nut wird durch den Elektrodendurchmesser bestimmt und ist normalerweise 1/8 Zoll breiter als der Durchmesser. Eine breitere Nut kann mit einer kleinen Elektrode hergestellt werden, indem die Elektrode in einer Webebewegung oszilliert.
Der Durchmesser der Kohleelektrode wird durch die Leistung der Stromquelle begrenzt. Tabelle 1 enthält Strombereiche für übliche kupferumhüllte Gleichstromelektroden.
2. Wählen Sie einen Fugenbrenner
Ein Handfugenbrenner und eine Kabelbaugruppe enthalten Anschlüsse für die Schweißleitung und die Druckluftleitung. Achten Sie darauf, den Brenner und das Massekabel entsprechend der Stromstärke und der Länge des Kabels zu dimensionieren. Eine isolierte Anschlussmanschette und ein Anschlusssatz vereinfachen das Anschließen des Brenners und verhindern die Möglichkeit eines Lichtbogens beim Kontakt mit elektrisch heißen Teilen.
Der Handbrenner hält die Kohleelektrode in einem schwenkbaren Kopf, so dass die Luftdüsen unabhängig vom Winkel auf die Elektrode ausgerichtet bleiben. Die meisten Brenner haben einen Satz Luftdüsen, aber einige haben Luftdüsen auf zwei Seiten der Elektrode, die für einige Anwendungen besser geeignet sind, wie z. B. das Entfernen von Pads und Steigleitungen von großen Gussteilen (Padwashing).
Traditionelle manuelle Brennermodelle erfordern einen ziemlich hohen Griffdruck zum Öffnen, etwa 27 lbs. oder mehr. Der neueste Brenner von Arcair, der AirPro X4000, nutzt die bereits durch den Brenner strömende Druckluft, um die Brennerbacken pneumatisch zu öffnen. Der Bediener drückt einen Wippschalter, die Backen öffnen sich und der Bediener kann die Kohleelektroden ohne Anstrengung einsetzen, einstellen und entfernen. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass durch den Wegfall des Hebels ein flacherer Brenner entsteht, der einen besseren Zugang ermöglicht.
Der Wippschalter steuert auch die Ein- und Ausschaltfunktion der Druckluft, so dass keine Luft durch den Brenner oder das Kabel strömt, wenn der Bediener den Durchfluss nicht über den Wippschalter auslöst. Ein Verriegelungsmechanismus sperrt den Luftstrom bei Gebrauch, um die Ermüdung der Hände zu verringern, während ein „leckfreies“ Luftventil Strom und Wartungskosten für den Werkstattkompressor spart.
Manuelle Brenner sind normalerweise luftgekühlt. Für Hochstromanwendungen können bei Hochleistungsbrennern wassergekühlte Kabelgarnituren verwendet werden.
3. Positionieren Sie die Elektrode
Bei Verwendung von kupferbeschichteten Kohleelektroden positionieren Sie die Elektrode im Brenner so, dass das unbeschichtete Ende zum Werkstück zeigt. Stellen Sie den Luftdruck auf 80 bis 100 psi ein, was ausreichend ist, um zu verhindern, dass Kohlenstoff im Fugenhobel eingeschlossen wird.
Unter normalen Bedingungen positionieren Sie die Elektrode so, dass nicht mehr als 7 Zoll Kohlenstoff über den Brennerkopf hinausragt. Bei Aluminium sollte diese Verlängerung 3 Zoll betragen. Die Blasluftquelle befindet sich immer zwischen der Elektrode und dem Werkstück. Bei ausreichendem Luftstrom ist das Reinigen der Fuge kein Problem.
4. Zünden Sie einen Lichtbogen
Zünden Sie einen Lichtbogen, indem Sie die Kohleelektrode leicht an das Werkstück anlegen. Lassen Sie den Lichtbogen beginnen und bewegen Sie ihn langsam nach vorne oder zur Seite, um das Ziel zu erreichen. Das Zünden des Lichtbogens ist ein wenig anders und etwas einfacher als mit einer Schweißelektrode. Nehmen Sie sich vor dem Zünden die nötige Zeit, um in eine bequeme Position zu kommen, und ziehen Sie die Elektrode nicht zurück, sobald der Lichtbogen gezündet ist.
Das Fugenhobeln mit Luftkohle arbeitet zwischen 35 V und 55 V. Achten Sie auf einen lauten Lichtbogen, der eine ausreichende Spannung anzeigt (Hinweis: Tragen Sie beim Fugenhobeln einen Gehörschutz). Ein dumpfer Lichtbogen bedeutet, dass die Spannung zu niedrig ist, was zu Kohlenstoffablagerungen führen kann.
5. Verfahrwinkel
Halten Sie den Brenner so, dass die Kohleelektrode entgegen der Verfahrrichtung nach hinten geneigt ist und der Luftstrom an der Spitze der Elektrode vorbei bläst, um das geschmolzene Metall zu evakuieren. Der richtige Winkel zwischen Brenner und Werkstück beträgt 35 bis 45 Grad.
6. Tiefe des Fugenhobels
Die Verfahrgeschwindigkeit bestimmt die Tiefe des Fugenhobels. Je schneller die Verfahrgeschwindigkeit, desto flacher ist das Fugenhobeln. Eine langsame Verfahrgeschwindigkeit erzeugt eine tiefere Furche. Ein kurzer Lichtbogen muss aufrechterhalten werden, indem man schnell genug in Schnittrichtung fährt, um mit dem Metallabtrag und dem Elektrodenverbrauch Schritt zu halten. Die Gleichmäßigkeit des Vorschubs steuert die Glätte der resultierenden Oberfläche.
7. Die Schubtechnik
Beim Fugenhobeln mit Luftkohle wird immer eine Schubtechnik verwendet. Bewegen Sie sich kontinuierlich vorwärts, während die Luft hinter dem Lichtbogen ausbläst. Gehen Sie niemals zurück. Dies verhindert Kohlenstoffablagerungen im Grundwerkstoff, die nicht geschweißt werden können, ohne vorher nachzufugen oder zu schleifen, um den Grundwerkstoff vollständig zu reinigen.
8. Konzentrieren Sie sich auf die Linie
Beim Fugenhobeln einer Schweißnaht konzentrieren Sie sich auf die Nahtlinie, die direkt vor der Kohleelektrode sichtbar ist. So können Sie der Schweißnaht folgen. Um das Fugenhobeln besser kontrollieren zu können, halten Sie Ihren Kopf hinter den Lichtbogen.
Mit diesen Ratschlägen und ein wenig Übung kann das Fugenhobeln mit Kohle-Luft-Lichtbogen eine einfache, kostengünstige und hocheffektive Methode sein, um fast alle Metalle in einer Vielzahl von Metallfertigungs- und Reparaturanwendungen zu entfernen.
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