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Praktischer Leitfaden zum Schweißen
Praktischer Leitfaden zum Schweißen (Teil 2)
WÖRTERBUCH
Schweißen mit umhüllten Elektroden (MMA-SMAW)

Beim Schweißen mit umhüllter Elektrode  (auch SMAW - Shielded Metal Arc Welding genannt) handelt es sich um das weltweit am weitesten verbreitete Schweißverfahren, sicherlich aufgrund der einfachen, benutzerfreundlichen Geräte und der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten. Die Geräte sind tragbar und sind auch zum Einsatz im Freien und auf Baustellen geeignet.
Vorbereitung des Schnitts. Um gute Schweißergebnisse zu erhalten, ist es in jedem Fall ratsam, an sauberen Teilen zu arbeiten, die frei von Oxidation, Rost oder anderen Schmutzpartikeln sind.
Wahl der Elektrode. Der Durchmesser der Schweißelektrode hängt von der Werkstoffdicke, der Position, dem Nahttyp und von der Vorbereitung des Werkstücks ab. Elektroden mit großem Durchmesser erfordern eine hohe Stromzufuhr, wobei beim Schweißvorgang starke Hitze entsteht.
Zündung und Aufrechterhaltung des Lichtbogens. Der elektrische Lichtbogen wird durch Reibung der Elektrodenspitze am geerdeten Schweißstück und nach erfolgter Zündung des Lichtbogens durch rasches Zurückziehen des Stabes bis zum normalen Schweißabstand hergestellt. Um die Bogenzündung zu verbessern, ist es im Allgemeinen von Vorteil, den Strom anfänglich gegenüber dem Grundschweißstrom zu erhöhen
Nach Herstellung des Lichtbogens beginnt die Schmelzung des Mittelstückes der Elektrode, die sich tropfenförmig auf dem Schweißstück ablagert. Der äußere Mantel der Elektrode wird aufgebraucht und liefert damit das Schutzgas für den Schweißvorgang, der somit eine gute Qualität erreicht. Um zu vermeiden, dass die Tropfen des geschmolzenen Materials bei unbeabsichtigtem Annähern der Elektrode an das Schweißbad einen Kurzschluss hervorrufen und der Lichtbogen dadurch gelöscht wird, ist eine kurzzeitige Erhöhung des Schweißstroms bis zum Ende des Kurzschlusses ratsam. Falls die Elektrode am Werkstück kleben bleibt, sollte der Kurzschlussstrom auf ein Minimum reduziert werden.
Ausführung des Schweißvorgangs. Der Neigewinkel der Elektrode ist je nach der Anzahl der Durchgänge verschieden. Die Bewegung der Elektrode wird normalerweise mit Wellenbewegungen und Anhalten an den Seiten der Schweißnaht durchgeführt, wodurch ein übermäßiges Ansammeln von Schweißgut in der Mitte vermieden werden soll.
Entfernung der Schlacke. Beim Schweißen mit umhüllten Elektroden muss die Schlacke nach jedem Durchgang entfernt werden. Die Entfernung der Schlacke erfolgt mit einem kleinen Hammer oder bei leicht bröckelnder Schlacke durch Bürsten.

WIG- Schweißen (kontinuierlicher Lichtbogen)

Das Prinzip des WIG- Schweißens. Um gefährliche Wolframeinschlüsse in der Schweißnaht zu vermeiden, darf die Elektrode nicht mit dem zu schweißenden Stück in Berührung kommen. Aus diesem Grund wird mittels eines HF Generators (HF Start) eine Entladung erzeugt, der die Zündung des elektrischen Lichtbogens ermöglicht, ohne dass die Elektrode das Werkstück berührt. Es gibt auch eine weitere Startmöglichkeit mit herabgesetzten Wolframeinschlüssen: der Lift-Start, der keine hohe Frequenz vorsieht, sondern nur eine anfängliche Kurzschlussphase bei Niederstrom zwischen Elektrode und Werkstück. Im Augenblick der Anhebung der Elektrode entsteht der Lichtbogen und die Stromzufuhr erhöht sich bis zur Erreichung des eingestellten Schweißwertes.
Um die Qualität des Schweißnahendes zu verbessern, ist es äußerst vorteilhaft, das Absinken des Schweißstroms genau kontrollieren zu können und es ist notwendig, dass das Gas auch nach dem Erlöschen des Bogens für einige Sekunden in das Schweißbad strömt.

Schweißpolung D.C.S.P. - Direct Current Straight Polarity. Es handelt sich hierbei um die am meisten gebrauchte Polung (direkte Polung); sie bewirkt eine begrenzte Abnutzung der Elektrode in, da sich 70% der Wärme auf der Anode (Werkstück) ansammeln.
Man erhält ein tiefes und schmales Bad durch hohe Vorschubgeschwindigkeit und daraus resultierender geringer Wärmezufuhr. Die meisten Materialien außer Aluminium (und seine Legierungen) und Magnesium werden mit dieser Polung geschweißt.

Schweißpolung D.C.R.P. - Direct Current Reverse Polarity. Mit der umgekehrten Polung kann man Legierungen mit einer hitzebeständigen Oxid- Beschichtung schweißen, deren wesentliche Eigenschaft eine höhere Schmelztemperatur als jene des Metalls ist, schweißen. Trotzdem dürfen nicht zu hohe Ströme verwendet werden, da diese eine rasche Abnutzung der Elektrode verursachen würde.

Schweißpolung D.C.S.P.-Pulsed - Direct Current Straight Polarity Pulsed. Die Anwendung eines Pulsstroms erlaubt in besonderen Betriebssituationen eine bessere Kontrolle des Schweißbads in Breite und Tiefe. Das Schweißbad wird von den Spitzenimpulsen gebildet, während der Basisstrom den Bogen gezündet hält. Das erleichtert das Schweißen dünner Materialstärken mit geringeren Verformungen, ermöglicht einen besseren Formfaktor und verringert somit die Gefahr, dass Wärmerisse und gasförmige Einschlüsse auftreten. Durch Steigern der Frequenz erzielt man einen schmaleren, mehr konzentrierten und stabileren Bogen, was einer weiteren Verbesserung der Schweißqualität bei dünnen Materialstärken gleichkommt.

WIG- Schweißen von Stahl und Kupfer. Das WIG- Verfahren ist für das Schweißen sowohl von unlegiertem als auch von Kohlenstoffstahl, für den ersten Schweißgang von Rohren und für Schweißungen, die ein sehr gutes Aussehen haben müssen, besonders geeignet. Direktpolung erforderlich. Vorbereitung der Schweißkanten: Eine sorgfältige Reinigung und Nahtvorbereitung ist erforderlich. Wahl und Vorbereitung der Elektrode: der Gebrauch von Thoriumwolframelektroden (2% Thorium - rote Farbe) oder anstelle dessen von Cer- oder Lanthanwolframelektroden mit folgenden Durchmessern wird empfohlen:

Ø Elektrode (mm)   Strombereich (A)
1.0   15+75
1.6   60+150
2.4   130+240
     
α (°)   Strombereich (A)
30   0+30
60+90   30+120
90+120   120+250

Schweißgut. Die mechanischen Eigenschaften der Schweißstäbe müssen in etwa jenen des Grundmaterials entsprechen. Aus dem Grundmaterial erhaltene Streifen dürfen nicht verwendet werden, da die von der Verarbeitung herrührenden Unreinheiten die Schweißung wesentlich beeinträchtigen könnten.

Schutzgas. In der Praxis wird fast ausschließlich (99.99 %) reines Argon verwendet.

MIG/MAG Schweißen (GMAW)

Ein MIG-System besteht aus einem Gleichstromgenerator, einer Vorrichtung für die Drahtzuführung, einer Drahtspule und einem Gasbrenner.
Der Strom wird über die Schmelzelektrode (Draht mit positiver Polung) zum Bogen übertragen. Bei diesem Verfahren wird das geschmolzene Metall durch den Bogen auf das Werkstück übertragen. Die Drahtzuführung ist erforderlich, um den beim Schweißen geschmolzenen Elektrodendraht wieder zu ergänzen.

Die Verfahren. Beim Schweißen unter Schutzgas gibt es zwei Übertragungsmethoden, die sich dadurch unterscheiden, wie sich die Tropfen von der Elektrode ablösen. Bei der ersten Methode, “KURZSCHLUSSÜBERTRAGUNG”, genannt, tritt die Elektrode in direkten Kontakt mit dem Bad, dann wird ein Kurzschluss mit Schmelzwirkung des Drahts verursacht, der deswegen unterbrochen wird. Danach zündet der Bogen wieder und der Zyklus wiederholt sich. Die zweite Methode für die Übertragung der Tropfen ist die so genannte "SPRÜHÜBERTRAGUNG", wobei sich die Tropfen von der Elektrode ablösen und erst danach das Schmelzbad erreichen. Bei dem pulsierenden MIG-Verfahren handelt es sich um ein entsprechend geführtes und gesteuertes Spray- Arc MIG-Übertragungsverfahren, bei dem die Energie durch Impulse zum Lichtbogen übertragen wird, d. h. der Schweißstrom wird entsprechend geformt, um sofort einen starken Energie-Impuls zu liefern. Das verursacht die Abtrennung und die kontrollierte Übertragung eines einzelnen Tropfens des Zusatzmaterials. Daraufhin wird der Strom auf einem Wert gehalten, der in der Lage ist, den Schweißbogen aufrecht zu erhalten, wobei keine Materialübertragung stattfindet. Unter diesen Bedingungen kann das Schweißbad abkühlen, wodurch eine gleichmäßige, kontrollierte Ablagerung der geschmolzenen Metallpartikel auf dem Grundmaterial möglich wird. Das pulsierende MIG-Verfahren bietet eine Schweißgeschwindigkeit, die aufgrund eines schnelleren und effizienteren Ablagerungsverfahrens viel höher ist, als die des klassischen Spray- Arc MIG- Verfahrens. Außerdem gibt es eine merkliche Reduzierung von Schweißspritzern, Rauch und der Nachbearbeitungszeit, woraus geringere Verformungen und ein optimaler Glättungsgrad resultieren.

Schweißparameter. Die Sichtbarkeit des Bogens verringert die Notwendigkeit einer genauesten Beachtung der Einstelltabellen durch den Schweißer, da er die Möglichkeit hat, das Schmelzbad direkt zu kontrollieren.
-Die Spannung hat einen direkten Einfluss auf das Aussehen der Schweißnaht, aber die Abmessungen der geschweißten Oberfläche können je nach Bedarf variiert werden, indem die Brennerbewegung von Hand getätigt wird, so dass man verschiedenartige Ablagerungen bei konstanter Spannung erhält.
-Die Drahtvorschubgeschwindigkeit ist proportional zum Schweißstrom. Abhängig vom verwendeten Generator stehen sowohl im Short- Arc/ Spray -Arc MIG- als auch im pulsierenden MIG-Verfahren einfache und schnelle synergische Einstellungen der Schweißparameter zur Verfügung, die automatisch anhand der Grundeinstellungen der Arbeitsbedingungen (Material, Dicke, Gas, Draht, Geschwindigkeit) festgelegt und während des gesamten Schweißvorgangs durch die Mikroprozessorsteuerung dynamisch geregelt und im Gleichgewicht gehalten werden. Dadurch können unter allen Bedingungen und bei allen Anwendungen hervorragende Schweißergebnisse in Bezug auf die Quantität, Qualität und Ästhetik erzielt werden.

Verwendeten Gastypen. Die MIG- MAG- Schweißung ist vor allem durch den verwendeten Gastyp gekennzeichnet, Inertgase für das MIG-Schweißen (Metal Inert Gas), und Aktivgase für das MAG- Schweißen (Metal Active Gas).

Kohlendioxid (CO2): Mit CO2 als Schutzgas werden hohe Durchdringungen mit guter Vorschubgeschwindigkeit und guten mechanischen Eigenschaften bei geringen Betriebskosten erreicht. Der Gebrauch dieses Gases verursacht jedoch erhebliche Probleme, was die chemische Endzusammensetzung der Verbindungen betrifft, da man einen Verlust an leicht oxidierbaren Elementen hat und das Bad gleichzeitig mit Kohlenstoff angereichert wird. Das Schweißen mit reinem CO2 ist auch Grund für andere Probleme, wie zu viele Spritzer und Bildung von Porositäten durch Kohlenmonoxid. Argon: Dieses Inertgas wird in reiner Form beim Schweißen von Leichtlegierungen verwendet, wogegen man zum Schweißen von rostfreiem Chrom-Nickelstahl einen 2%-igen Zusatz von Sauerstoff und CO2 vorzieht, der zur Bogenstabilität und zu einer besseren Form der Schweißnaht beiträgt. Helium: Dieses Gas wird anstelle von Argon benutzt und ermöglicht bessere Durchdringungen (auf dickem Material) und höhere Vorschubgeschwindigkeiten. Mischung Argon – Helium: Im Vergleich zu reinem Helium erhält man einen stabileren Bogen, mit mehr Durchdringung und größerer Vorschubgeschwindigkeit als mit Argon. Argon-CO2und Argon-CO2-Oxygen-Gemisch: Diese Mischungen werden beim Schweißen von Eisenmaterial verwendet, vor allem beim SHORT-ARC- Schweißen, da der spezifische Wärmezusatz verbessert wird. Dies schließt aber den Gebrauch dieser Mischungen für das SPRAY-ARC- Schweißen nicht aus. Die Mischung enthält gewöhnlich einen CO2 -Anteil von 8 bis 20% und einen O2 Anteil um 5%.