|
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%. |