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6.6. Anmerkungen zu Werkstoffen
Vor Beginn von Schweißarbeiten ist es ratsam, die Verarbei-
tungsempfehlungen der Stahlhersteller und Schweißzusatz-
werkstoffhersteller sowie die jeweiligen Normen und Regel-
werke zu beachten. Die DIN EN 1011-3 gibt Empfehlungen
zum Schweißen und Nachbehandeln.
Folgende Aufstellung soll nur erste Einblicke und Anregun-
gen bei der Bearbeitung der unterschiedlichen Werkstoffe
darstellen.
6.6.1. Un-/niedriglegierte Stähle
Der wohl bekannteste Effekt beim Schweißen dieser Stähle
ist, daß Aufgrund von Erwärmen und Abkühlen des Werk-
stoffs während des Schweißprozesses Material Aufhärtungen
und Schrumpfungen entstehen, welche bei unsachgemäßer
Behandlung zu Sprödbrüchen oder Rissen führen können.
➮ siehe dazu Kapitel 6.11.
„Durch Schweißung bedingte Distorsion"
6.6.2. Nichtrostende Stähle (Edelstahl)
Mit wenigen Einschränkungen können austenitische und
ferritische nichtrostende Stähle sowohl mit MMA (E-Hand)
als auch im Schutzgasschweißverfahren (MAG/WIG) gefügt
werden. Bei nichtrostenden Stählen wird fast ausschließlich
das Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) angewendet, da sich
im Vergleich zum WIG-Schweißen hohe Abschmelzleistun-
gen erreichen lassen. Verwendet werden sowohl Massiv- als
auch Fülldrahtelektroden.
Bei der Vorbereitung nichtrostender Stähle (Edelstahl) gilt
zusätzlich zur normalen Reinigung/Entfettung folgendes:
- Schleifen nur mit kunstharzgebundene Korundscheiben
(Fe- und S-frei).
- Mechanische Reinigung mit Bürsten aus rostfreiem
Stahl.
In beiden Fällen darf das Werkzeug nicht vorher für die Be-
arbeitung un- und niedriglegierter Stähle benutzt worden
sein! Nach dem Schweißen ist das Werkstück von Schla-
ckenresten, Schweißspritzern, Anlauffarben oder anderen
Oxidationsprodukten zu reinigen. Je feiner und glatter die
Oberfläche, desto größer ist die Korrosionsbeständigkeit.
Geschweißt wird mit Gleichstrom, Drahtelektrode am Plus-
pol. Für Massivdrahtelektroden wird als Schutzgas üblicher-
weise Argon mit 1 bis 3% Sauerstoff oder mit max. 2,5%
CO2 verwendet (höhere CO2-Gehalte können zu einer Auf-
kohlung des Schweißgutes führen und vermindern dadurch
die Korrosionsbeständigkeit).
In Wannen- und Horizontalposition wird in der Regel mit
dem Sprühlichtbogen gearbeitet, der bei geringer Sprit-
zerneigung einen kurzschlußfreien, feinsttropfigen Werk-
stoffübergang ergibt. Der Kurzlichtbogen wird angewendet,
wenn geringes Wärmeeinbringen gefordert ist, z.B. für dün-
ne Bleche, Wurzellagen und in Zwangspositionen.
Beim Schweißen nichtrostender austenitischer Stähle sind
gegenüber den un- und niedriglegierten Stählen die unter-
schiedlichen physikalischen Eigenschaften zu beachten:
- der höhere Wärmeausdehnungskoeffizient,
- die niedrigere Wärmeleitfähigkeit,
- der größere elektrische Widerstand.
Diese Unterschiede beeinflussen die Wahl des Schweißver-
fahrens und die Ausführung der Schweißarbeiten. Der re-
lativ hohe Wärmeausdehnungskoeffizient und die niedrige
Wärmeleitfähigkeit austenitischer Stähle wirken sich beson-
ders auf den Verzug beim Schweißen aus.
Abhilfemaßnahmen sind:
- Wärmeabführung durch Kupferschiene
- Schweißen mit niedriger Streckenenergie
- Schweißen in Vorrichtungen
- Heften in kürzeren Abständen
Beim Heften und Schweißen wird davon abgeraten, die Elek-
trode außerhalb des Nahtbereichs zu zünden, da die entste-
henden Zündstellen die Korrosionsbeständigkeit dort herab-
setzen können. Bei den vollaustenitischen Stählen sollten
die Heftstellen beschliffen und ggf. von Endkraterrissen be-
freit werden.
Beim Schweißen einseitig zugänglicher Nähte ist die Wurzel-
lage vor Oxidation zu schützen. Dazu verwendet man inerte
(Ar/He) Schutzgase zur Gegenspülung.
DE
6.6.3. Aluminium
Grundsätzlich führen hohe Wärmeleitfähigkeit und Ausdeh-
nungskoeffizient zu einem stärkeren Verzug beim Schwei-
ßen von Aluminium. Dies ist in Konstruktion und im Vorrich-
tungsbau zu berücksichtigen.
Aluminium bildet an Atmosphäre sofort eine Oxidschicht
im Wesentlichen aus amorphem Al
schicht nimmt mit Zeit, Temperatur und Sauerstoffangebot
zu, hat einen Schmelzpunkt von ca. 2.000°C (im Gegensatz
zum Schmelzpunkt des Grundmaterials von 550-660°C) und
muß jedenfalls kurz vor dem Schweißen entfernt werden
(diese bildet sich zwar sofort wieder - ca.5ms - ist jedoch
sehr dünn und durch den Lichtbogen leicht aufzubrechen).
Zum Aufbrechen der Oxidschicht (Vorbereitung) können fol-
gende Werkzeuge verwendet werden:
- Schleifen nur mit keramisch gebundenen Scheiben.
- Mechanische Reinigung mit Bürsten aus rostfreiem
Stahl.
- Beizen mit 10-20% Ätznatron-Lösung (Natriumhydro-
xid) für 30-60s bei 60-80°C. Anschließend in Wasser
spülen und in 20% Salpetersäure neutralisieren. Da-
nach wiederum spülen und trocknen.
Als Zusatzwerkstoff kann für fast alle Aluminiumlegie-
rungen, ausgenommen Reinaluminium, Werkstoff 3.356
(AlMg5) verwendet werden.
Als Schutzgas kommen ausschließlich inerte Gase wie Argon
(Ar), Helium (He) und deren Mixturen zum Einsatz. Neben
der eigentlichen Schutzfunktion, kann über die Zusammen-
setzung der Gase, Einfluss auf das Einbrandprofil, das Ent-
gasungsverhalten, aber auch auf die Lichtbogenstabilität,
also auf das Schweißverhalten, genommen werden.
Die hohe Dichte von Argon schirmt das Schweißbad gut ab,
der Lichtbogen zündet leicht.
Bei Helium ist aufgrund der geringen Dichte die Abschirm-
wirkung eher gering (daher hoher Durchfluss notwendig,
ca. Faktor 3 zu Argon). Die sehr gute Wärmeleitfähigkeit
und die höhere Ionisationsspannung wirken sich jedoch sehr
Vorteilhaft auf das Schweißen mit Aluminium aus.
Mögliche Schweißverfahren:
- WIG-DC (+)
Schweißen von Aluminium mit (+, POSITIVER) Polari-
tät, da bei negativer Polarität die Energie des Lichtbo-
gens nicht ausreicht, um die Oxidschicht aufzubrechen.
Nachteil: unruhiger Lichtbogen und die Wolframelekt-
rode verschleißt aufgrund von Überhitzung schnell.
- MIG (+)
Der Lichtbogen sollte so kurz wie möglich, der Brenner-
winkel 10-20° stechend sein. Gasfluß muß höher als
beim Stahlschweißen eingestellt werden. Es sollte nach
Möglichkeit eine Badsicherung verwendet werden.
Drahtvorschubrollen müssen für Aluminiumdraht ge-
eignet sein (U-Profil). Bei den weichen AlSi-Legierun-
gen sollte eine Schlauchlänge von 3m nicht überschrit-
ten werden.
Das Auftreten von Kondensation während des Schweißvor-
gangs ist unbedingt zu vermeiden!
Das Schweißen von anodisiertem (eloxiertem) Aluminium
ist nicht möglich, da die Energie des Lichtbogens nicht aus-
reicht die doppelte Oberfläche aufzubrechen.
6.6.4. Kupferlegierungen
Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffs
muss beim Schweißen unbedingt Vor- und Nachgewärmt
werden.
Es gibt eine Vielzahl von Werkstoffen, unzählige, üb-
liche und unübliche Legierungen. Fragen Sie Ihren
Stahllieferanten
nach Werkstoffeigenschaften und
Bearbeitungshinweise für das Schweißen. Sofern die
Materialzusammensetzung bekannt ist, können Ihnen
auch Elektrodenlieferanten Auskunft über passende
Zusatzwerkstoffe und Verarbeitungshinweise geben.
O
. Die Dicke der Oxid-
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