Elektroschweißen: Schnell zu sauberen Nähten

Beim Elektroschweißen kommt man mit geringen Investitions- und Wartungskosten aus. Die Auswahl an Elektrodentypen ist groß und damit auch an Werkstoffen, die man damit schweißen kann, zum Beispiel unlegierten-, niedrig- und hochlegierte Stähle, Nirostastähle und einfaches Gussschweißen mit Nickelelektroden. Das Umrüsten auf einen neuen Werkstoff ist durch das Einspannen der entsprechenden Elektrode erledigt. Allesamt Gründe, dass das Elektroschweißen die erste Wahl beim Reparaturschweißen ist. Außerdem stellt das Verfahren die geringsten Ansprüche an die Werkstückoberfläche, wie Empfindlichkeit gegenüber Rost, Feuchtigkeit und Beschichtungsrückständen.

Neben den einfachen Schweißtrafos und den robusten Schweißgleichrichtern kommen auch die handlichen Schweißinverter in der Lehrwerkstätte der Bildungswerkstatt Mold zum Einsatz. In der Landwirtschaft sind Schweißgleichrichter mit 220 Ampere (A) Schweißstrom bei 30% Einschaltdauer eine gute Wahl. Ist der Betrieb sowohl mit 400 Volt als auch mit 230 Volt Netzspannung möglich, steht dem Einsatz an jedem Ort des Hofes nichts im Weg.

Die Stromquelle liefert beim Schweißtrafo Wechselstrom, beim Schweißgleichrichter und Inverter Gleichstrom, wobei der Elektrodenhalter üblicherweise am Minuspol und die Masseklemme am Pluspol hängt. Die Polung muss man bei basischen und den meisten Auftragselektroden umkehren. Der Lichtbogen ist eine ionisierte, also leitend gemachte Luftstrecke, der den größten elektrischen Widerstand im Stromkreislauf darstellt. Auf eine gute Masseverbindung ist zu achten, obwohl auch in diesem Punkt das Elektroschweißen gegenüber dem Schutzgasschweißen MAG unempfindlicher ist.

Im Schulungsbetrieb fallen typische Anfangsfehler bei den Kursteilnehmern auf. Nachdem der Anfänger das Anstreichen für den Zündvorgang beherrscht, hält er die Elektrode zu flach, schweißt mit einem zu langen Lichtbogen und führt die Elektrode zu schnell über das Werkstück.
Durch konsequentes Erinnern und Korrigieren kommen die Schweißer schnell zu akzeptablen Schweißnähten.

Die Elektrode ist bei den meisten Typen mit einem Winkel von zirka 75 Grad zum Werkstück anzustellen. Der Elektrodenabstand, also die Lichtbogenlänge, soll nicht mehr als den Kernstabdurchmesser DM der verwendeten Elektrode betragen. Nur so brennt der Lichtbogen zielgerichtet, ohne dass er flackert, und er liefert dabei einen akzeptablen Einbrand.

Für den einzustellenden Schweißstrom gilt die Faustformel Schweißstrom (A) = Kernstabdurchmesser DM (mm) x 40.
Der Kernstab geht tröpfchenweise auf das Werkstück über und bildet nach dem Erstarren der Schmelze die Schweißnaht. Die Umhüllung verbrennt ebenso, erzeugt die Schlacke und die vor dem umgebenden Luftsauerstoff schützende Rauchgasglocke.
Die gute Wirkung der Rauchgasglocke lässt das Elektroschweißen zum bevorzugten Verfahren bei Zugluft im Freien werden.

Um Verwechslungen zu vermeiden, sind gleichbedeutende Bezeichnungen für das Elektroschweißen

• das Lichtbogenhandschweißen
• MMA (Manual Metal Arc) oder
• das Elektrodenschweißen.

Bei der Schweißgeschwindigkeit ist der goldene Mittelweg zu finden. Schweißt man zu langsam, laufen Schmelze und Schlacke vor und verhindern so einen guten Einbrand. Umgekehrt führt eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit nicht zur gewünschten Nahtdicke.
Eine nicht kerbfrei ausgefüllte V-Fuge bei der gezeigten Stumpfnaht wären die Folge. Die eingebrachte Streckenenergie ist zu gering, der Einbrand ist ebenfalls unzureichend.

Die Elektrode wird vor der Blechkante angesetzt. So fällt der erste, "kalte", Tropfen ab und der anfängliche Einbrand ist besser. Noch effektivere Methoden sind das Anheften eines Anlaufbleches oder die "Hotstart"-Funktion am Schweißgerät.

Die Schlacke legt sich schützend auf die geschweißte Naht und diese kühlt langsam aus. Die Schlacke darf man erst nach Verschwinden der Rotglut abklopfen, andernfalls könnte eine zu hohe Abkühlungsgeschwindigkeit zu Rissen führen. Zudem würden sich die Einschlagkerben auf der Schweißnaht abzeichnen.

Wie jeder stromdurchflossene Leiter sind auch Elektrode und Lichtbogen von einem ringförmigen Magnetfeld umgeben. Der Lichtbogen wird abgelenkt, die sogenannte Blaswirkung tritt auf. Der Lichtbogen wird zudem von großen Eisenmassen angezogen. Diesen Phänomenen entgegen wirkend, wird die Elektrode zu Beginn und am Ende des Werkstückes entsprechend angestellt.

Auf der Etikette der Elektrodenpackung sind wertvolle Hinweise direkt oder indirekt über Kennzahlen und Kennbuchstaben angegeben, wie

• Abmessungen der Elektrode
• Festigkeit
• Zähigkeit
• Zu verwendende Stromart
• Mögliche Nahtpositionen
• Typ der Umhüllung.

Anwendungshinweise und Einsatzbereiche sind dem Internet oder den Handbüchern der Schweißzusatzlieferanten zu entnehmen.

Insbesonders basische Elektrodentypen sind stark hygroskopisch. Für die fachgerechte Verarbeitung ist ein vorheriges Rücktrocknen nötig. Neben professionellen Elektroöfen sind auch das alte Backrohr oder eine besonders warme Stelle im Heizraum geeignet. Elektrodenpackungen sind immer gut verschlossen an trockenen und warmen Orten aufzubewahren.

Eine Grundforderung beim Verbindungsschweißen ist, dass der gesamte Querschnitt erfasst wird. Beim Schweißen einer Welle ist das V-förmige Anschleifen mit 60 ° Öffnungswinkel und das folgende wechselseitige Schweißen die richtige und unabkömmliche Abfolge.

Der Riss an der angeschweißten Lagerbüchse des Pflugturmes kann aufgrund mehrerer Ursachen entstehen. Vielleicht war die Abkühlungsgeschwindigkeit durch die große Masse des Bauteiles zu groß. Ein Vorwärmen mit dem Autogenbrenner auf zirka 200 ° Celsius kann hierbei Abhilfe schaffen.
Hat die Werkstoffpaarung von Bauteil und Elektrode gepasst? Eine Meißelprobe an einer unbedenklichen Stelle gibt darüber Auskunft.

Beim Aufbringen von Verschleißschutz darf es lediglich zu einer geringen Aufmischung des harten Auftragsmaterials mit dem weichen Grundmaterial kommen. Deshalb werden diese Elektroden mit harten Karbiden auf dem Pluspol verschweißt.

Zunächst wird die Schürfkante mit einer Strichraupe stabilisiert. Es werden lediglich kurze Nähte geschweißt, immer vom dünnen Bauteilende zum dicken Querschnitt. Die Elektrode wird steil angestellt und mit einem kurzen Lichtbogen verschweißt.