Das E-Hand-Schweißen (Prozessnummer 111) zählt zu den Schmelzschweißverfahren und noch näher zugeordnet zu den Metall-Lichtbogenschweißverfahren.
Metall-Lichtbogenschweißen: Lichtbogenschweißprozess unter Benutzung einer verbrauchenden Elektrode.
In Deutschland nennen wir das zuletzt genannte Verfahren Lichtbogenhandschweißen oder kurz E-Hand-Schweißen (umgangssprachlich auch Elektrodeschweißen).
Im englischen Sprachraum ist es unter der Abkürzung MMA oder MMAW (Manual Metal Arc Welding) bekannt.
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen zwischen einer abschmelzenden Elektrode und dem Schmelzbad brennt.
Es gibt keinen externen Schutz, jegliche Schutzwirkung vor der Atmosphäre geht von der Elektrode aus.
Die Elektrode ist dabei Lichtbogenträger und Schweißzusatz. Die Umhüllung bildet Schlacke und/oder Schutzgas welche u.a.
Methoden zum Schweißen von Edelstahl
1. E-Handschweißen mit rostfreiem Stahl
MMA-Schweißen ist eine der hier beschriebenen Methoden und produziert die meisten Kontaminationen.
Das heißt - ist nur dann möglich, wenn das Aussehen kein wichtiges Kriterium ist.
Es ist das günstigste Schweißverfahren, das auch von Laien relativ schnell erlernt werden kann.
Beim E-Hand-Schweißen wird eine Elektrode verwendet, die beim Zünden des Lichtbogens langsam schmilzt und das Schweißbad bildet.
Die Elektrode, die beim Schweißen von Edelstahl benutzt werden sollte, enthält neben der Metalllegierung ein Schutzgas, das die Schweißnaht vor der Schweißnaht schützt.
Vorteile:
- Da hier kein Schutzgas benötigt wird, ist diese Schweißart unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie z.B. Wind, das beim Schutzgasschweißen das Schutzgas wegblasen könnte.
- Wenn Edelstahl außen geschweißt werden soll, zum Beispiel bei der Geländerreparatur, ist das E-Handschweißen mit einer Edelstahlelektrode von Vorteil.
Nachteile:
- Wie beim Schweißen von anderen Metallen, entsteht beim Elektrodenschweißen gleichzeitig eine Schlackenschicht, die eine Schutzwirkung für die Schweißnaht hat, aber nach dem Schweißen entfernt werden muss.
- Das bedeutet deutlich mehr Nacharbeit als bei anderen Schweißverfahren.
- Außerdem kann die Schweißleistung nur bedingt überprüft werden, da die Schweißnaht erst nach Entfernung der Schlacke beurteilt werden kann.
- Daher ist Schutzgasschweißen in immer die beste Wahl, wenn es um die Qualität der Schweißung geht.
2. MIG MAG Schweißen mit rostfreiem Stahl
MIG-MAG-Schweißen wird beim Schweißen von Edelstahl verwendet, wenn dickere Teile verschweißt werden sollen, für die der WIG-Prozess zu lang wäre.
Als Schutzgas beim MIG-Schweißen von Edelstahl wird hauptsächlich Argon verwendet.
Für ein gutes Schweißergebnis sollte hochwertiger Schweißdraht aus einer rostfreien Legierung (möglichst gleich dem zu schweißenden Edelstahl) verwendet werden.
Der nach ISO 857-1 für Deutschland neue Oberbegriff für alle Lichtbogenschweißverfahren, bei denen eine Drahtelektrode unter Schutzgas abgeschmolzen wird, ist gasgeschütztes Metall-Lichtbogenschweißen (Prozess-Nr.13).
In Deutschland war der Oberbegriff früher Metall-Schutzgasschweißen.
Die ISO-Norm erklärt das Verfahren aus dem Englischen übersetzt wie folgt: Metall-Lichtbogenschweißen unter Benutzung einer Drahtelektrode, wobei der Lichtbogen und das Schweißbad vor der Atmosphäre geschützt werden durch eine Gasumhüllung aus einer externen Quelle.
Nach der Art des verwendeten Schutzgases wird dann weiter unterteilt in Metall-Inertgasschweißen (MIG), Prozess-Nr.131, wenn ein inertes Gas verwendet wird und Metall-Aktivgasschweißen(MAG), Prozess-Nr.
Als weitere Varianten werden in ISO 857-1 noch aufgezählt: Fülldrahtschweißen mit aktivem Gas (Prozess-Nr. 136), Fülldrahtschweißen mit inertem Gas (Prozess-Nr. 137), Plasma-MIG-Schweißen (Prozess-Nr. 151) und Elektrogasschweißen (Prozess-Nr. 73).
Das MIG-MAG-Schweißen ist dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Spule durch einen Vorschubmotor zugeführte Drahtelektrode kurz vor dem Austritt aus dem Brenner durch die Stromdüse mit Strom versorgt wird, so dass der Lichtbogen zwischen Drahtelektrodenende und Werkstück brennen kann.
Dadurch wird das Schweißgut vor dem Zutritt der atmosphärischen Gase Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff geschützt.
Das Schutzgas hat neben der Schutzfunktion auch noch andere Aufgaben.
Da es die Zusammensetzung der Lichtbogenatmosphäre bestimmt, beeinflusst es auch deren elektrische Leitfähigkeit und damit die Schweißeigenschaften.
Von neueren Ausnahmen abgesehen, wird das MIG-MAG-Schweißen mit Gleichstrom ausgeführt, wobei der Pluspol der Stromquelle an der Elektrode und der Minuspol am Werkstück liegt.
Bei einigen Fülldrähten wird auch schon mal mit umgekehrter Polarität geschweißt.
In neuerer Zeit wird für sehr spezielle Anwendungsfälle, z.B.
Vorteile:
- Das MIG-Schweißverfahren hat gegenüber dem WIG-Schweißen den Vorteil, dass schnell und relativ einfach geschweißt werden kann.
- Da der Schweißdraht zum Schweißen direkt vom Schweißbrenner kommt, kann mit nur mit einer Hand geschweißt werden, was die Handhabung enorm erleichtert.
- Ein MIG-Schweißgerät kann auch im Vergleich zu anderen Schweißverfahren über längere Distanzen schweißen.
- Außerdem ist die höhere Geschwindigkeit gegenüber WIG nicht zu unterschätzen (bei großen Projekten wie z.B. einem Geländer).
Nachteile:
- Die Struktur der MIG-Schweißnaht hingegen ist eher hoch, so dass die Schweißnaht auf einer glänzenden Edelstahloberfläche nicht besonders schön aussieht.
- Ein weiterer Nachteil ist ein relativer Wärmeeintrag, der Edelstahl leichter und schneller verformen kann.
- In der Regel ist das Verfahren des MIG-Schweißens mit viel Schweißspritzer verbunden, die die Oberfläche beeinträchtigen und im Zweifelsfall nachbearbeitet werden müssen.
- Um dieses Manko zu überwinden, gibt es jetzt MIG-Schweißstationen, die mit einer Pulsfunktion ausgestattet sind.
- Dadurch wird die Spritzerbildung deutlich reduziert, sodass auch beim Schweißen von Edelstahl bessere Schweißergebnisse erzielt werden können.
3. Rostfreien Stahl mit WIG Schweißen bearbeiten
WIG Schweißverfahren ist besonders vorteilhaft, wenn dünne Teile (Bleche) geschweißt werden sollen.
Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen), ist das Schutzgas bereits im Namen, welches die Grundlage für optimales Schweißen unter Schutzatmosphäre von Edelstahl bildet.
Beim Verfahren des WIG-Schweißens wird der Lichtbogen über eine Hochfrequenzzündung der Wolframelektrode gebildet, die nicht schmilzt.
Dadurch entsteht ein dünnes Schweißbad, das einen festeren Schweißnaht bilden kann.
Beim Schweißen von Edelstahl muss das Schweißzusatzmaterial ebenfalls aus dem gleichen Material bestehen.
Vorteile:
- Insgesamt bildet dieses Verfahren ein deutlich kleineres Schweißbad als beim MIG-Schweißen, was zu wesentlich flacheren Schweißnaht führt, und wodurch praktisch keine Nacharbeit erforderlich ist.
- Weitere Vorteile des WIG Schweißverfahrens sind nahezu keine Spritzer und eine geringere thermische Verformung - dadurch wird die hochwertige Oberfläche des Stahls besonders geschont.
Nachteile:
- Obwohl die Ergebnisse beeindruckend sind, ist das WIG-Schweißen sehr langsam.
- Die Zeit, die Sie durch wenig oder keine Nacharbeit sparen, ist dadurch wieder verschwendet.
- Das Einschieben des Zusatzmaterials von außen bringt beim Schweißen die maximale Kontrolle, aber auch das braucht viel Übung, um es perfekt zu machen.
Weitere wichtige Aspekte des E-Hand-Schweißens
Zum Lichtbogenhandschweißen (E-Hand-Schweißen) kann im Prinzip sowohl Gleichstrom, als auch Wechselstrom eingesetzt werden, jedoch lassen sich nicht alle Umhüllungstypen der Stabelektroden an sinusförmigem Wechselstrom verschweißen, z.B. nicht die reinbasischen Elektroden.
Beim Schweißen an Gleichstrom wird bei den meisten Elektrodentypen der Minuspol an die Elektrode und der Pluspol ans Werkstück angeschlossen.
Eine Ausnahme machen auch hier die basischen Elektroden.
Sie lassen sich besser am Pluspol verschweißen.
Das Gleiche gilt für bestimmte Fabrikate von Zelluloseelektroden.
Näheres dazu kann im Abschnitt Elektrodentypen nachgelesen werden.
Die Elektrode als Werkzeug
Die Elektrode ist das Werkzeug des Schweißers.
Er führt den an ihr brennenden Lichtbogen in der Schweißfuge und schmilzt dabei die Fugenkanten auf Bild 2.
Je nach Fugenart und Grundwerkstoffdicke sind dafür unterschiedliche Stromstärken erforderlich.
Da die Strombelastbarkeit der Elektroden, abhängig von ihrem Durchmesser und ihrer Länge begrenzt ist, sind die Stabelektroden in verschiedenen Durchmessern und Längen lieferbar.
Es gibt Stabelektroden mit sehr unterschiedlich zusammengesetzten Umhüllungen.
Der Aufbau der Umhüllung bestimmt den Abschmelzcharakter der Elektrode, ihre Schweißeigenschaften und die Gütewerte des Schweißgutes (genauere Informationen im Abschnitt "Welche Elektrode für welchen Zweck").
Nach DIN EN 499 gibt es bei Stabelektroden zum Schweißen von unlegierten Stählen unterschiedliche aufgeführten Umhüllungstypen.
Dabei muss unterschieden werden zwischen Grundtypen und Mischtypen.
Die verwendeten Buchstaben für die Bezeichnung stammen von den englischen Begriffen her.
Hier bedeutet C=cellulose (Zellulose), A=acid (sauer), R=rutile (Rutil) und B=basic (basisch).
In Deutschland spielt der Rutiltyp eine dominierende Rolle.
Stabelektroden können dünnumhüllt sein, mitteldickumhüllt oder dickumhüllt.
Bei den Rutilelektroden, die in allen drei Umhüllungsdicken üblich sind, werden deshalb die dickumhüllten Elektroden zur besseren Unterscheidung mit RR bezeichnet.