Lichtbogenschweißen - die Theorie ...
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Heute ist Sonntag, der 5. September 2010, Uhrzeit: 09:55:17
Lichtbogenhandschweißen nach DIN EN ISO 4063:2000-04
Das Elektrodenhandschweißen, kurz E-Handschweißen genannt, ist eines der ältesten Schweißverfahren, das heute
noch angewandt wird. Es geht auf die Versuche von Slawjanow zurück, der 1891 als erster anstelle der bis
dahin zum Lichtbogenschweißen üblichen Kohleelektroden einen Metallstab verwendete, der gleichzeitig
Lichtbogenträger und Schweißzusatz war. Die ersten Stabelektroden waren nicht umhüllt und daher
schwierig zu verschweißen, da die Schweißstelle vor einer Oxidation mit der Luft ungeschützt war.
Später wurden die Elektroden mit Stoffen umhüllt, die das Schweißen erleichterten, das Schweißgut schützten
und den Prozess metallurgisch beeinflussten. Das erste Patent über eine umhüllte Stabelektrode stammt aus dem Jahr
1908.
Bei diesem Schweißverfahren wird ein elektrischer Lichtbogen, der zwischen einer Elektrode und dem Werkstück
brennt, als Wärmequelle zum Schweißen genutzt. Durch die hohe Temperatur des Lichtbogens wird der Werkstoff
an der Schweißstelle aufgeschmolzen. Gleichzeitig schmilzt die Stabelektrode als Zusatzwerkstoff ab und bildet
eine Schweißraupe. Zur Erzeugung kann Gleichstrom oder Wechselstrom verwendet werden.
Als Schweißstromquellen (Schweißaggregate) dienen Schweißtransformatoren (Streufeldtransformatoren) mit oder ohne
Schweißgleichrichter, Schweißumformer (zum Beispiel bei Arbeiten an Stadtbahn-Schienen, betrieben aus deren
Oberleitung) oder Schweißinverter (stromgeregelte Schaltnetzteile).
Stabelelektroden werden als Zusatzwerkstoff beim Lichtbogenschweißen verwendet. Für jede Schweißarbeit gibt es
geeignete Elektroden, z. B. für Verbindungs- und Auftragsschweißungen. Aufschluss über die Art, Eigenschaften
und Verwendbarkeit einer Elektrode gibt die Elektroden-Kurzbezeichnung, die auf jeder Elektrodenpackung
aufgedruckt ist.
Die Umhüllung der Elektrode entwickelt beim Abschmelzen Gase, die außer einer Lichtbogenstabilisierung den
flüssigen Werkstoffübergang im Lichtbogen von den Einflüssen der umgebenden Luft abschirmen und den Abbrand
von Legierungsbestandteilen mindern. Außerdem bildet die abschmelzende Umhüllung Schlacke.
Diese ist leichter als flüssiger Stahl und wird auf die Schweißnaht geschwemmt. Dadurch werden eine langsame
Abkühlung und somit geringere Schrumpfspannungen erreicht.
Durch Elektronenbeschuss heizt sich die Anode (positiver Pol) stärker auf und positive Metallionen strömen von dort
zum Werkstück. Deshalb betreibt man verzehrende Elektroden meist als Anoden gegenüber dem Werkstoff als negativen Pol.
Beim WIG-Verfahren ist die Elektrode jedoch negativ gepolt, um den Abtrag gering zu halten.
Lichtbogenschweißen wird im Hochbau (Brückenträger), aber auch in der Feinmechanik angewandt. Dabei gilt: Je dünner
das Material, desto aufwändiger die Ausrüstung, da die niedrigen Stromstärken (um Materialien unter 1 mm
Wandstärke nicht durchzubrennen) eine deutlich aufwändigere Regelung erfordern.
Für die Gefährdungsbeurteilung sind alle Inhaltsstoffe des Schweißrauches zu beachten, u. a. Titandioxid, Fluoride,
Magnesiumoxid, Calciumoxid, Eisenoxide und dessen Legierungsbestandteile wie Nickel, Cobalt, Chrom und
Mangan. Wenn möglich ist auf Schutzgasschweißen (s. u.) auszuweichen, denn durch die fehlende Ummantelung
der Elektrode werden weniger Chromate freigesetzt.
In Deutschland müssen die TRK-Werte beachtet werden (giftige Chromate, Nickelverbindungen, Mangan und Fluoride).
Die anderen Bestandteile sind belastend und entsprechend (TRGS403, MAK-Werte) zu beurteilen.
Untersuchungsgrundsatz G39(Quelle: www.wikipedia.de)
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WIG schweißen: (hier)