Ausführlicher Ratgeber zum Schweißen im Werkzeugbau, Teil IV
Teils sehr hohe Anschaffungskosten und die Zeitverzögerung durch die Lieferfristen und die Einrichtung sind zwei Gründe, warum eine Reparatur, eine Instandsetzung oder ein Umbau mittels Schweißen oft wirtschaftlicher ist als der Neukauf von Werkzeugen. Vor allem bei Spezial-Werkzeugen können Schweißarbeiten viel Geld und Zeit sparen. Doch auch wenn das Schweißen im Werkzeugbau Standard ist, sind die Arbeiten anspruchsvoll. Das liegt daran, dass die verwendeten Stähle oft viel Kohlenstoff enthalten.
Falsche Temperaturen können deshalb schnell zu veränderten Gefügespannungen und Rissen in der Schweißzone führen. Wir haben einen ausführlichen Ratgeber mit Fachinfos zum Schweißen im Werkzeugbau zusammengestellt.
Nun, in Teil IV der Beitragsreihe, schauen wir uns die Durchführung des Schweißvorgangs an:
Das Schweißen von Werkzeugstahl ist nicht ganz einfach. Umso wichtiger sind Bedingungen, die dem Schweißer bequemes Arbeiten ermöglichen. Dazu gehört eine stabile Werkbank, die die richtige Arbeitshöhe und eine möglichst waagerechte Arbeitsfläche hat. Sie ist notwendig, damit das Werkzeug sicher und in der benötigten Position gelagert werden kann. Optimal ist natürlich eine Werkbank, die in der Höhe verstellt werden kann und drehbar ist.
Beim Schweißen von Werkzeugen muss der Schweißer nicht nur die Vorwärmung und die Zwischenlagentemperatur beachten, sondern auch die Streckenenergie genau im Blick haben. Ist die Wärmeeinbringung zu hoch, besteht zum einen die Gefahr, dass ein Verzug und eine verstärkte Eigenspannung nach dem Schweißen auftreten.
Zum anderen können die Geschwindigkeiten beim Abkühlen geringer sein. Das wiederum kann ein ungewolltes Kornwachstum im Schweißgut zur Folge haben.
In aller Regel erfolgt das Schweißen von Werkzeugstählen mit minimaler Streckenenergie. Die passende Einstellung der Schweißparameter sorgt für eine geeignete Wärmeeinbringung. Vor allem bei Bauteilen mit dickeren Wänden arbeitet der Schweißer außerdem in einer Mehrlagentechnik.
Um die gesamte Wärmeeinbringung gering zu halten, ist ein kleiner Elektrodendurchmesser sinnvoll. Beim Lichtbogenhandschweißen sollte der Schweißer für die erste Lage eine Elektrode verwenden, deren Durchmesser maximal 3,25 mm beträgt. Die Stromstärke beim WIG-Schweißen sollte die Marke von 120 A nicht überschreiten.
Alle weiteren Lagen bringt der Schweißer dann auf dem Schweißgut auf, das schon vorhanden ist. Dabei belässt er es bei der zweiten Lage beim gleichen Elektrodendurchmesser und bei der gleichen Stromstärke wie bei der ersten Lage. Auf diese Weise wird die Wärmeeinflusszone nicht zu breit.
Gleichzeitig lässt die Wärme der zweiten Lage das harte und spröde Gefüge, das die Wärmeeinflusszone der ersten Lage im Grundwerkstoff verursacht, an. Die Neigung zur Bildung von Rissen wird dadurch reduziert.
Um die Fülllagen aufzubringen, kann der Schweißer auch Elektroden mit größerem Durchmesser und höhere Stromstärken einsetzen. Die Decklagen sollten nicht bündig abschließen, sondern die Oberfläche des Werkzeugs um etwa 2 mm überragen. Dadurch ist später ein mechanisches Bearbeiten oder Schleifen besser möglich. Generell sollten bei Werkzeugen auch kleine Schweißungen immer mindestens zwei Lagen umfassen.
Üblicherweise werden Werkzeugstähle mit einer hohen Härte verwendet. Beim Schweißen sollte der Schweißer für die ersten Lagen mit weichen Elektroden arbeiten und zum Schluss dann zu einer harten Elektrode wechseln. Auf diese Weise wird die Schweißstelle zäher.
Bei Werkzeugstählen, die zu Rissen neigen, setzt der Schweißer einzelne, kurze Strichraupen. Elektroden mit kleinen Durchmessern wirken Spannungsrissen durch Schrumpfungen entgegen. Den Lichtbogen hält der Schweißer kurz, während er die Elektrode senkrecht zur Seitenkante der Fuge und in einem Winkel von gut 75 Grad zur Schweißrichtung führt. Dadurch bleibt die Auswaschung weitestgehend aus.
Den Lichtbogen sollte der Schweißer nicht irgendwo auf der Werkzeugoberfläche, sondern immer nur in der Fuge zünden. Andernfalls besteht die Gefahr, dass sich an der Zündstelle Risse bilden. Damit keine Poren entstehen, sollte der Schweißer darauf achten, dass das Metall an der ersten Zündstelle komplett geschmolzen ist.
Verwendet der Schweißer beim Lichtbogenhandschweißen eine gebrauchte Elektrode, sollte er die Schlacke an ihrer Spitze vor einem erneuten Zünden entfernen. Dadurch zündet der Lichtbogen leichter und die Möglichkeit, dass die Schlacke Poren verursacht, entfällt.
Wenn es darum geht, Kanten oder Ecken aufzubauen, ist eine Stützplatte aus Kupfer oder Graphit ein optimales Hilfsmittel. Das flüssige Schweißgut ist durch die Stütze nämlich heißer.
Weil beim Aufbau von scharfen Ecken oder Kanten nur niedrige Stromstärken eingesetzt werden können, sinkt deshalb die Gefahr von Porenbildung. Außerdem geht das Schweißen mit einer Stützplatte schneller und spart Schweißzusatzwerkstoffe ein.
Kommt die Graphit- oder Kupferplatte beim Lichtbogenhandschweißen zum Einsatz, muss der Abstand zwischen Platte und Werkstück 1,5 mm betragen. Dieser Hohlraum wird benötigt, um die Schlacke aufzunehmen.
Bei Schweißarbeiten zur Reparatur oder Korrektur von kostspieligen Werkzeugen ist absolute Pflicht, dass zwischen dem Werkzeug und dem Schweißkabel die bestmögliche Stromverbindung besteht. Andernfalls können Funken entstehen und die Oberfläche beschädigen.
Um eine gute Stromverbindung sicherzustellen, sollte das Werkzeug bei solchen Arbeiten deshalb auf einer Kupferplatte liegen. Dabei wird die Kupferplatte zusammen mit dem Werkzeug vorgewärmt.
Ist der Schweißvorgang beendet, wird die Schweißnaht direkt gehämmert. Noch bevor das Werkzeug abgekühlt ist, muss der Schweißer die Naht gründlich reinigen und kontrollieren. Auswaschungen, Einbrandkerben und andere Defekte muss er vor dem Abkühlen beseitigen. Das Abschleifen der Schweißnaht auf die Höhe der umliegenden Oberfläche kann der Schweißer dann erledigen, wenn das Werkzeug erkaltet ist.
Müssen die geschweißten Stellen später poliert oder fotochemisch geätzt werden, ist es ratsam, die letzten Lagen per WIG-Schweißen auszuführen. Denn bei diesem Schweißverfahren ist die Gefahr kleiner, dass sich Poren bilden oder es zu Einschlüssen im Schweißgut kommt.
Mehr Ratgeber, Tipps und Anleitungen:
- Ausführlicher Ratgeber zum Schweißen im Werkzeugbau, Teil III
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Thema: Ausführlicher Ratgeber zum Schweißen im Werkzeugbau, Teil IV
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