Die Haupttypen von umhüllten Stabelektroden beim Lichtbogenhandschweißen

Die Haupttypen von umhüllten Stabelektroden beim Lichtbogenhandschweißen

Wenn beim Lichtbogenhandschweißen umhüllte Stabelektroden eingesetzt werden, soll die Umhüllung zum einen eine Glocke aus Schutzgas und zum anderen eine Schlacke bilden. Beide sollen dafür sorgen, dass das Schweißgut vor dem Zutritt von Luftsauerstoff geschützt ist.

Die Haupttypen von umhüllten Stabelektroden beim Lichtbogenhandschweißen

Dabei nimmt die Umhüllung vor allem dann Einfluss auf die Eigenschaften und die mechanischen Gütewerte des Schweißguts, wenn bei Minusgraden gearbeitet wird.

Doch die Umhüllung wirkt sich auch darauf aus, welche Schweißpositionen möglich sind und wie der Abbrand ausgebracht und ausgeglichen werden kann.

Insgesamt werden drei Haupttypen von umhüllten Stabelektroden voneinander unterschieden, nämlich rutil-, basisch und zelluloseumhüllte Stabelektroden. Dazu kommen dann noch verschiedene Mischtypen.

Rutilumhüllte Stabelektroden, R

In der Praxis sind rutilumhüllte Stabelektroden der Umhüllungstyp, der am weitesten verbreitet und am häufigsten eingesetzt wird. Das liegt daran, dass rutilumhüllte Stabelektroden eine Reihe von Vorteilen bieten.

So sorgen sie für einen sehr stabilen Lichtbogen, der dem Schweißer die Arbeit erleichtert. Außerdem können sie sowohl unter Gleich- als auch unter Wechselstrom verschweißt werden. Und sie bringen gute Eigenschaften beim Zünden und Wiederzünden mit.

Ein weiterer Pluspunkt besteht darin, dass rutilumhüllte Stabelektroden für alle Schweißpositionen geeignet sind. Nur Fallnähte sind nicht möglich. Hinzu kommt, dass die Schlacke einfach entfernt werden kann. Die Schweißnaht ist glatt und feinschuppig.

Aus diesem Grund werden Elektroden mit einer dicken Umhüllung gerne auch bei Kehlnähten und für Decklagen verwendet. Ein großer Vorteil ist zudem, dass bei rutilumhüllten Stabelektroden keine Rücktrocknung erforderlich ist.

Allerdings stehen den Pluspunkten auch ein paar Nachteile gegenüber. So sind rutilumhüllte Stabelektroden für dickwandige Bauteile mit einer Stärke von mehr als 20 Millimetern und einer hohen Spannungsneigung nicht geeignet.

Auch bei Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,2 Prozent können sie nicht eingesetzt werden.

Ein weiterer Minuspunkt ist der vergleichsweise hohe Wasserstoffgehalt, der bei ungefähr 20 Millilitern pro 100 Gramm Schweißgut liegt. Hinzu kommt, dass die Kerbschlagzähigkeit bei Minustemperaturen oft nicht ausreicht.

Basisch umhüllte Stabelektroden, B

Im Unterschied zu rutilumhüllten Stabelektroden punkten basisch umhüllte Stabelektroden gerade mit ihren hervorragenden Zähigkeitseigenschaften, auch und vor allem im Tieftemperaturenbereich.

Außerdem können sie für das Verschweißen von Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt eingesetzt werden. Mit weniger als fünf Millilitern pro 100 Gramm ist ihr Wasserstoffgehalt extrem niedrig.

Was die Schweißpositionen angeht, sind mit basisch umhüllten Stabelektroden alle Positionen mit Ausnahme der Fallnaht möglich. Speziell für Fallnähte sind aber auch basische Fallnahtelektroden erhältlich.

Ein weiterer wichtiger Pluspunkt ist, dass es mit Blick auf die Wanddicken keine Einschränkungen gibt. Auch bei Werkstücken mit sehr starken Wänden können basisch umhüllte Stabelektroden also verwendet werden.

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Zu den Nachteilen gehört, dass die Handhabung für den Schweißer etwas schwieriger ist, weil der Lichtbogen vergleichsweise instabil brennt. Außerdem können viele basisch umhüllte Stabelektroden nur unter Gleichstrom verschweißt werden.

Weitere Minuspunkte sind, dass die Oberfläche der Schweißnaht recht grobe Schuppen aufweist und sich die Schlacke eher schlecht entfernen lässt.

Dazu kommt, dass basische Stabelektroden empfindlich auf Feuchtigkeit reagieren und deshalb vor Feuchtigkeit geschützt aufbewahrt werden müssen.

Sind die Elektroden in Dosen oder vakuumverpackt, können sie in den ersten acht Stunden nach dem Öffnen der Verpackung ohne eine Rücktrocknung verarbeitet werden. War die Verpackung bereits geöffnet, müssen die Elektroden vor dem Verschweißen erst zwei Stunden lang bei 300 bis 350 Grad Celsius rückgetrocknet werden.

Eine Sonderform der basischen Stabelektrode ist die sogenannte Doppelmantelelektrode. Wie der Name schon andeutet, hat sie zwei Umhüllungen. Dabei besteht die innere Hülle überwiegend aus rutilen Stoffen, die einen stabilen Lichtbogen und einen feinen Tropfenübergang sicherstellen.

Die äußere Umhüllung enthält hauptsächlich basische Stoffe. Sie sorgen dafür, dass das Schweißgut eine ordentliche Kaltzähigkeit aufweist und nicht zu Rissen neigt.

Zelluloseumhüllte Stabelektroden, C

Zelluloseumhüllte Stabelektroden wurden ursprünglich speziell für das Schweißen von Fallnähten an Großrohrleitungen entwickelt. Der hohe Zelluloseanteil in der Umhüllung lässt einen sehr stabilen und intensiven Lichtbogen entstehen.

Dadurch werden porenfreie Schweißnähte möglich. Außerdem kann die Wurzel sicher erfasst werden, selbst wenn der Schweißer mit einer hohen Schweißgeschwindigkeit oder einer Elektrode mit einem großen Durchmesser arbeitet.

Gleichzeitig wird das Schweißverfahren gerade durch die Möglichkeit, größere Elektrodendurchmesser für Wurzel-, Füll- und Decklagen bei hohen Schweißgeschwindigkeiten und unter hohen Stromstärken verarbeiten zu können, sehr wirtschaftlich.

Allerdings ist der Wasserstoffgehalt von Stabelektroden hoch. Und die Kombination aus einem hohen Wasserstoffgehalt mit der hohen Wärmeableitung bei dickwandigen Werkstücken begünstigt die Bildung von Rissen.

Aus diesem Grund sind zelluloseumhüllte Stabelektroden beim Verschweißen von dicken Wandstärken nicht geeignet. Hier sind basische Elektroden die bessere Wahl.

Die Mischtypen

Die drei Haupttypen von umhüllten Stabelektroden werden durch eine Vielzahl von sogenannten Mischtypen ergänzt. Hierzu gehören zum Beispiel Rutil-Umhüllungen mit basischen Anteilen (RB) oder Rutil-Hüllen mit Zelluloseanteilen (RC).

Die Idee hinter Mischtypen ist, möglichst viele positive Eigenschaften der jeweiligen Umhüllungen in einer Stabelektrode zusammenzubringen.

So werden etwa RB-Elektroden gerne bei Wurzel- und Rohrschweißungen eingesetzt, weil sie Spalten sehr gut überbrücken können und sich für Zwangslagen eignen. RC-Elektroden hingegen sind durch die Rutil- und die Zelluloseanteile so etwas wie Allrounder.

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Rudolf Bozart, Baujahr 1964 Schweißfachingenieur, Gerd Meinken geboren 1972, Schweißwerkmeister, Thorsten Kamps, geboren 1981 Coautor und Christian Gülcan, Betreiber der Webseite, schreiben hier alles Wissenswerte zu Schweißtechniken und Schweißverfahren, geben Tipps und Anleitungen zu Berufen, Schweißgeräten, Materialkunde und Weiterbildung.

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