Ratgeber zum E-Hand-Schweißen, 2. Teil

Ratgeber zum E-Hand-Schweißen, 2. Teil 

Hierzulande wird der Begriff E-Hand-Schweißen für das manuelle Metall-Lichtbogenschweißen verwendet. Im praktischen Sprachgebrauch sind auch die Bezeichnungen Lichtbogenhandschweißen und Elektrodenschweißen üblich.

Das charakteristische Merkmal vom E-Hand-Schweißen ist der Lichtbogen. Er brennt zwischen dem Schmelzbad und einer Elektrode, die abschmilzt. Dabei trägt die Elektrode den Lichtbogen, dient als Schweißzusatz und schützt das Schmelzbad vor atmosphärischen Einflüssen.

In einem ausführlichen Ratgeber nehmen wir das E-Hand-Schweißen einmal genauer unter die Lupe. Dabei ging es im 1. Teil um den Strom, die Elektroden und die Umhüllungen der Elektroden beim E-Hand-Schweißen.

Der 2. Teil widmet sich nun der praktischen Durchführung vom E-Hand-Schweißen:

 

Die Vorbereitung

Bevor das E-Hand-Schweißen beginnt, werden die Werkstücke zunächst vorbereitet. Hierzu gehört zum einen die obligatorische Reinigung der Werkstückoberflächen. Zum anderen werden die Werkstücke in aller Regel geheftet.

Dabei werden die Heftungen in einer solchen Länge und Stärke ausgeführt, dass sichergestellt ist, dass sich die Werkstücke beim anschließenden Schweißvorgang nicht übermäßig zusammenziehen. Auch die Heftstellen müssen den Schweißvorgang unbeschadet, also ohne Risse, überstehen.  

 

Das Einstellen der Schweißparameter

Beim E-Hand-Schweißen ist die Stromstärke der einzige Schweißparameter, der eingestellt wird. Die Spannung des Lichtbogens ist das Ergebnis der Lichtbogenlänge während des Schweißens.

Bei der Einstellung der Stromstärke muss der Schweißer berücksichtigen, welche Strombelastbarkeit die von ihm verwendete Elektrode aufweist. In Abhängigkeit vom Elektrodendurchmesser wird üblicherweise mit folgenden Stromstärken gearbeitet:

 

Elektrodendurchmesser in Millimeter Stromstärke in Ampere Faustformel für die Stromstärke in Ampere
2,0

2,5

40 – 80

50 – 100

20/40 x Durchmesser
3,2

4,0

5,0

90 – 150

120 – 200

180 – 270

30/50 x Durchmesser
6,0 220 – 360 35/60 x Durchmesser

 

Dabei finden die unteren Werte Anwendung, wenn Wurzellagen und in der Position PF geschweißt wird. Bei allen anderen Schweißpositionen und beim Schweißen von Füll- und Decklagen gelten die oberen Werte. Je höher die Stromstärke ist, desto größer ist die Abschmelzleistung und desto höher ist die Schweißgeschwindigkeit. Der Einbrand nimmt mit steigender Stromstärke ebenfalls zu.

Die genannten Stromstärken beziehen sich aber ausschließlich auf unlegierte und niedrig legierte Stähle. Hochlegierte Stähle und Werkstoffe auf Nickelbasis erfordern niedrigere Werte, denn hier ist der elektrische Widerstand des Kernstabs größer. 

 

Das Zünden des Lichtbogens

Beim E-Hand-Schweißen wird der Schweißprozess durch eine Kontaktzündung gestartet. Dafür wird durch Berührung ein Kurzschluss zwischen der Elektrode und dem Werkstück erzeugt und die Elektrode direkt danach wieder leicht angehoben. Dadurch schließt sich der Stromkreis und der Lichtbogen zündet.

Dabei sollte der Lichtbogen aber grundsätzlich nicht außerhalb der Fuge, sondern immer an einer Stelle gezündet werden, die wieder aufgeschmolzen wird, sobald der Lichtbogen brennt. Andernfalls könnte die plötzliche Erwärmung bei empfindlichen Werkstoffen Risse verursachen.

Arbeitet der Schweißer mit einer basischen Elektrode, sollte er den Lichtbogen sogar mit deutlichem Abstand zum Anfangspunkt der Schweißnaht zünden. Denn die ersten Tropfen einer basischen Elektrode sind meist sehr porös. Erst wenn der Lichtbogen brennt, wird er zum Schweißnahtanfang zurückgeführt. Beim Schweißen werden die ersten Tropfen dann erneut aufgeschmolzen. 

 

Das Führen der Elektrode

Die Elektrode wird beim E-Hand-Schweißen entweder senkrecht oder leicht schräg zur Werkstückoberfläche angesetzt und leicht in Schweißrichtung geneigt. Die sichtbare Länge des Lichtbogens, also der Abstand zwischen der Werkstückoberfläche und dem Kraterrand, sollte dabei ungefähr mit dem Durchmesser des Kernstabs übereinstimmen.

So ist die optimale Lichtbogenspannung, die sich durch die Lichtbogenlänge ergibt, gewährleistet. Wird mit einer basischen Elektrode geschweißt, muss der Lichtbogen deutlich kürzer sein. Hier gilt, dass die Lichtbogenlänge nur dem halben Kernstabdurchmesser entsprechen sollte. Deshalb wird eine basische Elektrode auch steiler geführt als beispielsweise eine Rutilelektrode.

Beim E-Hand-Schweißen werden meistens Strichraupen gezogen oder es wird leicht gependelt, wenn sich die Fugenbreite nach oben hin vergrößert. Nur in der Schweißposition PF werden Pendelraupen über die gesamte Fugenbreite geschweißt. Normalerweise wird dabei schleppend geschweißt. Eine Ausnahme bildet auch hier die Position PF, bei der die Elektrode stechend angestellt wird.

 

Die sogenannte Blaswirkung

Als Blaswirkung wird ein Phänomen bezeichnet, bei dem der Lichtbogen durch Ablenkung aus seiner Mittelachse heraus verlängert wird. Begleitet wird dies von einem zischenden Geräusch.

Die Ablenkung wird durch Kräfte aus dem Magnetfeld verursacht. Wie jeder Leiter, durch den Strom fließt, sind auch die Elektrode und der Lichtbogen von einem Magnetfeld umringt. In dem Bereich, in dem der Lichtbogen in den Grundwerkstoff übergeht, wird das Magnetfeld umgelenkt.

Dies führt dazu, dass sich die magnetischen Kraftlinien an der Innenseite verdichten, während sie sich auf der Außenseite auseinanderziehen. Der Lichtbogen weicht daraufhin in den Bereich aus, in dem die Flussliniendichte geringer ist. Dabei verlängert er sich. Gleichzeitig erhöht sich die Lichtbogenspannung, was sich durch das Zischgeräusch äußert. Der Gegenpol stößt somit den Lichtbogen ab.

Eine andere magnetische Kraft hat ihre Ursache darin, dass sich das Magnetfeld in Luft schlechter ausbreiten kann als in einem ferromagnetischen Umfeld. Aus diesem Grund ziehen Eisenmassen den Lichtbogen an. Dies wird unter anderem dadurch sichtbar, dass der Lichtbogen beim Schweißen von magnetisierbaren Werkstoffen an den Werkstückenden nach innen abgelenkt wird.   

Die Ablenkung des Lichtbogens kann Unterbrechungen verursachen. In der Folge kann der Einbrand Mängel aufweisen. Bei schlackenführenden Schweißprozessen wiederum kann es passieren, dass durch den Vorlauf der Schlacke Schlackeneinschlüsse in der Schweißnaht zurückbleiben. Um der Blaswirkung entgegenzusteuern, kann der Schweißer die Elektrode entsprechend schräg halten.

Auch durch das Schweißen mit Wechselstrom kann die Ablenkung des Lichtbogens verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden, denn beim Schweißen mit Wechselstrom ist die Blaswirkung längst nicht so groß wie beim Schweißen mit Gleichstrom. Eine starke Blaswirkung droht zudem beim Schweißen von Wurzellagen. Hier kann der Schweißer vorbeugen, indem er den Magnetfluss durch längere, eng nebeneinander positionierte Heftnähte fördert.

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