Übersicht: Die häufigsten Schweißfehler, 1. Teil

Übersicht: Die häufigsten Schweißfehler, 1. Teil

Ein Schweißfehler kann fatale Folgen für eine Schweißkonstruktion haben. Dabei kann beim Schweißen eine ganze Reihe von Fehlern auftreten. Klassifiziert sind die Schweißfehler in der Norm ISO 6520. Die Normen ISO 5817 und ISO 10042 hingegen bestimmen die zulässigen Grenzwerte.

Ebenso vielfältig wie die möglichen Schweißfehler sind auch die Ursachen, die zu den Fehlern führen. Schlechte Verfahrensbedingungen und Bedienungsfehler sind die häufigsten Gründe. Aber auch ein ungeeignetes Schweißverfahren, mangelhafte Schweißzustände oder schlicht eine schlampig ausgeführte Schweißnaht können Schweißfehler zur Folge haben.

In einer zweiteiligen Übersicht zeigen wir die häufigsten Schweißfehler. Los geht’s dabei mit Rissen.

 

Risse als Schweißfehler

Eine sehr häufige Form von Schweißfehlern sind Risse. Dabei können die Risse in verschiedenen Varianten und an unterschiedlichen Stellen auftreten:

[Risse]

 

Risse an der Zündstelle

An der Zündstelle entsteht dann ein Riss, wenn der Schweißbogen gezündet wird, der Punkt aber nicht verschweißt. Denn das Material wird auf eine Temperatur erhitzt, die an seiner oberen Grenze liegt, und anschließend abgeschreckt. In der Folge bildet sich Martensit. Martensit ist spröde und erhöht die Wahrscheinlichkeit von Mikrorissen.

Um Risse an der Zündstelle zu vermeiden, wird der Schweißbogen normalerweise über der Schweißnaht gezündet. Erfolgt die Zündung des Schweißbogens außerhalb der Schweißnaht, ist ein Überschweißen der Zündstelle notwendig. Ist das nicht möglich, kann einer Rissbildung vorgebeugt werden, indem die Schweißnaht nachträglich mit einem Acetylen-Sauerstoff-Brenner erhitzt und anschließend langsam wieder abgekühlt wird.

 

Längsrisse

Ein Längsriss folgt in seinem Verlauf der Schweißraupe. Dabei werden bei Längsrissen drei verschiedene Arten voneinander unterschieden:

  • Ein Checkriss ist auf der Oberfläche zu sehen und dehnt sich teilweise bis in die Schweißung hinein aus. Große Schwindungsspannungen sind die Hauptursache für diese Rissart.
  • Ein Wurzelriss beginnt an der Wurzel und kann sich bis in die Schweißung hinein ausdehnen. Der Wurzelriss ist die häufigste Form von Längrissen. Er wird durch die Tatsache begünstigt, dass die erste Schweißraupe sehr klein ist. Wird ein Wurzelriss nicht behoben, setzt er sich bei weiteren Schweißvorgängen fort.
  • Der volle Mittellinienriss ist ein Riss, der sich von der Wurzel bis zur Oberfläche zieht. Er ist meist das Ergebnis, wenn ein Wurzelriss unbemerkt bleibt und nicht beseitigt wird.

Querrisse

Ein Querriss verläuft senkrecht zur Schweißrichtung. Hervorgerufen wird ein Querriss durch eine Schrumpfspannung mit Längsverlauf. Wird der Schweißbogen zu früh abgebrochen, kann sich im Krater ein Kraterriss bilden. Meist bleibt es dann bei einem oberflächlichen Riss, der sich als einzelner Riss oder sternförmig ausbildet. Vom Kratertrichter aus verläuft ein solcher Riss meist längs in den Krater hinein. Allerdings kann er sich auch zu einem Längsriss ausdehnen und sich in diesem Fall durch die Schweißung ziehen.

 

Endkraterrisse

Bricht der Schweißbogen ab, bevor ein Krater gefüllt ist, kühlen die Außenränder des Kraters schneller ab als der Krater selbst. In der Folge entstehen Spannungen, die ausreichen, um einen Riss zu verursachen. Ein solcher Riss wird als Endkraterriss bezeichnet und er kann als Längs-, Quer- oder Radialriss vorkommen.

 

Risse in der Wärmeeinflusszone

Ein Riss in der Wärmeeinflusszone wird auch als Einbrandkerbe bezeichnet. Es handelt sich hierbei um einen Riss, der nahe der Schmelzlinie entsteht. Er tritt bei niedrig- und hochlegierten Stählen auf. Wodurch eine Einbrandkerbe verursacht wird, ist bislang noch nicht ganz geklärt. Allerdings steht fest, dass gelöster Wasserstoff vorhanden sein muss, damit es zu einem solchen Riss kommt. Daneben spielt die Eigenspannung des Schweißguts bei Rissen in der Wärmeeinflusszone eine Rolle.

 

Risse an der Wurzel und der Schweißnaht

Verantwortlich für einen Wurzelriss ist meist eine Wasserstoffversprödung. Ein Wurzelriss entsteht, wenn der Schweißstrom zu Beginn des Schweißvorgangs zu niedrig war. Eine andere Ursache kann zu wenig oder ein ungeeignetes Füllmaterial beim Schweißen sein.

Wird der Schweißprozess mit starkem Schweißstrom eingeleitet und ein passendes Füllmaterial verwendet, lässt sich dieser Schweißfehler vermeiden. Ein Riss an der Schweißnaht tritt üblicherweise dann auf, wenn Feuchtigkeit in den Schweißbereich gelangt. Da dieser Riss an der Oberfläche verläuft, ist er gut zu erkennen. Verhindern lässt sich ein Schweißnahtriss durch Vorwärmen und eine sorgfältige Arbeitsweise.

 

Hutrisse

Der Hutriss verdankt seinen Namen der Form, die sein Querschnitt in der Schweißnaht hat. Denn der Riss beginnt an der Schweißnaht und dehnt sich so aus, dass sich das Schweißmaterial an der Oberfläche ausbeult. Auf der anderen Seite der Schweißnaht fällt der Riss wieder ab. Im Querschnitt erinnert der Riss daher an einen Hut mit Krempe. Hutrisse entstehen, wenn die Spannung zu hoch oder die Schweißgeschwindigkeit zu gering ist.

 

Bildung von Kaltrissen

Kaltrisse kommen bei Stählen vor. Wenn das Schweißmaterial abkühlt, bildet sich Martensit. Da Martensit spröde ist und eine kristalline Struktur hat, kann sich hier Wasserstoff einlagern. In der Wärmeeinflusszone erhöht sich dadurch aber die Eigenspannung des Materials. Überschreitet diese Eigenspannung einen bestimmten Level, bilden sich Kaltrisse. Ratsam ist deshalb, keine zu große Hitze zuzuführen und die Schweißnaht nicht in einem Stück von einem Ende bis zum anderen Ende durchzuziehen, sondern die Schweißung in mehrere Abschnitte aufzuteilen.

Grundsätzlich kommt es dann zur Bildung von Kaltrissen, wenn

  • eine anfällige Mikrostruktur wie beispielsweise Martensit,
  • Wasserstoff im Schweißmaterial selbst oder in der Atmosphäre und
  • mechanische Spannungen, entweder durch die Thermik oder durch die Eigenspannung verursacht,

zusammenkommen. Fällt einer dieser Faktoren weg, entstehen auch keine Kaltrisse mehr.

Entstehen von Heißrissen

Heißrisse werden auch als Erstarrungsrisse bezeichnet und können in allen Metallen auftreten. Sie entstehen in der Schmelzzone der Schweißnaht. Ein zu hoher Schweißstrom, ein zu langer Schweißbogen, eine zu schnelle Schweißgeschwindigkeit, Verunreinigungen oder eine falsch ausgewählte Schweißnahtform, bei der die Hitze nicht abgeleitet wird, können die Ursachen für Heißrisse sein.

Damit es nicht zu einer Erstarrungsrissbildung kommt, ist also wichtig, den Schweißvorgang und die Schweißparameter auf die jeweilige Schweißaufgabe abzustimmen und sorgfältig zu arbeiten.

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