Fülldrahtschweißen (FCAW) meistern: Vollständiger Leitfaden zum Prozess

Was ist Fülldrahtschweißen (FCAW / FCA)?

Fülldrahtschweißen (Flux-Cored Arc Welding, FCAW oder FCA) ist ein halbautomatisches oder automatisches Lichtbogenschweißverfahren. FCAW erfordert eine kontinuierlich geförderte, verbrauchbare hohle Elektrode (Fülldraht) mit Flussmittelkern und eine Konstantspannungs- oder seltener Konstantstrom-Schweißstromquelle.

Ein externes Schutzgas wird manchmal verwendet, oft verlässt man sich aber auf den Flussmittelkern allein, um den notwendigen Schutz vor Atmosphäre zu erzeugen – er liefert sowohl gasförmigen Schutz als auch flüssige Schlacke, die das Schweißbad schützt. Das Verfahren ist im Bauwesen weit verbreitet wegen hoher Schweißgeschwindigkeit und Mobilität.

Fülldrahtschweißen (FCAW), auch als Doppel-Schutz-Schweißen (Dual Shield) bekannt, ist ein halbautomatisches Lichtbogenschweißverfahren, ähnlich dem Metall-Aktivgasschweißen (MAG). FCAW nutzt eine kontinuierlich geförderte Drahtelektrode, Konstantspannungs-Stromquelle und ähnliche Ausrüstung wie MAG.

Der Prozess wurde in den 1950er Jahren als Alternative zum manuellen Metallelektrodenschweißen (MMA / Stick-Schweißen) entwickelt. FCAW überwindet viele MMA-Einschränkungen durch den kontinuierlich geförderten Draht.

Fülldrahtschweißen nutzt meist ein Schutzgas wie MAG, kann aber auch ohne Schutzgas durchgeführt werden. Es ist produktiver als MAG-Schweißen.

Wie funktioniert Fülldrahtschweißen?

Fülldrahtschweißen nutzt die Wärme eines elektrischen Lichtbogens, um Grundmetall in der Nahtzone zu verschmelzen. Der Lichtbogen wird zwischen dem metallischen Werkstück und dem kontinuierlich geförderten hohlen, flussmittelgefüllten Zusatzdraht gezündet; sowohl Draht als auch Werkstück schmelzen zusammen zur Schweißnaht.

Dies ähnelt MAG-Schweißen, außer dass FCAW eine hohle, flussmittelgefüllte Elektrode statt einer massiven Metallelektrode verwendet. Der FCAW-Prozess lässt sich in zwei Typen nach Schutzmethode unterteilen: einer nutzt externes Schutzgas, der andere verlässt sich ausschließlich auf den Flussmittelkern zum Schutz der Nahtzone.

Das Schutzgas (wo verwendet) schützt das Schweißbad vor Oxidation und wird meist extern aus einer Hochdruckgasflasche zugeführt. Das Schweißmetall wird auch durch die Schlackebildung beim Schmelzen des Flussmittels geschützt. Daher wird der Prozess umgangssprachlich „Dual Shield“ (Doppelschutz) genannt und wurde primär für das Schweißen von Baustählen entwickelt.

Die häufigsten Schutzgase sind Kohlendioxid oder Argon-CO₂-Mischungen. Die gängigste Mischung: 75 % Argon, 25 % CO₂. Diese Dual-Shield-Methode wird für dickere Materialien oder Zwangslagen-Schweißen bevorzugt.

Bei identischen Einstellungen liefert dieser Prozess Nähte mit konsistenteren mechanischen Eigenschaften und weniger Fehlern als MMA- oder MAG-Verfahren. Der kontinuierlich geförderte Fülldraht ermöglicht höhere Produktionsraten als Massivdraht- oder Stabelektroden.

Die gasgeschützte Methode eignet sich jedoch nicht für windige Bedingungen, da Störungen des Gasschutzes die Schweißmetalleigenschaften verschlechtern können.

Die zweite Verfahrensvariante nutzt kein externes Schutzgas, sondern verlässt sich auf den Schutz durch die Fülldrahtelektrode selbst. Diese liefert gasförmigen Schutz und bildet eine Schlacke, die das flüssige Metall in der Naht abdeckt und schützt.

Der Fülldrahtkern enthält schlackebildende Flussmittel und Materialien, die beim Verbrennen durch die Lichtbogenhitze Schutzgase erzeugen. Der Schutzfluss bedeutet, dass dieser Prozess problemlos im Freien auch bei Wind ohne externes Schutzgas eingesetzt werden kann. Das macht ihn extrem mobil und für Außenschweißanwendungen geeignet.

Anwendungen

FCAW findet Anwendung in:

• Schiffbauindustrie – enorme Arbeitskosteneinsparung
• Viele Bauindustrien im Schweißbereich
• Breite Anwendung in der Maschinenbauindustrie
• Einsetzbar an unlegierten, legierten, rostfreien und Duplex-Stählen
• Zum Auftragschweißen und Beschichten (Hardfacing/Surfacing)

Vor- und Nachteile des Fülldrahtschweißens (FCAW)

Vorteile

• Verschiedene Schutzgas-Versorgungsarten möglich
• In allen Schweißpositionen anwendbar
• Bei manchen Drähten kein Schutzgas nötig – für windige Bedingungen geeignet
• Hohe Abscheiderate
• Sehr geringe Porositätswahrscheinlichkeit
• Weniger Grundmetallreinigung nötig

Nachteile

Trotz großer Vorteile gibt es Einschränkungen:

• Erzeugt Schlacke, die nach dem Schweißen entfernt werden muss
• Erzeugt mehr Rauch, gesundheitsschädlich für den Schweißer
• Kosten des Fülldrahts
• Komplexer und teurer
• Erzeugt mehr Spritzer

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