Was ist Stabschweißen? - Ausrüstung und wie man es macht

Beim Stabschweißen wird zwischen einer Metallelektrode und dem Werkstück ein Lichtbogen gezündet. Ein elektrischer Strom fließt durch die Elektrode und schmilzt sie in das Werkstück und bildet ein Schmelzbad. Die Elektrode ist mit einer Flussmittelschicht bedeckt, die schmilzt und das Schweißbad vor Verunreinigungen durch die Atmosphäre schützt.

Das Flussmittel bildet eine Schlackenschicht, die sich auf der Schweißraupe bildet, die abgeplatzt und abgebürstet werden muss, sobald die Schweißnaht fertig ist. Es ist ein einfaches Verfahren, das bei Outdoor-Schweißern beliebt ist, da es nicht vom Wind beeinflusst wird – im Gegensatz zum MIG- und WIG-Schweißen, bei dem Gasflaschen verwendet werden.

Was ist Stabschweißen (SMAW)?

Abgeschirmtes Metall-Lichtbogenschweißen (SMAW), auch bekannt als manuelles Metall-Lichtbogenschweißen (MMA oder MMAW), Flussmittel-Schutzgasschweißen oder informell als Stick-Schweißen, ist ein manuelles Lichtbogenschweißverfahren, bei dem eine mit einem Flussmittel bedeckte Abschmelzelektrode zum Verlegen verwendet wird schweißen.

Ein elektrischer Strom, entweder in Form von Wechselstrom oder Gleichstrom von einer Schweißstromversorgung, wird verwendet, um einen Lichtbogen zwischen der Elektrode und den zu verbindenden Metallen zu erzeugen. Das Werkstück und die Elektrode schmelzen und bilden ein Bad aus geschmolzenem Metall (das Schweißbad), das abkühlt, um eine Verbindung zu bilden.

Beim Verlegen der Schweißnaht zerfällt die Flussmittelbeschichtung der Elektrode, wobei Dämpfe freigesetzt werden, die als Schutzgas dienen, und eine Schlackenschicht bilden, die beide den Schweißbereich vor atmosphärischer Verunreinigung schützen.

Aufgrund der Vielseitigkeit des Verfahrens und der Einfachheit seiner Ausrüstung und Bedienung ist das Schutzgasschweißen eines der ersten und beliebtesten Schweißverfahren der Welt.

Es dominiert andere Schweißverfahren in der Wartungs- und Reparaturindustrie, und obwohl das Lichtbogenschweißen mit Fülldraht immer beliebter wird, wird SMAW weiterhin in großem Umfang beim Bau schwerer Stahlkonstruktionen und in der industriellen Fertigung eingesetzt. Das Verfahren wird hauptsächlich zum Schweißen von Eisen und Stählen (einschließlich Edelstahl) verwendet, aber auch Aluminium-, Nickel- und Kupferlegierungen können mit diesem Verfahren geschweißt werden.

Was brauchen Sie, um mit dem Schweißen zu beginnen?

1. Sicherheitsausrüstung

Das Wichtigste beim Schweißen ist immer Ihre Sicherheit. Sie müssen alle Sicherheitsinformationen und Anweisungen lesen und befolgen, die im Handbuch für alle Geräte enthalten sind, die Sie beim Stabschweißen verwenden.

Beim Schweißen benötigen Sie einen Körperschutz, um sich vor der Hitze und den UV-Strahlen und Funken zu schützen, die durch den Lichtbogen entstehen. Feuerhemmende langärmlige Kleidung schützt Ihren Körper und eine Schutzbrille und ein Schweißhelm schützen Ihren Kopf und Ihre Augen.

Schweißarbeiten sollten wegen der entstehenden Dämpfe nur bei ausreichender Belüftung durchgeführt werden. Wenn Sie draußen in einer Brise sind, wird es Ihnen gut gehen, aber wenn Sie drinnen sind, brauchen Sie Belüftung. Auspuff ist der beste Weg, um Dämpfe aus dem Bereich zu entfernen.

2. Stabschweißgerät

Ohne Stabschweißgerät können Sie kein Stabschweißen durchführen. Sie können entweder ein Mehrzweck-Schweißgerät verwenden, mit dem Sie mehr als eine Schweißart ausführen können, z. B. MIG, WIG &Stick. Oder Sie können einen Stick-Only-Schweißer verwenden, der viel billiger ist.

Es gibt viele Schweißgeräte auf dem Markt. Weitere Hilfe dazu finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zur Auswahl eines Stabschweißers.

3. Masseklemme

Ihre Masseklemme wird normalerweise mit dem Schweißgerät geliefert. sollte in den Stabschweißer eingesteckt und an das Werkstück geklemmt werden.

4. Werkzeuge zum Entfernen von Schlacke

Beim Stabschweißen entsteht Schlacke über Ihrer Schweißnaht. Aus diesem Grund müssen Sie die Schweißnaht reinigen, nachdem Sie sie ausgeführt haben. Verwenden Sie am besten einen Schlackenspan und einen Hammer, um die Schlacke zu entfernen, und schrubben Sie anschließend mit einer Drahtbürste.

5. Auswahl Ihrer Elektrode

Es gibt Hunderte verschiedener Arten von Stabelektroden, und Sie müssen die richtige auswählen, die zu Ihrem Schweißprojekt passt. Die beliebtesten sind 6010, 6011, 6012, 6013, 7014, 7024 und 7018.

Wenn Sie an Weichstahl arbeiten, wird jede E60- oder E70-Elektrode die Arbeit erledigen. 7018 ist wahrscheinlich die beliebteste Elektrode von allen und erzeugt wirklich starke Schweißnähte, aber 6013 ist eine gute Wahl für Anfänger.

Um zu verstehen, welche Elektrode Sie wählen sollten, müssen Sie verstehen, was jede der 4 Zahlen bedeutet.

• Die ersten beiden Ziffern geben die Mindestzugfestigkeit an. Zum Beispiel beginnt eine Elektrode mit 60.000 psi Zugfestigkeit mit 60. Dies muss mit den Festigkeitseigenschaften des Grundmetalls übereinstimmen.
• Die dritte Ziffer gibt an, in welchen Positionen die Elektrode beim Schweißen verwendet werden kann. Nummer eins steht für die Fähigkeit, in jeder Position verwendet zu werden, während Nummer 2 nur in flacher Position verwendet werden kann.
• Die vierte Ziffer gibt Ihnen den Strom an, den Sie für die Elektrode verwenden können, und die Beschichtung der Elektrode. Wir haben unten eine Referenztabelle dafür.

6. Stabschweißeinrichtung

Stabschweißen ist eine ziemlich einfache Einrichtung. Denken Sie daran, dass Ihre Polaritätseinstellungen von der verwendeten Elektrode abhängen, also überprüfen Sie unbedingt, ob es sich um AC/DC-/DC+ handelt. Probieren Sie zunächst einige 6013-Elektroden auf DCEN auf einer 3/16-Zoll-Stahlplatte aus.

So verlegen Sie Ihre erste Stick Weld

Sie haben also alles eingerichtet, jetzt können Sie eine Schweißnaht legen. Stellen Sie sicher, dass Ihre Einstellungen alle korrekt sind, und nehmen Sie ein paar Schrottstücke und legen Sie sie als Stoßverbindung ab. Stabschweißen erfordert ein wenig Geschick, daher ist es immer am besten, zuerst an etwas Altmetall zu üben, bevor Sie dort hineinspringen und versuchen, an einem tatsächlichen Projekt zu schweißen.

Den Lichtbogen schlagen

Sobald sich die volle Elektrode im Elektrodenhalter befindet, schalten Sie das Schweißgerät ein. Um den Lichtbogen zu zünden, platzieren Sie die Spitze der Elektrode auf dem Metall und ziehen Sie sie schnell darüber, als würden Sie ein Streichholz anzünden. Wenn der Lichtbogen entsteht, heben Sie die Elektrode ganz leicht an und dann können Sie auch das Metall abziehen.

Die Elektrode klebt am Metall und bricht es durch leichtes Drehen ab. Wenn der Lichtbogen abbricht, haben Sie die Elektrode zu hoch von der Oberfläche abgehoben und sollten sie niedriger haben. Sobald der Lichtbogen angezündet ist, sollte es ein Geräusch wie das Braten von Speck machen, es klingt laut und aggressiv, dann müssen Sie die Stromstärke verringern.

Elektrode bewegen

Sobald Sie den Lichtbogen gezündet haben, sollten Sie die Elektrode über die Verbindung bewegen, um die Schweißung durchzuführen. Bevor Sie die Elektrode bewegen, müssen Sie sie im richtigen Winkel haben, der zwischen 15 und 30 % zur Vertikalen liegt.

Haftschweißwinkel

Sobald Sie es im richtigen Winkel haben, müssen Sie die Elektrode langsam zu sich zurückziehen. Sie können die Elektrode nicht schieben, da die Schlacke im Schweißbad eingeschlossen wird und Porosität verursacht.

Sie müssen eine ruhige Hand haben, also versuchen Sie, Ihren anderen Ellbogen auf den Tisch zu legen und halten Sie Ihre Hand, die die Elektrode hält, um sie zu stabilisieren. Testen Sie es ein paar Mal und beheben Sie das Problem, indem Sie den Abschnitt zur Fehlerbehebung am Ende dieses Beitrags verwenden.

Andere Schweißpositionen

Wenn Sie eine auf dem Kopf stehende T-Naht kehlnahtschweißen, sollten Sie den Winkel auf etwa 35 % über dem horizontalen Ton einstellen. Dies liegt daran, dass die Schweißnaht aufgrund der Schwerkraft leicht zu fallen beginnt, wenn der Winkel nicht angepasst wird, um die Raupe gegen die Schwerkraft wieder nach oben zu drücken.

Je mehr Schlacke entsteht, desto größer wird der benötigte Winkel. Wenn Ihr Winkel zu klein ist, fällt die Schlacke in Ihr Schweißbad und verursacht Schweißfehler.

Häufige Fehler und wie man sie reduziert

Wenn Sie mit dem Stabschweißen beginnen, werden Sie wahrscheinlich einige Fehler machen, selbst wenn Sie Erfahrung mit MIG oder TIG haben. Die häufigsten Fehler, die ich sehe, sind ein zu langer Lichtbogen, der falsche Schleppwinkel, das Schweißen mit der falschen Geschwindigkeit und die falsche Temperatur.

• Viel Spritzer: Es gibt viele Ursachen dafür, dass beim Schweißen zu viele Spritzer entstehen. Eine der häufigsten Ursachen ist ein zu langer Lichtbogen. Die Elektrode sollte nur ganz knapp über dem Werkstück gehalten werden, sonst kann sich der Lichtbogen nicht fokussieren und springt unregelmäßig statt glatt. Wenn es spritzt und der Lichtbogen ein lautes kreischendes Geräusch von sich gibt, haben Sie wahrscheinlich die Stromstärke zu hoch eingestellt und sollten sie herunterdrehen.
• Porosität: Einer der Hauptgründe für Porosität in einer Stabschweißnaht ist ein zu steiler Winkel der Elektrode. Wenn Sie die Schlacke nicht auf der Rückseite des Schweißbades halten, indem Sie die Elektrode schräg zurückziehen, vermischt sich die Schlacke mit der Pfütze und verursacht Porosität.
• Unterschnitt: Hinterschnitt hat einen kleinen Krater am Schweißnahtfuß zwischen der Schweißnaht und der Metallplatte, wodurch die Schweißnaht schwächer wird. Wenn Sie einen Unterschnitt haben und die Schweißnaht ausgebrannt aussieht, versuchen Sie, die Stromstärke zu verringern, da sie zu heiß ist.
• Dünne Schweißnaht: Die ideale Stabschweißraupe hat ungefähr den 2,5-fachen Durchmesser der Elektrode. Wenn die Schweißnaht sehr eng ist, hat sie keine ausreichende Durchdringung. Versuchen Sie, um etwa die Hälfte der Geschwindigkeit zu verlangsamen, mit der Sie die Elektrode ursprünglich gezogen haben, und Sie sollten bessere Ergebnisse sehen.
• Klumpige Schweißnaht: Wenn Sie die Elektrode zu langsam ziehen, staut sich das Füllmetall und wird klumpig. Eine andere Ursache ist eine zu niedrige Stromstärke, die das Eindringen einschränkt und dazu führt, dass das Füllmetall einfach auf der Verbindungsstelle sitzt.
• Probleme beim Starten des Bogens: Wenn Sie Probleme beim Starten des Lichtbogens haben, liegt dies daran, dass es zu kalt ist, was einen schwachen Lichtbogen verursacht. Versuchen Sie, ihn um etwa 15 Ampere zu erhöhen, und sehen Sie, ob es einfacher ist.

Fünf Schritte zur Verbesserung Ihrer Stabschweißtechnik

Für viele Menschen, insbesondere diejenigen, die neu darin sind oder vielleicht nicht jeden Tag schweißen, ist das Stabschweißen, auch bekannt als Shielded Metal Arc Welding (SMAW), eines der am schwierigsten zu erlernenden Verfahren. Erfahrene Schweißer, die einen Stachel in die Hand nehmen, eine Elektrode einführen und immer wieder großartige Schweißnähte legen können, können den Rest von uns in große Ehrfurcht versetzen. Sie lassen es einfach aussehen.

Der Rest von uns kann jedoch damit kämpfen. Und das müssen wir auch nicht, wenn wir fünf Grundelemente unserer Technik beachten:Stromeinstellung, Lichtbogenlänge, Winkel der Elektrode, Manipulation der Elektrode und Fahrgeschwindigkeit oder kurz CLAMS. Die richtige Behandlung dieser fünf grundlegenden Bereiche kann Ihre Ergebnisse verbessern.

1. Vorbereiten

Auch wenn Stabschweißen bei schmutzigem oder rostigem Metall der fehlerverzeihendste Prozess sein kann, verwenden Sie dies nicht als Entschuldigung dafür, das Material nicht richtig zu reinigen. Verwenden Sie eine Drahtbürste oder Schleifmaschine, um Schmutz, Ruß oder Rost von der zu schweißenden Stelle zu entfernen.

Das Ignorieren dieser Schritte beeinträchtigt Ihre Chancen, beim ersten Mal eine gute Schweißnaht zu erzielen. Unsaubere Bedingungen können zu Rissen, Porosität, Bindefehlern oder Einschlüssen führen. Wenn Sie schon dabei sind, stellen Sie sicher, dass Sie eine freie Stelle für die Arbeitsklemme haben. Eine gute, solide elektrische Verbindung ist wichtig, um die Lichtbogenqualität aufrechtzuerhalten.

Positionieren Sie sich so, dass Sie das Schweißbad gut sehen können. Halten Sie für die beste Sicht Ihren Kopf zur Seite und aus dem Schweißrauch heraus, um sicherzustellen, dass Sie in der Naht schweißen und den Lichtbogen an der Vorderkante der Pfütze halten. Stellen Sie sicher, dass Ihre Haltung es Ihnen ermöglicht, die Elektrode bequem zu stützen und zu manipulieren.

Lassen Sie sich nicht entmutigen! Beim Stabschweißen gibt es eine Lernkurve, von der viele glauben, dass sie ihren Namen hat, weil beim Erlernen des Schweißens jeder die Elektrode auf das Werkstück klebt.

2. Aktuelle Einstellung

Die von Ihnen gewählte Elektrode bestimmt, ob Ihre Maschine auf DC positiv, DC negativ oder AC eingestellt werden soll. Stellen Sie sicher, dass Sie es für Ihre Anwendung richtig eingestellt haben. (Elektrode positiv bietet etwa 10 Prozent mehr Durchdringung bei einer bestimmten Stromstärke als Wechselstrom, während DC gerade Polarität, Elektrode negativ, dünnere Metalle besser schweißt.)

Die richtige Einstellung der Stromstärke hängt in erster Linie vom Durchmesser und Typ der gewählten Elektrode ab. Der Elektrodenhersteller gibt normalerweise die Betriebsbereiche der Elektrode auf der Verpackung oder den beigefügten Materialien an.

Wählen Sie Ihre Stromstärke basierend auf der Elektrode (eine allgemeine Faustregel ist 1 Ampere pro 0,001 Zoll Elektrodendurchmesser), der Schweißposition (etwa 15 Prozent weniger Wärme bei Überkopfarbeiten im Vergleich zu einer flachen Schweißnaht) und der Sichtprüfung der fertige Schweißnaht. Passen Sie Ihr Schweißgerät jeweils um 5 bis 10 Ampere an, bis die ideale Einstellung erreicht ist.

3. Bogenlänge

Die richtige Lichtbogenlänge variiert je nach Elektrode und Anwendung. Als guter Ausgangspunkt sollte die Lichtbogenlänge den Durchmesser des Metallteils (Kern) der Elektrode nicht überschreiten. Beispielsweise wird eine 1/8-Zoll-6010-Elektrode etwa 1/8 Zoll vom Grundmaterial entfernt gehalten.

4. Manipulation der Elektrode

Jeder Schweißer handhabt die Elektrode etwas anders. Entwickeln Sie Ihren eigenen Stil, indem Sie andere beobachten, üben und feststellen, welche Techniken die besten Ergebnisse erzielen. Beachten Sie, dass bei Material mit einer Dicke von 1/4 Zoll und dünner das Weben der Elektrode normalerweise nicht erforderlich ist, da die Raupe breiter als nötig ist. In vielen Fällen reicht eine gerade Raupe aus.

Um eine breitere Raupe auf dickerem Material zu erzeugen, manipulieren Sie die Elektrode von Seite zu Seite und erzeugen Sie eine kontinuierliche Reihe von teilweise überlappenden Kreisen in einem „Z“-, Halbkreis- oder Stotterschrittmuster. Beschränken Sie die seitliche Bewegung auf den zweifachen Durchmesser des Elektrodenkerns. Um einen größeren Bereich abzudecken, führen Sie mehrere Durchgänge durch oder verwenden Sie Stringer Beads.

Wenn Sie sich beim Schweißen vertikal nach oben darauf konzentrieren, die Seiten der Verbindung zu schweißen, wird die Mitte für sich selbst sorgen. Bewegen Sie sich langsam genug über die Mitte der Verbindung, damit die Schweißpfütze aufholen kann, und halten Sie an den Seiten leicht an, um eine solide Verbindung mit der Seitenwand sicherzustellen. Wenn Ihre Schweißnaht wie Fischschuppen aussieht, haben Sie sich zu schnell vorwärts bewegt und nicht lange genug an den Seiten gehalten.

5. Reisegeschwindigkeit

Ihre Fahrgeschwindigkeit sollte es Ihnen ermöglichen, den Lichtbogen im führenden Drittel des Schweißbades zu halten. Eine zu langsame Bewegung erzeugt eine breite, konvexe Raupe mit geringer Eindringung und der Möglichkeit des Kaltläppens, wobei die Schweißnaht einfach auf der Oberfläche des Materials zu sitzen scheint.

Übermäßig schnelle Vorschubgeschwindigkeiten verringern auch die Eindringung, erzeugen eine schmalere und/oder stark ballige Raupe und möglicherweise eine Unterfüllung oder Hinterschneidung, was bedeutet, dass der Bereich außerhalb der Schweißnaht konkav oder vertieft ist. Beachten Sie gegen Ende der Perle im Bild unten, wie die Perle inkonsistent erscheint, als ob die Pfütze versuchen würde, mitzuhalten.

Vorteile des Stabschweißens

• Elektrodenschweißen ist tragbar. Ein kleiner Stabschweißer kann auf dickem Metall arbeiten, ist nicht sehr schwer und Sie benötigen keinen Drahtvorschub oder zusätzliche Ausrüstung wie eine Gasflasche.
• Elektrodenschweißen ist die beste Wahl für Außenbedingungen. Schweißen mit Gas bringt bei Wind keine guten Ergebnisse.
• Es ist einfacher zu meistern als das WIG-Schweißen, erfordert aber etwas Geschick.
• Sie können auf Metall mit Walzzunder oder Rost schweißen.

Nachteile des Stabschweißens

• Es erfordert mehr Geschick als MIG, da Sie die Elektrode beim Abbrennen in einem bestimmten Abstand vom Metall halten müssen.
• Es produziert viel mehr Spritzer und Schlacke.
• Eine längere Reinigungszeit führt zu einer geringeren Effizienz.
• Die Schweißnaht ist nicht so kompliziert oder hochwertig wie WIG.