Lichtbogenschweißen 101: Typen, Vorteile und Anwendungen

In diesem Artikel erfahren Sie, was Lichtbogenschweißen ist und wie es funktioniert? Verschiedene Arten des Lichtbogenschweißens mit ihren Vorteilen und Anwendungen. Außerdem können Sie die PDF-Version dieses Artikels am Ende herunterladen.

Lichtbogenschweißen und Typen

Was ist Lichtbogenschweißen?

Lichtbogenschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem die Schweißwärme aus einem elektrischen Lichtbogen zwischen dem Werkstück (oder Grundwerkstoff) und einer Elektrode gewonnen wird.

Der elektrische Lichtbogen entsteht, wenn zwei Leiter eines elektrischen Stromkreises sich berühren und dann durch einen kurzen Abstand getrennt werden, sodass der Stromkreis ausreichend Spannung hat, um den elektrischen Stromfluss durch die Luft aufrechtzuerhalten.

Die Temperatur der durch den elektrischen Lichtbogen erzeugten Wärme liegt in der Größenordnung von 6000° bis 7000° C.

Die gängigste Methode des Lichtbogenschweißens ist die Verwendung einer Metallelektrode, die Zusatzwerkstoff liefert. Das Schweißen erfolgt, indem zuerst die Elektrode mit dem Werkstück in Kontakt gebracht und dann die Elektrode auf einen geeigneten Abstand getrennt wird, um einen Lichtbogen zu erzeugen.

Typen des Lichtbogenschweißens

Folgende sind die verschiedenen Arten des Lichtbogenschweißens:

1. Lichtbogenschweißen mit Stabelektrode (MMA)
2. Fülldrahtschweißen (FCAW)
3. Unterpulverschweißen (UP)
4. Elektroschlackeschweißen (ESW)
5. Lichtbogenbolzenschweißen

#1 Lichtbogenschweißen mit Stabelektrode (MMA)

Es ist auch als Handlichtbogenschweißen, schutzgasschutziges Lichtbogenschweißen oder Stabschweißen bekannt. Bei diesem Schweißen wird der Lichtbogen zwischen dem Metallstab oder der Elektrode (flussmittelbeschichtet) und dem Werkstück gezündet, wobei die Oberfläche von Stab und Werkstück schmilzt und ein Schweißbad bildet.

Das gleichzeitige Schmelzen der Flussmittelbeschichtung auf dem Stab erzeugt Gas und Schlacke, die die Schweißnaht vor der Umgebung schützen. Lichtbogenschweißen mit Stabelektrode ist ein vielseitiges Verfahren, ideal zum Verbinden von ferritischen und nicht-ferritischen Materialien bei allen Materialdicken und in allen Positionen.

#2 Fülldrahtschweißen (FCAW)

Dieser Lichtbogenschweißprozess verwendet eine kontinuierlich geförderte Fülldrahtelektrode und eine Konstantspannungs-Stromquelle, die eine konstante Lichtbogenlänge bereitstellt. Dieses Verfahren verwendet entweder ein Schutzgas oder nur ein durch das Flussmittel erzeugtes Gas, um Schutz vor Verunreinigung zu bieten.

#3 Unterpulverschweißen (UP)

Beim Unterpulverschweißen handelt es sich um ein Verfahren, bei dem eine kontinuierlich geförderte Elektrode und eine Decke aus schmelzbarem Flussmittel leitend werden, wenn sie schmelzen, und einen Strompfad zwischen dem Werkstück und der Elektrode bereitstellen. Dieses Flussmittel hilft auch, Spritzer und Funken zu verhindern, während es Rauch und ultraviolette Strahlung unterdrückt.

#4 Elektroschlackeschweißen (ESW)

Das Elektroschlackeschweißen wird als vertikales Verfahren angewendet, um dicke Platten (über 25 mm) in einem Durchgang zu schweißen. ESW beruht auf einem elektrischen Lichtbogen, bevor ein zusätzlicher Strom den Lichtbogen erlischt. Das Flussmittel schmilzt, während der Drahtzusatz in das geschmolzene Bad gefördert wird, wodurch geschmolzene Schlacke über dem Bad entsteht.

Die Wärme zum Schmelzen des Drahts und der Plattenenden wird durch den Widerstand der geschmolzenen Schlacke gegen den Durchgang des elektrischen Stroms erzeugt. Zwei wassergekühlte Kupferschuhe folgen dem Fortschritt des Prozesses und verhindern, dass geschmolzene Schlacke austritt.

#5 Lichtbogenbolzenschweißen

Das Lichtbogenbolzenschweißen ähnelt dem Aufschweißverfahren; Bolzenschweißen verbindet eine Mutter oder einen Befestigungselement, meist einen Flansch mit einem Noppen, der schmilzt, um sich an ein anderes Metallstück anzuschweißen.

Weiterlesen: Wie funktioniert Unterwasserschweißen? und Arten des Unterwasserschweißens

Lichtbogenschweißverfahren

Wenn der Lichtbogen erzeugt wird, schmilzt die so erzeugte intensive Wärme schnell das Werkstück unter dem Lichtbogen und bildet ein Bad aus geschmolzenem Metall, das durch den Strahl des Lichtbogens aus dem Bad herausgedrückt zu sein scheint.

Eine kleine Vertiefung bildet sich im Werkstück und das geschmolzene Metall wird am Rand dieser Vertiefung abgelagert, die als Lichtbogenkrater bezeichnet wird. Die Schlacke wird nach dem Abkühlen der Naht entfernt.

Sobald sie begonnen haben, sollten sie mit gleichmäßiger Geschwindigkeit entlang der gewünschten Schweißlinie vorangetrieben werden. Das Schmelzen sollte eine ausreichende Tiefe unter den ursprünglichen Oberflächen der zu verbindenden Metallstücke erreichen, um die gewünschte Schweißnaht zu erhalten. Dies wird als Erreichen der richtigen Einbrandtiefe bezeichnet.

Gleich- oder Wechselstrom kann für Lichtbogenschweißen verwendet werden, aber Gleichstrom wird für die meisten Zwecke bevorzugt. Wenn das Werkstück mit dem +-Pol einer DC-Schweißmaschine und der -Pol mit einem Elektrodenhalter verbunden ist, hat die Schweißanordnung geradlinige Polarität.

Wenn jedoch das Werkstück mit dem -Pol und die Elektrode mit dem +Pol verbunden ist, dann hat die Schweißanordnung umgekehrte Polarität. Die geradlinige Polarität ist für einige Schweißnähte nützlicher, während für andere Schweißnähte die umgekehrte Polarität verwendet werden sollte.

Sicherheitsvorkehrungen für Lichtbogenschweißen

Im Wesentlichen ist Schweißen keine gefährliche Tätigkeit, wenn angemessene Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden. Dies erfordert kontinuierliches Bewusstsein für Gefahrenmöglichkeiten und gewohnheitsmäßige Sicherheitsvorkehrungen durch den Schweißer.

1. Stellen Sie sicher, dass die Lichtbogenschweißausrüstung ordnungsgemäß installiert, geerdet und in gutem Zustand ist.
2. Tragen Sie immer Schutzkleidung, die für das Schweißen geeignet ist.
3. Tragen Sie immer einen geeigneten Augenschutz beim Schweißen.
4. Halten Sie Ihren Arbeitsbereich sauber und stellen Sie sicher, dass keine brennbaren oder explosiven Materialien in oder in der Nähe des Arbeitsbereichs sind.
5. Schweißen Sie nicht in geschlossenen Räumen und verschlossenen Behältern, die brennbare Stoffe enthielten, ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen.
6. Verwenden Sie eine automatische Absaugung an der Schweißstelle beim Schweißen von Blei, Chrom, Mangan, Bronze, Messing, Cadmium, Zink oder verzinkten Stählen.
7. Wenn es notwendig ist, in einem feuchten oder nassen Bereich zu schweißen, stehen Sie auf einer trockenen isolierten Plattform oder tragen Sie Gummistiefel.
8. Wenn es notwendig ist, die Länge des Schweißkabels zu verbinden, stellen Sie sicher, dass alle elektrischen Verbindungen isoliert sind.
9. Wenn der Elektrodenhalter nicht in Gebrauch ist, hängen Sie ihn an die vorgesehenen Halterungen.
10. Entsorgen Sie Elektrodenreste in einem geeigneten Behälter, da Reste auf dem Boden eine Sicherheitsgefahr darstellen.
11. Schweißen Sie nicht in der Nähe von Entfettungsarbeiten.
12. Bei Arbeiten über dem Boden stellen Sie sicher, dass Gerüst, Leiter oder Arbeitsfläche stabil ist.

Weiterlesen: Unterschied zwischen WIG- und MIG-Schweißen

Lichtbogenschweißausrüstung

Folgende sind die verschiedenen Ausrüstungen, die beim Lichtbogenschweißen verwendet werden:

1. AC- oder DC-Maschine
2. Elektrode
3. Elektrodenhalter
4. Kabel, Kabelverbinder
5. Kabelstecker
6. Meißelhammer
7. Erdklemmen
8. Drahtbürste
9. Helm
10. Schutzbrille
11. Handschuhe
12. Schürzen, Ärmel; usw.

Ein Grund für die breite Akzeptanz des Lichtbogenschweißverfahrens ist die Einfachheit der notwendigen Ausrüstung. Die Ausrüstung besteht aus folgenden Elementen.

1. Schweißstromquelle
2. Elektrodenhalter
3. Erdklemme
4. Schweißkabel und Verbinder
5. Zubehör (Meißelhammer, Drahtbürste)
6. Schutzausrüstung (Helm, Handschuhe usw.)

1. Schweißstromquelle

Dieses Schweißen verwendet entweder AC oder DC, aber in jedem Fall muss die gewählte Stromquelle vom Konstantstromtyp sein. Diese Art von Stromquelle liefert relativ konstanten Strom oder Schweißstrom unabhängig von Lichtbogenlängenvariationen durch den Bediener.

2. Elektrodenhalter

Der Elektrodenhalter verbindet sich mit dem Schweißkabel und schaltet die Elektrode ein. Isolierte Griffe werden verwendet, um die Elektrode zur Schweißnaht zu führen.

Und die Elektrode über dem Schweißbad führen und die Elektrode in das Schweißbad einspeisen. Elektrodenhalter sind in verschiedenen Größen erhältlich und werden nach ihrer Stromtragfähigkeit bewertet.

3. Erdklemme

Die Erdklemme wird verwendet, um das Erdkabel mit dem Werkstück zu verbinden, direkt mit dem Werkstück oder mit dem Tisch oder der Vorrichtung, auf der das Werkstück positioniert ist.

Da sie Teil des Schweißstromkreises ist, muss die Erdklemme in der Lage sein, Schweißstrom ohne Überhitzung aufgrund elektrischen Widerstands zu leiten.

4. Schweißkabel

Elektrodenkabel und Erdkabel sind wesentliche Teile des Schweißstromkreises. Sie müssen sehr flexibel sein und eine zähe, hitzebeständige Isolierung haben.

Verbindungen im Elektrodenhalter, in der Erdklemme und an der Stromquelle müssen gelötet oder fest gecrimpt sein, um geringen elektrischen Widerstand zu gewährleisten.

Der Querschnitt eines Kabels muss groß genug sein, um den Schweißstrom mit minimalem Spannungsabfall zuzulassen. Eine Erhöhung der Kabellänge erfordert eine Erhöhung des Kabeldurchmessers, um Widerstand und Spannungsabfall zu reduzieren.

5. Zubehör (Meißelhammer, Drahtbürste)

Die meisten Schweißer werden zustimmen, dass es notwendig ist, die Schlacke vom Schweißmetall zu entfernen. Sie fragen sich vielleicht, wie man Schlacke entfernt. Dieser Vorgang ist sehr einfach und dauert nur wenige Sekunden.

Die Schlacke ist nicht dafür ausgelegt, stark mit dem Schweißmetall zu haften; alles, was benötigt wird, ist etwas wie ein Meißelhammer oder eine Drahtbürste. Man kann sagen: Je besser die Schweißnaht, desto weniger haftet die Schlacke daran. Wenn Ihre Schweißnähte gut sind, müssen Sie nur leicht klopfen.

6. Schutzausrüstung (Helm, Handschuhe usw.)

Die Strahlen des metallischen Lichtbogens sind reich an Infrarot- und Ultraviolettstrahlung. Diese sind sehr gefährlich für Augen, Gesicht und Haut des Schweißers. Er sollte vor diesen Strahlen sowie der Helligkeit des Lichtbogens geschützt werden.

Handschirme und Helme schützen das Gesicht und die Augen des Bedieners vor Lichtbogenstrahlen. Sie bestehen aus leichtem Material. Der Handschirm oder Helm sollte nicht mehr als 600 Gramm wiegen. Sie sollten groß genug sein, um das gesamte Gesicht und die Augen vor reflektierten Strahlen zu schützen.

7. Elektroden für Lichtbogenschweißen

Sowohl nicht verbrauchbare als auch verbrauchbare Elektroden werden für Lichtbogenschweißen verwendet. Nicht verbrauchbare Elektroden können aus Kohlenstoff, Graphit oder Wolfram bestehen, die während des Schweißvorgangs nicht verbraucht werden.

Verbrauchbare Elektroden können aus verschiedenen Metallen bestehen, abhängig von ihrem Zweck und der chemischen Zusammensetzung der zu schweißenden Metalle. Diese verbrauchbaren Elektroden können in unbedeckte und beschichtete eingeteilt werden.

Vorteile des Lichtbogenschweißens

Folgende sind die Vorteile des Lichtbogenschweißens:

1. Geringe Kosten für Schweißausrüstung.
2. Schnellerer Schweißvorgang im Vergleich zum Gasschweißen.
3. Niedrige Kosten für den Schweißvorgang.
4. Relativ einfache und vielseitige Technik.
5. Es erfordert eine relativ kleine Vielfalt an Elektroden.
6. Die Beschichtung der Elektrode kann Schutzgase, Legierungselemente und andere wesentliche Materialien zu relativ geringen Kosten liefern.
7. Schweißausrüstung ist handhabbar und leicht zu warten.

Nachteile des Lichtbogenschweißens

Folgende sind die Nachteile des Lichtbogenschweißens:

1. Wärmeeintrag und Zusatzwerkstoffauftrag können nicht getrennt werden.
2. Das Elektrodenmaterial wird in Form von ungenutzten Enden, Schlacke & Gas verschwendet.
3. Es besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit von Schlackeneinschlüssen im Schweißgut.
4. Wenn die Elektrode nicht richtig getrocknet wird, kann Feuchtigkeit die Qualität des Schweißguts mindern.
5. Metallspritzer & Lichtbogenablenkung sind allgemeine Probleme dieses Verfahrens.
6. Dünne Werkstücke unter 3 mm sind schwer zu schweißen.

Anwendungen des Lichtbogenschweißens

Folgende sind die Anwendungen des Lichtbogenschweißens:

1. Dieses Verfahren wird häufig im allgemeinen Bau & Fertigung im Schiffbau, an Pipelines und für Wartungsarbeiten eingesetzt, da die Ausrüstung tragbar und leicht zu warten ist.
2. Es ist nützlich für Arbeiten in abgelegenen Gebieten, wo ein tragbarer, brennstoffbetriebener Generator als Stromquelle verwendet wird.
3. Das Verfahren eignet sich am besten für Werkstückdicken von 3 bis 19 mm, obwohl dieser Bereich durch erfahrene Bediener mit Mehrlagen-Techniken leicht erweitert werden kann.

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Fazit

Wir hoffen, dass wir alle Ihre Zweifel zum Lichtbogenschweißverfahren geklärt haben. Falls Sie noch Fragen zu „Typen des Lichtbogenschweißens“ haben, können Sie uns kontaktieren oder in den Kommentaren fragen.

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