Schweißfehler: Arten, Ursachen, Prüfung und Behebung

Heute lernen wir Schweißfehler, ihre Arten, Ursachen, Prüfverfahren und Abhilfemaßnahmen kennen. Fehler sind in jedem Fertigungsprozess üblich – bedingt durch Prozessgrenzen und menschliche Einflüsse. Eine vollständig fehlerfreie Schweißnaht ist kaum erreichbar, aber durch Vorsichtsmaßnahmen lassen sich Fehler minimieren.

Arten von Schweißfehlern:

Nach dem Schweißen auftretende Fehler schwächen die Nahtfestigkeit. Die wichtigsten Fehlerarten:

Porosität (Porosity):

Häufigster Fehler. Gasblasen oder Gaseinschlüsse im Nahtbereich, zufällig verteilt. Ursachen: Gasfreisetzung beim Schmelzen, das beim Erstarren eingeschlossen wird; chemische Reaktionen beim Schweißen; Verunreinigungen. Minimierung durch richtige Elektroden-/Zusatzwerkstoffwahl, verbesserte Schweißtechnik, sorgfältige Nahtvorbereitung, geringere Schweißgeschwindigkeit (Zeit zum Gasentweichen). Die Auswirkung auf die Leistung hängt von Qualität, Größe und Orientierung der Poren zur Belastung ab.

Spritzer (Spatter):

Metalltröpfchen, die aus der Naht austreten und auf umliegenden Flächen haften. Minimierung durch Korrektur der Schweißparameter; Entfernung durch Schleifen.

Ursachen:

• Schweißstrom zu hoch
• Lichtbogen zu lang
• Falsche Polarität
• Unzureichender Gasschutz

Abhilfe:

• Schweißstrom und Lichtbogenlänge reduzieren
• Richtige Polarität wählen
• Brennerwinkel vergrößern und korrekten Gasschutz sicherstellen

Schlackeneinschlüsse (Slag Inclusions):

Verbindungen wie Oxide, Flussmittel und Elektrodenbestandteile, die im Nahtbereich eingeschlossen sind. Oft verbunden mit Kerben, unvollständigem Durchschweiß und Lack of Fusion. Unzureichende Reinigung zwischen Mehrlagenschweißungen sowie falsche Elektrode/Strom können Schlacke und unverschmolzene Bereiche hinterlassen. Schlackeneinschlüsse verringern nicht nur den Querschnitt, sondern können auch Rissinitiatoren sein. Reparatur nur durch Ausschleifen/Aushöhlen und Nachschweißen möglich.

Unvollständige Verschmelzung (Incomplete Fusion):

Die Naht wird nicht vollständig vom flüssigen Metall ausgefüllt. Ursache: Ungenauigkeit des Schweißers führt zu vorzeitigem Erstarren.

Ursachen:

• Wärmeeintrag zu gering
• Schweißbad zu groß und läuft dem Lichtbogen voraus
• Nahtwinkel zu klein
• Falscher Elektroden-/Brennerwinkel
• Ungünstige Lage der Schweißperle

Abhilfe:

• Schweißstrom erhöhen, Vorschubgeschwindigkeit verringern
• Austragsrate reduzieren
• Nahtwinkel vergrößern
• Elektroden-/Blechwinkel so einstellen, dass Blechkanten schmelzen
• Perlenlage so wählen, dass scharfe Kanten zu anderen Perlen oder Blechen vermieden werden

Unvollständiges Durchschweißen (Incomplete Penetration):

Tiefe der verschweißten Naht ist unzureichend.

Kerben / Unterschnitt (Undercutting):

Grundwerkstoff schmilzt an der Nahtzone weg und bildet eine scharfe Rinne/Kerbe. Verringert die Ermüdungsfestigkeit.

Ursachen:

• Lichtbogenspannung zu hoch / Bogen zu lang
• Falsche Elektrode oder falscher Elektrodenwinkel
• Elektrode zu dick
• Zu hohe Vorschubgeschwindigkeit

Abhilfe:

• Lichtbogenspannung senken / Bogenlänge reduzieren
• Elektrodenwinkel 30°–45° zum stehenden Schenkel
• Kleineren Elektrodendurchmesser verwenden
• Vorschubgeschwindigkeit reduzieren

Unvollständiges Ausfüllen (Underfilling):

Die Naht wird nicht mit der erforderlichen Menge an flüssigem Metall gefüllt.

Einschlüsse (Inclusion):

Bei Mehrlagenschweißung von Dickblechen mit Flussmittel-/pulverbeschichteten Stäben wird die Schlacke eines Laufes nicht vollständig entfernt, bevor der nächste Lauf erfolgt.

Lamellenrisse (Lamellar Tears):

Hauptsächlich bei minderwertigem Stahl. Entsteht in Platten mit geringer Duktilität in Dickenrichtung durch nichtmetallische Einschlüsse (Sulfide, Oxide), die beim Walzen gestreckt wurden. Tritt bei Kehl- und Stoßnähten auf, am stärksten bei T- und Eckenverbindungen, wo die Schmelzgrenze parallel zur Walzebene liegt.

Risse (Cracks):

Können an verschiedenen Stellen und in verschiedene Richtungen auftreten: Längs-, Quer-, Krater-, Unterperlen- und Kerb-Risse. Bei erhöhter Temperatur entstehende Risse = Heißrisse; nach Erstarren = Kalttrisse.

Ursachen:

• Zu abruptes Ende des Schweißens. Riss beginnt an einer Lücke im Krater durch Erstarrungsschwindung.

Abhilfe:

• Am Ende Elektrode zurückführen, um Krater zu füllen
• Bei Wurzellagen: Lichtbogen schnell vom Schweißbad zum Blechrand führen
• Kraterfüllzeit durch Stromquelle erhöhen

Lichtbogenablenkung (Arc Blow):

Ursachen:

• Magnetische Ablenkung entgegen der Richtung der Masseklemme
• Magnetische Ablenkung in Richtung schwerer Werkstückbereiche, besonders an Ecken und Kanten

Abhilfe:

• Wechselstromelektroden verwenden, wo möglich
• Weit weg von Masseanschluss schweißen; Masseklemme teilen und beidseitig der Naht anbringen
• Lichtbogen so kurz wie möglich halten

Arten der Schweißnahtprüfung:

Prüfung und Inspektion lassen sich in zwei Kategorien unterteilen:

Zerstörende Prüfung (Destructive Testing):

Meist kostengünstiger. Geeignet für Serienfertigung, wo der Verlust weniger Bauteile akzeptabel ist. Nützlich zum Einrichten von Schweißgeräten und als Lernwerkzeug in Schulungen (z. B. Makro-Schliff-Prüfung, Wurzel- und Gesichtsbiegeversuch).

Zerstörungsfreie Prüfung (Non-Destructive Testing - NDT):

Verschiedene Methoden: einige einfach, andere erfordern Spezialisten und teure Geräte (Röntgen). Einfachere Methoden: Farb-Eindringprüfung (in den meisten Werkstätten mit minimalem Aufwand durchführbar). Fluoreszenz-Eindringprüfung ist eine Weiterentwicklung. Weitere gängige NDT-Verfahren: Ultraschallprüfung, Magnetpulverprüfung, Röntgenprüfung usw.

Das war der Überblick über Schweißfehler, ihre Arten und Prüfverfahren. Bei Fragen kommentieren Sie gerne. Wenn Ihnen der Artikel gefällt, teilen Sie ihn in sozialen Netzwerken. Abonnieren Sie unsere Website für weitere informative Artikel. Vielen Dank fürs Lesen.