Elektroschlackeschweißen: Prinzip, Prozess, Anwendungen, Vor- & Nachteile

Elektroschlackeschweißen (Electroslag Welding)

In diesem Artikel lernen Sie das Prinzip, die Funktionsweise, Anwendungen, Vor- und Nachteile des Elektroschlackeschweißens kennen – inklusive Diagrammen. Das Elektroschlackeschweißen ist ein nichtkonventionelles Schweißverfahren, bei dem ein Schmelzbad aus flüssigem Metall entsteht. Es kombiniert Lichtbogenschweißen und Widerstandsschweißen: Zunächst wird ein Lichtbogen zwischen Elektrode und Grundwerkstoff gezündet (wie beim Lichtbogenschweißen), der das Flussmittel schmilzt und ein Schmelzbad bildet. Anschließend fließt der Strom durch dieses Schmelzbad, wobei Wärme durch elektrischen Widerstand entsteht (wie beim Widerstandsschweißen).

Prinzip

Das Verfahren basiert auf der Wärmeerzeugung durch Lichtbogen und elektrischen Widerstand. Zu Beginn entsteht ein Lichtbogen zwischen Schweißelektrode und Grundwerkstoff, der das Füllmaterial anschmilzt. Dieses füllt den Spalt teilweise. Nun fließt der Strom durch diese erweiterte Fläche und erzeugt Wärme durch elektrischen Widerstand. Diese Wärme schmilzt weiteres, kontinuierlich über eine Walzenzufuhr zugeführtes Fülldrahtmaterial. Der Draht wird durch eine Führungsschlauch geleitet, schmilzt und füllt die Schweißnaht zu einer festen Verbindung.

Funktionsweise der Elektroschlackeschweißmaschine

Beim Elektroschlackeschweißen handelt es sich um ein Steigschweißverfahren: Die zu verbindenden Platten werden vertikal mit einem Spalt dazwischen positioniert. Das Schweißgut (Füllmaterial) wird zwischen den Platten durch Schmelzen der Elektroden mittels der durch Stromfluss entstehenden Wärme abgeschieden. Das flüssige Metall bildet ein Bad, das in der Naht erstarrt und so eine feste Verbindung schafft. Der Ablauf:

• Zunächst fließt Strom zwischen Schweißelektrode und Grundplatte. Ein Lichtbogen entsteht, der das Flussmittel bzw. den Fülldraht erhitzt und schmilzt. Das geschmolzene Metall setzt sich in der Naht ab.
• Gekühlte Kupferschuhe (Kühlschuhe) kommen zum Einsatz und lassen das Füllmaterial in der Naht erstarren, um ein Auslaufen zu verhindern.
• Sobald das Füllmaterial erstarrt ist, fließt der Strom hindurch und erzeugt durch elektrischen Widerstand weitere Wärme, die kontinuierlich neues Füllmaterial in die Naht schmilzt.
• Das Füllmaterial wird kontinuierlich über eine Walzenanordnung zugeführt.
• Während des Schweißens bewegen sich sowohl Kupferschuhe als auch Zuführmechanismus nach oben, bis die gesamte Naht gefüllt ist.
• Es entsteht eine feste Verbindung in einem einzigen Durchgang (Einzellagen-Schweißen). Je nach Plattenstärke wird ein- oder mehrlagig geschweißt.

Anwendungen

Das Verfahren kommt in der Schwerindustrie zum Einsatz, wo Plattenstärken bis zu 80 mm verbunden werden müssen. Es eignet sich zum Verbinden großer Guss- und Schmiedeteile zu sehr großen, komplexen Strukturen. Typische Anwendungen: Dickwandige Rohre mit großem Durchmesser, Druckbehälter, Lagertanks, Schiffsbau.

Vor- und Nachteile

Vorteile

• Sehr niedrige Abkühlrate – keine Kaltverformungsrisse.
• Keine Schlackeneinschlüsse oder Poren.
• Halbautomatischer, schneller Prozess.
• Dicke Wandungen in einem Durchgang schweißbar.
• Hohe Produktivität.
• Geringe Kosten für Nahtvorbereitung.

Nachteile

• Sehr hoher Wärmeeintrag in das Grundmaterial.
• Hohe Schweißtemperaturen erfordern Kühlvorrichtungen.
• Langsame Abkühlung führt zu säulenförmigem Gefüge in der Naht.

Das war der Überblick über Elektroschlackeschweißen: Prinzip, Funktionsweise, Anwendungen, Vor- und Nachteile. Fragen gerne in den Kommentaren. Teilen Sie den Artikel, wenn er hilfreich war. Vielen Dank fürs Lesen!