Best Practices für das Schweißen dünner Materialien

Was Sie vor dem Schweißen dünner Materialien wissen müssen

In den USA ist die Fertigung dünner Materialien ein wichtiger Bestandteil der Industrie. Dazu gehören verschiedene Formen von Rohren, Winkeln und flachen Blechen, die normalerweise 0,5–5 mm dick sind und in der Regel aus rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl, verzinktem Stahl oder Aluminium hergestellt werden. Um das beste Schweißverfahren, Schutzgas und die zu verwendende Elektrode zu bestimmen, beginnen Sie mit der Überprüfung der Anwendung. Wie sehen Art, Dicke, Zustand oder Sauberkeit des Grundmaterials aus, wie die Schweißposition, die verfügbaren Schweißgeräte und die Fähigkeiten des Schweißers? Denken Sie daran, dass beim Schweißen von rostfreiem oder verzinktem Stahl eine angemessene persönliche Schutzausrüstung erforderlich ist.

Beim Schweißen von dünnem Material besteht das Ziel darin, Verzerrungen und Spritzer zu minimieren, ein Durchbrennen zu verhindern und eine einwandfreie Schweißnaht mit ausreichender Verschmelzung zu erzeugen.

Im Folgenden finden Sie die besten Schweißverfahren für dünne Materialien, die eine hochwertige Verbindung gewährleisten:

Unlegierten Kohlenstoffstahl schweißen

Unlegierten Kohlenstoffstahl mit dem Gas-Metall-Lichtbogenverfahren schweißen (GMAW)

Für Anwendungen aus unlegiertem Kohlenstoffstahl haben Sie viele Möglichkeiten. Für das dünnste Material (bis ca. 1,6 mm) sollten Sie das Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) im Kurzschlussübertragungsmodus mit einem Schweißzusatzwerkstoff der Klassifizierung E70-S2, S3 oder S6 und einem Durchmesser von 0,6 mm sowie Schutzgas aus 75 % Argon und 25 % CO₂ verwenden. Ziehen Sie bei 1,6–5 mm dickem Material die Verwendung eines Zusatzmaterials mit einem Durchmesser von 0,8 mm in Betracht.

Eine weitere mögliche Option ist, gepulstes GMAW und ein Schutzgas mit hohem Argongehalt zu verwenden, z. B. 95 Prozent Argon/5 Prozent CO₂ oder Argon/Sauerstoff. Anlagen, die gepulstes GMAW durchführen können, sind zwar teurer, bieten aber sehr attraktive Vorteile. Das gepulste Schweißen ermöglicht eine bessere Kontrolle des Schweißlichtbogens, bietet eine große Auswahl an Betriebsparametern und erzeugt wenig Spritzer.

Wenn Sie im Kurzschlussübertragungsmodus schweißen, sollten Sie entweder einen leichten Widerstand oder einen neutralen Winkel der Pistole in Bezug auf die Bewegungsrichtung verwenden, was eine geringe Menge an Spritzern erzeugen sollte. Beim Impulsschweißen schieben oder ziehen Sie das Schweißbad, um festzustellen, was die schönste Schweißraupe ergibt. Bitte achten Sie darauf, dass Sie sich nicht rückwärts in die Pfütze bewegen, da dadurch die Impulsfunktion aufgehoben wird.

Unlegierten Kohlenstoffstahl mit dem Fülldrahtverfahren (FCAW) schweißen

Das Fülldrahtschweißen (FCAW) ist eine weitere Option, obwohl es nicht ideal ist, da es eine schützende Schlackeschicht erzeugt, die nach dem Schweißen entfernt werden muss. Es hat im Vergleich zu GMAW eine geringere Abschmelzleistung und erzeugt mehr Rauch und Schweißspritzer. Auch hier hilft die Verwendung einer Elektrode mit kleinem Durchmesser, die Wärmezufuhr gering zu halten. Dieses Verfahren ist am vorteilhaftesten für das Schweißen auf der Baustelle, wo Sie einen selbstabschirmenden Fülldraht verwenden können. Es ist kein externes Schutzgas erforderlich und die meisten Drähte werden im negativen Gleichstrom betrieben, was bedeutet, dass die meiste Wärme im Fülldraht und nicht im Grundwerkstoff erzeugt wird. Beim GMAW hingegen ist die Gleichstromelektrode positiv, wodurch der größte Teil der Wärme im Grundwerkstoff erzeugt wird.

Unlegierten Kohlenstoffstahl mit dem Wolfram-Inertgasverfahren (GTAW) schweißen

Das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) eignet sich hervorragend für Schweißanwendungen mit geringem Volumen oder hoher Qualität. Die Vorteile dieses Verfahrens sind hochwertige Schweißnähte, keine Spritzer und die bestmögliche Verschmelzung. In einigen Fällen ist kein Zusatzwerkstoff erforderlich; dies hängt von der Passung der Verbindung ab. Denken Sie daran, dass dieser Vorgang ein höheres Maß an Bedienergeschick erfordert. Um Verzerrungen zu minimieren, verwenden Sie eine kleine Wolframelektrode, z. B. mit einem Durchmesser von 2 mm, und schleifen Sie sie parallel zur Länge des Wolframs zu einer feinen Spitze. Am besten verwendet man ein Schutzgas aus 100 Prozent Argon.

Bei einigen Anwendungen kann es erforderlich sein, die Verbindungen durch Schutzgasschweißen herzustellen. Achten Sie darauf, eine Elektrode mit kleinem Durchmesser zu wählen, eine niedrige Stromstärke zu verwenden und eine hohe Fahrgeschwindigkeit beizubehalten, um eine rundum gute Schweißnaht in der flachen und horizontalen Position zu erzielen. Wenn Sie nur in vertikaler Position schweißen können, erhöhen Sie Ihre Schweißstromstärke um ca. 25 Prozent und schweißen Sie in der Fallposition. Dies erfordert etwas Übung, kann aber eine gute Schweißnaht ergeben. Die häufiger verwendete Methode ist das Schweißen in der Steigposition, aber das ist nicht ideal bei dünnem Metall.

Edelstahl schweißen

Bei Edelstahl kommen ähnliche Schweißtechniken und -strategien zum Einsatz wie bei Kohlenstoffstahl. Das bevorzugte Verfahren ist gepulstes GMAW, aber wenn Kurzschlussübertragung die einzige verfügbare Option ist, sollte die Induktivität der Stromquelle (wenn möglich) erhöht werden, um die Kontrolle über das Schweißbad zu verbessern.

Der Hauptunterschied besteht darin, das richtige Zusatzmaterial auf das Grundmaterial abzustimmen. Wenn Sie Edelstahl 304 schweißen, verwenden Sie das Zusatzmaterial 308 und bei Edelstahl 316 das Zusatzmaterial 316. Verwenden Sie zum Schweißen von Edelstahl an Kohlenstoffstahl das Zusatzmaterial 309. Die geeigneten Schutzgasgemische für das GMAW-Verfahren mit Edelstahl haben einen hohen Argongehalt, z. B. 98 % Argon/2 % Sauerstoff oder CO₂. Dreier- und sogar Vierermischungen, die andere Gase wie Stickstoff oder Helium verwenden, sind erhältlich, aber nicht billig. Stellen Sie sicher, dass Sie die Anwendung überprüfen und feststellen, was erforderlich ist. FCAW auf Edelstahl und Kohlenstoffstahl erfordert entweder 100 % CO₂ oder eine Mischung aus 75 % Argon/25 % CO₂.

Aluminium schweißen

Beim Schweißen von Aluminium ist die Vorbereitung der Schweißnaht wichtig. Alle Schweißverfahren profitieren von einer sauberen Schweißnaht, aber Aluminium ist insofern einzigartig, als es eine schwere Oxidschicht aufweist, die einen höheren Schmelzpunkt hat als das Grundmaterial. Das Vorbereiten der Verbindung durch Drahtbürsten oder Abschleifen der Oxidschicht und die Verwendung eines Lösungsmittels zum Reinigen erleichtert das Schweißen und erzeugt eine sauberere Schweißnaht.

Die üblicherweise verwendeten Aluminiumsorten erfordern normalerweise entweder das Zusatzmaterial ER4043/ER4047 oder ER5356. Stellen Sie sicher, dass Sie das Zusatzmaterial auf das Grundmaterial abstimmen. Beim GMAW funktionieren Schutzgasmischungen mit mindestens 50 Prozent Helium und einem Rest Argon sehr gut; sie sind jedoch teuer. Wenn das ein Problem ist, können Sie 100 Prozent Argon verwenden. Verwenden Sie beim GTAW 100 % Argon und eine Wolfram-Elektrode mit kleinem Durchmesser und 2 Prozent Cerium.

Für das Schweißen von verzinktem Stahl gelten einige der gleichen Richtlinien wie für das Schweißen von Kohlenstoffstahl, außer wenn es um die Zinkschicht auf der Oberfläche geht, die für den Schweißprozess nicht förderlich ist und typischerweise Schweißnähte mit Porosität und schlechtem Raupenbild erzeugt. Wenn Sie das GMAW verwenden, wählen Sie ein Schutzgas mit hohem CO₂-Gehalt, z. B. eine Mischung aus 75 Prozent Argon/25 Prozent CO₂. Kohlendioxid ist ein aktives Gas, was bedeutet, dass es die Reinigungswirkung des Schweißbades unterstützt und Porosität entgegenwirkt. Außerdem kann die Verwendung einer etwas höheren Spannung und einer langsameren Fahrgeschwindigkeit dem Schweißbad ausreichend Zeit geben, um zu entgasen und die Schweißnähte gleichmäßiger zu verbinden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Fülldraht mit kleinerem Durchmesser zu verwenden, z. B. eine doppelt beschichtete Ausführung. Dieser Draht verwendet ein inneres Flussmittel, um eine schützende Schlackenschicht zu erzeugen, und ein Schutzgas, um das erstarrende Schweißbad zu reinigen und zu schützen. Da dieses Verfahren zwei Reinigungsmethoden hat, kann es das beste Raupenbild und die beste Schweißnahtqualität erzeugen, obwohl es einen geringeren Abschmelzfaktor hat.

Obwohl wir nicht alle Anwendungen, Szenarien oder Grundmaterialien abgedeckt haben, sollten Ihnen diese Informationen einen guten Ausgangspunkt bieten.