Zusatzwerkstoffe

Bei uns finden Sie eine große Auswahl an Schweißzusatzwerkstoffen

Hochwertige Schweißzusatzwerkstoffe für jedes Schweißverfahren

Neben der Qualität Ihres Schweißgerätes sind beim hochwertigen Schweißen vor allem die Eigenschaften der verwendeten Schweißzusatzwerkstoffe entscheidend. Schon die Schweißlage bestimmt mit, welche Zusatzwerkstoffe idealerweise verwendet werden sollten. Natürlich spielen auch die Anforderungen an Schweißgut und Schweißnaht eine wichtige Rolle bei der Wahl des richtigen Schweißzusatzwerkstoffes. Man unterscheidet in drei Kategorien.

Die richtige Elektrode wählen für Materialien, die verzinkt werden müssen

In vielen Bereichen werden heute geschweißte Stahlbauwerke feuerverzinkt, um einen dauerhaften und langlebigen Korrosionsschutz zu erreichen. Das Feuerverzinken von Schweißkonstruktionen bereitet im Allgemeinen keine Schwierigkeiten, wenn die verfahrensspezifschen Besonderheiten des Feuerverzinkens (Schmelztauchverfahren, Arbeitstemperatur etwa 450 °C) und die sich daraus ergebenden Anforderungen an die Schweißkonstruktion berücksichtigt werden. 

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In der Praxis kommt es verhältnismäßig häufg vor, dass die Schweißnähte aus konstruktiven oder optischen Gründen „blecheben“ sein müssen. Trotz sorgfältigen Bearbeitens kann es dann mitunter geschehen, dass sich die Nähte nach dem Feuerverzinken deutlich abheben. Wenn sich lediglich der Zinküberzug im Bereich der Schweißnaht grau verfärbt, und sich daher nur optisch von der sonst silbrigen feuerverzinkten Stahlkonstruktion unterscheidet, sind im allgemeinen keine Probleme zu erwarten. Stehen die Nähte nach dem Verzinken freilich erhaben hervor, vermutet irrtümlich nicht allein der Laie, sondern manchmal selbst der Fachmann, dass entweder das Feuerverzinken die Naht geschädigt hat, oder deren Bearbeiten im Schweißbetrieb nicht fachgerecht und sorgfältig genug durchgeführt worden ist. Reklamationen sind dann häufg die Folge.

Hauptfaktor Silizium

Natürlich fragt man nach der Ursache, weshalb sich der Zinküberzug in manchen Fällen im Bereich der Schweißnähte anders ausbildet als auf der Oberfläche der übrigen Stahlkonstruktion, oder danach, warum sich an der Schweißnaht viel dickere Überzüge bilden. Seit langem ist bekannt, dass von der chemischen Zusammensetzung des Grundwerkstoffs die Reaktionen zwischen Eisen und Zink während des Verzinkungsvorganges entscheidend beeinflusst werden. 

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Hauptsächlich Siliziumgehalte im Stahl zwischen 0,03 und 0,12 % sowie mehr als 0,3 % können zu stärkerem Aufwachsen“ des Zinküberzugs und damit zu einer dickeren Zinkschicht und/oder einer Graufärbung führen. Dies gilt für die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes ebenso. Wenn zwischen diesem und dem Grundwerkstoff deutliche Unterschiede im Siliziumgehalt vorhanden sind, kann sich das im unterschiedlichen Aussehen und in unterschiedlicher Dicke des Zinküberzugs zwischen beiden bemerkbar machen. Auch unter dem Mikroskop sind im Mikroschliff deutliche Unterschiede zu erkennen.

Fülldraht anstelle von Massivdraht

Nachdem bekannt ist, dass ein ungünstiger Siliziumgehalt in der Schweißnaht das starke Aufwachsen des Zinküberzugs in diesem Bereich auslöst, stellt sich die Frage, wie sich diese Erscheinung vermeiden lässt. Häufg werden unlegierte oder niedriglegierte Stähle metall-aktiv-gasgeschweißt. Die dafür in EN 1668 und E 400 genormten  Massivdrahtelektroden weisen jedoch durchweg einen verhältnismäßig hohen Siliziumgehalt auf: 0,5 bis 0,7 % (Massivdrahtelektrode SG 1 (G2Si1)), 0,7 bis 1 % (SG 2 (G3Si1)), 0,8 bis 1,2 (SG 3 (G4Si1)). 

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Zwar muss man während des Schweißens mit einem gewissen Abbrand von Legierungselementen rechnen – daneben erfolgt ein Aufmischen des Schweißbades mit Grundwerkstoff – jedoch kann man allenfalls bei der Drahtelektrode SG1 davon ausgehen, dass sich der Siliziumgehalt im Schweißgut auf unkritische Werte vermindert. Sofern die Möglichkeit besteht, kann man durch Fülldrahtelektroden das Problem mildern oder umgehen. Besonders geeignet ist die Fülldrahtelektrode SG1, da die Norm für diese den recht günstigen Siliziumgehalt von 0,15 bis 0,45 im reinen Schweißgut angibt. Sollten beim Anwender Unsicherheiten hinsichtlich des Verhaltens der von ihm benutzten Drahtelektroden bestehen, kann „Probeverzinken“ mit praxisgerechten Tauchzeiten nähere Aufschlüsse bringen.

Auch Stabelektroden teilweise problematisch

Das Schweißen mit umhüllten Stabelektroden nimmt nach wie vor eine wichtige Rolle ein. Zwar gibt die Norm EN ISO 2560 „Umhüllte Stabelektroden zum Lichtbogenschweißen von unlegierten Stählen und Feinkornbaustählen“ eine übersichtliche Darstellung der mechanischen Eigenschaften und der Umhüllungstypen, Aussagen über die Zusammensetzung des Schweißgutes sind indes nicht enthalten.

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Rückschlüsse auf das Verhalten beim Feuerverzinken sind daher nicht möglich. Selbst innerhalb eines Elektrodentyps und bei gleichen mechanischen Kennwerten sind von Hersteller zu Hersteller Unterschiede in der Reaktion des abgeschmolzenen Schweißgutes mit dem Zink erkennbar. In einer kleinen Versuchsreihe, die sicher nicht repräsentativ ist, wurden einige Stabelektroden und drei Massivdrahtelektroden (Metall-Aktivgasschweißen unter Kohlendioxid) verschweißt. Es ergab sich folgendes Bild: Von 14 geprüften Stabelektroden, die im Bereich des Stahlbaues verhältnismäßig häufg benutzt werden, zeigten sechs eine mäßige bis starke Neigung zur Bildung dicker Überzüge; acht riefen keine verstärkten Reaktionen hervor. Von den untersuchten Massivdrahtelektroden bewirkte nur die mit dem Typ SG 1 (G2Si1) hergestellte Naht eine normale bis mäßige Reaktion; die Drahtelektroden SG 2 (G3Si1) und SG 3 (G4Si1) führten, wie erwartet, jeweils zu einem starken Schichtaufbau der Verzinkung. Bei den Stabelektroden ist kein unmittelbarer Zusammenhang zwischen den einzelnen Typen erkennbar. Jedoch zeichnet sich ab, dass das starke Aufwachsen von Zinküberzügen bevorzugt bei den Elektroden aus der Kennzahlenreihe 51 (Zugfestigkeit 510 bis 650 N/mm2, Streckgrenze 380 N/mm2) in Erscheinung tritt.

Probeschweißungen geben Aufschluss

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Reaktionen zwischen dem Grundwerkstoff und dem abgeschmolzenem Schweißgut einerseits sowie dem schmelzflüssigen Zink andererseits recht unterschiedlich ablaufen können. Liegen der Siliziumgehalt im Grundwerkstoff und im abgeschmolzenem Schweißgut verhältnismäßig dicht beieinander, so ist auch das Verhalten beim Feuerverzinken und damit der Aufbau des Zinküberzugs nahezu gleich.

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Sind jedoch große Unterschiede vorhanden – wobei dann oftmals das abgeschmolzene Schweißgut den deutlich ungünstigeren Siliziumgehalt aufweist -, ist mit starkem Aufwachsen der Zinkschicht auf der bearbeiteten Schweißnaht zu rechnen. Der Fertigungsbetrieb, der in dieser Hinsicht Probleme hat, sollte sich daher bemühen, Stab- und Drahtelektroden zu verwenden, deren abgeschmolzenes Schweißgut unter Berücksichtigung von Abbrand und Aufmischung einen unkritischen Siliziumgehalt erreicht. Die hierzu notwendigen Informationen sind aber im allgemeinen nicht in Vorschriften, Richtlinien und dergleichen zu fnden. Für den Anwender ist es jedoch verhältnismäßig einfach herauszufnden, ob die von ihm benutzten Stab- und Drahtelektroden die genannte Eigenschaft zeigen. Dazu ist es lediglich notwendig, Probebleche zu schweißen und entsprechend zu kennzeichnen. Das anschließende Feuerverzinken bei verlängerter Tauchzeit liefert direkt erkennbar nähere Aufschlüsse über das Verhalten der jeweiligen Schweißzusätze. Die beschriebene Erscheinung ist keine ausgesprochene Seltenheit. Sie tritt lediglich bei blecheben bearbeiteten Schweißnähten sichtbar in Erscheinung, da sie nur dort ohne Messgeräte unmittelbar erkennbar ist. Für den Anwender ist es aber mit keinem großen Aufwand verbunden, die für ihn günstigen Elektroden oder Schweißdrähte anhand weniger Tests herauszufnden.