Das MMA Schweißverfahren mit Schweißelektroden ( E-Hand Schweißen, Lichtbogenhandschweißen)
Beim Verschweißen von Schweißelektroden / Stabelektroden (MMA) kommen umhüllte Elektroden zum Einsatz. Die eingesetzten Elektroden sind bei diesem Verfahren Lichtbogenträger und Schweißzusatz in einem. Beim Schweißvorgang bildet die Umhüllung, welche um den sogenannten Kernstab liegt Schutzgase, welche das Schweißbad bzw. die entstehende Schweißnaht vor der Oxidation mit der Atmosphäre abschirmt. Hierbei entstehen Schlacken, welche die Oberflächenspannung des aufgeschmolzenen Materials verringern und gleichzeitig für eine gleichmäßige Abkühlung des Werkstücks und eine Bindung von Verunreinigungen sorgt. Beim Verschweißen von Stabelektroden entstehen im Vergleich zum WIG Schweißverfahren deutliche Schweißspritzer, welche das Bauteil rundherum verunreinigen. Die Schlacke wird nach dem Beenden des Schweißvorgangs mit Hilfe eines so genannten „Schlackenhammers“ entfernt.
Schweißelektroden und ihre Umhüllung
Die Umhüllung von Schweißelektroden beeinflusst beträchtlich das Verhalten beim Schweißen mit Stabelektroden. So werden viele verschiedene Umhüllungstypen für verschiedenste Anwendungsgebiete und Schweißeigenschaften in der Fertigung eingesetzt. Verschiedene Typen erwirken individuelle Schweißeigenschaften, welche sich zum Beispiel auf die Stabilisierung und Ionisierung des Lichtbogens, die Ausbringung, also die Abschmelzleistung, im Verhältnis des abgeschmolzenen Schweißguts zur Masse des Kernstabes oder die Abschirmung des Schweißgutes durch Schutzgase gegen eine Oxidation mit der Atmosphäre auswirken.
Im Grunde wird zwischen folgenden Ummantelungen unterschieden:
| Umhüllungstyp | Bedeutung | Beschreibung |
|---|---|---|
| R / RR | Rutil / Dick-rutil | Universale, sehr beliebte Standardelektroden für Schweißungen an verschieden Baustählen. Feines, glattes Nahtaussehen bei guten mechanischen Gütewerten. Sehr gute Zünd- und Wiederzündeigenschaften und somit leicht zu beherrschen (geeignet für Anfänger). Gebildete Schlacke kann leicht entfernt werden. Geeignet für Heftarbeiten. |
| B | Basisch | Herausragende Zähigkeits- und Festigkeitswerte bzw. mechanische Gütewerte. Grober Tropfenübergang. Eingeschränkte Wiederzündfähigkeit auf Grund von basischer Umhüllung. Daher nicht geeignet für Heftarbeiten. Universal einsetzbar im Stahlbau, jedoch mit hohem Bedarf an der Nachbearbeitung der Schweißnaht so wie hohem Anspruch an das Können des Schweißers. Geeignet für hochfeste Stähle. |
| RB | Rutil-basisch | Rutil-basische Elektroden bilden den Kompromiss zwischen den „R“ und „B“ Typen von Stabelektroden. Sehr gut geeignet für steigende Schweißnähte (Steignähte) und Wurzellagen am Rohr. Wird auf Grund der Eigenschaften bevorzugt im Rohrleitungsbau verwendet. Auf Grund von basischen Anteilen jedoch ebenfalls nicht zum Heften geeignet. |
| C | Cellulose | Hervorragend geeignet zum Schweißen in fallenden Positionen (Fallnähte) auf Grund von geringerer Schlackenbildung. Somit wird die Gefahr von vorlaufender Schlacke beim fallenden Schweißen minimiert (Schlackeneinschluss). Gute mechanische Gütewerte. |
| RC | Rutil-cellulose | Kompromiss zwischen Umhüllungen der Typen „R“ und „C“. Universale Anwendungen im Stahlbaubereich und relativ leicht zu beherrschen. Ermöglicht ebenfalls das Schweißen von Fallnähten und gilt als „Allround-“ Elektrode. |
| A | Sauer | Bietet schwächere mechanische Gütewerte als andere Umhüllungstypen, jedoch mit sehr feinem Tropfenübergang. Äußerst dünnflüssiges Schweißgut und auf keinen Fall für Zwangslagen geeignet. Vereinzelt noch als RA (Rutil-Sauer) Elektrode in Deutschland zu finden. |
Schweißelektroden und ihre Normen
Generell gilt beim Schweißen, dass das Schweißgut – in diesem Fall die Schweißelektrode – der chem. Zusammensetzung des Grundwerkstoffes (Werkstück) entsprechen oder dessen Werte übertreffen sollte, um ein zufriedenstellendes Schweißergebnis herzustellen. In der Regel sind Schweißelektroden mit einer Norm bedruckt, welche unter Anderem einen Aufschluss über die mechanischen Gütewerte der Stabelektrode liefert.
Als Beispiel nehmen wir eine unserer beliebtesten Elektroden - nämlich unsere universal einsetzbaren "VDB RR6 Schweißelektroden". Die Norm dieser Schweißelektrode, in diesem Beispiel DIN EN ISO 2560-A, lautet:
DIN EN ISO 2560-A: E 42 0 RR 12
Mit Hilfe dieser Norm lässt sich mit nachfolgender Tabelle folgendes erschließen:
| E | 42 | 0 | - | RR | 1 | 2 | - |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
- 1 = Schweißverfahren – E = Lichtbogenhandschweißen
- 2 = Mindeststreckgrenze 420 Re N/mm² , Zugfestigkeit 500-640 Rm N/mm²
- Und Mindestbruchdehnung A5 20 %
- 3 = Mindestkerbschlagarbeit 47J bei 0°C
- 4 = Entfällt
- 5 = Umhüllungstyp Dick Rutil-umhüllt „RR“
- 6 = (1) Verschweißbarkeit bei Gleich- und Wechselstrom
- 7 = (2) Verschweißbar in allen Positionen. Ausgenommen Fallnähte
Diese Daten lassen sich mit Hilfe unserer Tabellen "DIN Normen für Schweißelektroden" zu jeder Schweißelektrode einfach und schnell ermitteln. Da diese Tabellen und DIN Normen sehr ausführlich sind, haben wir diese in gesonderten Kategorien zusammengefasst. Dies bewahrt die Übersichtlichkeit dieses Schriftstückes.
Sie finden die vollständige Auflistungen hier:
DIN 8555 Hartauftragungen
DIN EN ISO 2560-A niedriglegierte Stähle
DIN EN ISO 3581-A hochlegierte Stähle
Auswahl der richtigen Schweißelektrode und Stromstärke
Eine immer wiederkehrende Frage von Hobby- und Gelegenheitsschweißern lautet: Welche Schweißelektrode nehme ich für welchen Grundwerkstoff und wie hoch stelle ich den Schweißstrom (A) ein? Diese Frage pauschal für jeden zu beantworten ist schlicht unmöglich, da hier sehr viele Faktoren eine wichtige Rolle spielen. Dazu gehören beispielsweise die Fragen: Welches Material soll in welcher Materialstärke und Schweißposition verschweißt werden? Welcher Elektrodendurchmesser wird gewählt? Wir möchten hierzu folgende Richt- und Erfahrungswerte weiter geben. In der Tabelle ganz oben wurde bereits ausgiebig über die verschiedenen Umhüllungstypen und deren Eigenschaften so wie Anwendungsgebiete informiert.
Die anzuwendende Stromstärke ist unter Anderem abhängig vom Material des Wekstücks, der Schweißposition und der Blechdicke so wie der Größe des Werkstücks. Zu jedem der Schweißzusatzwerkstoffe von VDB-Schweisstechnik ist ein höchst informatives Datenblatt für jeden Anwender frei zugänglich. Die dort genannten Stromstärken (jeweils ganz unten im Datenblatt) sind so zu verstehen, dass die minimalste Stromstärke ein Richtwert ist, bei dem die entsprechende Elektrode sich gerade noch verschweißen lässt und einen stabilen Lichtbogen entstehen lässt. Der maximale Wert gibt die höchste Belastbarkeit der Elektrode wieder.
Kurzer Exkurs:
Günstig erworbene Baumarktgeräte können mehr Leid als Freud verursachen. Die Schuld wird üblicher Weise gerne dem „schlechten“ Schweißzusatz, der Stabelektrode zugeschoben. Bei minderwertigen Baumarktgeräten mit einem Verkehrswert von beispielsweise unter 200 €, kann die Gefahr hoch sein am falschen Ende gespart zu haben. Die folgenden Richtwerte gelten also für eine zumindest „semiprofessionelle“ Schweißanlage. Diese beziehen sich im Übrigen auf alle Schweißverfahren für die wir auch Schweißzusätze im Programm haben. „VDB-Schweisstechnik“ vertreibt ausschließlich hochwertigste Schweißzusatzkomponenten von erfahrenen und renommierten Herstellern.
Zurück zum Thema:
Die folgende Tabelle gibt Aufschluss über die einzustellende Stromstärke:
| Blechdicke Werkstück Angabe in mm | Durchmesser Schweißelektrode | Strom in Ampere (A)* |
|---|---|---|
| 1,0 – 2,0 | 1,6 – 2,0 mm | 25 – 50 |
| 2,0 – 4,0 | 2,0 – 2,5 mm | 50 – 100 |
| 4,0 – 8,0 | 2,5 – 3,2 mm | 100 – 140 |
| 8,0 – 12,0 | 3,2 – 5,0 mm | 140 – 220 |
| *verlässlichere Aussagen zur Stromstärke finden sie in unseren VDB-Schweisstechnik Datenblättern. Die Datenblätter zu jedem Schweißzusatzwerkstoff finden sie jeweils auf der Artikelseite des Produktes welches sie erwerben möchten. | ||
Als Faustformel für die Stromsärtke gilt:
Durchmesser der Schweißelektrode x 30 = Stromstärke
Fallbeispiel: Elektrode = Kernstabdurchmesser 4,0 mm * 30 = 120 (A)
Diese Faustformel ist aber nur mit Vorsicht anzuwenden da in der Praxis oft unbrauchbare Stromstärken errechnet werden. Das Ausprobieren und Herantasten ist im Zweifel also die beste Lösung.
Polarität und Stromart
Grundsätzlich geben unsere Produktdatenblätter eine Auskunft, über die Verschweißbarkeit bei Gleich- und Wechselstrom so wie die empfohlene Polarität der zu verschweißenden Stabelektrode (bei Gleichstrom). Sofern nicht anders angegeben kann man folgende Angabe als Richtungsweisung nutzen, welche jedoch nicht immer zutreffend ist:
Hochlegierte, rostfreie Stahlsorten: Elektrodenhalter ( + ) , Werkstück ( - )
Un- und niedriglegierte Stahlsorten: Elektrodenhalter ( - ) , Werkstück ( + )
Hierbei sind allerdings auch öfter Ausnahmen zu beachten wie zum Beispiel: Rein-basische Elektroden bei niedriglegierten Baustählen lassen sich besser am ( + ) Pol verschweißen.
Vorteile und Nachteile des MMA Schweißverfahrens (Lichtbogenhandschweißen)
Der große Vorteil von Schweißelektroden ist, dass diese "bei Wind und Wetter" einsetzbar sind. Somit sind diese im Innen- und Außenbereich stets einsetzbar. Die hohe Zugänglichkeit zu den zu verschweißenden Bauteilen auf Grund der kompakten Schweißart, ist ein weiterer klarer Vorteil. Somit kann in engen Bereichen geschweißt werden die bei anderen Verfahren nicht oder nur sehr schwer zugänglich wären. Dies führt uns zum nächsten Vorteil: Beim Lichtbogenhandschweißen mit Schweißelektroden muss keine Gasflasche mitgeführt werden. Die verwendeten Schweißanlagen sind meist sehr kompakt und weisen ein geringes Gewicht auf. Somit gewähren diese hohe Flexibilität und Mobilität.
Nachteile des Schweißverfahrens: Die beim Schweißen entstehenden Schweißspritzer verunreinigen das Werkstück und werden in der Regel nach dem Schweißen entfernt. Entstandene Schlacke muss mit einem Schlackenhammer entfernt und entsorgt werden. Beim Schweißprozess entstehende Schweißrauche müssen sorgfältig abgesaugt werden und sollten nicht in die Atemwege gelangen.