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Grundkurs Schweißen: Elektroden, Zubehör und die Schweißvorbereitung |
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1. Schweißen ist mehr  Top |
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Der Sommerabend verläuft geschmeidig: Fortgeschrittene Stunde, angenehme Musik, sedierende Getränke und Personen der Geschlechtsopposition.
Man kommt ins Gespräch. Anekdote hier, Anekdote da. Die Werkstatt wird thematisiert. Metall. Autos. Schweißen. Verträumte Blicke des auffallend hübschen Gegenübers mit handwerklichen Ambitionen.
Verhinderte Tischlerin: "jaaaah, Schweißen würde ich auch gerne können." Sie spitzt den Mund, dreht das leere Weinglas gedankenverloren in den Händen und schlägt die Augen auf. Der Trafobesitzer ist dran! Man sammelt sich, klappt den Unterkiefer hoch und rückt die Augen zurecht.
Die jetzt notwendige Antwort kann den weiteren Verlauf des Abends entscheidend beeinflussen. Man hat die Wahl zwischen (a) der Einladung in die heimische "Werkstatt" um das Problem dort weiter zu erörtern oder (b) dem Hinweise darauf, dass zum Schweißen mehr nötig ist als der kurze Moment des Lichtbogens. Oder (c) der Antwort "ich auch", im Hinblick auf die Kunstfertigkeit der Schweißergilde.
Im Falle dieses Artikels sind wir Gentlemen und halten uns an Antwort b. Zum Schweißen ist mehr nötig als ein Trafo und eine gute Netzsteckdose. Elektroden zum Beispiel. Ein Arbeitsplatz, Schutzklamotten und brauchbar vorbereitete Werkstücke. Wenn man halbwegs ernst an die Sache geht, kommt man da nicht drumrum. |
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2. Ausrüstung und Klamotten Top |
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Wenn man den Trafo oder Inverter in die Werkstatt geschafft hat und den Netzstecker in der Dose klemmt, brummt das Gerät. Beruhigende 50 Hertz. Außerdem liegt Spannung zwischen Elektrodenhalter und der Masseklemme.
So wie das Schweißgerät Marke "Hing-Tsui" oder Marke "Stalingrad" sein kann, sehen auch Masseklemmen und Elektrodehalter aus. Schwere Verarbeitung hält länger, sorgt für guten Kontakt und hat weniger Übergangswiderstände. Der Elektrodenhalter hier im Bild ermöglich außerdem, die Elektroden in verschiedenen Winkeln einzuspannen. Sehr praktisch, wenn man in unbequemen Positionen schweißt.
Auch beim Elektrodenhandschweißen braucht man Schutzklamotten. Was alles dazu gehört, steht in aller Ausführlichkeit in der Schutzgas-Serie. In Sachen Schutzplünnen braucht man sie sogar dringender als beim Schutzgassschweißen. In aller Regel hat man es nämlich mit "mehr" heißem Zeug zu tun. Und mit heißer Schlacke, die entweder von selbst von der Schweißnaht runterplackt oder die man mit dem Schlackenhammer zermörsert. Dabei immer, immer, immer Schutzbrille tragen. Diese Schlackenteilchen sind glashart, heiß, spitz und springen meterweit.
Im Gegensatz zum Schutzgassschweißen ist der Lichtbogen beim Elektrodenhandschweißen (abhängig von der Stromstärke) in aller Regel heller. Das macht u.U. ein dunkleres Schutzglas im Schweißschild nötig. Die Gefahr in der Hitze des Gefechts einen soliden Großbrand auszulösen, ist ebenfalls nicht minder: Feuerlöscher oder Eimer Wasser stehen haben.
Schweißen kann man überall, wo man mit einem Elektrodenhalter hinrüsseln kann. Draußen, drinnen, unter Wasser (an der Bohrinsel mit speziellstem Equipment). Draußen ist manchmal problematisch, wenn Kriechströme bei Regenwetter für unmotivierte Muskelzucken sorgen. Am besten drinnen weiterarbeiten oder Gummimatte unterlegen oder trockene Sachen anziehen. |
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3. Schweißtisch und Schlackenhammer Top |
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Für kleine Schweißarbeiten und pusseliges Zeug ist der gute alte Schweißtisch aus der Lehrwerkstatt fein: hier ein Musterexemplar mit Gitterrost, durch den auch die ziemlich ungesunden Schweißrauche abgesaugt werden. Im Gegensatz zum Autogenschweißen sind die Rauche beim E-Schweißen nicht ganz so ungesund; eklig sind sie trotzdem. In jedem Fall gut lüften.
Auch nett bei diesem Tisch: man kann die runtergebrutzelten Elektrodenstumpen elegant entsorgen und muss sie nicht auf den Boden werfen, wo sie sich garantiert beim Arbeitskollegen in die Schuhsohle einbrennen, oder man später selbst drauf ausrutscht. Hier im Bild sieht man das, was man neben Trafo, Elektroden und eleganter Kleidung noch braucht: Schlackenhammer, Zange und Drahtbürste. Mit dem Schlackenhammer zackert man die Schlacke vom Werkstück, mit der Drahtbürste macht man anschließend alles fein sauber.
Will man das, was fertig geschweißt und heiß vor einem liegt, dann von a nach b tragen, empfiehlt sich eine Zange: alles andere ist reine Comedy. |
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4. Der Stahl Top |
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Zum Schweißen ist neben Trafo und Strom vor allem das Werkstück oder vielmehr der Werkstoff von enormer Bedeutung. Generell lassen sich ziemlich viele Werkstoffe elektrisch verschweißen. Stahl, legierte Stähle, Leichtmetalle, Guss. Da aber, wie schon im ersten Teil angedeutet, Schweißen Wissenschaft und Kunst gleichermaßen ist, halten wir uns wegen des enormen Schwierigkeitsgrades dieser Spezialfälle an den allereinfachsten Fall und der ist aus Stahl.
Und weil Stahl nicht gleich Stahl ist und es die tollsten und kompliziertesten Legierungen gibt, halten wir uns auch hier an den einfachsten Fall und der ist Baustahl.
Diese Festlegung und Einschränkung ist enorm wichtig, weil die Elektrode als Zusatzwerkstoff unbedingt zu dem Grundwerkstoff (also dem Werkstück) passen muss. Man kann Baustahl auch mit Edelstahlelektroden verschweißen, das geht prima, ist aber eine Ausnahme.
Baustahl ist das, was früher ST 37 hieß, heute z.B. unter 1.0037 oder 1.0044 läuft und als schwarzes Zeug beim Stahldealer des Vertrauens im Regal liegt. Als Flachstahl, Quadratrohr, I-Träger oder wie auch immer. Wenn eine Schweißung aus irgendwelchen Gründen immer wieder in die Hose geht und alle anderen Fehlerquellen ausgeschlossen sind, kann es deshalb am Grundwerkstoff liegen. Die Schweißeignung sinkt mit steigendem Kohlenstoffgehalt und anderen Legierungsbestandteilen.
Grauguss lässt sich nur mit speziellen Elektroden verschweißen und wird dazu meist auch vorgewärmt. Ebenso problematisch sind Automatenstähle für spanende Fertigung, die Schwefel und Phosphor enthalten und auch schlecht zu schweißen sind. |
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5. Elektroden und Wärme Top |
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Beim Schweißen werden, wenn der Lichtbogen einmal brennt, in einem Plasma winzige Brösel vom Schweißstab, der Elektrode abgeschmolzen und fliegen auf die Werkstückseite. Das Werkstück wird auch angeschmolzen - hier bildet sich an der Schweißstelle ein Schmelzbad. Dieses Schmelzbad kann klein sein oder groß, genau wie das Werkstück klein oder groß sein kann.
Interessant ist dabei vor allem die Wärmemenge, die das Werkstück zu schlucken im Stande ist. Kann man sich vorstellen: ein 100Kilo-Amboß, den man mit einer Elektrode traktiert, schluckt mehr Wärme als ein 10Zentimter langes Fitzelchen Winkelprofil. Und diese Wärme verschwindet schneller als man denkt; bei jedem Schweißgerät (ob Autogen oder MIGMAG oder Elektrode) gibt es durch die begrenzte Menge Wärme, die rauskommt, eine gewisse Grenze an verschweißbarem Material.
Beim Elektrodenhandschweißen gibt es diese Grenze auch. Und weil Werkstück und Elektrode nicht nur von der Legierung her ungefähr zueinander passen müssen, sondern auch von der Wärmemenge und der Größe des Schweißbades, muss die Dicke der Elektrode auf das Werkstück abgestimmt sein. Darüber hinaus lassen sich nicht alle Elektroden in allen Positionen verschweißen - nicht jede Elektrode ist "kletterwillig" und lässt sich steigend oder überkopf verschweißen.
Dieses Problem mit dem überkopf-Schweißen hat man spätestens dann, wenn das Werkstück zu schwer, zu groß oder fest eingebaut ist und man es nicht in eine angenehme Schweißposition drehen kann. Man braucht dann neben der Fähigkeit, eine Steignaht hinzulegen, auch die passende Elektrode. |
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6. Elektroden, ihre Norm und Feuchte Top |
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Wir bleiben beim einfachsten: einer Auftragsschweißung und einer einfachen Kehlnaht mit dem Grundwerkstoff Baustahl. Wenn man zum Elektrodenonkel geht und erzählt, was man da um Mitternacht auf dem Friedhof zu schweißen hat, wird der im Zweifel das richtige Paket Zauberstäbe aus dem Regal ziehen. Auf der Packung steht dann in allerfeinstem Fachchinesisch, was für Elektroden da so viel Geld gekostet haben.
Ein guter Link mit Normen findet sich auf der Homepage DER FIRMA OERLIKON.
Das hier abgebildete Paket Elektroden enthält Zauberstäbe nach EN 499. Mindestzugfestigkeit des Schweißgutes 380 N/mm², dick rutilumhüllt, alle Positionen außer fallend. Schweißbar an Gleichstrom oder Wechselstrom. Mmmmh.
Die Umhüllung der Elektrode ist das, was dafür sorgt, dass die Schweißnaht nicht verbrennt und das Verfahren Elektrodenhandschweißen überhaupt existiert. Beim Schutzgassschweißen sorgt eine Glocke aus chemisch reaktionsfaulem Gas dafür, dass kein Sauerstoff in die glühende Schmelze kommt und die Schweißnaht versaut. Beim Gebrutzel mit der Elektrode besorgt die Umhüllung, die gleichfalls verbrennt den Schutz. Sie bewahrt das Schweißbad vor Sauerstoff, enthält u.U. noch weitere Stoffe um die Qualität der Schweißstelle zu erhöhen, stabilisiert den Lichtbogen und hält die Schweißstelle warm. Dieses Warmhalten sorgt für kleinere Poren und ein gleichmäßiges Gefüge. Ohne Umhüllung kein Elektrodenhandschweißen.
Darüber hinaus müssen Elektroden trocken gelagert werden. Bei hoher Luftfeuchtigkeit nimmt die Umhüllung nämlich Wasser auf und verschlechtert die Schweißeigenschaften der Elektrode erheblich. Feuchte oder mal feuchtgewordene Elektroden lassen sich nicht vernünftig zünden, backen und brennen unregelmäßig. Sind die Dinger richtig naß geworden, bröselt die Umhüllung sogar vom Kern. Diese Stängel kann man wegwerfen. Mit allen anderen kann man im heimischen Backofen einen Trocknungsversuch unternehmen: Freundin unter Vorwand ausser Haus schicken, höchste Stufe, eine Stunde auf dem Rost. Kurz abkühlen lassen, würzen und ab in eine luftdichte Verpackung. In der Werkstatt frisch servieren. |
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7. Konstruktion und Rostfreiheit Top |
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Die Dicke der Elektrode sollte der Dicke des Werkstücks oder dem Spalt zwischen den Werkstücken angepasst sein.
Dickes Werkstück, dicke Elektrode, - dünnes Werkstück, dünne Elektrode. Das passt fast immer. Die meisten Elektroden gibt’s in Stufen zwischen 1,5 und 6mm. Die 6mm-Teile sind ziemlich Prügel, mit denen man dem Koreaner im Schiffbau Jobs wegnehmen kann, die 1,5mm-Elektroden dünne Stäbchen, die wirklich nur für Bleche von 1 bis 3 Millimeter taugen. Die meisten Fälle liegen dazwischen.
Zu guter Letzt ist die Vorarbeit beim Schweißen wenigstens die Hälfte des Ergebnisses. Meist noch viel mehr. Das betrifft zum einen die "konstruktive Durchbildung" der Schweißstelle als auch die Beschaffenheit derselben. Sollte man sich für Heim und Garten einen dekorativen Galgen aus Quadratrohr schweißen, wird das Ding den Nachbarn kaum aushalten, wenn man die diagonale Aussteifung vergisst. Und wenn auf dem alten Material noch restliche Rostschutzfarbe klebt, erntet man beim Schweißen statt sauberem Lichtbogen nur Gespratzel und Gepratzel. Und den Hohn von jenseits des Gartenzauns. Diese Vorbereitung gehört mithin zum Schweißen wie das Gerühre mit der Elektrode und der sonore Ton des Lichtbogens. Wie das elektrische Feuerwerk aussieht, wie man es anzündet und welche Fehler gerne vorkommen, steht in der nächsten und letzten Folge. Junge Damen bitte weiterlesen. |
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09.01.2007 |
Danke für die gottseidank nicht dröge verpackte Erläuterung. Konnte mir nicht vorstellen, was backen mit Elektroden zu tun hat und habe es hier gefunden. Halleluja! Wo ist die Fortsetzung? Sollte hier ebenfalls zu finden sein. Oder nicht? [Grübel] - bitte noch mal genau schauen! JEM |
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13.08.2008 | encard |
Klasse-Artikel. Gut vermittelte Fachkunde.
Das gute an diesen Texten ist, dass sie von Leuten geschrieben wurden, die das alles tausendfach selbst durchgeführt haben und die die zwar kleinen aber oft entscheidenden Details und Fußangeln kennen. Bei Anleitungen, die von den entsprechenden Herstellern gesponsert oder von anderweitig Befangenen erstellt werden, ist immer auch ein deutliches Restrisiko, nämlich dass dem Neueinsteiger nur soviel über das Thema erzählt wird, dass es die eigenen Interessen nicht berührt.
Objektivität und Sachlichkeit können dabei auf der Strecke bleiben; möglicherweise Nachteiliges an den eigenen Produkten wird verschwiegen.
Danke und beste Grüße
Encard, B.-Kreuzberg
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07.07.2009 | Michel |
Halleluja!! Was eine Geniale Beschreibung des Elektrodenschweißens. Nun weiss ich auch, warum ich mit meinem Erbstück (saumäßig schwer) von meinem Opa nicht klar komme, die Elektroden sind Uralt und wurden warscheinlich schon mehrmals feucht!! Ich wusste gar nicht, dass man mit Elektroden auch Bleche schweißen kann. Werde mit in den nächsten Tagen mal ein paar passende Elektroden besorgen.
Vielen Dank an die Autoren dieser Seite, ihr macht das super |
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16.09.2009 | David |
Vielleicht sollte noch gesagt werden, dass Elektroden unbedingt beim Eisenwarenhändler (die dort sehr viel Teurer sind) und nicht im Baumarkt gekauft werden sollten. Recht hast Du. Wunderbar ist manchmal auch der Raiffeisenhändler. Immer wichtig: Elektroden müssen in einer ungeöffneten, eingeschweissten Verpackung sein und dürfen kein Wasser gezogen haben. JEM |
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02.06.2010 | Andy |
Vielen Dank! Ein SUPER Artikel! Alles kurz und bündig dazu auch verständlich für einen Anfänger wie mich. |
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24.06.2010 | Björn |
Wie siehts aus mit Verzinktem Stahl? Stromstärke eher HOCH drehen, oder?
PS: GENIALE Artikel und sehr verständlich. Viel Witz und Sachdienliches dabei. Und für einen Schweißunerfahrenen, wie ich einer bin und sich gerade mal damit beschäftigen will, leicht zu verstehen.
MAch weiter so....RESPEKT! |
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01.08.2010 | Alex |
gut geschriebene erklärung. vielleicht kannst du noch eine rechenfaustformel für elektrodendimensionierung im Bezug auf die Materialstärke geben. welche "universalelektrode würdest du für 316 L verbindungen mit 235/ 275 Baustählen empfehlen.
mein verkäufer schwärmt von Magna gold.
Danke
alex Ich bin kein Schweißfachingenieur. Faustformel für einfache Nähte: Materialstärke entspricht Elektrodenstärke. Bis zu dem Punkt, wo Du Wurzelnählte machst. Magna Gold kenne ich nicht. JEM |
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Der Schweißtrafo
Zum Artikel vom 01.12.2003