Das klingt zu schön, um wahr zu sein. Wo liegt also das Problem? Schweißen ist in der Regel erforderlich, um fast alles aus einer der über 150 Edelstahlsorten herzustellen. Das Schweißen von Edelstahl ist eine komplexe Aufgabe. Zu den Problemen gehören unter anderem das Vorhandensein von Chromoxid, die Kontrolle der Wärmezufuhr, das richtige Schweißverfahren, der Umgang mit sechswertigem Chrom und die richtige Vorgehensweise.
Trotz der Schwierigkeiten beim Schweißen und Veredeln dieses Materials bleibt Edelstahl eine beliebte und manchmal sogar einzige Option für viele Branchen. Kenntnisse über die sichere Anwendung und den richtigen Zeitpunkt für das jeweilige Schweißverfahren sind entscheidend für erfolgreiches Schweißen. Dies kann der Schlüssel zu einer erfolgreichen Karriere sein.
Warum ist das Schweißen von Edelstahl so schwierig? Die Antwort liegt in seiner Entstehung. Weichstahl, auch bekannt als Baustahl, wird mit mindestens 10,5 % Chrom vermischt, um Edelstahl herzustellen. Das zugesetzte Chrom bildet eine Chromoxidschicht auf der Stahloberfläche, die die meisten Arten von Korrosion und Rost verhindert. Hersteller fügen dem Stahl unterschiedliche Mengen Chrom und andere Elemente hinzu, um die Qualität des Endprodukts zu verändern, und verwenden dann ein dreistelliges System zur Unterscheidung der Güteklassen.
Zu den häufig verwendeten Edelstahlsorten gehören 304 und 316. Der günstigste davon ist 304, der 18 Prozent Chrom und 8 Prozent Nickel enthält und in allen Bereichen von Autoverkleidungen bis hin zu Küchengeräten verwendet wird. Edelstahl 316 enthält weniger Chrom (16 %) und mehr Nickel (10 %), dafür aber auch 2 % Molybdän. Diese Verbindung verleiht Edelstahl 316 zusätzliche Beständigkeit gegen Chloride und Chlorlösungen und macht ihn zur besten Wahl für den Einsatz in Meeresumgebungen sowie in der chemischen und pharmazeutischen Industrie.
Eine Schicht Chromoxid kann die Qualität von Edelstahl verbessern, ist aber genau das, was Schweißer so verärgert. Diese nützliche Barriere erhöht die Oberflächenspannung des Metalls und verlangsamt so die Bildung eines flüssigen Schweißbades. Ein häufiger Fehler ist die Erhöhung der Wärmezufuhr, da mehr Wärme die Fließfähigkeit des Schweißbades erhöht. Dies kann sich jedoch negativ auf Edelstahl auswirken. Zu viel Hitze kann zu weiterer Oxidation führen und das Grundmetall verziehen oder durchbrennen. In Kombination mit Blechen, die in großen Industrien wie der Autoabgasindustrie verwendet werden, hat dies höchste Priorität.
Hitze zerstört die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl vollständig. Zu viel Hitze führt dazu, dass die Schweißnaht oder die umgebende Wärmeeinflusszone (WEZ) schillert. Oxidierter Edelstahl erzeugt erstaunliche Farben von Hellgold über Dunkelblau bis hin zu Violett. Diese Farben dienen zwar als schöne Illustration, können aber auf Schweißnähte hinweisen, die bestimmte Schweißanforderungen nicht erfüllen. Selbst die strengsten Spezifikationen sehen keine Schweißnahtverfärbungen vor.
Es ist allgemein anerkannt, dass sich das Wolfram-Schutzgasschweißen (WIG) am besten für Edelstahl eignet. Historisch gesehen war dies im Allgemeinen so. Dies gilt auch heute noch, wenn wir versuchen, kräftige Farben in kunstvolle Webarbeiten einzubringen, um höchste Qualitätsstandards in Branchen wie der Kernenergie und der Luft- und Raumfahrt zu erfüllen. Dank moderner Inverterschweißtechnologie ist das Metall-Schutzgasschweißen (MSG) jedoch zum Standard in der Edelstahlproduktion geworden, nicht nur in automatisierten oder robotergestützten Systemen.
Da MSG-Schweißen ein halbautomatisches Drahtvorschubverfahren ist, bietet es eine hohe Abschmelzleistung, die zur Reduzierung der Wärmezufuhr beiträgt. Einige Experten sagen, es sei einfacher zu handhaben als WIG-Schweißen, da es weniger auf die Fähigkeiten des Schweißers als vielmehr auf die Fähigkeiten der Schweißstromquelle ankommt. Dies ist zwar ein strittiger Punkt, aber die meisten modernen MSG-Stromquellen verwenden vorprogrammierte Synergielinien. Diese Programme dienen dazu, Parameter wie Stromstärke und Spannung abhängig vom eingegebenen Füllmetall, der Materialstärke, der Gasart und dem Drahtdurchmesser einzustellen.
Einige Inverter können den Lichtbogen während des Schweißprozesses anpassen, um einen konstant präzisen Lichtbogen zu erzeugen, Abstände zwischen den Teilen zu berücksichtigen und hohe Schweißgeschwindigkeiten einzuhalten, um Produktions- und Qualitätsstandards zu erfüllen. Dies gilt insbesondere für automatisiertes oder Roboterschweißen, aber auch für manuelles Schweißen. Einige Stromquellen auf dem Markt verfügen über eine Touchscreen-Oberfläche und Brennersteuerungen für eine einfache Einrichtung.
Das Schweißen von Edelstahl ist eine komplexe Aufgabe. Zu den wichtigsten Aspekten gehören das Vorhandensein von Chromoxid, die Kontrolle der Wärmezufuhr, das richtige Schweißverfahren, der Umgang mit sechswertigem Chrom und die richtige Anwendung.
Die Wahl des richtigen Gases für das WIG-Schweißen hängt in der Regel von der Erfahrung oder der Anwendung des Schweißtests ab. Beim WIG-Schweißen, auch Wolfram-Inertgas (WIG) genannt, wird in den meisten Fällen nur ein Inertgas verwendet, üblicherweise Argon, Helium oder eine Mischung aus beiden. Unsachgemäße Zufuhr von Schutzgas oder Wärme kann dazu führen, dass die Schweißnaht übermäßig gewölbt oder seilartig wird. Dies verhindert die Vermischung mit dem umgebenden Metall, was zu einer unansehnlichen oder ungeeigneten Schweißnaht führt. Die Bestimmung der optimalen Mischung für jede Schweißnaht kann viel Ausprobieren erfordern. Gemeinsam genutzte GMAW-Produktionslinien tragen dazu bei, Zeitverlust bei neuen Anwendungen zu reduzieren. Wenn jedoch höchste Qualitätsanforderungen gestellt werden, bleibt das WIG-Schweißverfahren die bevorzugte Methode.
Das Schweißen von Edelstahl stellt für Personen mit einem Schweißbrenner ein Gesundheitsrisiko dar. Die größte Gefahr geht von den beim Schweißvorgang freigesetzten Dämpfen aus. Erhitztes Chrom erzeugt eine Verbindung namens sechswertiges Chrom, die bekanntermaßen Atemwege, Nieren, Leber, Haut und Augen schädigt und Krebs verursacht. Schweißer müssen stets Schutzausrüstung, einschließlich einer Atemschutzmaske, tragen und vor Schweißbeginn für eine gute Belüftung des Raumes sorgen.
Die Probleme mit Edelstahl enden nicht nach dem Schweißen. Edelstahl erfordert auch bei der Endbearbeitung besondere Aufmerksamkeit. Die Verwendung einer mit Kohlenstoffstahl verunreinigten Stahlbürste oder eines Polierpads kann die schützende Chromoxidschicht beschädigen. Selbst wenn Schäden nicht sichtbar sind, können diese Verunreinigungen das fertige Produkt anfällig für Rost oder andere Korrosion machen.
Terrence Norris ist leitender Anwendungsingenieur bei Fronius USA LLC, 6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, 219-734-5500, www.fronius.us.
Rhonda Zatezalo ist freie Autorin für Crearies Marketing Design LLC, 248-783-6085, www.crearies.com.
Dank der modernen Inverterschweißtechnologie ist das Gas-GMAW zum Standard in der Edelstahlproduktion geworden, nicht nur bei automatischen oder Robotersystemen.
WELDER, früher Practical Welding Today, repräsentiert die Menschen, die die Produkte herstellen, mit denen wir täglich arbeiten. Das Magazin betreut die Schweißerbranche in Nordamerika seit über 20 Jahren.
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