13 Schweißfehler & Laserschnitt-Design-Tipps zu deren Vermeidung
Wenn Sie einen ganzen Artikel über Schweißfehler und Tipps zu deren Vermeidung, sind Sie vermutlich bereits mit Schweißverfahren vertraut. Falls…
Schweißfehler sind Unregelmäßigkeiten, die während verschiedener Schweißprozesse auftreten. Es gibt zahlreiche Gründe, warum während eines Schweißvorgangs Fehler entstehen können.
Schweißdienstleistungen werden vor allem in der Fertigungsindustrie eingesetzt, um Metalle beim Bau von Gebäuden, Brücken, Automobilen, Flugzeugen, Rohrleitungen und vielen weiteren Objekten zu verbinden. Dennoch ist das Schweißen kein perfekter Prozess, da zahlreiche Arten von Schweißfehlern sowohl im Inneren als auch an der Oberfläche des verschweißten Metalls auftreten können.
Werfen wir einen Blick auf einige der häufigsten Schweißfehler, ihre Ursachen und die jeweiligen Lösungen.
Ein Schweißfehler entsteht durch eine mangelhafte Schweißnaht, die die Festigkeit der Verbindung beeinträchtigt. Er überschreitet die zulässigen Toleranzen im Schweißprozess.
Unregelmäßigkeiten können sich in Form von Maßabweichungen zeigen, bei denen das Ergebnis nicht dem Standard entspricht. Sie können aber auch als Unterbrechung oder in den Materialeigenschaften auftreten. Häufige Ursachen für Schweißfehler sind fehlerhafte Schweißmuster, falsche Materialauswahl, mangelndes Können oder falsche Maschineneinstellungen, wie Schweißgeschwindigkeit, Stromstärke und Spannung.
Wenn ein Schweißmetall einen Fehler aufweist, gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Problem zu beheben. In manchen Fällen kann das Metall repariert werden, in anderen ist das Metall bereits geschmolzen und der Schweißvorgang muss neu gestartet werden.
Schweißunregelmäßigkeiten entstehen aus unterschiedlichen Gründen und führen zu verschiedenen Schweißfehlern. Grundsätzlich werden sie in zwei Hauptkategorien unterteilt: innere Schweißfehler und äußere Schweißfehler.
Äußere Schweißfehler sind Unregelmäßigkeiten im Schweißmetall, die mit bloßem Auge sichtbar sind.
Risse sind die gravierendsten Schweißfehler, da sie sich rasch vergrößern und so unweigerlich zum Versagen führen. Schweißrisse werden hauptsächlich nach ihrer Entstehungsart in der Schweißraupe klassifiziert.
Längsrisse verlaufen parallel zur Schweißraupe, während Querrisse sich quer über die Breite erstrecken. Kraterrisse entstehen am Ende der Raupe, wo der Lichtbogen endet.
Schweißrisse können zudem bei unterschiedlichen Temperaturen auftreten:
Porosität bezeichnet die Entstehung von Hohlräumen im Schweißbad, die durch eingeschlossene Gasblasen verursacht werden. Sie ist ein häufiger Fehler beim Einsatz von Schutzgas, wie es beispielsweise beim WIG- und Elektrodenschweißen verwendet wird. Fehlendes, zu wenig oder zu viel Schutzgas kann zur Verunreinigung des Metalls führen und die Festigkeit der Naht verringern.
Stärkere Formen der Porosität äußern sich als Lunker oder Blasen, wenn große Gasblasen im Schweißbad eingeschlossen werden. Zudem können sich kleinere Gasmoleküle mit dem Schweißmetall verbinden und so eine unreinere Verbindung schaffen.
Einbrandkerben können auf verschiedene Arten entstehen, sind jedoch meist auf zwei Hauptursachen zurückzuführen: Zum einen zu hohe Stromstärke, wodurch die Kanten der Verbindung schmelzen und ins Schweißbad abfließen; zum anderen die unzureichende Zugabe von Zusatzwerkstoff. Dies führt zu einer verringerten Querschnittsfläche und damit zu Kerben oder Rillen entlang der Schweißnaht, die bei Belastung zu erhöhter Spannung führen. Dieser Fehler tritt meist am Übergang der Naht oder bei Mehrlagenschweißungen an der Verbindungsfläche auf. Einbrandkerben können kontinuierlich, punktuell oder zwischen den Lagen auftreten.
Zudem können sich Wasser und Schmutz in der Kerbe ansammeln und so die Korrosion in dem bereits geschwächten Bereich beschleunigen.
Überlauf beschreibt überschüssiges Metall, das sich um die Schweißraupe herum ausbreitet. Das aufgetragene Zusatzmetall verbindet sich nicht richtig mit dem Grundmetall und bildet typischerweise eine rundliche Form auf der Schweißverbindung.
Ein Durchbrand entsteht, wenn beim Schweißen unabsichtlich die gesamte Dicke des Grundmetalls durchdrungen wird, wodurch ein Loch entsteht. Dies ist ein häufiger Fehler beim Schweißen dünner Bleche.
Spritzer entstehen, wenn während des Schweißvorgangs Metallspritzer auf die Oberfläche gelangen und dort beim Abkühlen erstarren. Meist beeinträchtigen sie nicht die strukturelle Integrität der Schweißung, müssen jedoch entfernt werden, was zusätzliche Kosten verursacht.
Unterfüllung tritt auf, wenn zu wenig Schweißmetall in die Fuge eingebracht wird. Dadurch bleiben Teile des Grundmaterials unverschmolzen und die Verbindung ist unterfüllt. Auch kleine unverschmolzene Bereiche wirken als potentielle Spannungskonzentratoren.
Überhöhte Verstärkung (Überfüllung) bezeichnet eine Schweißnaht mit zu viel aufgetragenem Zusatzwerkstoff. Dies ist das Gegenteil der Unterfüllung. Übermäßige Verstärkungen führen zu hohen Spannungskonzentrationen an den Nahtübergängen.
Mechanische Beschädigungen sind Vertiefungen in der Schweißnaht, die durch unsachgemäße Vorbereitung, Handhabung, Schweißen oder den Einsatz von Geräten entstehen.
Verzug oder Verformung bezeichnet eine unbeabsichtigte Formänderung des umliegenden Metalls durch übermäßige Hitze im Bereich der Schweißnaht.
Verzug tritt vor allem bei dünnen Metallen auf und wird in vier Typen unterteilt: Winkelverzug, Längsverzug, Kehlnähteverzug und Neutralachsenverzug.
Fehlende oder fehlerhafte Ausrichtung der Metalle vor oder während des Schweißens kann zu Versatz führen. Schlechte Ausrichtung macht die Verbindung besonders anfällig für Ermüdungsbrüche, insbesondere beim Rohrschweißen.
Schweißvorgänge, bei denen Fehler entstehen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, werden als innere Schweißfehler bezeichnet.
Eine Schweißraupe, die Schlacke enthält, beeinträchtigt die Zähigkeit und Struktur des Metalls. Schlackeneinschlüsse können sowohl an der Oberfläche als auch zwischen den Lagen auftreten. Dieser Fehler ist typisch für Schweißprozesse mit Flussmittel wie E-Hand-, Fülldraht-, Unterpulver- und Hartlötverfahren.
Unvollständige Verschmelzung entsteht bei mangelhaften Schweißungen, wenn die Metalle zu früh erstarren und Lücken im Schweißbereich bilden. Kann das Grundmetall nicht richtig mit dem Zusatzmetall verschmolzen werden, entsteht eine mangelnde Verschmelzung.
Unvollständige Durchschweißung tritt meist beim Stumpfschweißen auf, wenn der Spalt zwischen den Metallen nicht über die gesamte Wandstärke ausgefüllt wird. Das heißt, eine Seite der Verbindung ist an der Wurzel nicht verschmolzen.
Whisker sind ein spezifischer Schweißfehler im MIG-Schweißverfahren. Sie entstehen, wenn auf der Wurzelseite einer Schweißverbindung Drahtreste verbleiben.
Der Halskettenriss ist ein Schweißfehler, der insbesondere beim Elektronenstrahlschweißen auftritt. Dieser Fehler entsteht, wenn das Schmelzmetall nicht ausreichend in die Kavität fließen kann und so keine vollständige Durchschweißung erreicht wird.
Prüfverfahren sind hervorragend geeignet, um zu überprüfen, ob Schweißnähte bestimmten Anforderungen entsprechen. Sie ermöglichen es, Ursachen und Lösungen für Schweißfehler zu finden. Auch wenn sie zeitaufwendig sind, gewährleisten sie die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Schweißverbindungen.
Es gibt zwei Standardverfahren zur Erkennung von Fehlern im Schweißmetall:
Die zerstörungsfreie Prüfung ermöglicht es, Unregelmäßigkeiten im Schweißgut zu erkennen, ohne das Bauteil zu beschädigen. Gerade in der Serienfertigung ist diese Methode unerlässlich, da hier Stichproben aus der Produktion geprüft werden.
Typische Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung sind Sichtprüfung, Eindringprüfung, Magnetpulverprüfung, Wirbelstromprüfung, Ultraschallprüfung, Akustikemissionsprüfung und Röntgenprüfung.
Die zerstörende Prüfung liefert Informationen, indem die fertigen Werkstücke bis zum Versagen belastet werden. In manchen Fällen sind zerstörende Prüfungen zusätzlich zu den zerstörungsfreien Methoden notwendig, um Fehler in der Produktion deutlich zu reduzieren.
Zu den zerstörenden Prüfverfahren zählen unter anderem die Ätzprobe, Biegeproben, Rückbiegeproben, Kerbbruchversuche und Zugversuche.
Schweißfehler bergen erhebliche Risiken, die zu gefährlichen Problemen führen können, wenn sie nicht behoben werden. Die Behebung ist oft teuer und aufwendig, lohnt sich jedoch immer im Sinne der Qualität. Deshalb ist es für Schweißer unerlässlich, die Grundlagen des Schweißens zu verstehen.
Moderne Technik ermöglicht heute effizientere Schweißverfahren. Dank zahlreicher Prüfmethoden zur Erkennung verschiedener Schweißfehler werden Ausführung und Korrektur dieser Unregelmäßigkeiten stetig verbessert. Die Kombination aus leistungsfähiger Technik und fachlichem Können macht den entscheidenden Unterschied bei der Vermeidung von Schweißfehlern – und führt dazu, dass viele Branchen heute höherwertige Produkte als je zuvor herstellen.
