Schweißelektroden und ihre Umhüllung

Umhüllung und Eigenschaften von Schweißelektroden

Das Werkzeug des Schweißers ist die Elektrode. Der Lichtbogen, der an der Elektrode brennt, führt der Schweißer in der Schweißfuge und schmilzt dabei die Fugenkanten. Eine Schweißelektrode besteht aus einem Kerndraht und einer Umhüllung. Der Kerndraht (Stab) besteht aus leitendem Metall. Er hat lediglich die Aufgabe, dem Werkstück Material zuzuführen.

Zusammensetzung von Schweißelektroden

Die Zusammensetzung von Schweißelektroden hängt vom Grundwerkstoff ab. Wenn Sie Kohlenstoffstahl schweißen - was die bedeutendste Anwendung des Elektrodenschweißens ist - besteht der Kerndraht aus weichem Stahl. Hier schmilzt der Kerndraht früher ab als die Umhüllung.

Die Umhüllung der Schweißelektrode ist der wichtigste Bestandteil und erfüllt etliche Funktionen. Hauptsächlich hält sie Verunreinigungen aus der Luft vom Schweißbad fern. Zum einen wird die Atmosphäre rund um die Schmelze verdrängt und wird daher verändert. Zum anderen schmilzt die Umhüllung verzögert ab.

Somit schützt sie den Kerndraht mit dem Krater, der sich natürlich bildet. Folglich geht sie in einen flüssigen Zustand über und schwimmt auf dem Schmelzbad. Die Umhüllung beinhaltet Stoffe, die den Grundwerkstoff reinigen. Diese Stoffe können als Legierungselement der Schmelze zugeführt werden.

Die Auswahl der richtigen Umhüllung wird auf Grund der gewünschten Schweißeigenschaften getroffen, welche eine große Bedeutung hat.

Die Ummantelung kann pulverförmiges Zusatzmetall enthalten. Es erhöht die Menge des abschmelzenden Materials, folglich auch die Schweißgeschwindigkeit. Diese Zusatzwerkstoffe nennt man Hochleistungselektroden.

Die chemische Zusammensetzung hat Einfluss auf die:

  • Lichtbogenstabilität
  • Einbrandtiefe
  • Abschmelzmenge des Zusatzwerkstoffes
  • Reinheit der Schmelze

Die Erklärung zu den gängigsten Umhüllungstypen der Schweißelektroden finden Sie hier:

Hier die gängigsten Umhüllungstypen der Elektroden:

A  sauer
C        

  zellulose
R  rutil
RR  dick rutil
RC  rutilzellulose
RA  rutilsauer
RB  rutilbasisch
B  basisch

Sauer umhüllte Elektroden

Die Umhüllung bzw. Ummantelung dieser Schweißelektrode besteht aus Eisenoxid, Eisenmangan und Eisensilizium.

Sie zeichnen sich durch eine gute Lichtbogenstabilität aus und eignen sich darum für Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). Es wird ein hochflüssiges Schmelzbad erzeugt, welches das Schweißen in Zwangslage "nicht" möglich macht.

Des Weiteren haben diese Elektroden keine große Reinigungswirkung auf den Grundwerkstoff. Deshalb droht Rissgefahr. Die Zusammensetzung dieser Umhüllung hält keine hohen Trocknungstemperaturen aus. Die Folge, ist die Gefahr von Restfeuchtigkeit und damit verbunden sind Wasserstoffeinschlüssen in der Schweißung.

Rutil umhüllte Eletroden

Der Mantel dieser Elektrode setzt sich zu wesentlichen Teilen aus einem Mineral namens Rutil, welches 95% Titandioxyd enthält zusammen. Das ist eine hochstabile Verbindung mit hervorragender Lichtbogenstabilität.

Es entsteht ein sehr flüssiges Schmelzbad mit optisch ansprechenden Ergebnissen. Die Rutile Umhüllung wird aber hauptsächlich aus folgendem Grund eingesetzt: Die Ummantelung schmilzt langsam und ohne Probleme ab.

Dadurch bildet sich eine reichliche Menge Schlacke von klebriger Konsistenz, welche eine flüssige Arbeitsweise ermöglicht, vor allem beim Schweißen in Flachlagen.

Hier ist die Naht optisch auffallend schön und regelmäßig. Diese Hülle hat leider keine starke Reinigungswirkung. Ihr Einsatz wird dort empfohlen, wo der Grundwerkstoff keine großen Verunreinigungen aufweist.

Sie lassen sich außerdem schwer trocknen und entwickeln deshalb im Schweißgut viel Wasserstoff. Es gibt einige Anwendungen wo Rutil mit einer der anderen typischen Umhüllungen kombiniert wird.

Zum Beispiel mit Zellulose (Elektroden mit Rutil-Cellulose-Umhüllung) oder Flußspat (rutilbasisch umhüllte Elektroden). Ziel dieser Kombinationen ist es, eine Elektrode mit stabilem Lichtbogen und besseren Schweißeigenschaften zu schaffen.

Die Stabilität des Lichtbogens macht das Schweißen mit dieser Elektrode bei Wechselstrom (AC) und negativ gepoltem Gleichstrom (DC) möglich. Berechtigung findet sie hauptsächlich bei dünnwandigen Werkstücken.

Cellulose umhüllte Schweißelektroden

Sie enthalten einen hohen Celluloseanteil und werden mit Ferrolegierungen (Magnesium und Silizium) angereichert. Da die Ummantelung fast rückstandslos verbrennt, eignet sich diese Elektrode als einzige zum Schweißen in der Fallposition.

Beim Schweißen bildet sich wenig Schlacke. Das liegt am hohen Vergasungsgrad der Zellulose. Durch die besondere chemische Zusammensetzung der Ummantelung, entwickelt sich viel Wasserstoff. Hierdurch wird das Schweißbad "heiß" und es wird eine beträchtliche Menge des Grundwerkstoffes aufgeschmolzen.

Bei wenig Schlackemenge im Bad hat die Schweißung einen tiefen Einbrand. Die Cellulose umhüllten Schweißelektroden besitzen hervorragende mechanischen Schweißeigenschaften.

Das Schweißbild sieht jedoch nicht so gut aus, das liegt daran, dass fast vollständig der flüssige Schutz fehlt. Der flüssige Schutz soll die Modellierung der Schmelze während der Aushärtung verhindern.

Der Lichtbogen ist recht instabil, deshalb wird in der Regel mit "umgekehrt gepoltem" Gleichstrom (DC) gearbeitet.

Basisch umhüllte Elektroden

Die Ummantelung von basischen Elektroden besteht hauptsächlich aus Kalziumkarbonaten und Magnesium. Außerdem beinhalten diese Elektroden Eisenoxyd, Eisenlegierungen.

Aus diesen Komponenten und durch Beigabe von Fluor und Kalzium wird Flußspat gewonnen. Das ist ein ein Mineral, welches die Schmelzung begünstigt. Die Ummantelung reinigt den Grundwerkstoff und somit werden Schweißungen mit hoher mechanischer Festigkeit und guter Qualität erzielt.

Die basisch umhüllten Schweißelektroden halten hohe Trocknungstemperaturen aus. Somit wird das Bad nicht durch Wasserstoff verunreinigt. Jedoch wird der Lichtbogen durch den Flußspat sehr instabil. Das Schweißbad ist nicht so flüssig, somit entstehen häufig Tropfenkurzschlüsse.

Der Lichtbogen muss wegen der geringen Flüchtigkeit der Umhüllung sehr kurz gehalten werden. Auf Grund dieser Eigenschaften, braucht man viel Erfahrung beim Schweißen. Falls Sie Nacharbeiten durchführen müssen, muss die schwer ablösende Schlacke vollständig zu entfernen.

Die basisch umhüllten Schweißelektroden sind für Schweißarbeiten in Zwangslage, in Fallpositionen, Überkopf etc. geeignet. Verwendung finden hier umgekehrt gepolte Gleichstromgeneratoren (DC). Gut geeignet für breite Fugen.

Denken Sie daran diese Schweißelektroden trocken und in gut verschlossenen Behältern aufzubewahren.

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