Schweißbarkeit von Stahl
Wenn man die Schweißbarkeit von Stahl betrachtet, so gibt es drei relevante Größen, an denen man sich ausrichten muss:
- Ist der Stahlwerkstoff schweißgeeignet?
- Ist die Schweißsicherheit vorhanden?
- Ist es möglich, zu schweißen (auch Schweißmöglichkeit genannt)?
Darüber hinaus stellt sich noch die Frage: Welche Stahlwerkstoffe sind schweißgeeignet? Diese Frage klären wir im Punkt „Schweißeignung“.
Wir gehen im Folgenden näher auf die drei oben genannten Faktoren ein.
Schweißeignung
Auf die Schweißeignung von Werkstoffen wird teils bereits im Produktionsprozess geachtet. Beim klassischen Baustahl S235JR ist von vornherein Schweißeignung gegeben – wenn auch nicht zu jeder erdenklichen Bedingung, sondern für einfache Konstruktionszwecke. Das kann bei höherwertigen Stahllegierungen anders sein.
Die Schweißeignung hängt immer ab von:
- der chemischen Zusammensetzung, die Auswirkung hat auf z. B. Sprödbruchneigung, Härte- oder Wärmerißneigung
- der Art und Weise der Stahlproduktion -> wie ist die Korngröße, gibt es größere Seigerungen und Einschlüsse etc.
- den physikalischen Eigenschaften, wie z. B. dem Schmelzpunkt, der Wärmeleitfähigkeit etc.
Einer der wichtigsten Faktoren für die Schweißeignung ist der Kohlenstoffgehalt des Stahls. Allgemein gültig ist, dass man bis zu einem Kohlenstoffgehalt von 0,22% problemlos schweißen kann.
Beispiel:
- S235JR -> Kohlenstoffgehalt C bis 0,17% -> problemlos schweißbar
- C45 -> Kohlenstoffgehalt C zwischen 0,42 – 0,50% -> nicht geeignet zum Schweißen
Heißt das jetzt, dass sich C45 nicht schweißen lässt? Nicht unbedingt – man kann Stahl immer irgendwie zusammenschweißen, und für den Hausgebrauch zuhause hält das dann auch. Industriell gesehen ist das aber nicht möglich, denn es entstehen dadurch unerwünschte Begleiteffekte wie z. B. Risse oder Härtungen an unerwünschten Stellen, die sich auf das Konstruktionsverhalten des fertigen Produkts auswirken. In der industriellen Produktion ein No-Go.
Schweißsicherheit
Auch wenn eine Schweißbarkeit aller beteiligten Werkstoffe gegeben ist, ist zusätzlich auf die Schweißsicherheit zu achten – das bedeutet, die Schweißnähte müssen nach Vorschrift angelegt sein, die Dicke der verschweißten Werkstücke muss passen, die konstruktive Gestaltung muss funktionsfähig bleiben.
Dabei ist auf einwirkende Temperaturen zu achten; kommt das Bauteil in Südeuropa oder in Sibirien zum Einsatz? Es ist zudem zu definieren, welche Art und welche Stärke an Spannungen im Bauteil auftreten wird.
Das alles fasst man unter Schweißsicherheit zusammen. Stellen Sie sich vor, Sie schweißen eine große Konstruktion zusammen (z. B. einen Kranausläufer), und aufgrund falsch eingesetzter Schweißung kracht der eines Tages bei Maximalbelastung zusammen…
Schweißmöglichkeit
Der dritte relevante Faktor ist die Schweißmöglichkeit. Hier geht es um Dinge wie z. B. die Auswahl des passenden Schweißverfahrens, die Schweißfolge oder die Wärmeführung/ -einbringung.
Generell lässt sich zusammenfassen: Je weniger die Schweißung beim Entwurf einer Konstruktion beachtet werden muss, desto besser ist die Schweißmöglichkeit des Bauteils.
Schweiß-Roboter im Einsatz
Wie selbst Semi-Schweißexperten mit Robotern schweißen, zeigt das folgende Video.
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