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Was ist Schlacke beim Schweissen?

Schlacke entsteht als Nebenprodukt bei einigen Lichtbogenschweißverfahren, vor allem beim E-Handschweißen, das auch als Lichtbogenhandschweißen oder Elektrodenschweißen bekannt ist, beim Elektroschlackeschweißen, beim Unterpulverschweißen und beim Lichtbogenschweißen mit Fülldraht. Schlacke bildet sich als gehärtete Materialschicht auf den Schweißnähten, die mit diesen Verfahren hergestellt werden, und entsteht durch das geschmolzene Flussmittel, das sie verwenden.

Die Zusammensetzung dieser Schlackenschicht ist je nach den für die Schweißung verwendeten Produkten und Verfahren unterschiedlich. Sie entsteht, wenn das Flussmittel (ein fester Schutzwerkstoff, der im Schweißprozess verwendet wird) in oder auf der Oberseite der Schweißzone schmilzt. Thermodynamische Prozesse im Schmelzbad bewirken, dass alle Elemente, die nicht im Schmelzbad enthalten sind (einschließlich des Flussmittels), an die Oberfläche gedrückt werden, wo sie zu Schlacke erstarren.

Diese Schlacke enthält nichtmetallische Elemente wie Aluminium-, Silizium- und Kalziumoxide sowie Anteile von Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff. Das Schweißpulver besteht aus Karbonat- und Silikatmaterialien, so dass es eine Schlacke bilden kann, die die Schweißnaht vor Oxidation und Verunreinigung in der Schweißnaht schützt. Das Schmelzflussmittel setzt seine eigenen Gase frei, die atmosphärische Gase verdrängen und unerwünschte Oxidations- oder Stickstoffreaktionen im Schweißbereich verhindern.

Die vom Schmelzflussmittel gebildete Schlacke schützt die Schweißnaht nicht nur vor Verunreinigungen, sondern kann auch dazu verwendet werden, das Schweißbad beim Abkühlen an Ort und Stelle und in der Fuge zu halten, was besonders beim Schweißen außerhalb der Position wichtig ist. Das abdeckende Flussmittel isoliert außerdem die Schweißnaht thermisch und verringert die Abkühlgeschwindigkeit.

Die Schweißer verwenden Flussmittel, die eine geringere Dichte als das Schweißgut haben, so dass sie nach dem Aufschmelzen an die Spitze des Schweißbades schwimmen und ein reines (oder fast reines) Metall darunter erstarren lassen. Einige Flussmittel können das Verhalten des geschmolzenen Metalls beeinflussen und physikalische oder chemische Veränderungen bewirken.

Die Eigenschaften der Schlacke, die sowohl bei gasgeschütztem als auch bei selbstgeschütztem Fülldraht entsteht, hängen von den im Flussmittel verwendeten Materialien ab. Ein hoher Anteil an Titanoxid (TiO2) führt zu einer schneller erstarrenden Schlacke, die beim Schweißen in unzureichender Position hilfreich ist, aber zu viel Titan kann die Schlacke klebrig machen. Ein hoher Siliziumdioxidgehalt im Flussmittel kann dazu führen, dass die Schlacke schwer zu entfernen ist, während Kalk im Flussmittel die Schlacke leichter zu reinigen macht.

Doch trotz aller Vorteile, die Flussmittel und Schweißschlacke bieten, können sie auch Probleme verursachen...

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Schlackeneinschlüsse beim Schweißen

Wenn die Schlacke aus irgendeinem Grund nicht an die Oberfläche des geschmolzenen Schweißbades aufsteigt, kann sie in das erstarrte Metall eingebettet werden, wodurch ein Schweißfehler entsteht, der als Einschluss bezeichnet wird.

Diese Schweißschlackeneinschlüsse können auf der Oberfläche der Schweißnaht sichtbar sein oder im Metall verborgen sein und nur durch Röntgen der Schweißnaht erkannt werden.

Einschlüsse können sich negativ auf die Qualität der Schweißnaht auswirken und müssen unter Umständen durch Bohren oder Schleifen entfernt werden, bevor der Abschnitt erneut geschweißt wird.

Häufige Ursachen für Einschlüsse in der Schweißnaht sind die Verwendung von minderwertigem Flussmittel, die falsche Handhabung des Flussmittels oder eine schlechte Schweißtechnik.

Wie man Schlacke beim Schweißen vermeidet

Schweißschlacke sollte nicht vermieden werden, da sie Vorteile hat (siehe oben), aber gleichzeitig ist es wichtig, den Einschluss von Schweißschlacke zu vermeiden, der die Qualität der Schweißung beeinträchtigt.

Die Anwendung von Best-Practice-Techniken kann das Risiko von Schlackeneinschlüssen minimieren, aber zunächst ist es wichtig, den richtigen Fülldraht für Ihre Anwendung auszuwählen und ihn gemäß den Empfehlungen des Herstellers zu verwenden. Bei der Beurteilung des Fülldrahts lohnt es sich, die Schlacke zu untersuchen, die mit ihm verbunden ist, denn sie gibt Aufschluss darüber, wie viel Zwischen- und Nachreinigungsaufwand erforderlich ist.

Es gibt auch eine Reihe von Schweißtipps, die dazu beitragen können, die Gefahr von Schlackeneinschlüssen zu verringern:

  • Entfernen Sie Schlacke bei Mehrlagenschweißungen: Sie können verhindern, dass Schlacke in einer Schweißnaht eingeschlossen wird, wenn Sie mehrere Schweißgänge durchführen, indem Sie die Schlacke nach jeder Schweißung vollständig entfernen.
  • Schweißwinkel und Schweißtechniken: Bei horizontalen und flachen Schweißnähten sollten Sie den Winkel des Schweißbrenners zwischen Null (gerade nach oben und unten) und 10 Grad halten und eine Schlepptechnik anwenden, um die Gefahr von Einschlüssen zu minimieren. Beim Schweißen in senkrechter Position müssen Sie Ihre Technik je nach verwendetem Gas oder Fülldraht ändern. Drähte, die eine starke Schlacke produzieren, können immer noch in der Senkrecht-nach-oben-Position geschweißt werden. Mit einem T-1-Draht lassen sich bei vertikaler Schweißung auch mit einem Winkel von null Grad gute Raupenformen erzeugen. Bei anderen Drähten, wie z. B. T-5-Drähten, wird ein Winkel zwischen null und fünf Grad empfohlen, da so mehr Wärme in das Grundmaterial eingebracht wird und die Schlacke an die Oberfläche des Schweißbads aufsteigen kann.
  • Schweißgeschwindigkeit: Es ist wichtig, die richtige Schweißgeschwindigkeit zu wählen, um das Risiko von Schlackeneinschlüssen zu verringern. Zu schnelles Fahren kann zu einem konvexen Raupenprofil mit Einbuchtungen an den Schweißnähten führen, die Schlacke einschließen können.
  • Spannung: Eine zu hohe Spannung kann ebenfalls dazu führen, dass das Schweißraupenprofil konkav wird, wodurch die Schweißschlacke eingeschlossen wird und ein Einschluss entsteht.

Wie man Schweißschlacke entfernt

Einige Arten von Schweißschlacke lassen sich leichter entfernen als andere, je nachdem, woraus das Flussmittel hergestellt wurde. Saure oder rutile Flussmittel sind frei von Fluorid und erzeugen eine leicht zu entfernende Schlacke, während basische Flussmittel Kalziumfluorid enthalten, was ihre Entfernung erschwert.

Da die Schlacke nach Abschluss des Schweißvorgangs weder zur Festigkeit noch zum Schutz der Schweißnaht beiträgt, entfernen Schweißer die Schlacke,

  1. um die Schweißstelle besser kontrollieren zu können
  2. um ein schöneres optisches Erscheinungsbild zu erzielen
  3. um nachfolgende Schweißdurchgänge durchzuführen
  4. um die Oberfläche zu reinigen, damit Beschichtungen wie Lacke oder Öl aufgetragen werden können.

Die Schlackenentfernung erfolgt in der Regel mit Hand- oder Elektrowerkzeugen. Zu den manuellen Werkzeugen gehören Schweißerhämmer und Drahtbürsten, während zu den Elektrowerkzeugen Winkelschleifer mit Drahtbürstenrädern oder -scheiben gehören.

Einige Schweißzusatzwerkstoffe sind jedoch so beschaffen, dass sie selbstschmelzende Schlacke enthalten, die sich von selbst aus der Schweißnaht löst, ohne dass man sie abhacken oder abschleifen muss.

Manchmal können beim Schweißen unansehnliche Schweißspritzer auf anderen Materialien in der Nähe entstehen. Wie die Schweißschlacke, die das geschmolzene Schweißbad bedeckt, müssen auch diese oft entfernt werden. Auch hier können in vielen Fällen dieselben Elektro- und Handwerkzeuge verwendet werden, aber in anderen Fällen ist die Entfernung schwieriger, wie z. B. bei Glas...

Wie man Schweißschlacke von Glas entfernt

Wenn Schweißspritzer mit Glas in Berührung kommen, kann es ein Problem sein, sie zu entfernen. Daher ist es wichtig, zu versuchen, dies von vornherein zu vermeiden. Sollte das anhaften von Schweißspritzern auf Glas unvermeidlich sein, gibt es eine Reihe von Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um sie zu entfernen:

Sofort mit einer Bürste schrubben: Wenn Sie feststellen, dass sich Schweißschlacke oder Spritzer auf dem Glas befinden, sollten Sie so schnell wie möglich handeln. Mit einer Scheuerbürste können Sie die meisten Spritzer entfernen, bevor sie oxidieren. Möglicherweise müssen Sie die umliegenden Bereiche abdecken, um zu verhindern, dass die Partikel beim Reinigen das Glas zerkratzen. Wasserdruck, z. B. aus einem Schlauch, kann beim Schrubben helfen, Öle aufzulösen, aber möglicherweise müssen Sie auch ein mildes Scheuermittel verwenden, um alle verbleibenden Rückstände zu entfernen. 

  1. Einweichen mit Aceton: Aceton oder Ethylalkohol (bekannt als Reinigungsalkohol) können Schweißspritzer von Glas entfernen. Diese Produkte können Öl- und Fettverbindungen aufbrechen, es kann jedoch einige Zeit dauern, bis die Flüssigkeit verdunstet ist.
  2. Verwenden Sie ein handelsübliches Lösungsmittel: Möglicherweise brauchen Sie etwas Stärkeres als Aceton, um schneller arbeiten zu können, und es gibt eine Reihe von handelsüblichen Lösungsmitteln und Entfettern, die geeignet sind. Verwenden Sie jedoch keine zu starken Mittel wie Abbeizmittel oder Bremsenreiniger, da diese Schäden verursachen können.
  3. Versuchen Sie es mit einem Wachs- und Ölentferner: Ein Wachs- und Ölentferner kann zum Entfernen von Schweißspritzern auf Glas verwendet werden, genau wie bei der Entfernung von Autolack.
  4. Schleifen und polieren: Wenn die oben genannten Methoden nicht funktionieren, müssen Sie den betroffenen Bereich abschleifen, um die Spritzer zu entfernen, bevor Sie ihn mit Autopolitur und Schneidpaste oder einem der für diesen Zweck erhältlichen Glaspoliermittel wieder aufpolieren. Die Spritzer können auch mit einer Rasierklinge vor dem Polieren entfernt werden.

Fazit

Schweißschlacke kann zwar unschön sein, aber sie dient während des Schweißens dem Schutz der Schweißzone und kann sogar bei vertikalen Schweißarbeiten helfen. Sie kann jedoch die Inspektion der Schweißnaht erschweren, während sie gleichzeitig eine Barriere für nachfolgende Schweißdurchgänge oder das Auftragen von Beschichtungen darstellt.

Schweißschlacke (und Schweißspritzer) müssen oft durch Schleifen oder Bürsten entfernt werden, was jedoch spätere Probleme mit der strukturellen Integrität der Schweißnaht verhindert. Schweißschlackeneinschlüsse sind ein weiteres Problem, das durch minderwertige Flussmittel oder Schweißtechniken entstehen kann. Diese Einschlüsse können zu Fehlern in der Schweißnaht führen und müssen abgeschliffen oder ausgebohrt werden, bevor die Schweißnaht erneut versucht wird.

Häufig gestellte Fragen

Bei welcher Art von Schweißen entsteht Schlacke?

Schlacke entsteht bei Schweißverfahren wie dem Elektroschlackeschweißen, dem Lichtbogenschweißen mit Fülldraht (sowohl mit Schutzgas als auch mit Schutzgas) und dem Unterpulverschweißen. Die Dicke der entstehenden Schlacke hängt von der Art des Flussmittels und der Menge des Flussmittels in der Elektrode ab.

Kann man über Schlacke schweißen?

Es ist möglich, über Schlacke zu schweißen, aber die Schlacke, die unter dem Schweißbad zurückbleibt, kann die neue Schweißnaht verunreinigen, insbesondere wenn es sich um schwere Schlacke handelt. Ein erfahrener Schweißer kann unter Umständen mehr als einen Durchgang durchführen, ohne die Schlacke von einer vergangenen Schweißraupe zu entfernen, aber im Allgemeinen wird dies nicht empfohlen. Um dies zu erreichen, sollte die Lichtbogenleistung jedoch ausreichen, um die Schlacke im Schweißbad von der Nahtstelle zurückzudrücken. Je mehr Energie eingesetzt wird, desto mehr Schlacke wird erzeugt, und der Lichtbogen kann springen und Spritzer erzeugen.

Was passiert, wenn man über Schlacke schweißt?

Wenn Sie über Schlacke schweißen, besteht die Gefahr, dass nichtmetallische Einschlüsse aus dem Flussmittel direkt in Ihre Schweißnaht gelangen. Dadurch entstehen Schweißfehler, die die Verbindung schwächen. Es wird empfohlen, die Schweißschlacke zwischen den Schweißdurchgängen zu entfernen.

Gibt es Schlacke beim MIG-Schweißen?

Während Schlacke (und Schlackeneinschlüsse) in der Regel mit dem Lichtbogenschweißen mit Fülldraht, dem Stangenschweißen und dem Unterpulverschweißen in Verbindung gebracht werden, kann es auch beim MIG-Schweißen zu Schlackebildung und Einschlüssen kommen.

Was ist der Zweck von Schlacke beim Schweißen?

Schweißschlacke kann beim Schweißen Probleme verursachen, sie erfüllt aber auch einen Zweck. Die Schlacke entsteht durch die schmelzende Flussmittelschicht beim Schweißen. Sobald sie schmilzt, sollte die Schlacke durch das Schweißbad aufsteigen und einen Schild über dem Schweißbad bilden, der das geschmolzene Metall vor Verunreinigungen und oxidierenden atmosphärischen Gasen schützt. Da es sich um ein nichtmetallisches Nebenprodukt handelt, muss die Schlacke entfernt werden, um eine saubere Metallverbindung zu erhalten, vor allem, wenn weitere Schweißdurchgänge durchgeführt werden sollen. Die zurückbleibende Schlacke kann die nächste Schweißschicht schwächen, die aufgetragen wird.

Die Schlacke enthält nicht nur das Flussmittel, sondern auch atmosphärische Gase und Verunreinigungen, die während des Schmelzens vom Flussmittel absorbiert werden.

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