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Was ist Elektrodenschweißen?

Einfach, vielseitig, effektiv 

Das Elektrodenschweißen (auch Lichtbogen-Handschweißen, Stabelektrodenschweißen oder E-Handschweißen) ist meist der erste Schweißprozess, den Schweißer in ihrer Ausbildung vermittelt bekommen. Es ist einfach zu erlernen, bietet aber bereits Einblicke in die Funktionsweise von Schweißgeräten und das Verhältnis von Metallen zu elektrischer Spannung.

Das Schweißen mit der Stabelektrode bietet zahlreiche Vorteile gegenüber MIG/MAG- und WIG-Prozessen. Grundsätzlich lassen sich fast alle Materialien elektrodenschweißen. Das Verfahren kommt hauptsächlich im Stahl- und Rohrleitungsbau, aber auch in Metallhandwerk und -industrie zum Einsatz. E-Handschweißen lässt jede Art von Schweißnaht und -position zu - egal ob in Zwangslagen oder Überkopf, Steignähte oder Fallendschweißen. Darüber hinaus ist der Schweißer unabhängig von Schutzgasen und kann ohne weiteres im Freien arbeiten - selbst bei ungünstigen Witterungsverhältnissen wie Wind oder Regen.

Elektroden-Handschweißen: So funktioniert's

Beim Elektrodenschweißen zündet eine Berührung von Stabelektrode und Werkstück den Lichtbogen. Dabei entsteht für einen Sekundenbruchteil ein Kurzschluss zwischen den beiden Polen, so dass anschließend Strom fließen kann. Der Lichtbogen brennt zwischen dem Werkstück und der Elektrode. Dadurch entsteht die erforderliche Schmelzwärme. Durch den abschmelzenden Kerndraht und die ebenfalls abschmelzende Umhüllung liefert die Elektrode außerdem die schützende Schlacke und die Schutzgasglocke.

 

Lichtbogen-Handschweißen

Lichtbogen-Handschweißen erfordert eine niedrige Spannung und eine hohe Stromstärke. Das Schweißgerät wandelt die vorhandene Netzspannung in eine wesentlich geringer Schweißspannung um. Gleichzeitig liefert es die benötigte Stromstärke, mit der sich die Stromquelle zudem einstellen und regeln lässt.

Die Stromstärke ist beim E-Handschweißen der wichtigste Parameter für die Qualität der Verbindungen. Daher muss sie möglichst konstant bleiben, auch wenn sich die Lichtbogenlänge verändert. Um dies sicherzustellen, haben Stromquellen zum Elektrodenschweißen immer fallende Kennlinien.

Systemaufbau Elektrodenschweißen

(1) Netzanschluss

(2) Stromquelle

(3) Schweißkabel (Elektrode)

(4) Massekabel (Werkstück)

(5) Elektrodenhalter

(6) Masseklemme

(7) Stabelektrode

(8) Werkstück

Daumen hoch

Vorteile Elektrodenschweißen

  • Einfache Handhabung
  • Ortsunabhängig und universell einsetzbar: in der Werkstatt, im Außenbereich, unter Wasser
  • Geringe Lärmbelästigung
  • Geringe Anschaffungskosten
  • Schutz der Schweißnaht durch Schlackenbildung
  • Relative Unempfindlichkeit gegen Verunreinigung wie Rost, Zunder, Öle, Fette
  • Fast alle metallischen Werkstoffe können verschweißt werden
  • Hohe Schweißnahtqualität und hohe mechanische Gütewerte
Daumen nach unten

Nachteile Elektrodenschweißen

  • Geringe Schweißgeschwindigkeit
  • Große Rauchentwicklung
  • Auftreten von Blaswirkung
  • Vermehrte Fehlerquelle durch Endkrater und Ansatzstellen
  • Elektrodendurchmesser ist abhängig von Blechdicke und Schweißposition
  • Hohe Rüst- und Nebenzeiten: Rücktrocknen von standardverpackten Elektroden
  • Einspannen der Elektroden, Entfernen der Reststummel, Entfernen von Schlacke und Spritzer
  • Nicht mechanisierbar
Veranschaulichung wie ein Lichtbogen entsteht

Wie entsteht ein Lichtbogen?

Damit ein Lichtbogen entstehen kann, muss der Stromkreis zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufgebrochen werden. Beim E-Handschweißen passiert das durch eine Kontakt- oder Berührungszündung. Der Lichtbogen zündet durch Berührung der Stabelektrode auf dem Werkstück. Damit ein Lichtbogenplasma entsteht, müssen Werkstoff und Umhüllung durch den hohen Kurzschlussstrom schmelzen bzw. verdampfen. Gleichzeitig muss die Spannung (Kathoden-, Anoden-, und Lichtbogenlängen- Spannung) ausreichend hoch sein, damit der Lichtbogen sich ausbilden kann. Die notwenigen Ströme und Spannungen sind vom Elektrodendurchmesser und der Elektrodenumhüllung abhängig.

Historische Meilensteine des Elektrodenschweißens

Fokus Elektrode

Elektroden

Aufgaben der Elektrodenumhüllung

  • Ionisierung der Luftstrecke
  • Bildung einer Schutzgasglocke
  • Bildung der Schlacke
  • Stabilisierung des Lichtbogens
  • Steuerung der Desoxidation
  • Steuerung der Auf- und Ablegierungsvorgänge im Schweißbad
  • Beeinflussung der Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht
  • Erhöhen der Abschmelzleistung (Ausbringung)
Kurzzeichen Elektrodentyp Eigenschaften und Verwendung
A sauer umhüllt hohe Lichtbogenstabilität, hochflüssiges Schmelzbad, nur selten in Verwendung
C zellulose umhüllt intensiver Lichtbogen, wenig Schlacke, hoher Aufschmelzgrad im Bereich des Schmelzbades, schwer zu verschweißen
R rutil umhüllt feintropfiger Werkstoffübergang, einfach zu verschweißen, flache Nähte, schlechte Spaltüberbrückbarkeit
RR dick rutil umhüllt feintropfiger Werkstoffübergang, einfach zu verschweißen, flache Nähte, schlechte Spaltüberbrückbarkeit
RC rutilzellulose umhüllt feintropfiger Werkstoffübergang, einfach zu verschweißen, flache Nähte, schlechte Spaltüberbrückbarkeit
RA rutilsauer umhüllt feintropfiger Werkstoffübergang, einfach zu verschweißen, flache Nähte, schlechte Spaltüberbrückbarkeit
RB rutilbasisch umhüllt feintropfiger Werkstoffübergang, einfach zu verschweißen, flache Nähte, schlechte Spaltüberbrückbarkeit
B basisch umhüllt geeignet für hochfeste Verbindungen, vielseitige Positionsverschweißbarkeit, etwas schwieriger zu verschweißen als rutil umhüllte Elektroden

Innovative Schweißgeräte für E-Handschweißen



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Der Traum vom Schweißen

Jeder will „seinen Traum leben“ – David Blackburn baut ihn sich. Tagsüber arbeitet er seit 15 Jahren als Maschinenschlosser, abends und an den Wochenenden als Schweißer. Mit seiner Ein-Mann-Firma Blackburn Fabrication in Columbus, Ohio, repariert er alles, von Auspuffkrümmern für Flugzeuge bis hin zu Zäunen von Farmen. Was bei seinen Arbeiten nicht fehlen darf: die TransPocket 180.

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