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Wesentliche Techniken für Stick Welding Positionen

Zuletzt aktualisiert:
April 19, 2024
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Inhaltsverzeichnis

Die allgemeine Regel für das Arbeiten in verschiedenen Schweißpositionen ist die Beibehaltung des richtigen Elektrodenwinkels, die Beherrschung der drei Aktionen der Elektrodenmanipulation, die Kontrolle der Oberflächenform und der Temperatur des Schmelzbades, die Gewährleistung vollständiger metallurgischer Reaktionen des geschmolzenen Metalls, die gründliche Beseitigung von Gasen und Verunreinigungen und das Erreichen einer guten Verschmelzung mit dem Grundmaterial.

Die Temperatur des Schmelzbades hängt mit dessen Form und Größe zusammen. Durch sorgfältige Beobachtung der Veränderungen während des Betriebs und ständige Anpassung des Elektrodenwinkels und der Elektrodenbewegung kann die Temperatur des Schmelzbades kontrolliert und die Qualität der Schweißung sichergestellt werden.

1. Schweißen in einer flachen Position

(1) Merkmale des Schweißens in einer flachen Position

Der Übergang der Metalltropfen von der Elektrode in das Schmelzbad erfolgt hauptsächlich durch die Schwerkraft, so dass die Form des Schmelzbades und des geschmolzenen Metalls leicht beibehalten werden kann. Beim Schweißen von Werkstücken gleicher Dicke ist der Schweißstrom in der flachen Position höher als in anderen Positionen, was zu einer höheren Schweißproduktivität führt. Schlacke und geschmolzenes Metall können sich leicht vermischen, insbesondere beim Kehlnahtschweißen, wo Schlacke vorlaufen und Schlackeneinschlüsse bilden kann.

Falsche Schweißparameter und -verfahren können zu Fehlern wie unvollständigem Einbrand, Unterschnitt oder Schweißklumpen führen. Beim Stumpfschweißen von flachen Blechen kann es leicht zu Schweißverformungen kommen, wenn die Schweißparameter oder die Schweißreihenfolge nicht richtig gewählt werden. Beim einseitigen Schweißen mit beidseitiger Ausbildung kann die erste Schweißnaht zu ungleichmäßigem Einbrand und schlechter Rückseitenausbildung führen.

(2) Elektrodenwinkel in flacher Position

Der Elektrodenwinkel in einer flachen Position kann in Stumpfstoß-Flachschweißen, Überlappstoß-Kehlschweißen, T-Stoß-Kehlschweißen, Schiffchenschweißen und Eckstoß-Flachschweißen unterteilt werden. Der Elektrodenwinkel für flache Positionen ist in Abbildung 5-26 dargestellt.

Abbildung 5-26 Elektrodenwinkel in einer flachen Position
Abbildung 5-26 Elektrodenwinkel in einer flachen Position

a) Stumpfstoß-Flachschweißen
b) Überlappende Kehlnahtschweißung
c) T-Stoß Kehlnahtschweißen
d) Bootsförmiges Schweißen
e) Kehlnaht an einer Eckverbindung

(3) Die wichtigsten Punkte beim Schweißen in der flachen Position

Legen Sie das Werkstück in die flache Schweißposition, der Schweißer hält die Schweißzange mit dem eingeklemmten Schweißdraht, das Gesicht ist durch einen Gesichtsschutz (Helm oder Hand) geschützt, zünden Sie einen Lichtbogen auf dem Werkstück, verwenden Sie die hohe Temperatur des elektrischen Lichtbogens (6000~8000K), um das Metall des Schweißdrahtes und des Grundmetalls zu schmelzen, die geschmolzenen Teile der beiden Metalle verschmelzen miteinander, um ein Schmelzbad zu bilden. Nachdem der Schweißdraht wegbewegt wird, kühlt das Schmelzbad ab und bildet eine Schweißnaht, die die beiden getrennten Grundwerkstoffe durch die Schweißnaht fest miteinander verbindet und das Schweißen in der flachen Position ermöglicht.

  • Je nach Blechdicke kann ein dickerer Schweißdraht gewählt und ein größerer Schweißstrom zum Schweißen verwendet werden. Bei gleicher Blechdicke ist der Schweißstrom in der flachen Position größer als in der vertikalen, horizontalen und Überkopfposition.
  • Am besten ist es, mit einem kurzen Lichtbogen zu schweißen, der den Wärmeverlust des Hochtemperaturlichtbogens verringert, die Tiefe des Schmelzbades vergrößert, das Eindringen schädlicher Gase aus der Umgebung des Lichtbogens in das Schmelzbad verhindert und die Oxidation der Elemente des Schweißgutes sowie die Möglichkeit von Porosität in der Schweißnaht verringert.
  • Während des Schweißens bilden der Schweißdraht und das Werkstück einen Winkel von 40° bis 90°, wodurch die Trennung von Schlacke und geschmolzenem Metall gut kontrolliert wird und verhindert wird, dass die Schlacke vorzeitig auftritt.
  • Bei einer Blechdicke von ≤6 mm wird in der Regel eine I-förmige Nut für die Stumpfschweißung geöffnet, und für die Stirnschweißung sollte das Kurzlichtbogenschweißen mit einem Schweißdrahtdurchmesser von ф3,2 bis ф4 mm verwendet werden, und die Einschweißtiefe sollte 2/3 der Werkstückdicke erreichen. Vor dem Zerspanungsschweißen ist es nicht notwendig, die Schweißwurzel zu entfernen (außer bei wichtigen Bauteilen), aber die Schlacke muss gereinigt werden, und es kann ein größerer Schweißstrom verwendet werden.
  • Kommt es beim Stumpfschweißen zu einer unklaren Vermischung von Schlacke und Schmelze, kann der Lichtbogen verlängert, der Schweißdraht nach vorne gekippt und die Schlacke nach hinten in das Schmelzbad geschoben werden, um Schlackeneinschlüsse zu verhindern.
  • Beim Schweißen von horizontalen Schrägnähten sollte bergauf geschweißt werden, um zu verhindern, dass die Schlacke an die Vorderseite des Schmelzbades fließt, und um Schlackeneinschlüsse in der Schweißnaht zu vermeiden.
  • Beim Mehrlagen- und Mehrlagenschweißen ist auf die Auswahl der Anzahl und Reihenfolge der Schweißgänge zu achten.
  • Bei T-Stoß-, Eck- und Überlappungsnähten müssen Sie bei unterschiedlichen Blechdicken den Winkel der Elektrode so einstellen, dass der Lichtbogen auf das dickere Blech gerichtet ist, um beide Bleche gleichmäßig zu erwärmen.

(4) Richtige Auswahl der Elektrodenhandhabungsmethode

Bei Blechdicken <6mm, I-Nut-Stumpfschweißen in flacher Position, mit beidseitigem Schweißen, sollte die vordere Schweißnaht eine geradlinige Elektrodenmanipulation verwenden, etwas langsamer, und die hintere Schweißnaht sollte ebenfalls eine geradlinige Elektrodenmanipulation verwenden, mit einem Schweißstrom, der etwas höher ist als der für die vordere Schweißnaht verwendete, und einer schnelleren Elektrodenmanipulation.

Bei Blechdicken ≥6 mm können je nach Konstruktionsanforderungen neben der I-Nut auch andere Nuttypen (V-Nut, Doppel-V-Nut, Y-Nut usw.) für das Stumpfschweißen in flacher Position verwendet werden, wobei das Mehrlagenschweißen oder das Mehrlagenschweißen mit mehreren Lagen zum Einsatz kommt. Für die erste Lage (Wurzellage) sollte eine Elektrode mit kleinem Durchmesser, niedrigem Schweißstrom und gerader oder zickzackförmiger Elektrodenführung verwendet werden. Für die folgenden Lagen können Elektroden mit größerem Durchmesser und höheren Schweißströmen mit kurzem Lichtbogen verwendet werden. Die Zickzack-Elektrodenführung muss auf beiden Seiten der Rille unterbrochen werden, und die Schweißrichtung benachbarter Lagen sollte entgegengesetzt sein, mit versetzten Verbindungen.

Für T-Stoß-Kehlnähte mit einer Schenkelgröße <6 mm kann einlagig geschweißt werden, wobei gerade, schräg kreisförmige oder zickzackförmige Elektrodenmanipulationen verwendet werden; bei größeren Schenkelgrößen sollte mehrlagig geschweißt oder mehrlagig mit mehreren Lagen geschweißt werden. Für die Wurzellage sollte eine gerade Elektrode verwendet werden, für die nachfolgenden Lagen kann eine schräge Zickzack- oder eine schräge Kreiselektrode zum Einsatz kommen. Beim mehrlagigen Mehrlagenschweißen sollte vorzugsweise eine gerade Elektrode verwendet werden.

Bei Überlappungs- und Eckverbindungs-Kehlnähten ist die Handhabung der Elektrode ähnlich wie bei T-Stoß-Kehlnähten.

Die Elektrodenhandhabung beim Schiffchenschweißen ist ähnlich wie beim Stumpfschweißen mit offener Nut in flacher Position.

2. Vertikale Position Schweißen

(1) Merkmale der vertikalen Schweißposition

Beim vertikalen Schweißen neigen das geschmolzene Metall und die Schlacke dazu, sich aufgrund der Schwerkraft zu trennen. Wenn die Schmelzbadtemperatur zu hoch ist, neigt das geschmolzene Metall dazu, nach unten zu fließen, wodurch Defekte wie Schweißraupen, Unterschnitt und Schlackeneinschlüsse entstehen und die Schweißnaht ungleichmäßig wird. Die Wurzel der T-Stoß-Schweißnaht neigt zu unvollständigem Einbrand. Die Einbrandtiefe ist leicht zu kontrollieren, verbraucht mehr Elektroden als das Flachschweißen, die Produktivität ist jedoch geringer als beim Flachschweißen. Da die Wärme des vertikalen Winkelschweißbogens in drei Richtungen auf das Werkstück übertragen wird, erfolgt die Abkühlung schnell. Daher kann der Schweißstrom unter den gleichen Bedingungen wie beim vertikalen Stumpfschweißen etwas höher sein, um eine gute Verschmelzung der beiden Bleche zu gewährleisten.

(2) Elektrodenwinkel in vertikaler Schweißposition

Das vertikale Schweißen wird je nach Dicke des Werkstücks in das vertikale Stumpfschweißen von dünnen Blechen und das vertikale Stumpfschweißen von dicken Blechen unterteilt; es kann je nach Form der Verbindung in das vertikale Schweißen von I-förmigen Nuten und das vertikale Winkelschweißen von T-förmigen Verbindungen unterteilt werden; es kann je nach Schweißverfahren in das vertikale Schweißen nach oben und das vertikale Schweißen nach unten unterteilt werden. Der Elektrodenwinkel in der vertikalen Schweißposition ist in Abbildung 5-27 dargestellt.

Abbildung 5-27 Elektrodenwinkel in vertikaler Schweißposition
Abbildung 5-27 Elektrodenwinkel in vertikaler Schweißposition

(3) Eckpunkte der vertikalen Schweißposition

Beim vertikalen Schweißen sollten die Schweißzange und die Elektrode nach dem Einspannen der Elektrode durch die Schweißzange in einer geraden Linie stehen, wie in Abbildung 5-28 gezeigt. Der Körper des Schweißers sollte nicht direkt auf die Schweißnaht gerichtet sein, sondern leicht nach links oder rechts (für Linkshänder), um die Bedienung der rechten Hand (für Linkshänder), die die Schweißzange hält, zu erleichtern.

Abbildung 5-28 Form der Elektrodenklemmung durch Schweißzangen
Abbildung 5-28 Form der Elektrodenklemmung durch Schweißzangen

In der Produktion wird in der Regel vertikal nach oben geschweißt; für das vertikale Schweißen nach unten sind spezielle Elektroden erforderlich, um die Schweißqualität zu gewährleisten. Beim vertikalen Aufwärtsschweißen sollte der Schweißstrom 10% bis 15% kleiner sein als beim Flachschweißen, und es sollte ein kleinerer Elektrodendurchmesser (<4mm) verwendet werden, wobei der richtige Elektrodenwinkel beibehalten wird. Kurzlichtbogenschweißen wird verwendet, um den Abstand des Tropfenübergangs zum Schmelzbad zu verkürzen.

(4) Korrekte Auswahl und Verwendung von Elektroden

1) Beim Schweißen einer I-Nut-Stumpfnaht aus dünnem Blech in vertikaler Position nach oben sollte die übliche maximale Lichtbogenlänge ≤6 mm betragen. Es kann linear, gezackt, halbmondförmig gewebt oder gesprungen geschweißt werden.

2) Bei anderen Arten des vertikalen Nutstumpfschweißens wird die erste Schweißlage oft durch Überspringschweißen oder halbmondförmiges, dreieckiges Weben mit kleiner Amplitude ausgeführt, gefolgt von halbmondförmigen oder gezackten Webeverfahren.

3) Beim vertikalen Schweißen eines T-Stoßes sollte die Elektrode auf beiden Seiten und in der oberen Ecke der Schweißnaht eine angemessene Verweilzeit haben, und der Elektrodenhub sollte nicht größer sein als die Breite der Schweißnaht. Der Webvorgang ist ähnlich wie bei anderen Arten von Rillenstumpfschweißungen.

4) Beim Schweißen der Decklage sollte die Webart entsprechend den Anforderungen an die Schweißfläche gewählt werden. Bei etwas höheren Anforderungen an die Oberfläche kann eine sichelförmige Webung verwendet werden, und für eine flache Schweißfläche ist eine gezackte Webung geeignet.

3. Horizontale Schweißposition

(1) Merkmale der horizontalen Schweißposition

Aufgrund der Schwerkraft neigt das geschmolzene Metall dazu, in die Nut zu fallen, was zu Hinterschneidungsfehlern an der Oberseite der Nut führt und eine tropfenförmige Schweißnaht bildet, wie in Abbildung 5-29b dargestellt. Geschmolzenes Metall und Schlacke lassen sich leicht trennen.

Abbildung 5-29 Horizontale Schweißnähte

a) Normale horizontale Schweißnaht b) Tropfenförmige horizontale Schweißnaht

(2) Elektrodenwinkel in horizontaler Schweißposition

Beim horizontalen Schweißen arbeitet der Schweißer am besten im Stehen. Wenn möglich, ist die Hand oder der Arm, der den Gesichtsschutzschild hält, die beste Stütze, um den Körper beim Schweißen im Stehen stabil zu halten, und der Lichtbogenzündpunkt sollte sich direkt vor dem Schweißer befinden.

Während des Schweißens muss der Schweißer nach Beendigung jeder Elektrode seine Standposition so verändern, dass er immer direkt auf die Schweißnaht blickt. Der Oberkörper des Schweißers sollte sich mit dem Lichtbogen nach vorne bewegen, aber die Augen müssen immer noch einen gewissen Abstand zum Lichtbogen halten. Achten Sie auch darauf, dass der Winkel zwischen Elektrode und Werkstück eingehalten wird, um ein übermäßiges Abtropfen von geschmolzenem Metall zu vermeiden. Der Elektrodenwinkel für horizontales Schweißen ist in Abbildung 5-30 dargestellt.

Abbildung 5-30 Elektrodenwinkel für horizontale Schweißposition

(3) Eckpunkte der horizontalen Schweißposition

1) Für das horizontale Stumpfschweißen wird im Allgemeinen eine V- oder K-förmige Nut verwendet, und für Stumpfnähte mit einer Dicke von 3~4mm kann eine I-förmige Nut für beidseitiges Schweißen verwendet werden.

2) Verwenden Sie eine Elektrode mit kleinem Durchmesser, der Schweißstrom sollte kleiner sein als beim Flachschweißen: Durch den kurzen Lichtbogen kann der Fluss des geschmolzenen Metalls besser kontrolliert werden.

3) Beim horizontalen Schweißen von dicken Blechen ist es ratsam, neben der Wurzellage ein mehrlagiges und mehrlagiges Schweißverfahren anzuwenden.

4) Beim Mehrlagen- und Mehrlagenschweißen ist besonders auf den Überlappungsabstand zwischen den Lagen zu achten. Jede Überlappungsschweißung sollte bei 1/3 der vorangegangenen Schweißung beginnen, um Unebenheiten in der Schweißnaht zu vermeiden.

5) Je nach der spezifischen Situation, halten Sie einen geeigneten Elektrodenwinkel, sollte die Schweißgeschwindigkeit etwas schneller und gleichmäßig sein.

(4) Richtige Auswahl der Elektrodenhandhabungsmethode

1) Beim horizontalen Schweißen mit offener I-Nut ist es besser, für die vordere Schweißnaht eine sich hin- und herbewegende, geradlinige Webmethode zu verwenden, bei etwas dickeren Stücken eine geradlinige oder kleine, schräge, kreisförmige Webmethode, und für die hintere Schweißnaht eine geradlinige Webmethode. Der Schweißstrom kann entsprechend erhöht werden.

2) Für das mehrlagige horizontale Schweißen mit anderen Arten von Rillen kann bei einem kleinen Spalt ein geradliniges Weben verwendet werden; wenn der Spalt groß ist, verwenden Sie ein hin- und hergehendes geradliniges Weben für die Wurzellage und ein schräges kreisförmiges Weben für die nachfolgenden Lagen. Bei Mehrlagen- und Mehrlagenschweißungen empfiehlt sich das Geradlinige Weben.

4. Schweißen in Überkopfposition

(1) Merkmale des Schweißens in Überkopfposition

Aufgrund der Schwerkraft neigt das geschmolzene Metall dazu, zu fallen, was es schwierig macht, die Form und Größe des Schweißbads zu kontrollieren. Das Weben ist eine Herausforderung, und es ist schwierig, eine glatte Oberfläche auf der Schweißnaht zu erzielen. Defekte wie Schlackeneinschlüsse, unvollständige Verschmelzung, konkave Schweißraupen und schlechte Schweißnahtbildung sind häufig. Fließendes geschmolzenes Metall neigt zu Spritzern und Ausbreitung, was bei unzureichendem Schutz zu Verbrennungen führen kann, wodurch das Überkopfschweißen weniger effizient ist als andere räumliche Positionen.

(2) Elektrodenwinkel in der Überkopfposition

Je nach Abstand zwischen Schweißer und Werkstück kann der Schweißer eine stehende, hockende oder sitzende Position einnehmen, in einigen Fällen sogar eine liegende Position, bei der der Schweißer mit dem Gesicht nach oben auf dem Boden liegt und die Schweißzange über Kopf hält. Das Überkopfschweißen ist körperlich anstrengend und die Schweißqualität ist instabil; es wird in der Regel für Notreparaturen verwendet und eignet sich nicht für die Massenproduktion in der Fertigung.

Während des Schweißens sollten die Arme des Schweißers vom Körper entfernt sein, der Unterarm aufgerichtet, und der Oberarm bildet natürlich einen Winkel zum Abstützen, wobei der Schwerpunkt auf dem Ellbogen oder dem Gelenk an der Basis des Oberarms liegt. Die Bewegung der Elektrode sollte aus dem Handgelenk erfolgen, und während die Elektrode schmilzt, sollte sich der Oberarm allmählich heben und nach vorne bewegen. Die Augen sollten der Bewegung des Lichtbogens folgen, um den Schweißprozess zu beobachten, und der Kopf und der Oberkörper sollten sich ebenfalls leicht nach vorne neigen, wenn sich die Elektrode bewegt.

Vor dem Überkopfschweißen muss der Schweißer die für das Überkopfschweißen erforderliche Schutzkleidung tragen, die Knöpfe schließen, ein Handtuch um den Hals wickeln, eine Schulterkappe tragen und hitzebeständige Schuhe tragen, um zu verhindern, dass geschmolzenes Eisen herunterfällt und Metallspritzer die Haut verbrennen. Der Schweißer hält die Schweißzange und stellt den Winkel der Elektrode entsprechend der jeweiligen Situation ein und kann das zu schweißende Teil auch in eine flache oder horizontale Schweißposition drehen. Der Elektrodenwinkel für das Überkopfschweißen ist in Abbildung 5-31 dargestellt.

Abbildung 5-31 Elektrodenwinkel in der Überkopfposition
Abbildung 5-31 Elektrodenwinkel in der Überkopfposition

a) I-Nut-Stumpfüberkopfschweißen b) Sonstige Nut-Stumpfüberkopfschweißen c) T-Stoß-Überkopfwinkelschweißen

(3) Eckpunkte der Überkopfschweißposition

1) Wenn die Dicke des Werkstücks ≤4mm ist, wird das I-Nut-Stumpfüberkopfschweißen mit einer 3,2mm Elektrode verwendet, und der Schweißstrom sollte angemessen sein. Bei einer Dicke ≥5mm wird das V-Nut-Mehrlagen-Mehrlagenschweißen verwendet.

2) Wenn die Schweißnaht 8mm ist, sollte das mehrlagige Mehrlagenschweißen verwendet werden.

3) Um den Tropfenübergang zu erleichtern und Metalltropfen und Spritzer während des Schweißens zu reduzieren, sollte die kürzeste Lichtbogenlänge während des Schweißprozesses verwendet werden.

4) Verwenden Sie für das Wurzellagenschweißen eine Elektrode mit kleinem Durchmesser und niedrigem Schweißstrom, um Unterschnitt und Schlackeneinschlüsse auf beiden Seiten der Schweißnaht zu vermeiden.

(4) Richtige Auswahl der Elektrodenhandhabungsmethode

1) Bei kleinen Spalten verwenden Sie die gerade Elektrodenhandhabung für das I-Nut-Stumpfüberkopfschweißen; bei größeren Spalten verwenden Sie die gerade hin- und hergehende Elektrodenhandhabung.

2) Bei mehrlagigen Überkopfschweißungen mit anderen Arten von Rillenstumpfnähten sollte die Elektrodenmanipulationsmethode für die Wurzellage auf der Grundlage der Größe des Rillenspaltes gewählt werden, wobei entweder eine gerade oder eine hin- und hergehende gerade Elektrodenmanipulation verwendet wird. Die nachfolgenden Lagen können mit Zickzack- oder Halbmond-Elektroden geschweißt werden. Beim mehrlagigen Mehrlagenschweißen sollte die Elektrode gerade geführt werden, und unabhängig von der Methode sollte der Übergang des geschmolzenen Metalls in das Schweißbad nicht zu groß sein.

3) Für das T-Stoß-Überkopfschweißen kann, wenn die Schweißnahtgröße klein ist, eine gerade oder hin- und hergehende gerade Elektrodenmanipulation verwendet werden, die durch einlagiges Schweißen vervollständigt wird; wenn die Schweißnahtgröße größer ist, kann mehrlagiges oder mehrlagiges Mehrlagenschweißen verwendet werden, wobei die erste Lage eine gerade Elektrodenmanipulation verwendet und die nachfolgenden Lagen eine diagonale Dreieck- oder diagonale Ringelektrodenmanipulation verwenden können.

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