Autor: Dipl.-Ing. Dietmar Rippegather
Außer zum Fügen, also zum Verbinden von Werkstücken geometrisch bestimmter Form, wird das Schweißen auch zum Beschichten von Bauteilen verwendet. Mit der Beschichtung gibt man dem Bauteil an der beschichteten Seite eine Oberfläche, die besondere Anforderungen erfüllt, die der unbeschichtete Grundwerkstoff nicht besitzt.
Man unterscheidet drei gundsätzliche Arten von Schweißbeschichtungen:
Mit dem Schweißpanzern werden besonders verschleißfeste Schichten auf den weniger verschleißfesten Grundwerkstoff aufgebracht. Hierzu verwendet man einen Schweißzusatzwerkstoff, der metallurgisch problemlos mit dem Grundwerkstoff durch Schweißen verbunden werden kann, aber einen höheren Verschleißwiderstand aufweist. Oft werden Cobaltlegierungen als Panzerwerkstoff verwendet. Auch können dem Auftragschweißgut Hartstoffpartikel, zum Beispiel aus Wolfram- oder Siliciumcarbid, zugesetzt werden, die den Verschleißwiderstand weiter erhöhen. Eingesetzt werden Panzerungen beispielsweise für Baggerschaufelkanten oder Prallschutzbereiche von Steinbrechern.
Plattieren nennt man das Auftragschweißen von Beschichtungen, die eine gewünschte Beständigkeit gegen chemischen Angriff aufweisen, gegen die der Grundwerkstoff nicht resistent ist. Hier hängt der Plattierungswerkstoff von der jeweils wirkenden Chemikalie ab.
Eine Pufferschicht kommt beispielsweise zum Einsatz, wenn zwei Bauteile verbunden werden sollen, deren Werkstoffe sich schweißtechnisch nicht gut fügen lassen. In diesem Fall wählt man einen Beschichtungswerkstoff aus, der sich sowohl mit dem einen als auch mit dem anderen Bauteilwerkstoff metallurgisch gut vertragen.
Schweißt man eine Pufferschicht auf eines der beiden Bauteile auf, dann kann man auch das andere Bauteil mit dieser Pufferschicht verschweißen und die Bauteile sind schweißtechnisch miteinander verbunden.
Meist sind die für die gewünschte Funktion erforderlichen Werkstoffe sehr teuer, sodass es nicht vertretbar ist, ein Bauteil komplett aus diesem Material herzustellen. Trotz des zusätzlich einzusetzenden Auftragschweißprozesses ist es in der Regel kostengünstiger, das Basisbauteil aus einem preiswerten Werkstoff herzustellen und nur an den benötigten Stellen den teureren Beschichtungswerkstoff aufzuschweißen.
Oft übernimmt aber der Grundwerkstoff auch Funktionen, die durch den Beschichtungswerkstoff nicht übernommen werden können, wodurch das Beschichten ohne Alternative ist. So sind verschleißfeste Werkstoffe bisweilen sehr spröde im Gegensatz zu den preiswerten Grundwerkstoffen, die dann die gewünschten Dämpfungseigenschaften und Zähigkeiten des Gesamtbauteils sicherstellen.Somit gibt es auch technische Gründe für den Einsatz derart aufgebauter Teile.
Zu beachten ist, dass beim Auftragschweißen des Beschichtungswerkstoffs nur wenig Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird. Dieser vermischt sich nämlich mit dem teuren Beschichtungsmaterial und vermindert die erwünschten Eigenschaften. Daher sind aufmischungsarme Schweißprozesse und geeignete Schweißparameter zu wählen, die den Einbrand und damit die Aufmischung klein halten. Sind die Anforderungen an die Beschichtung besonders hoch, helfen oft weitere Beschichtungsvorgänge, da der Aufmischungseffekt mit jeder Lage Schweißgut stark abnimmt.
Zum Auftragschweißen kommen vorranging folgende Prozesse zum Einsatz:
Geringe Aufmischung bieten Elektroschlackeschweißen und Laserstrahlschweißen, hohe Abschmelzleistungen ergeben sich vor allem beim Unterpulver- und Elektroschlackeschweißen, je nach Prozessvariante auch beim Metall-Schutzgasschweißen. Um generell die Aufmischung gering zu halten, ist mit geringer Streckenenergie zu schweißen, also mit niedrigen Stromstärken, Strichraupentechnik, kleinen Elektrodendurchmessern, hohen Schweißgeschwindigkeiten und eventueller Zwischenabkühlung. Der Lichtbogen sollte auf das geschmolzene Schweißgut gerichtet werden und nicht auf den Grundwerkstoff.
Außer zum Beschichten kann das Auftragschweißen auch zur Erzielung einer gewünschten Geometrie oder Kontur des Bauteils eingesetzt werden, oft mit einer nachfolgenden spanenden Bearbeitung. Dies erfolgt seltener in der Neufertigung als vielmehr zur Reparatur verschlissener Teile oder ausgebrochener Kanten.
(Quelle: DER SCHWEISSER, Ausgabe 4/2019)
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