Autor: Dipl.-Ing. Dietmar Rippegather
Das Elektroschlackeschweißen ist ein maschinelles Hochleistungsschweißverfahren zum Fügen großer Querschnitte, meist in senkrecht steigender Position. Es wird aber auch zum Auftragschweißen in Wannenposition genutzt.
Zum Prozessbeginn ähnelt es dem Unterpulverschweißen, da in die Schweißfuge oder auf das zu beschichtende Teil ein Schweißpulver geschüttet wird. Die durch die Pulverschüttung geleitete Elektrode zündet den Prozess wie beim Unterpulver-Schweißen beim Kontakt mit der Werkstückoberfläche mit einem Lichtbogen. Allerdings ist das flüssig werdende Elektroschlacke-Schweißpulver elektrisch leitend, sodass durch das entstehende Schlackebad Strom fließt, der es ständig aufheizt. Dadurch vergrößert sich das Schlackebad (im Bild braun gefärbt) und schmilzt das Pulver im Falle des senkrechten Fügens komplett auf, beim Auftragschweißen lokal bis zur Oberfläche der Pulverschüttung. Zudem ist das flüssige Schlackebad heißer als der Schmelzpunkt des Elektrodenwerkstoffs, sodass die Elektrode schon im Schlackebad abschmilzt und der Lichbogen erlischt. Der Strom fließt jetzt komplett von der Drahtelektrode durch das Schlackebad zum Werkstück und sorgt für eine permanente Widerstandserwärmung des Schlackebads.
Außer der Elektrode schmelzen auch die Werkstückkanten in der Schweißfuge auf (im Bild als schwarze Teilchen im braunen Schlackebad zu sehen). Nicht abschmelzende wassergekühlte Kupferbacken stützen die Schmelze und halten sie in der Fuge. Da das geschmolzene Metall schwerer ist als die flüssige Schlacke, sinkt es nach unten und erstarrt dort. Somit baut sich beim Senkrechtschweißen die Naht von unten auf, bis sich das oben schwimmende Schlackebad vollständig im Bereich des Auslaufstücks befindet.
Auslaufstück und erstarrtes Schlackebad werden nach Erkalten vom Bauteil abgetrennt. Beim Auftragschweißen wird der Grundwerkstoff nicht so stark aufgeschmolzen, da ja kein Lichtbogen brennt, der mit seinem Druck den Grundwerkstoff ausspült. Deshalb wird der Grundwerkstoff nur durch die Hitze des Schlackebads geschmolzen, der abgeschmolzene Zusatzwerkstoff lagert sich darauf ab und verschmilzt damit. Ein weiterer Vorteil des Elektroschlackeschweißens ist die hohe Abschmelzleistung. Oft wird dazu auch mit mehreren Drahtelektroden oder – vor allem beim Auftragschweißen – mit Bandelektroden geschweißt. Nachteilig ist allerdings die große Wärmeeinbringung durch das heiße Schlackebad, die nicht jeder Werkstoff verträgt.
(aus: DER SCHWEISSER, Heft 4/2019)
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