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Was prüfe ich in welcher Reihenfolge, wenn die Schweißung nicht hält?
Starte immer mit den schnell prüfbaren Basics: (1) Pistole senkrecht + Anpressen, (2) Oberfläche sauber/trocken, (3) Hubhöhe (häufigster Fehler bei Kaltverschweißung). Erst danach Strom und Schweißzeit anhand der Richtwerte anpassen. So vermeidest du, dass du „im Kreis“ parameterst, obwohl die Ursache mechanisch oder durch Verschmutzung entsteht.
Wie erkenne ich eine Kaltverschweißung sicher?
Optisch ist eine Kaltverschweißung häufig nicht eindeutig. Sicher erkennbar ist sie über die Biegeprüfung nach DIN EN ISO 14555: Der Bolzen wird auf 60° gebogen. Bricht die Verbindung in der Schweißzone (glatte, metallisch glänzende Bruchfläche), liegt eine Kaltverschweißung vor. Häufigste Ursache: zu geringe Hubhöhe.
Warum bricht der Bolzen bei der Biegeprüfung ab – und was sagt mir die Bruchstelle?
Ein Bolzenbruch kann zwei typische Ursachen haben: (1) Bruch in der Schweißzone → Hinweis auf Kaltverschweißung (oft Hubhöhe zu gering oder Zeit zu kurz). (2) Bruch im Bolzenschaft → häufig Werkstoff-/Kombinationsproblem (z. B. Schwarz‑Weiß‑Verbindungen durch Martensitbildung). Maßnahme: Im ersten Fall Hubhöhe/Prozesszeit prüfen; im zweiten Fall Duo‑Bolzen bzw. Werkstoffkombination überprüfen.
Fehlerdiagnose: Fehlerbild, Ursache und Lösung
| Fehlerbild | Wahrscheinliche Ursache | Gegenmaßnahme | |
|---|---|---|---|
| Bolzen kippt / schräge Schweißnaht | Pistole nicht senkrecht gehalten; Blaswirkung | Pistolenführung prüfen; Massekabelposition ändern | |
| Unvollständige Schweißnaht (fehlender Wulst) | Zu kurze Prozessdauer oder zu geringer Strom | Strom und Zeit nach Richtwert‑Tabelle erhöhen | |
| Kaltverschweißung (optisch ok - Biegeprüfung negativ) | Hubhöhe zu gering; Lichtbogen zündet | Hubhöhe als erstes prüfen und erhöhenzu früh | |
| Starke Spritzer auf dem Grundwerkstoff | Zu hoher Strom; falscher Keramikring‑Typ | Strom reduzieren; Keramikring‑Typ für Bolzen‑Ø prüfen | |
| Porosität in der Schweißnaht | Feuchtigkeit auf Bolzen oder Grundwerkstoff; Blaswirkung | Oberflächen reinigen und trocknen; Kabelführung optimieren | |
| Keramikring platzt / explodiert | Schweißen auf Verzinkung; eingeschlossene Feuchtigkeit | Zinkschicht vollständig blankschleifen; Oberfläche trocknen | |
| Bolzen bricht bei Biegeprüfung im Schaft | Werkstoffproblem (Schwarz‑Weiß‑Verbindung) | Duo‑Bolzen verwenden; Werkstoffkombination prüfen | |
| Lichtbogen zündet nicht | Kontaktrohr verschlissen; Bolzen falsch eingelegt | Kontaktrohr prüfen/wechseln; Bolzensitz in Pistole kontrollieren | |
| Ungleichmäßiger Schweißwulst | Blaswirkung; Pistole nicht senkrecht | Massekabelposition symmetrisch wählen; Pistolenwinkel korrigieren |
Physikalische Phänomene
Was ist die Blaswirkung beim Bolzenschweißen und wie entsteht sie?
Die Blaswirkung entsteht durch elektromagnetische Felder, die sich um stromdurchflossene Leiter zwangsläufig bilden. Diese Magnetfelder interagieren miteinander und beeinflussen den Lichtbogen. Dies kann Verwirbelungen erzeugen, die Luft und Schweißgas in das Schweißbad "hineinspülen" und damit die Schweißqualität verschlechtern können. Die Blaswirkung tritt ausschließlich beim Schweißen mit Lichtbogen auf und wird stark durch die Geometrie der Bauteile, die Haltung der Pistole (Kabelbogen) und die Verlegung der Massekabel beeinflusst.
Werkstoffe & Materialkombinationen
Welche Bolzenschweißverfahren eignen sich am besten für Aluminium?
Im Feinblechbereich (0,5-3 mm) findet das Spitzenzündungsverfahren Verwendung, da der Wärmeeintrag sehr gering ist (ca. 2 ms Prozesszeit) und die Schmelzzone maximal 0,5 mm tief ist. Für das Spaltverfahren eignen sich Bolzendurchmesser M3-M6. Beim Hubzündungsverfahren bietet sich das Kurzzeit-Verfahren an, das unter ausreichendem Gasschutz (Argon, Helium) erfolgen muss. Die Polung spielt eine wichtige Rolle: bei geringen Blechdicken bis 2 mm sind negativ gepolte Bolzen vorteilhaft, bei größeren Stärken positiv gepolte.
Kann auf feuerverzinkten Bauteilen geschweißt werden?
Schweißen auf feuerverzinkten Grundwerkstoffen sollte grundsätzlich vermieden werden! Ist es doch einmal erforderlich, muss die Zinkschicht an der zu schweißenden Stelle unbedingt restlos entfernt werden. Die Zinkschicht nur kurz mit einer Fächerschleifscheibe zu "verreiben" reicht nicht aus - das Material muss vollkommen blank geschliffen werden.
Beim ersten Versuch wurde die Zinkschicht mit einer Fächerscheibe lediglich grob entfernt. Das Schweißergebnis ist nicht i.O.
Innerhalb des Keramikringes entstand durch das Verdampfendes Zinks ein so enormer Druck das der Ring explodierte.
Erst nachdem die Zinkschicht restlos entfernt und das Material vollkommen blankgeschliffen wurde, war ein Schweißen problemlos möglich.
Welche Probleme entstehen beim Schweißen von unlegierten mit legierten Stählen?
Schweißungen von ferritischen und austenitischen Werkstoffen (Schwarz-Weiß-Verbindungen) führen zu einem spröden Martensitgefüge im Schweißgut. Beim Hubzündungsbolzenschweißen mit Keramikring und Schweißzeiten über 100 ms kann bei Bolzendurchmessern größer 12 mm zumeist keine ausreichende Festigkeit erreicht werden. Dies ist in der Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung/Allgemeine Bauartgenehmigung Z-30.3-6 vom DIBt nachzulesen.
Wie können die Probleme bei Schwarz-Weiß-Verbindungen gelöst werden?
In diesen Fällen kann man auf sogenannte Duo-Bolzen zurückgreifen. Duo-Bolzen sind Verbundbolzen, bei denen ein legierter und ein unlegierter Werkstoff durch Reibschweißen miteinander verbunden sind. An der Spitze befindet sich ein Werkstoff entsprechend dem Grundmaterial in 4.8 schweißgeeignet, während der Gewindeteil aus 1.4301 oder 1.4571 besteht. Diese Konstruktion vermeidet die problematische Martensitbildung beim Schweißvorgang.
