|
|
(1)
Grundlegende Hinweise zum Schweißen von feuerverzinktem Stahl
|
|
|
|
(2)
Schutzgasschweißarbeiten an einer LKW-Kabine aus feuerverzinktem Stahlblech
|
|
|
|
(3)
Schema MIGI/MAG Rauchgas-Absaugbrenner
|
|
|
|
(4)
Ausbessern der Feuerverzinkung mit Zinkstaub- beschichtungsstoffen (Zinkstaubfarbe)
|
|
|
|
|
|
Arbeitsblätter Feuerverzinken
|
|
|
|
2.10
Schweißen nach dem Feuerverzinken
1. Allgemeines
Es ist nicht immer möglich und sinnvoll, Bauteile komplett zu fertigen, bevor sie anschließend feuerverzinkt werden. Insbesondere bei sperrigen Bauteilen ist jedoch ein nachträgliches Feuerverzinken häufig problematisch. Es kann deshalb erforderlich werden, an feuerverzinkten Teilen am Montageort zu schweißen oder Stahlkonstruktionen aus feuerverzinkten Halbzeugen herzustellen.
Beim Schweißen von feuerverzinktem Stahl werden grundsätzlich die gleichen Schweißverfahren eingesetzt wie bei unverzinktem Stahl. Grundlegende Untersuchungen an gängigen Stahlsorten haben ergeben, daß die mechanischen Eigenschaften durch Feuerverzinken weder im geschweißten, noch im ungeschweißten Zustand bedeutend verändert werden.
Unter den Schweißverfahren für feuerverzinkten Stahl ist das Lichtbogenschweißen von Hand das gebräuchlichste. Dieses Verfahren bietet Vorteile, die später noch erläutert werden. Das Gasschmelzschweißen eignet sich vornehmlich für feuerverzinkte Bleche bis etwa 3 mm Dicke. Es hat jedoch den Nachteil, daß der Zinküberzug beiderseits der Naht in wesentlich breiterer Zone abschmilzt als beim Lichtbogenhandschweißen. Bei größeren Werkstückdicken ist das Lichtbogenhandschweißen vorzuziehen.Widerstandsschweißverfahren finden bevorzugt beim Verbinden von kontinuierlich feuerverzinktem Feinblech Anwendung. Die nachfolgenden Ausführungen gelten in erster Linie für Zinküberzüge, die nach dem Verfahren der Stückverzinkung aufgebracht werden. Für kontinuierlich feuerverzinktes Feinblech kommen teilweise andere Verfahren und Techniken zum Einsatz.
2. Schweißpraxis
Infolge der hohen Temperatur beim Schweißen verbrennt bzw. verdampft der Zinküberzug zu beiden Seiten der Naht. Er beeinflußt den Schweißvorgang, so daß die Bedingungen gegenüber dem Schweißen an unverzinktem Stahl geändert werden müssen. Die beim Schweißen entstehenden grauweißen Zinkoxiddämpfe erschweren die Arbeit, da sie die Sicht behindern. Es entstehen Spritzer, und der Schweißverlauf wird unruhig. Unter ungünstigen Bedingungen können Poren im Schweißgut entstehen.
Einige grundlegende Hinweise zum Schweißen von feuerverzinktem Stahl sind nachstehend aufgeführt (Bild 1).
- Beim Schweißen von Stumpfstößen sollte der Stirnflächenabstand etwas größer gewählt werden als bei unverzinktem Stahl, damit besonders bei der Wurzellage das verdampfende Zink abziehen kann; dadurch lassen sich Poren vermeiden. Gleiches gilt für das Schweißen von Kehlnähten.
- Entscheidenden Einfluß auf den Schweißverlauf und die Güte der Schweißnaht hat die Schweißgeschwindigkeit. Bei zu schnellem Schweißen können die Zinkdämpfe nicht vollständig aus der Naht entweichen und somit leicht in das Schweißbad eindringen. Ein Herabsetzen der Schweißgeschwindigkeit und leichtes Pendeln mit der Elektrode erleichtern das Verdampfen und Entweichen des Zinks (Abb. 2).
- Wie bereits erwähnt, stört das verdampfende Zink den Lichtbogen. Geringfügiges Erhöhen des Schweißstromes wirkt sich hier positiv aus, denn der Lichtbogen wird stabiler, und das Zink kann leichter verdampfen.
- Die Auswahl der richtigen Elektrode ist von grundsätzlicher Bedeutung. Elektroden, die einen langsam erstarrenden Schlackenfluß ergeben, eignen sich gut zum Schweißen von feuerverzinktem Stahl, da sie dem Zink genügend Zeit geben, aus dem Schweißgut zu entweichen.
Für Baustähle mit unbeschränkter Schweißeignung sowie für Nähte, die nicht außergewöhnlich hoch beansprucht werden, empfiehlt es sich beispielsweise, mitteldick umhüllte Stabelektroden mit Rutil- bzw. Rutilcellulose zu wählen. Die richtige Auswahl ist besonders beim Schweißen der Wurzellage von Bedeutung, da hierbei bereits das meiste Zink verdampft. Wird mehrlagig geschweißt, spielt die Art der Elektrode für die weiteren Lagen nur eine untergeordnete Rolle, da die Fugenflanken nach dem Schweißen der Wurzellage meist schon weitgehend zinkfrei sind.
- Die beim Schweißen feuerverzinkten Stahls aufsteigenden zinkoxidhaitigen Dämpfe sollten abgesaugt werden, um den Schweißer nicht zu belästigen oder gesundheitlich zu schädigen (MAK-Werte beachten). Absauggeräte oder -hauben liefert der Fachhandel; mittlerweile gibt es auch Schutzgaspistolen, die mit einer integrierten Rauchgas-Absaugung ausgerüstet sind (Abb. 3).
Es kann gelegentlich vorkommen, daß das Schweißen feuerverzinkter Stahlteile aufgrund geltender Richtlinien nur auf zinkfreiem Untergrund zulässig ist. Entfernt man die Zinkauflage auf einer Breite von mindestens 10 mm beiderseits der Fugenflanke auf der Werkstückoberfläche, so erhält man Schweißnähte, die von Zink unbeeinflußt sind. Am wirksamsten ist es, das Zink abzubrennen, zu strahlen oder zu beizen. Beim weniger aufwendigen Schleifen oder Bürsten kann mitunter Zink zurückbleiben. Beim Brennschneiden erhält man zinkfreie Fugenflanken ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand.
3. Schweißverfahren
Vollmechanisierte Lichtbogenschweißverfahren mit offenem und verdecktem Lichtbogen werden eingesetzt. Es zeigt sich, daß beim UP-Schweißen ohne Stegabstand sehr leicht Poren in der Schweißnaht entstehen. Bei einer Vergrößerung des Stegabstandes und bei einer Verringerung der Schweißgeschwindigkeit lassen sich wesentlich bessere Ergebnisse erzielen. Ein größeres Schweißbad bietet Vorteile, da dann das Zink eine bessere Möglichkeit hat, aus der Schmelze auszudampfen, allerdings wird dabei mitunter die Verwendung einer Schweißbadsicherung erforderlich. Beim Schutzgasschweißen (MAG-Schweißen) wird häufig CO2 verwendet, in vielen Fällen werden jedoch auch Mischgase aus 20% CO? und 80% Argon eingesetzt; hierdurch erzielt man bessere Ergebnisse als unter reinem Argon (MIG-Schweißen). Eine Verringerung der Schweißgeschwindigkeit gegenüber unverzinktem Stahl ist auch bei diesen Verfahren erforderlich. Ein Stegabstand von 1-2 mm vermindert die Porenbildung. Leichte Pendelbewegungen mit der Drahtelektrode verbessern den Einbrand.
Beim CO2-Schweißen im Kurzlichtbogen an feuerverzinktem Stahl tritt eine verstärkte Spritzerbildung auf; die Spritzer haften am Werkstück. Es empfiehlt sich, den Schweißbereich mit geeigneten Aerosolen zu besprühen. Dadurch lassen sich die Spritzer später leicht abbürsten. Wegen der höheren Schweißgeschwindigkeit ist bei Fallnähten mitunter Porosität festzustellen, hier ist die Schweißgeschwindigkeit entsprechend zu reduzieren, oder es sind steigende Nähte vorzusehen.
Das Schweißen im Sprühlichtbogen oder Impulslichtbogen liefert gute Ergebnisse, wenn die vorstehenden Hinweise ebenfalls sinngemäß beachtet werden. Das WIG-Verfahren eignet sich weniger zum Schweißen feuerverzinkten Stahls, da das verdampfende Zink sich ungünstig auf den Lichtbogen auswirkt und zudem die Wolframelektrode verunreinigt.
Für alle Schweißverfahren gilt, daß sich nur mit der nötigen Übung und Handfertigkeit gute Ergebnisse beim Schweißen von feuerverzinktem Stahl erzielen lassen.
4. Ausbesserung von Zinküberzügen
Bei allen Schweißverfahren wird der Zinküberzug lokal beschädigt. Zur Sicherung eines durchgehenden Korrosionsschutzes muß die Schutzschicht wiederhergestellt werden. Die Ausbesserung sollte in Anlehnung an DIN 50976, Abschnitt 10, erfolgen (siehe auch Arbeitsblatt 2.12), wobei auf Baustellen die Ausbesserung mit Hilfe von speziellen Zinkstaub-Beschichtungsstoffen bevorzugt angewandt werden sollte (Abb. 4).
Es muß auf jeden Fall darauf geachtet werden, daß vorhandene Schweißschlacken und Schweißrauch-niederschläge vor dem Auftragen der Zinkstaubbeschichtungen sorgfältig entfernt werden. Wenn die Schweißnaht zur Reinigung gestrahlt wird, ist der Normreinheitsgrad Sa 2 1/2 anzustreben, beim Schleifen ist der Normreinheitsgrad PMa gem. DIN SS 928 einzuhalten.
Als Zinkstaub-Beschichtungsstoffe kommen gemäß DIN 50976 in Betracht Zweikomponenten-Epoxidharz oder Einkomponenten-Polyurethan (luftfeuchtigkeitshärtend) oder Einkomponenten-Ethylsilikat (luftfeuchtigkeitshärtend).
Die Dicke der Beschichtung muß mindestens 100 µm betragen.
|
|
