Hallo, liebe Metal-Enthusiasten! Als Lieferant von Borstählen habe ich beim Schweißen dieser hochfesten Materialien viele Herausforderungen erlebt. Borstähle zeichnen sich durch ihr hervorragendes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis aus, was sie in Branchen wie der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie äußerst beliebt macht. Aber seien wir ehrlich: Das Schweißen von Borstählen ist kein Kinderspiel. In diesem Blog werde ich einige Tipps zur Lösung der Probleme geben, die beim Schweißen von Borstählen auftreten.
Die Grundlagen von Borstählen verstehen
Bevor wir uns mit den Schweißproblemen und -lösungen befassen, wollen wir kurz darauf eingehen, was Borstähle sind. Bor wird Stahl in geringen Mengen zugesetzt, normalerweise weniger als 0,005 %. Dieser winzige Zusatz hat einen großen Einfluss auf die Härtbarkeit des Stahls. Wenn Bor vorhanden ist, fördert es beim Abkühlen die Bildung von Martensit, was dem Stahl seine hohe Festigkeit verleiht.
Doch genau diese Eigenschaft, die Borstähle so stark macht, bereitet beim Schweißen auch einiges Kopfzerbrechen. Die hohe Härtbarkeit kann zur Bildung harter und spröder Mikrostrukturen in der Wärmeeinflusszone (HAZ) und dem Schweißgut selbst führen.
Häufige Schweißprobleme bei Borstählen
Knacken
Eines der häufigsten Probleme ist das Knacken. Es gibt zwei Hauptarten der Rissbildung, die wir häufig beobachten: Kaltrissbildung und Heißrissbildung.
Kaltrisse treten normalerweise nach dem Schweißen auf, manchmal sogar Stunden oder Tage später. Dies wird hauptsächlich durch das Vorhandensein von Wasserstoff, hohe Eigenspannungen und die harten und spröden Mikrostrukturen in der WEZ verursacht. Wasserstoff kann aus verschiedenen Quellen stammen, beispielsweise aus Feuchtigkeit in den Schweißzusätzen, der Grundmetalloberfläche oder der umgebenden Atmosphäre.
Heißrisse hingegen entstehen beim Erstarren des Schweißgutes. Dies ist auf die Absonderung von Verunreinigungen an den Korngrenzen im Schweißbad zurückzuführen, die die Struktur schwächt und beim Abkühlen und Zusammenziehen des Metalls zu Rissen führt.
Schlechte Schweißqualität
Ein weiteres Problem ist die schlechte Schweißqualität. Dies kann sich in mangelnder Verschmelzung, Porosität oder einer ungleichmäßigen Perlenform äußern. Mangelhafte Verschmelzung entsteht, wenn sich das Schweißgut nicht richtig mit dem Grundwerkstoff verbindet. Unter Porosität versteht man das Vorhandensein kleiner Löcher in der Schweißnaht, die durch Gaseinschlüsse während des Schweißvorgangs entstehen können. Und eine ungleichmäßige Schweißnahtform kann die Festigkeit und das Aussehen der Schweißnaht beeinträchtigen.
HAZ-Enthärtung
In einigen Fällen kann es auch zu einer Abschwächung der WEZ kommen. Denn durch den hohen Wärmeeintrag beim Schweißen können die borreichen Phasen zerfallen und die Festigkeit in diesem Bereich sinken.
Lösungen für Schweißprobleme
Vorbereitung vor dem Schweißen
Das Wichtigste zuerst: Die richtige Vorbereitung vor dem Schweißen ist von entscheidender Bedeutung.
Reinigung: Stellen Sie sicher, dass die Grundmetalloberflächen sauber sind. Entfernen Sie Rost, Öl, Farbe und Feuchtigkeit. Zur Reinigung der Oberflächen können Sie Lösungsmittel, Drahtbürsten oder Strahlmittel verwenden. Dies trägt dazu bei, die Menge an Wasserstoff zu reduzieren, die in die Schweißnaht gelangen kann, und verbessert außerdem die Benetzung des Schweißguts auf dem Grundwerkstoff.
Vorheizen: Das Vorwärmen des Grundmetalls ist eine gute Möglichkeit, die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Schweißen zu reduzieren. Dies trägt dazu bei, die Bildung harter und spröder Mikrostrukturen in der WEZ zu verhindern. Die Vorwärmtemperatur hängt von der Materialdicke, dem Schweißverfahren und der Art des Borstahls ab. Im Allgemeinen können die Vorwärmtemperaturen zwischen 100 °C und 250 °C liegen.
Auswahl an Schweißzusätzen: Wählen Sie die richtigen Schweißzusätze. Suchen Sie nach Verbrauchsmaterialien, die für hochfeste Stähle ausgelegt sind und eine gute Zähigkeit und Rissbeständigkeit bieten. Beispielsweise können einige wasserstoffarme Elektroden oder Massivdrähte eine gute Wahl sein.
Schweißprozesskontrolle
Während des Schweißprozesses ist die Kontrolle der Parameter von entscheidender Bedeutung.
Wärmeeintrag: Den Wärmeeintrag unter Kontrolle halten. Ein hoher Wärmeeintrag kann zu übermäßigem Kornwachstum in der WEZ führen und zu einer Erweichung führen. Andererseits liefert eine geringe Wärmezufuhr möglicherweise nicht genügend Energie, um das Schweißgut ordnungsgemäß mit dem Grundmetall zu verschmelzen. Sie müssen die richtige Balance finden. Beispielsweise können Sie beim Metall-Schutzgasschweißen (GMAW) die Spannung, den Strom und die Schweißgeschwindigkeit anpassen, um den Wärmeeintrag zu steuern.
Schweißgeschwindigkeit: Die Schweißgeschwindigkeit beeinflusst auch die Schweißqualität. Eine zu langsame Geschwindigkeit kann zu einer breiten und flachen Schweißnaht führen, während eine zu schnelle Geschwindigkeit zu einer mangelhaften Schweißung führen kann. Versuchen Sie, während des gesamten Prozesses eine konstante Schweißgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
Schutzgas: Verwenden Sie das entsprechende Schutzgas. Bei Borstählen wird beim MSG-Schweißen häufig eine Mischung aus Argon und Kohlendioxid verwendet. Das Schutzgas schützt das Schweißbad vor Oxidation und trägt zur Kontrolle der Lichtbogenstabilität bei.
Nachbehandlung nach dem Schweißen
Nach dem Schweißen kann eine Nachbehandlung die Schweißqualität weiter verbessern.
Nachheizung: Ähnlich wie das Vorwärmen kann das Nachwärmen dazu beitragen, die Eigenspannungen zu reduzieren und etwaigen Wasserstoff in der Schweißnaht entweichen zu lassen. Sie können die Schweißstelle auf eine Temperatur von ca. 200 °C bis 300 °C erhitzen und diese je nach Materialstärke für eine gewisse Zeit halten.
Stressabbauend: Eine spannungsarme Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, um die Eigenspannungen in der Schweißnaht und der WEZ zu reduzieren. Dabei wird das gesamte Teil auf eine bestimmte Temperatur (meist unterhalb der kritischen Temperatur des Stahls) erhitzt und anschließend langsam abgekühlt.
Besondere Überlegungen für mit Zink, Aluminium und Magnesium beschichteten Stahl
Wenn Sie damit zu tun habenZink-Aluminium-Magnesium-beschichteter Stahl, gibt es noch einige weitere Dinge zu beachten. Beim Schweißen kann die Beschichtung verdampfen, was zu Porosität und anderen Schweißfehlern führen kann. Um dem entgegenzuwirken, können Sie entweder die Beschichtung im Schweißbereich vor dem Schweißen entfernen oder spezielle Schweißtechniken und Verbrauchsmaterialien verwenden, die für den Umgang mit beschichteten Stählen ausgelegt sind.
Abschluss
Das Schweißen von Borstählen kann schwierig sein, aber mit dem richtigen Ansatz können Sie die Probleme überwinden. Durch die richtige Vorbereitung vor dem Schweißen, die Kontrolle des Schweißprozesses und die Durchführung der Nachbehandlung können Sie qualitativ hochwertige Schweißnähte mit guter Festigkeit und Zähigkeit erzielen.
Wenn Sie auf der Suche nach Borstählen sind oder Fragen zum Schweißen haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um Ihnen zu helfen, das Beste aus diesen erstaunlichen Materialien herauszuholen. Ganz gleich, ob Sie an einem kleinen Projekt oder einer industriellen Großanwendung arbeiten, wir können Ihnen die richtigen Borstähle liefern und technische Unterstützung für Ihre Schweißanforderungen bieten. Lassen Sie uns miteinander chatten und sehen, wie wir gemeinsam Ihre Schweißherausforderungen lösen können!
Referenzen
- AWS Welding Handbook, Band 1: Schweißwissenschaft und -technologie
- ASM-Handbuch, Band 6: Schweißen, Hartlöten und Weichlöten
- Forschungsarbeiten zum Schweißen hochfester Stähle aus Branchenzeitschriften