Was ist Überlappschweißen? Ursachen, Vorbeugung und Reparatur

Überlappendes Schweißen ist eine Schweißnahtfehler, der auf den ersten Blick wie überschüssiges Metall am Rand der Schweißnaht aussieht. Das eigentliche Problem liegt jedoch darunter: Das Schweißgut hat sich über den vorgesehenen Schweißnahtübergang oder die Schweißnahtwurzel hinaus ausgedehnt, ohne sich ordnungsgemäß mit dem darunterliegenden Material zu verbinden.

Dadurch wird die Schweißnahtüberlappung zu mehr als nur einem kosmetischen Problem. Unzureichende Verschmelzung und ein abruptes Schweißnahtprofil können die Prüf- und Dauerfestigkeit beeinträchtigen. Eine gute Kontrolle des Schmelzbades ist daher wichtig, unabhängig davon, ob die Arbeiten mit konventionellem Lichtbogenschweißen oder einem kontrollierten Verfahren wie dem handgeführten Laserschweißsystem von Dynalasers durchgeführt werden.

Was versteht man unter Überlappung beim Schweißen?

Was versteht man unter Überlappung beim Schweißen? Beim Schmelzschweißen bezeichnet Überlappung das Überstehen des Schweißguts über die Schweißnahtwurzel oder den Schweißnahtübergang hinaus. An der Überlappungskante liegt das aufgetragene Metall auf der angrenzenden Oberfläche, anstatt den gewünschten Übergang zu bilden.

Ein häufiger Fehler ist die Verwechslung von Überlappung und Überlappung beim Schweißen . Es handelt sich dabei um unterschiedliche Schweißverbindungen. Bei einer Überlappung liegen zwei Werkstücke übereinander. Ein Überlappungsfehler hingegen beschreibt einen unerwünschten Schweißzustand.

Überlappungen werden häufig an der Seite einer Schweißnaht dargestellt, können aber auch an anderen Stellen auftreten. Die in Branchenrichtlinien diskutierte AWS-Interpretation wendet die Definition von Überlappungen auch auf Schweißbeginn und -ende an. Dies ist bei der Inspektion relevant, da ein kalt aussehender Schweißbeginn oder ein umgeschlagenes Schweißende nicht automatisch ignoriert werden sollte, nur weil er sich am Ende der Naht befindet.

Wie sieht eine Schweißnahtüberlappung aus?

Bei Überlappschweißungen entsteht oft eine Wulst oder eine abgerundete Kante, wo das Schweißgut auf das angrenzende Grundmaterial übersteht. Bei Kehlnähten ist dies meist am deutlichsten im Bereich des Schweißnahtübergangs zu erkennen. Es kann aber auch an Stellen entstehen, an denen das Schmelzbad nicht sauber geführt wurde.

Die Form der Perle allein reicht jedoch nicht für eine Beurteilung aus.

Eine stark konvexe oder überdimensionierte Schweißnaht ist nicht automatisch eine Überlappung. Bei der Sichtprüfung ist entscheidend, ob das Schweißgut tatsächlich über den Schweißnahtfuß oder die Schweißnahtwurzel hinausragt, ohne die erforderliche Verschmelzung zu gewährleisten. Eine große, aber ordnungsgemäß verschmolzene Raupe kann ein ungünstiges Profil oder eine übermäßige Verstärkung aufweisen, ohne dass dies einen echten Schweißfehler darstellt.

Diese Unterscheidung ist wichtig, denn andernfalls könnte ein Prüfer eine unansehnliche Schweißnaht als Überlappung einstufen, obwohl das eigentliche Problem etwas anderes ist.

Was verursacht Überlappungen beim Schweißen?

Es gibt keine einzelne Maschineneinstellung, die die Ursache für Überlappungen beim Schweißen erklärt . Sie entstehen normalerweise, wenn Wärmeeintrag, Abschmelzleistung, Schweißgeschwindigkeit, Brennerposition und Oberflächenbeschaffenheit ein korrektes Verschmelzen des Schmelzbadrandes verhindern.

Falsche Wärmezufuhr und falsche Maschineneinstellungen

Überlappungen werden manchmal einfach auf „zu viel Strom“ oder „zu wenig Strom“ zurückgeführt. Das ist eine zu starke Vereinfachung.

Das eigentliche Problem liegt im Verhältnis zwischen Wärmeeintrag und aufgetragener Metallmenge. Reicht die Wärme am Schweißrand nicht aus, um die angrenzende Oberfläche aufzuschmelzen und zu verschmelzen, kann das aufgetragene Metall darüber fließen. Auch zu viel aufgetragenes Metall kann ein ähnliches sichtbares Ergebnis hervorrufen, wenn das Schmelzbad zu groß wird und sich nicht mehr kontrollieren lässt.

Beim MIG-Schweißen müssen Spannung, Drahtvorschub, Stromstärke, Schweißgeschwindigkeit und Lichtbogenposition daher zusammenwirken und können nicht unabhängig voneinander eingestellt werden.

Die Reisegeschwindigkeit ist zu langsam

Langsames Fahren ist eine der am häufigsten genannten Ursachen für Überlappungen beim Schweißen.

Wenn der Brenner zu lange an einer Stelle verweilt, sammelt sich weiterhin Schweißgut an. Das überschüssige Schweißgut kann über den vorgesehenen Übergang hinausfließen, anstatt einen kontrollierten Übergang in das Grundmaterial zu gewährleisten.

Deshalb ist es auch nicht immer sinnvoll, die Schweißgeschwindigkeit einfach zu reduzieren, um eine tiefere Einbrandtiefe zu erzielen. Mehr Zeit im Schweißbad garantiert keine bessere Verschmelzung, wenn es schwer zu kontrollieren ist.

Falscher Brenner- oder Elektrodenwinkel

Der Brennerwinkel ändert die Richtung, in die Hitze und Schweißzusatzwerkstoff gelenkt werden.

Wenn der Lichtbogen zu stark zu einer Seite der Schweißnaht hin geneigt ist, erhält die gegenüberliegende Kante möglicherweise nicht genügend Wärme für eine ordnungsgemäße Verschmelzung. Die Schwerkraft verstärkt diesen Effekt bei horizontalen und vertikalen Schweißpositionen, da sich das Schmelzbad naturgemäß zu einer Seite hin neigt.

Auch die Größe der Elektrode bzw. des Drahtes ist wichtig. Wird mehr Füllmaterial aufgetragen, als die Fuge und die Wärmezufuhr aufnehmen können, wird die Kontrolle des Pools erschwert.

Schlechte Oberflächenvorbereitung

Walzzunder, Rost, Oxide, Öl, Farbe und andere Verunreinigungen können die Wechselwirkung zwischen dem Schmelzbad und dem Grundwerkstoff beeinträchtigen.

Das bedeutet nicht, dass jede verunreinigte Schweißnaht zu Überlappungen führt, aber eine mangelhafte Vorbereitung stellt ein zusätzliches Problem dar, wenn die Schweißnahtkante bereits unzureichend erhitzt wurde oder die Brennerpositionierung ungünstig ist. Die Reinigung der Fügestelle vor dem Schweißen ist daher Teil der Vermeidung von Überlappungen und nicht nur eine optische Maßnahme.

Warum stellt die Schweißnahtüberlappung ein Problem dar?

Die Menge an sichtbarem Metall in einer Schweißnaht gibt keinen Aufschluss darüber, wie viel davon tatsächlich verschmolzen ist. Daher sollte eine große Schweißnahtüberlappung nicht als zusätzliche Verstärkung oder Festigkeit interpretiert werden.

Die Hauptprobleme betreffen die Verschmelzung und die Geometrie . Metall, das ohne ausreichende Verschmelzung über dem Grundwerkstoff liegt, trägt nicht in gleichem Maße zur Festigkeit bei wie einwandfreies Schweißgut. Gleichzeitig führt ein gerollter oder abrupter Übergang zu einer ungünstigen Geometrie, die Spannungen konzentrieren kann.

Dies ist besonders wichtig bei Bauteilen, die Vibrationen oder zyklischer Belastung ausgesetzt sind. Ermüdungsrisse begünstigen lokale Spannungskonzentrationen, daher kann die Qualität des Übergangs zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff selbst bei scheinbar massiver Schweißnaht von Bedeutung sein.

Wie man Überlappungen beim Schweißen vermeidet

Um Überlappungen beim Schweißen zu vermeiden, kommt es vor allem darauf an, das Schmelzbad klein genug zu halten, um es kontrollieren zu können, und gleichzeitig ausreichend Energie an die Fügekanten zuzuführen. Wird nur ein Parameter korrigiert, ohne die anderen zu berücksichtigen, kann ein Schweißfehler lediglich durch einen anderen ersetzt werden.

Bei der wiederholten Bearbeitung dünner Bleche erleichtert ein Prozess mit stabiler Energiezufuhr die Aufrechterhaltung dieses Gleichgewichts. Die handgeführten Faserlaser-Schweißgeräte von Dynalasers kombinieren bei geeigneten Systemen eine kontrollierte Laserleistung mit integrierter Drahtzufuhr. Dies ermöglicht dem Bediener, Wärme, Bewegung und Schweißzusatzwerkstoffzufuhr optimal zu koordinieren und gleichzeitig die Wärmeeinflusszone relativ klein zu halten.

Dadurch entfällt zwar nicht die Notwendigkeit einer korrekten Nahtvorbereitung oder Schweißtechnik, aber eine bessere Prozesskontrolle reduziert die Anzahl der Variablen, mit denen ein Bediener am Schmelzbad zu kämpfen hat.

Wie man Überlappungen beim Schweißen behebt

Wie man Überlappungen beim Schweißen behebt, hängt von deren Ausmaß und den Abnahmekriterien ab. Wichtig ist, dass der zugrundeliegende Fehler beseitigt und nicht nur kaschiert wird.

Bei einer Reparatur ist der typische Ablauf folgender:

1. Untersuchen Sie den betroffenen Bereich und ermitteln Sie, wie weit die Überlappung reicht.
2. Nicht zulässige Überlappungen oder schlecht verschmolzenes Material sind gegebenenfalls zu entfernen.
3. Bereiten Sie den Bereich für die Reparatur vor und reinigen Sie ihn.
4. Beheben Sie die ursprüngliche Ursache, wie z. B. Fahrgeschwindigkeit, Wärmeeintrag, Winkel oder Füllstoffzufuhr.
5. Bei Bedarf nachschweißen.
6. Prüfen Sie den reparierten Bereich anhand der geltenden Abnahmekriterien.

Das einfache Aufbringen einer weiteren Schweißraupe über den Überlappungsfehler ist eine unzureichende Reparaturstrategie. Eine neue Schicht kann die ursprüngliche Grenzfläche verdecken, ohne das zugrundeliegende Schmelzproblem zu beheben.

Die Reparatur sollte sowohl eine einwandfreie Verschweißung als auch ein akzeptables Schweißnahtprofil wiederherstellen und nicht nur die Oberfläche glatter aussehen lassen.

Überlappung vs. Hinterschnitt beim Schweißen

Überlappung und Hinterschneidung treten beide im Bereich der Schweißnahtwurzel auf und werden daher bei der Sichtprüfung manchmal verwechselt. Am einfachsten lässt sich die Unterscheidung anhand der Materialbeschaffenheit vornehmen.

Bei Hinterschneidungen und Überlappungsfehlern im Schweißen kann die Korrektur daher sehr unterschiedlich ausfallen. Das Hinzufügen von Schweißzusatzwerkstoff kann bei manchen Hinterschneidungen sinnvoll sein, während das bloße Aufbringen von Metall über eine bestehende Überlappung das ursprüngliche Problem darunter belassen kann.

Wie wird die Schweißnahtüberlappung geprüft und abgenommen?

Die Sichtprüfung ist in der Regel der erste Schritt zur Feststellung von Überlappungen. Prüfer sollten, sofern zugänglich, den Schweißnahtfuß und die Schweißnahtwurzel sowie den Schweißnahtanfang und das Schweißnahtende genau betrachten und nicht nur die Mitte der Schweißnaht beurteilen.

Sofern dies durch das anwendbare Verfahren oder die Spezifikation erforderlich ist, können Oberflächenprüfungsverfahren wie die Eindringprüfung oder die Magnetpulverprüfung zusätzliche Informationen über relevante Oberflächenbruchanzeigen in der Umgebung liefern.

Die Abnahme ist komplexer, als einfach jede sichtbare Unregelmäßigkeit als Ablehnungsgrund anzuführen. Die geltenden Vorschriften, Zeichnungen, Spezifikationen, Kundenanforderungen und internen Qualitätsstandards bestimmen, welche Kriterien tatsächlich für die Ausführung des Auftrags maßgeblich sind.

Ein Prüfer sollte nicht willkürlich Abnahmekriterien aus einer anderen Schweißnorm anwenden, nur weil diese strenger sind. Wenn ein Projekt einen bestimmten Standard für das Schweißnahtbild oder zusätzliche Prüfungen erfordert, müssen diese Anforderungen in den maßgeblichen Dokumenten klar festgelegt sein.

Dies ist besonders wichtig bei der Entscheidung, ob ein scheinbarer Überlappungsfehler beim Schweißen ein Ausschussfehler ist, eine Reparatur erfordert oder einer weiteren Untersuchung bedarf.

Häufig gestellte Fragen

Ist Schweißüberlappung dasselbe wie Schweißauftragung?

Nein. Eine Schweißnahtüberlappung ist ein unerwünschter Schweißzustand, bei dem das abgeschiedene Metall über den vorgesehenen Schweißnahtfuß oder die Schweißnahtwurzel hinausragt, ohne dass die erforderliche Verschmelzung stattfindet.

Das Auftragschweißen ist ein gezielter Prozess. Dabei wird eine Schicht Schweißgut auf eine Oberfläche aufgebracht, beispielsweise zur Verbesserung des Korrosionsschutzes, der Verschleißfestigkeit, zur Wiederherstellung der Abmessungen oder zur Oberflächenmodifizierung. Eine ähnliche Terminologie bedeutet jedoch nicht, dass die beiden Verfahren gleichwertig sind.

Sind überlappende Schweißraupen immer ein Schweißfehler?

Nein. Überlappende Schweißnähte oder Raupen können beim Mehrlagenschweißen, Auftragschweißen, Plattieren und Aufbauschweißen beabsichtigt sein. Benachbarte Lagen können sich teilweise überdecken, um eine durchgehende Schicht zu erzeugen.

Der in diesem Artikel beschriebene Defekt ist ein anderer. Er tritt auf, wenn Schweißgut über die vorgesehene Schweißnahtgrenze hinausragt, ohne den erforderlichen Schmelzübergang zu bilden.

Führt eine zusätzliche Schweißnahtlänge zu einer akzeptablen Überlappung?

Nicht automatisch. Eine Schweißnaht, die länger als die in einer Zeichnung angegebene Mindestlänge ist, bedeutet nicht automatisch, dass eine Unterbrechung außerhalb der erforderlichen effektiven Länge ignoriert werden kann.

Die Abnahme muss weiterhin anhand der Vorschriften, Zeichnungen, Projektspezifikationen, Prüfanforderungen und anderer für die Arbeiten relevanter Dokumente erfolgen. Eine zulässige zusätzliche Schweißnahtlänge bedeutet nicht zwangsläufig, dass jeder Zustand innerhalb dieser zusätzlichen Länge akzeptabel ist.

Fazit

Überlappungsschweißen ist am besten als ein Problem der Verschmelzung und des Schweißnahtprofils zu verstehen, nicht einfach als „zu viel Schweißgut“. Die korrekte Identifizierung erfordert, den Schweißnahtfuß oder die Schweißnahtwurzel zu betrachten, zu verstehen, wie das Metall verschmolzen ist, und eine echte Überlappung von einer lediglich konvexen oder überdimensionierten Schweißnaht zu unterscheiden.

Sorgfältige Vorbereitung, ausgewogene Parameter, kontrollierte Zufuhr des Schweißzusatzes und eine gleichbleibende Schweißtechnik sind nach wie vor die wichtigsten Maßnahmen zur Vermeidung von Schweißfehlern. Für Fertigungsprozesse, bei denen geringe Wärmeeinbringung und wiederholgenaue Steuerung Priorität haben, bieten die handgeführten Laserschweißsysteme von Dynalaser eine weitere Option für kontrollierte Schweißnähte. Gleichzeitig werden unnötige Wärmeeinwirkungen reduziert und das Drahtvorschweißen bei geeigneten Anwendungen vereinfacht.