Schweißnahthinterschneidungen: Ursachen, Vorbeugung, Messung und Reparatur

Schweißnahthinterschneidungen sind ein häufiger Fehler im Schweißnahtprofil, der sich am Schweißnahtübergang oder an der Schweißnahtwurzel bildet. Obwohl sie wie eine kleine Rille aussehen können, kann eine übermäßige Hinterschneidung den effektiven Grundwerkstoffquerschnitt verringern und zu lokalen Spannungskonzentrationen führen.

Die meisten Probleme mit Schweißkerben hängen mit der Wärmeeinbringung, der Schweißgeschwindigkeit, der Lichtbogenlänge, dem Brennerwinkel und der Zusatzwerkstoffablagerung zusammen. Eine stabile Prozesssteuerung ist ebenfalls hilfreich. Dynalasers Laserschweißsysteme bieten eine konzentrierte Wärmeeinbringung und konstante Parameter, die bei korrekter Vorbereitung der Schweißnaht und der Einstellungen dazu beitragen können, Schweißkerben zu reduzieren.

Was ist eine Hinterschneidung beim Schweißen?

Was versteht man unter einer Hinterschneidung beim Schweißen? Es handelt sich um eine in das Grundmaterial eingeschmolzene Rille entlang der Schweißnahtkante, die nicht vollständig mit Schweißgut gefüllt ist. Sie bildet sich üblicherweise am Schweißnahtübergang, kann aber auch in Wurzelnähe auftreten.

Dieser Schweißfehler, der durch Hinterschneidung entsteht, unterscheidet sich von einer zu niedrigen Schweißnaht dadurch, dass ein Teil des ursprünglichen Grundmetallprofils tatsächlich weggeschmolzen ist.

Wie sieht eine Hinterschneidung an einer Schweißnaht aus?

Eine Hinterschneidung an einer Schweißnaht zeigt sich üblicherweise als schmale Vertiefung neben der Schweißnaht. Sie kann durchgehend sein oder sich auf kurze Abschnitte beschränken.

Ein typisches Beispiel für eine Hinterschnittschweißung könnte wie folgt aussehen:

• Eine Nut neben einer oder beiden Schweißnahtfüßen
• Ein scharfer Übergang zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff
• Tiefere Abschnitte in der Nähe von Startpunkten, Stopps oder Kappenübergängen

Bei einem flachen Hinterschnitt kann eine Messung erforderlich sein, die über eine reine visuelle Beurteilung hinausgeht.

Arten von Hinterschneidungen beim Schweißen

Hinterschneidungen werden im Allgemeinen danach klassifiziert, wo die Rille entsteht.

Außen- oder Zehenunterschnitt

Äußere Hinterschneidungen entstehen dort, wo die sichtbare Schweißnahtfläche auf das Grundmaterial trifft. Hinterschneidungen an Kehlnähten können an einem oder beiden Schweißnahtübergängen auftreten und sind in der Regel optisch leicht zu erkennen.

Interner oder Wurzelunterschnitt

Wurzeleinschlüsse beim Schweißen treten in der Nähe der Wurzelseite der Verbindung auf. Bei eingeschränktem Zugang zur Rückseite kann ihre Erkennung und Beurteilung schwieriger sein.

Was verursacht Hinterschneidungen beim Schweißen?

Das Verständnis der Ursachen von Hinterschneidungen beim Schweißen ist hilfreicher als die automatische Reduzierung der Stromstärke. Hinterschneidungen entstehen, wenn die Schweißnahtkante schneller abschmilzt, als das Schmelzbad sie wieder auffüllen kann.

Zu den Hauptursachen für Schweißhinterschneidungen zählen:

Die entstehende Wärme wird oft übersehen. Ein Wurzel- und Füllgang kann akzeptabel aussehen, während die Deckschicht Hinterschneidungen aufweist, weil das Werkstück bereits heiß ist. In diesem Fall kann es sinnvoller sein, den Strom für nachfolgende Durchgänge zu reduzieren oder die Temperatur zwischen den Durchgängen zu kontrollieren, anstatt das Problem als feste Maschineneinstellung zu behandeln.

Warum ist eine Hinterschneidung schlecht für eine Schweißnaht?

Die Schwere einer Schweißnahthinterschneidung hängt von ihrer Tiefe, Länge, Lage, Belastungssituation und der geltenden Norm ab. Eine flache Kerbe führt nicht automatisch zu einer unzulässigen Schweißnaht.

Eine tiefere Hinterschneidung verringert die lokale Materialstärke und erzeugt einen scharfen Übergang, der die Spannung konzentriert. Dies gewinnt an Bedeutung bei Bauteilen, die Vibrationen, zyklischer Belastung oder Ermüdung ausgesetzt sind.

Wie man die Schweißnahthinterschneidung misst

Eine Sichtprüfung kann die Schweißnahtfehler feststellen , aber für eine ordnungsgemäße Beurteilung ist normalerweise die Überprüfung ihrer Lage, Länge und Tiefe erforderlich.

Prüfen Sie Standort und Länge

Ermitteln Sie, ob die Hinterschneidung am Schweißnahtfuß oder an der Schweißnahtwurzel auftritt, ob sie durchgehend oder unterbrochen ist und ob sie eine oder beide Seiten der Schweißnaht betrifft. Einige Abnahmekriterien berücksichtigen sowohl die betroffene Länge als auch die maximale Tiefe.

Messen Sie die Hinterschnitttiefe

Mit einer Schweißnahthinterschnittlehre , einer Brückennockenlehre oder einem ähnlichen Prüfwerkzeug kann der Abstand von der angrenzenden Grundmetalloberfläche bis zum tiefsten Punkt der Nut gemessen werden.

Bei der Messung von Hinterschnitten in Schweißnähten ist die Tiefe in der Regel wichtiger als die Nutbreite, wenn es um die Abnahme geht.

Wie viel Hinterschneidung ist beim Schweißen akzeptabel?

Es gibt keinen allgemeingültigen Wert für die zulässige Hinterschneidung beim Schweißen . Die Akzeptanz hängt von der anwendbaren Norm, der Materialstärke, der Verbindungsart, der Belastungsbedingung, der Fehlertiefe und der betroffenen Länge ab.

Die Kriterien für die zulässige Hinterschneidung von Schweißnähten können sich aus AWS-, ASME-, ISO 5817-Normen, technischen Zeichnungen oder projektspezifischen Anforderungen ergeben. Daher sollte die Frage nach der zulässigen Hinterschneidung nicht mit einer einzigen Zahl beantwortet werden, sofern die maßgebliche Norm nicht bekannt ist.

Vor der Abnahme oder Reparatur der Schweißnaht sind die geltenden Spezifikationen sowie die zulässige Tiefe und Länge zu überprüfen.

Wie man Hinterschneidungen beim Schweißen vermeidet

Die beste Methode, um Hinterschneidungen beim Schweißen zu vermeiden, besteht darin, die Fehlersuche in logischer Reihenfolge durchzuführen, anstatt mehrere Einstellungen gleichzeitig zu ändern.

Beginnen Sie mit Hitze und Reisegeschwindigkeit

Prüfen Sie zuerst Stromstärke oder Spannung, dann die Schweißgeschwindigkeit. Zu viel Hitze kann die Schweißnahtkante beschädigen, während zu schnelles Arbeiten dazu führen kann, dass zu wenig Zeit bleibt, damit das Schweißzusatzmaterial in den Schweißnahtübergang eindringt.

Bei Mehrlagenschweißungen ist auch die angesammelte Werkstückwärme zu berücksichtigen.

Prüfen Sie die Bogenlänge und den Brennerwinkel.

Ein zu langer Lichtbogen oder ein falscher Arbeitswinkel können zu übermäßiger Hitze an die Schweißnahtkante lenken. Eine gleichmäßige Brennerposition ist besonders wichtig bei Ecken, wechselnden Fugenspalten und schwierigen Schweißpositionen.

Stellen Sie sicher, dass die Zehe ausreichend Füllmaterial erhält.

Eine Reduzierung des Stroms allein reicht möglicherweise nicht aus. Der Bediener muss unter Umständen auch die Schweißgeschwindigkeit etwas verringern, die Schweißnahtzugabe besser platzieren oder übermäßiges Pendeln reduzieren, damit das Schmelzbad den Schweißnahtübergang ordnungsgemäß ausfüllt.

Für geeignete Anwendungen bietet das Laserschweißen eine konzentriertere Energiezufuhr und einen geringeren Wärmeeintrag. Die Laserschweißmaschinen von Dynalasers gewährleisten eine stabile Prozesssteuerung und optionalen Drahtvorschub, wodurch Bedingungen reduziert werden, die zu Hinterschneidungen beim Schweißen führen können.

Hinterschnitte beim MIG-, WIG- und Elektrodenschweißen

Der Defekt ist bei allen Schweißverfahren ähnlich, die häufigsten Ursachen jedoch unterschiedlich.

Beim MIG-Schweißen müssen Schweißnahtkerben gemeinsam betrachtet werden, Spannung und Drahtvorschub sind entscheidend. WIG-Schweißen hängt stark von der Schweißzusatzplatzierung ab, während beim Stabelektrodenschweißen oft eine präzisere Lichtbogenlängensteuerung von Vorteil ist.

Wie man Hinterschneidungen beim Schweißen behebt

Die Vorgehensweise bei der Behebung von Hinterschneidungen beim Schweißen hängt zunächst davon ab, ob der Fehler die geltenden Akzeptanzkriterien überschreitet. Eine akzeptable, flache Nut sollte nicht automatisch repariert werden, da unnötige Nachbearbeitung einen weiteren Wärmebehandlungszyklus zur Folge hat.

Wann eine Reparatur von Hinterschnittschweißungen erforderlich ist:

• Bereiten Sie den betroffenen Bereich vor und reinigen Sie ihn.
• Entfernen Sie unzulässiges Material gegebenenfalls.
• Korrigieren Sie das ursprüngliche Prozessproblem
• Erneutes Verschweißen mit angepassten Parametern
• Überprüfen Sie den reparierten Bereich erneut.

Schon das Hinzufügen eines weiteren Durchgangs ohne Korrektur der Wärmezufuhr, der Fahrgeschwindigkeit, des Winkels oder der Füllstoffzufuhr kann den Defekt reproduzieren.

Bei Präzisionsanwendungen oder Dünnblechen kann ein kontrollierter Laserprozess auch dazu beitragen, wiederkehrende Kantenfehler zu reduzieren. Dynalaser-Systeme ermöglichen stabiles Schweißen mit geringem Wärmeeintrag und können bei Bedarf mit Drahtvorschub arbeiten.

Unterschnitt vs. Unterfüllung vs. mangelnde Verschmelzung

Diese Schweißfehler können ähnlich aussehen, beinhalten aber unterschiedliche Probleme.

Bei Schweißnahtunterfüllung vs. -unterschneidung besteht der Hauptunterschied im fehlenden Material: Unterfüllung bedeutet unzureichend aufgetragenes Schweißgut, während bei der Unterschneidung ein Teil des ursprünglichen Grundwerkstoffs entfernt wird.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Schweißhinterschneidung

Kann eine Schweißnaht nur auf einer Seite Hinterschneidungen aufweisen?

Ja. Einseitige Hinterschneidungen können durch einen ungleichmäßigen Arbeitswinkel, eingeschränkten Zugang zur Fuge, asymmetrische Geometrie oder übermäßige Hitzeeinwirkung auf eine Seitenwand entstehen.

Warum erscheint Undercut manchmal nur beim Cap Pass?

Das Werkstück kann bereits heiß sein, wenn die Deckschicht aufgetragen wird. In Verbindung mit unzureichendem Füllmaterial an den Übergängen oder einer aggressiven Deckschichttechnik kann dies zu Hinterschneidungen führen, selbst wenn vorherige Durchgänge akzeptabel waren.

Kann man Unterschnitte ohne übermäßige Stromstärke erzielen?

Ja. Schnelle Schweißfahrt, ein zu langer Lichtbogen, ein falscher Brennerwinkel, übermäßiges Pendeln oder unzureichendes Füllmaterial können allesamt zu Hinterschneidungen führen, selbst wenn die Stromstärke angemessen ist.

Ist die Unterschneidung bei ermüdungsbeanspruchten Schweißnähten gravierender?

Das kann der Fall sein. Die Nut erzeugt eine lokale Spannungskonzentration, die sich unter wiederholter oder schwankender Belastung verstärkt. Die Endabnahme muss dennoch den geltenden Konstruktions- und Schweißnormen entsprechen.

Fazit

Die Hinterschneidung beim Schweißen entsteht in der Regel durch das Zusammenspiel von Wärmeeintrag, Schweißgeschwindigkeit, Lichtbogenlänge, Brennerwinkel, Zusatzwerkstoffablagerung und Werkstücktemperatur und nicht durch eine einzelne Einstellung.

Korrekte Mess- und Abnahmekriterien sind ebenso wichtig wie Prävention. Bei Anwendungen, die stabiles Schweißen mit geringer Wärmeentwicklung erfordern, können die Laserschweißsysteme von Dynalasers dazu beitragen, Bedingungen zu reduzieren, die zu Schweißkerben führen . Dabei bleiben die korrekte Einrichtung und Technik unerlässlich.