[Vollständiger Leitfaden] Schweißfehler: Arten, Ursachen und Vermeidung

Die meisten Schweißfehler entstehen durch kleine Prozessänderungen. Die Naht ist möglicherweise nicht vollständig sauber, der Spalt variiert, die Schweißgeschwindigkeit schwankt oder die Einstellungen passen nicht mehr zum Material.

Bevor Sie also Parameter ändern, betrachten Sie die Schweißnaht selbst. Wo trat das Problem auf? War es wiederholt aufgetreten? Was hat sich gegenüber der vorherigen, einwandfreien Schweißnaht geändert? Diese Fragen führen oft schneller zur Ursache als willkürliche Anpassungen.

Was ist ein Schweißfehler?

Ein Schweißfehler ist ein unzulässiger Zustand einer Schweißverbindung, der außerhalb der geforderten Qualitätsgrenzen liegt. Häufige Schweißfehler sind Risse, Porosität, Hinterschneidungen, Überlappungen, mangelnde Verschmelzung und unvollständiger Durchschweißung.

Begriffe wie Schweißfehler , Schweißmängel und Schweißunvollkommenheiten sind ebenfalls gebräuchlich. Im allgemeinen Sprachgebrauch überschneiden sie sich, obwohl ihre technische Bedeutung unterschiedlich sein kann.

Schweißnahtunterbrechung vs. Schweißfehler

Eine Schweißnahtfehler ist eine Unregelmäßigkeit in der Schweißnaht oder im umgebenden Material. Sie wird zu einem Defekt, wenn sie die Akzeptanzkriterien für das jeweilige Bauteil überschreitet.

Eine kleine Pore mag beispielsweise in einer Anwendung akzeptabel sein, nicht aber in einer Verbindung, die Druck, Ermüdung oder hohen Belastungen ausgesetzt ist.

Oberflächen- und geometrische Schweißfehler

Viele häufige Schweißfehler zeigen sich zuerst in der Form der Schweißnaht. Diese sind in der Regel leichter zu erkennen, obwohl das gleiche Erscheinungsbild manchmal mehrere Ursachen haben kann.

Undercut

Ein Hinterschnitt ist ein Schweißfehler , bei dem entlang der Schweißnahtkante eine Rille entsteht, wo Grundmaterial weggeschmolzen ist, ohne aufgefüllt zu werden.

Ursachen

Häufige Ursachen sind zu hohe Hitze, eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit oder eine ungünstige Brenner- bzw. Strahlposition. Tritt die Hinterschneidung hauptsächlich auf einer Seite auf, liegt das Problem möglicherweise eher in der Positionierung als in der Gesamtleistung.

Prävention

Halten Sie den Schweißweg gleichmäßig und achten Sie auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Wärmeeintrag und Schweißgeschwindigkeit. Prüfen Sie bei Zusatzdraht, ob dieser gleichmäßig in das Schmelzbad eintritt.

Überlappung

Überlappungen beim Schweißen entstehen, wenn geschmolzenes Schweißgut auf das Grundmaterial fließt, aber nicht richtig verschmilzt.

Ursachen

Zu langsames Arbeiten, zu viel Zusatzwerkstoff oder unzureichende Wärmezufuhr an der Schweißnahtkante können zu Überlappungen führen.

Prävention

Die Reparatur sollte nicht allein anhand der Nahtform beurteilt werden. Die Schweißnahtkante muss weiterhin ordnungsgemäß verschmolzen sein. Schweißgeschwindigkeit, Zusatzwerkstoffmenge und Energieeintrag müssen gemeinsam angepasst werden.

Unterfüllung

Unterfüllung beim Schweißen bedeutet, dass die fertige Schweißnaht unterhalb des umgebenden Grundwerkstoffs liegt.

Ursachen

Zu wenig Füllmaterial ist ein offensichtlicher Grund, aber auch eine hohe Fahrgeschwindigkeit oder eine sich verändernde Fugenbreite können zum gleichen Ergebnis führen.

Prävention

Prüfen Sie zunächst die Passgenauigkeit. Wenn sich der Spalt entlang der Naht ändert, kann ein Parametersatz in einem Bereich funktionieren und im nächsten Bereich versagen.

Spritzer

Schweißspritzer sind geschmolzenes Metall, das sich um die Schweißnaht herum absetzt, anstatt in der Fuge zu bleiben.

Ursachen

Verunreinigungen, instabile Umgebungsbedingungen, mangelhafte Abschirmung oder unregelmäßige Bewegungen können dies allesamt verstärken.

Prävention

Beginnen Sie mit den Grundlagen: sauberes Material, gleichmäßige Bewegung und stabile Abschirmung. Wenn die Spritzerbildung plötzlich zunimmt, hat sich wahrscheinlich etwas im Prozess verändert.

Durchbrennen

Durchbrennen tritt auf, wenn das Werkstück durch den Prozess vollständig durchgeschmolzen wird. Dünne Bleche sind besonders empfindlich.

Ursachen

Häufige Gründe sind eine zu hohe Wärmeeinbringung, eine zu geringe Vorschubgeschwindigkeit, ein zu großer Fugenspalt oder Einstellungen, die für dickere Materialien ausgelegt sind.

Prävention

Passen Sie die Einstellungen an die tatsächliche Dicke an und achten Sie auf einen gleichmäßigen Spalt. Bei Dickenänderungen empfiehlt sich in der Regel eine kurze Probeschweißung.

Verzerrung und übermäßige Bewehrung

Verzug bezeichnet unerwünschte Bewegungen oder Verformungen nach dem Schweißen. Übermäßige Verstärkung bedeutet, dass die Schweißnaht höher ist als für die Verbindung erforderlich.

Ursachen

Ungleichmäßige Erwärmung, mangelhafte Vorrichtungen, eine ungünstige Schweißreihenfolge oder zu viel aufgetragenes Metall können dazu beitragen.

Prävention

Verwenden Sie nur das benötigte Schweißvolumen. Eine bessere Klemmung und eine ausgewogenere Schweißfolge können manchmal mehr helfen als eine andere Parameteränderung.

Interne Schweißfehler

Manche Schweißnahtfehler lassen sich nicht allein am Aussehen erkennen. Eine glatte Schweißnaht kann beispielsweise eine mangelhafte Verschmelzung oder einen unzureichenden Einbrand verbergen.

Fehlende Fusion

Mangelnde Verschmelzung beim Schweißen bedeutet, dass das Schweißgut keine ordnungsgemäße Verbindung mit dem Grundwerkstoff oder einer anderen Schweißzone hergestellt hat.

Ursachen

Unzureichende Energie, zu hohe Geschwindigkeit, Verunreinigungen, mangelhafte Passung oder eine falsche Wärmequellenposition können allesamt zu unvollständiger Verschmelzung beim Schweißen führen.

Prävention

Prüfen Sie die Verbindung, bevor Sie die Leistung einfach erhöhen. Wenn der Strahl oder Lichtbogen die Schmelzgrenze verfehlt, kann mehr Energie nur ein weiteres Problem verursachen.

Unvollständige Penetration

Unvollständiger Durchschweißen oder mangelndes Durchschweißen bedeutet, dass die Schweißnaht die vorgesehene Verbindungsstelle nicht erreicht.

Bei der Penetration geht es um die Tiefe. Bei der Fusion geht es darum, ob sich angrenzende Oberflächen tatsächlich verbinden.

Ursachen

Zu geringer Energieeintrag, zu hohe Geschwindigkeit, mangelhafte Wurzelvorbereitung oder ein ungeeigneter Spalt können das Eindringen einschränken.

Prävention

Überprüfen Sie die Geometrie der Verbindung, die Kraft und die Vorschubgeschwindigkeit gemeinsam. Zu viel zusätzliche Energie kann zwar die Eindringtiefe verbessern, aber zu Durchbrennen führen.

Schlackeneinschluss

Schlackeneinschlüsse entstehen, wenn nichtmetallisches Material im Schweißgut eingeschlossen wird.

Ursachen

Sie tritt hauptsächlich bei flussmittelbasierten Verfahren auf und entsteht oft durch mangelhafte Reinigung zwischen den Durchgängen oder durch eingeschränkten Zugang zur Fuge.

Prävention

Zwischen den einzelnen Arbeitsgängen die Schlacke gründlich entfernen und sicherstellen, dass die Fuge eine saubere Trennung ermöglicht.

Schlackeneinschlüsse sind beim Stab- und Fülldrahtschweißen häufig, stellen aber keinen typischen Fehler beim Laserschweißen dar.

Schweißfehler, die oberflächlich oder innerlich sein können

Manche Schweißfehler können an der Oberfläche sichtbar sein oder verborgen bleiben. Porosität und Risse sind zwei häufige Beispiele.

Porosität

Porosität entsteht durch Gaseinschlüsse im Schweißgut während der Erstarrung. Porositätsfehler können als Nadellöcher sichtbar werden oder im Inneren der Verbindung verbleiben.

Ursachen

Die Ursachen für Porosität beim Schweißen lassen sich häufig auf Verunreinigungen oder unzureichende Schutzgasabdeckung zurückführen. Öl, Rost, Feuchtigkeit, Beschichtungen oder eine mangelhafte Gasabdeckung können dazu beitragen.

Eine verunreinigte Schweißnahtoberfläche ist eines der ersten Dinge, die man überprüfen sollte.

Prävention

Reinigen und trocknen Sie die Schweißnaht und stellen Sie sicher, dass das Schutzgas die Schweißnaht ordnungsgemäß erreicht. Ein höherer Gasdurchfluss ist nicht immer besser, wenn er Turbulenzen verursacht.

Risse

Risse zählen zu den schwerwiegenderen Schweißfehlern , da sie Spannungen konzentrieren und sich während des Gebrauchs vergrößern können.

Ursachen

Schnelle Abkühlung, Eigenspannungen, Wasserstoff, ungeeignete Materialkombinationen und starre Einspannungen können allesamt dazu beitragen.

Prävention

Halten Sie die Fugen sauber und trocken, kontrollieren Sie den Temperaturzyklus und verwenden Sie geeignete Füll- und Grundwerkstoffe. Bei manchen Stählen kann auch eine Vorwärmung oder kontrollierte Zwischenlagentemperaturen erforderlich sein.

So erkennen Sie Schweißfehler

Die Prüfmethode sollte dem Defekt entsprechen. Oberflächenprüfungen sind zwar schnell, geben aber keine Auskunft über das Innere der Verbindung.

Visuelle Inspektion

Bei einer Sichtprüfung können Hinterschneidungen, Überlappungen, unzureichende Füllungen, Oberflächenrisse, sichtbare Porosität, Spritzer, Durchbrennen und Verzerrungen aufgedeckt werden.

Es ist außerdem hilfreich, mehrere Schweißnähte zu vergleichen. Verändert sich die Naht von einem Teil zum nächsten allmählich, deutet dies eher auf Fertigungstoleranzen oder Prozessabweichungen als auf eine fehlerhafte Einstellung hin.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Zu den gängigen Methoden gehören:

• Farbeindringprüfung für oberflächennahe Fehler
• Magnetpulverprüfung für geeignete ferromagnetische Materialien
• Ultraschalluntersuchung für interne Diskontinuitäten
• Röntgenuntersuchungen bei internen Volumendefekten

Die richtige Methode hängt vom Material, der Verbindungsform und dem zu untersuchenden Defekt ab.

Destruktives Testen

Biegeversuche, Zugversuche, Bruchversuche und Makroschliffe werden hauptsächlich bei der Verfahrensentwicklung, Qualifizierung oder Schadensanalyse eingesetzt. Sie können Durchdringung und Verschmelzung direkter aufzeigen als Oberflächeninspektionen.

Schweißfehler beim Laserschweißen

Beim Laserschweißen kann der gesamte Wärmeeintrag relativ gering gehalten werden, dennoch treten Schweißfehler auf, wenn die Passung, der Fokus, die Geschwindigkeit, die Schutzgasabdeckung oder die Leistung außerhalb eines stabilen Bereichs liegen.

Beim handgeführten Laserschweißen ist die Leistung nur ein Faktor. Nahtspalt, Schweißgeschwindigkeit, Taumelbreite, Drahtvorschub, Fokus und Schutzgasabdeckung beeinflussen das Ergebnis.

Die handgeführten Laserschweißgeräte von Dynalaser ermöglichen das Speichern häufig verwendeter Einstellungen für wiederkehrende Aufträge. Diese Einstellungen sind als Ausgangspunkt nützlich, müssen aber dennoch überprüft werden, wenn sich Material, Dicke oder Nahtbeschaffenheit ändern.

Häufig gestellte Fragen zu Schweißfehlern

Können Schweißfehler auch nach dem Abkühlen der Schweißnaht auftreten?

Ja. Manche Risse treten erst später auf, wenn sich Eigenspannungen ändern oder Wasserstoff durch das Material diffundiert. Bei bestimmten Stahlsorten kann daher eine verzögerte Inspektion erforderlich sein.

Muss jede Schweißnahtunterbrechung repariert werden?

Nein. Die Reparatur hängt von den Akzeptanzkriterien, der Größe, dem Einbauort und den Betriebsanforderungen ab. Das Nachbearbeiten einer akzeptablen Schweißnaht kann einen weiteren Wärmezyklus auslösen und ein neues Problem verursachen.

Können Reparaturschweißungen neue Defekte verursachen?

Ja. Durch das erneute Schweißen verändert sich die lokale thermische Vorgeschichte. Mangelhafte Vorbereitung, Verunreinigungen oder übermäßige Hitze können zu Rissen, Porosität oder Verformungen führen.

Beseitigt Laserschweißen Schweißfehler?

Nein. Laserschweißen kann die Wiederholgenauigkeit verbessern, aber mangelhafte Passung, verschmutzte Oberflächen, schwache Abschirmung und ungeeignete Einstellungen können immer noch zu Fehlern führen.

Fazit

Die meisten Schweißfehler lassen sich leichter beheben, wenn man zunächst die Fehlerursache und die Prozessänderungen ermittelt. Passgenauigkeit, Sauberkeit, Schutzgasabdeckung, Schweißgeschwindigkeit und Wärmeeinbringung müssen in der Regel gemeinsam betrachtet werden.

Dynalasers bietet dem Anwender eine flexible Steuerung der Laserschweißparameter, doch eine stabile Schweißnahtqualität beginnt nach wie vor mit einer guten Vorbereitung und einem konsistenten Prozess.