OUTERSHIELD® METALLPULVERFÜLLDRÄHTE


OUTERSHIELD® SCHWEISSDRÄHTE
Outershield Produkte bezeichnen von Lincoln Electric entwickelte und hergestellte Fülldrahtelektroden zum MAG-Schweißen (136/138). Diese teilmechanisierte Schweißverfahren ist dem MAG-Schweißen mit Massivdrahtelektroden (135) sehr ähnlich und erfordert die gleiche Geräteausrüstung mit Konstantspannungs-Stromquelle, Drahtvorschubgerät, Schutzgas-Schweißbrenner und eine Schutzgasversorgung. Fülldrahtelektroden werden oft an Stelle von Massivdraht- oder Stabelektroden eingesetzt,  um die Produktivität zu steigern und die Nahtqualität zu verbessern.
In Abhängigkeit von Art und Zusammensetzung der Füllung, unterscheidet man drei Hauptgruppen von Fülldrahtelektroden, die jeweils für bestimmte Anwendungen vorgesehen sind:
Rutile Fülldrähte (normal oder mikrolegiert) haben einen stabilen, weichen Lichtbogen, ausgezeichnete Verschweißbarkeit, leichte Schlackenablösung und erzeugen eine gleichmäßige Nahtoberfläche. Einige rutile Fülldrähte eignen sich für alle Schweißpositionen (sogenannte Allpositionsdrähte) und werden vor allem im Stahl- und Schiffbau eingesetzt, z.B. Outershield 71M-H unter CO2 und Outershield 71E-H unter Argon/CO2 (M21) Mischgasen. Outershield 81Ni-H, 81 K2-H, 550-H und 690-H haben 1-1,5% Ni und werden für Anwendungen empfohlen, bei denen eine hohe Streckgrenze und große Zähigkeit gefordert werden.
Basische Fülldrähte wie Outershield T55-H liefern ein Schweißgut mit exzellenten mechanischen Gütewerten und eignen sich z.B. für Konstruktionen mit hohen Eigenspannungen nach dem Schweißen und zum Schweißen höherfester Feinkornbaustähle.
Metallpulverfülldrähte zeichnen sich durch sehr hohe Abschmelzleistung aus. Ihre Domäne sind Anwendungen in PA oder PB-Position im Sprühlichtbogen, den sie bei deutlich niedrigeren Stromstärken erreichen als Massivdrahtelektroden gleichen Durchmessers. Sie können aber auch für Positionsschweißungen oder zum Wurzelschweißen im Kurzlichtbogen eingesetzt werden. Diese Drähte lassen sich sehr spritzarm verschweißen und führen keine Schlacke. Die am Markt bekanntesten Vertreter dieser Gruppe für den Prozess 138 sind Outershield MC 710-H und MC 715-H.
Bild 1 zeigt das Prinzip des MAG-Schweißens mit Metallpulverfülldrahtelektroden. Brennerposition und-anstellwinkel sind denen beim MAG-Schweißen mit Massivdrahtelektroden sehr ähnlich (Schlack führende Fülldrähte verlangen jedoch andere Techniken).

 

​Bild 1. Bild 1. MAG-Schweißen mit Metallpulverfülldrahtelektrode (138). Keine Schlacke.

Metallpulverfülldrähte haben einen einfach zu handhabenden und toleranteren Lichtbogen, erzeugen sehr gleichmäßige Nahtoberflächen und weniger Nahtfehler. In der EU brauchen MAG-Schweißer keine zusätzlichen Prüfungen zum Metallpulverfülldrahtschweißen abzulegen, da die Massivdrahtprüfungen das abdecken. (siehe ISO 9606 Teil 1, ersetzt  EN287 Teil 1).

 

​ ​ ​ ​Geltungsbereich für Drahtelektrode a - b
​Bei der Prüfung eingesetzte Drahtelektrode​Massiv (S)​Metallpulvergefüllt (M)​Schweißpulvergefüllt (B)Schweißpulvergefüllt (R, P, V, W, Y, Z)
​​Massiv (S)​x​x​-​-
Metallpulver (M)​x​x​-​-
​​Fülldraht schweißpulvergefüllt (B)​-​-​x​x
​​Fülldraht schweißpulvergefüllt (R, P, V, W, Y, Z)​-​-​-​x
a - ​ ​Abkürzungen : siehe 4.3.2
b - ​ ​ ​ Die Art der Schweißzusätze, die bei der Schweißerprüfung für die Wurzellage ohne Badsicherung (ss nb) benutzt wurde, ist die Art der Schweißzusätze,  die in der Produktion für das Schweißen der Wurzellage qualifiziert sind. ​
​Legende : x bezeichnet die Werkstoffgruppe, für die der Schweißer qualifiziert ist / -  bezeichnet die Werkstoffgruppe, für die der Schweißer nicht qualifiziert ist. ​ ​ ​ ​

 ​Bild Bild 2 Gültigkeitsbereich der Schweißerprüfungen nach EN 287-1, Tabelle 3 : Schweißerprüfung für MAG (135) deckt auch MAG-Schweißen mit Metallpulverfülldraht ab (138)

 

OUTERSHIELD® METALLPULVERFÜLLDRÄHTE

Metallpulverfülldrähte werden so hergestellt, dass der Wasserstoffanteil abgeschmolzenen Schweißzusatz mit HDM < 1,5 ml/100 g sehr gering ausfällt. Das reduziert das Risiko für Wasserstoffinduzierte Risse auf ein Minimum.

Bild 3. Wasserdtoffgehalt im Schweißgut von Outershield MC710-H und MC715-H in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Auspacken. Lagerung unter Werkstattbedingungen.

 

Typische Anwendungen decken alle Schweißaufgaben ab die ausgeführt werden können im:
Sprühlichtbogen in PositionPA / PB, Kurzlichtbogen in allen Positionen, einschließlich Wurzelschweißung,
sowie Pulsschweißen inallen Positionen

Outershield Metallpulverfülldrähte haben ihren hohen Bekanntheitsgrad aufgrund ganz bestimmter Vorteile erlangt:

  • Hohe Drahtfördergeschwindigkeiten und hohe Abschmelzleistungen haben ihre Ursache in der Röhrenform der Elektrode, die höhere Stromdichten mit sich bringt als bei Massivdraht gleichen Durchmessers.
  • Bindefehler und Ansatzfehler, die typischen Nachteile beim MAG-Schweißen dicker Bleche, lassen sich deutlich besser vermeiden
  • Breiteres und regelmäßigeres Einbrandprofil
Bild 4. Makroschliff der a4 Schweißung, PB/2F Position. Outershield MC 710 – H 1,6 mm.
Bild 5. Kehlnaht nach Biegeprobe: Outershield MC710-H (links); Massivdraht G3 Si1 (rechts)

 

Größerer Bereich einsetzbarer Elektrodendurchmesser: 1,4 mm wird zum teilmechanischen Schweißen eingesetzt, 1,6mm als produktivster Elektrodendurchmesser für vollmechanische oder Roboteranwendungen

Größere Toleranz gegen durch verschmutzten Grundwerkstoff (Rost, Farbreste, Primer, Öle etc.) verursachte Porosität; Desoxidationsmittel im Metallpulver machen es möglich

Gut sichtbarer und einfachzu handhabender Lichtbogen reagiert toleranter auf Änderungen der Fugenvorbereitung und des Schweißspaltes

Gleichmäßiger, äußerst spritzarmer Lichtbogen

Erfolgreiche Roboteranwendungen, da keine Schlacke anfällt und hohe Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden

 

Bild 6. Kehlnaht, Roboterschweißen mit 1,2 mm Outershield 710-H. Schweißverfahren: Rapid Arc, 24V, 280 A, Schweißgeschwindigkeit: 2,7 m/min, Schutzgas Ar/CO2 90/10.

Die häufigsten Anwendungen sind Füll- und Decklagen in PA/1G und PC/2G Positionen sowie Kehlnähte in PB/2F Position. Eisen- und Eisenlegierungspulver sind der Hauptbestandteil der Drahtfüllung, so sind sie unanfällig gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme. Der Füllung werden geringe Anteile eines Desoxidationsmittels zugesetzt, deshalb besitzt der Draht eine geringere Porenanfälligkeit wenn kontaminierte Bleche geschweißt werden.

​Bild 7. Kehlnaht auf geprimertem Blech: Outershield MC710-H 1,2 mm

 

Mischgase auf Argonbasis (Ar/CO2 80/20, Ar/CO2 90/10, Dreikomponentengase), sind die am häufigsten eingesetzten Schutzgase zum MAG-Schweißen von Stahl, jedoch werden bestimmte Drähte so entwickelt, dass sie auch unter reinem CO2 sehr gut laufen (Outershield MC 710C-H). Beim Schweißen entstehen kaum Schlacken; die Nahtoberflächen sind mit Massivdraht geschweißten sehr ähnlich und haben nur sehr wenige Silikatinseln. 
Die häufigsten Anwendungen von Outershield® Metallpulverfülldrähten sind:
- Stahlbau,
- Schwer- und Erdbewegungsmaschinenbau,
- Schiffbau,  
- Automobilindustrie und Roboterschweißen,
- Offshore Konstruktionen.

KATALOG INFORMATIONEN

Lincoln Electric Metallpulverfülldrähte umfassen

 

OUTERSHIELD® METALLPULVERFÜLLDRÄHTE SIND PRODUKTIV

Die im Vergleich zum Massivdraht höhere Stromdichte hat den größten Einfluss auf die Abschmelzleistung,  den Einbrand und das geringere Bindefehlerrisiko. Bild 8 zeigt die unterschiedlichen Stromdichten und verdeutlicht die oben beschriebenen unschlagbaren Vorteile der Metallpulverfülldrähte. Die Stromdichte ergibt sich aus dem Verhältnis des fließenden Stromes zur durchströmten Querschnittsfläche. Der Strom fließt nur über die Röhrchenwand, da ihr Wiederstand geringer ist, als der, der Metallpulverfüllung.

​Bild 8. Querschnittsfläche: Gegenüberstellung von Fülldraht und Massivdraht.

Die gleiche Stromstärke fließt über eine kleiner Querschnittsfläche, verglichen mit Massivdraht. Deshalb liefern Fülldrähte immer höhere Stromdichten, erreichen den Sprühlichtbogen bei geringeren Stromstärken und sind wegen der höheren Abschmelzleistung produktiver.  
Der richtige Elektrodendurchmesser ist wichtig für die höchste Produktivität. 1,2 mm Metallpulverfülldrähte liefern die besten Abschmelzleistungen bei niedrigeren Strömen. Sie werden oft an Dünnblechen eingesetzt und laufen gut auf kleineren Stromquellen. Für 1,4mm und 1,6 mm Drähte  sollte eine größere Stromquelle (>280-300A) eingesetzt werden, um die höchste Prozesseffektivität zu erreichen.

Kurven der Abschmelzleistung für 1,2 mm, 1.4 mm und 1,6 mm Metallpulverfülldrähte sind in Bild 9 dargestellt (Die blaue Linie stellt die typische Abschmelzleistung eines 1,2 mm Massivdrahtes dar).

Bild 9. Abschmelzleistungen von 1,2; 1,4 und 1,6 mm Metallpulverfülldrähten (MC 700, MC 710, MC 715)

 

 Beim teilmechanischen Schweißen liefert der 1,4 mm Draht gute Handhabbarkeit und erreicht Abschmelzleistungen, die ein 1,2 mm Massivdraht nicht überbieten kann. 1,6 mm Draht  eignet sich hervorragend zum Schweißen mit Robotern, wird aber auch häufig für Dickblechanwendungen eingesetzt.
Die Auswahl des optimalen Elektrodendurchmessers ist der grundlegende Faktor für höhere Produktivität. Ein Beispiel dafür ist in Anhang 1 dargestellt, der einen Schweißkostenvergleich einer a5 Kehlnaht mit verschiedenen Elektrodendurchmessern zeigt. Verglichen mit Massivdrähten werden Metallpulverfülldrähte immer bessere Qualität liefern, höhere Produktivität zeigen und die Schweißkosten senken.

ZUSAMMENFASSUNG

MAG-Schweißen mit Metallpulverfülldrähten bietet immer einfachere Handhabung, einen weniger empfindlichen Lichtbogengen, gleichmäßige Nahtoberfläche, weniger Schweißnahtfehler, geringeres Porenrisiko selbst bei kontaminierten Oberflächen. Die Vorteile werden durch die Röhrchenform und Bestandteile der Füllung erreicht. Der Schweißer braucht keine zusätzliche Prüfung. Metallpulverfülldrähte entfalten ihr Potential am besten im Sprühlichtbogen an Konstantspannungs-Stromquellen (Powertec, CV, DC, Flextec, Speedtec) und behalten ihre Vorteile gegenüber Massivdrähten, wenn sie mit modernen, geregelten Prozessen arbeiten (pulse, precision pulse, RapidArc, RapidX mit Speedtec SP und Power Wave). Für beste Nahtqualität und höchste Produktivität bei gleichzeitig geringeren Schweißkosten ist es wichtig, den optimalen Elektrodendurchmesser auszuwählen. 
Lincoln Electrics Programm von Outershield® Metallpulverfülldrähten deckt nahezu alle  Grundwerkstoffe in Stahlbau, Fahrzeugbau, Schwer- und Erdbewegungsmaschinenbau, Schiffbau, Automobilindustrie und Roboterschweißen sowie Offshorekonstruktionen ab.

 Anhang 1. Schweißkostenberechnung für 1,2 1,4 and 1,6 mm Metallpulverfülldrähte
Bedingungen für die Berechnung:
- A-Maß 5, überschweißen -  20%
- Nahtlänge: 10 m
- Schutzgas Ar/CO2 80/20

 

Anhang 2. Empfohlene Anfangsparameter für 1,2 mm Metallpulverfülldrähte

  

Quantitative und qualitative Analyse an 10 mm Stahlblech mit Prozessen 135, 136, 138 in PB Position während des Stahlkonstruktionsseminars, Lincoln Electric Polen, 24-26. November 2010 von Waldemar Radomski, Akademie für Bergbau und Metallurgie, Krakow, Polen.