Unterscheidung von Edelstählen
Edelstähle sind nach DIN EN genormt und zusätzlich typisiert. Die Typisierungen beziehen sich auf die konkrete Zusammensetzung der jeweiligen Legierungen, die im Edelstahl enthalten sind. So können bei jedem Typ von Edelstahl völlig unterschiedliche Eigenschaften eingestellt werden. Das hat natürlich massiven Einfluss auf das Schweißen von Edelstählen, weshalb wir hier insbesondere rostfreie und nicht rostende Edelstähle fokussieren.
Legierungen rostfreier und nicht rostender Edelstähle
Bei den rostfreien und nicht rostenden Edelstählen spielen vor allem die nachfolgenden Legierungen eine wichtige Rolle:
- Chrom
- Nickel
- Niob
- Molybdän
Wichtige Unterscheidungsmerkmale nach dem Gefüge
Ohne nun näher auf die Gefüge Eigenschaften einzugehen, weil das zu tief in die Materie reichen würde, müssen vor allem die nachfolgenden Gefügearten nach Stahlarten unterschieden werden:
- austenitische Stähle (Chrom-Nickel-Stahl mit einem Nickelgehalt von mindestens 8 Prozent)
- ferritische Stähle (zwei Gruppen mit Chromgehalt zwischen 11 bis 13 und mit circa 17 Prozent)
- ferritisch-austenitische Stähle (Duplexstahl)
- martensitische Stähle (Chromgehalt 12 bis 18 Prozent, Kohlenstoffgehalt ab 0,1 Prozent, besonders weiterverarbeitet)
Je nach vorliegendem Stahl bestehen auch beim Schweißen unterschiedliche Eigenschaften. So besteht bei ferritischen Edelstählen eine geringere Bruchdehnung und Zähigkeit, was beim Einsatz falscher Schweißtechniken, Schweißzusatzstoffe usw. dazu führt, dass leicht Risse entstehen können. Austenitische Edelstähle haben dagegen ein hohes Risiko der Rissbildung, wenn das Material noch heiß ist.
Schweißzusatzmittel und Elektroden zum Edelstahlschweißen
Besondere Aufmerksamkeit benötigen rostfreie und nicht rostende Edelstähle in Bezug auf ihre Korrosionsfähigkeit. Sicherlich wissen Sie, dass auch ein nicht rostender oder rostfreier Edelstahl rosten kann. Beim Schweißen wird in der Regel ein Schweißzusatz verwendet, um zwei Edelstähle besser miteinander verbinden zu können. Ein Beispiel dafür wären abschmelzbare Elektroden für das Elektroschweißgerät oder bei bestimmten Schutzgasschweißtechniken.
Diesem Schweißzusatzstoff sind unterschiedliche Inhaltsstoffe beigemengt. Neben Stoffen (Kohlenstoff beispielsweise), die eine chemische Reaktion beeinflussen, auch Legierungen wie Chrom oder Nickel in einem bestimmten Anteil. Das bedeutet, Sie müssen die benötigten Schweißzusatzmittel exakt nach dem Typ von Edelstahl auswählen, den Sie schweißen möchten.
Achten Sie darauf, dass die Schweißzusätze korrekt ausgewählt werden
Daher sollten Sie solche Produkte ausschließlich dort erwerben, wo Sie eine kompetente Fachberatung erhalten, also im Fachhandel oder in Online Shops, die sich intensiv mit dem Schweißen befassen. In den Online Shops erhalten Sie zu jeder Elektrode und zu jedem Schweißdraht exakte Beschreibungen der genauen Zusammensetzung und für welche Stähle das jeweilige Produkt geeignet ist.
Im Fachhandel können Sie den Verkäufer fragen, welchen Schweißdraht oder welche Elektroden Sie benötigen. Bedenken Sie dabei, dass austenitische Edelstähle diejenigen sind, die am häufigsten anzutreffen sind. Verkäufer, die nicht sehr viel zu Edelstählen wissen, neigen deshalb dazu, solche Schweißmittel zu empfehlen, die genau für solche austenitischen Stähle geeignet sind.
Die Schweißverfahren für Edelstahl
Für das Schweißen von Edelstahl kann nahezu jedes Schweißverfahren angewandt werden. Nachfolgend eine Zusammenfassung der gängigsten Schweißtechniken, die für das Schweißen von Edelstahl geeignet sind:
- Wolfram-Schutzgas-Schweißen WSG, insbesondere das WIG-Schweißen
- Metall-Schutzgas-Schweißen MSG, MIG und MAG Schweißen
- elektrisches Lichtbogenschweißen (EH) für elektrisches Lichtbogenhandschweißen oder auch Elektroschweißen
Natürlich gibt es weitere Schweißverfahren zum Schweißen von Stahl und Edelstahl. Jedoch sind diese Verfahren für Heimwerker und selbst zahlreiche Handwerker eher ungeeignet.
Elektroschweißen zum Schweißen von Edelstahl
Beim Elektroschweißen ist die Wahl der richtigen Elektrode fundamental. Bis auf nicht rostende ferritische Edelstähle sollten vorzugsweise rutilumhüllte und keine basischen Elektroden verwendet werden. Die Schweißnaht wird mit den rutilumhüllten Elektroden glatter, außerdem ist die Schlacke bei basischen Abbrennelektroden deutlich schwieriger zu entfernen. Die Problematik dahinter erklären wir im Abschnitt “Korrosion durch das Schweißen von Edelstahl”.
Die Elektroden
Achten Sie zudem darauf, dass (insbesondere bei länger eingelagerten Elektroden) die Elektroden absolut trocken sind. Feuchtigkeit kann das Schweißen verschlechtern, aber auch das Abgehen der Schlacke erheblich verschlechtern. Da es sich im Kern um hoch legierte Stäbe handelt, sollte der Schweißdraht gegenüber herkömmlich verwendeten Elektroden zum Stahlschweißen (Baustahl beispielsweise) niedriger sein.
Rutilumhüllte und basische Elektroden
Ausnahmen gibt es bei nicht rostenden ferritischen Edelstählen. Diese können bei der Verwendung von rutilumhüllten Elektroden zur Porenbildung mit der Folge von Kaltrissen neigen. Daher sollte bei nicht rostenden ferritischen Stählen eine basische Elektrode verwendet werden. Rutilumhüllte Elektroden können zudem mit Gleich- und Wechselstrom geschweißt werden, basische dagegen ausschließlich mit Gleichstrom (Pluspol an der Stabelektrode). Der Lichtbogen wird bei beiden eingesetzten Elektroden kurz gehalten.
Edelstahl mit Schutzgas schweißen
Zunächst die Unterscheidungen beim Schutzgasschweißen. Es werden inerte MIG, WIG) und aktive (MAG) Gase verwendet. Das WIG-Schweißen wird aus dem Englischen übertragen auch TIG (Tungsten intert Gaswelding) genannt. Inerte Gase wie Helium, Argon oder Stickstoff kommen zum Einsatz, welche die Schmelze vor Sauerstoff schützen.
Explizit beim WIG-Schweißen Argon (ferritischer Edelstahl) oder ein Gemisch aus Argon und Wasserstoff (austenitischer Edelstahl) beim maschinellen Schweißen zum Erhöhen der Geschwindigkeit. Beim MAG-Schweißen mit aktiven Gasen kommt entweder reines CO2 oder ein Mischgas aus CO2, Argon und Corgon zum Einsatz.
Edelstahl WIG Schweißen
Das WIG-Schweißen (Wolfram-Schutzgas-Schweißen WSG) unterscheidet sich etwas vom MIG/MAG-Schweißen. Es handelt sich um eine Wolfram-Elektrode, die nicht abschmilzt. Beim WIG Schweißen wird ausschließlich mit Gleichstrom geschweißt.
Außerdem kann dabei auch eine Oxidschicht wie auf Aluminium durchbrochen werden, wobei die Elektrode dann der Pluspol ist. Insgesamt ergibt das WIG-Schweißen eine hochwertigere Schweißnaht und eignet sich besonders gut zum Edelstahlschweißen.
Das Schweißen von Edelstahl mit dem WIG-Verfahren
Beim Schweißen von Edelstahl liegt allerdings der Minuspol auf der Elektrode. Gegenüber dem MIG/MAG-Schweißen brennt beim WIG-Schweißen die Elektrode nicht ab, weshalb der Schweißzusatz manuell zugeführt werden muss.
Das hat aber den Vorteil, dass Stromstärke und Zusatzzufuhr voneinander entkoppelt sind. Damit eignet sich das WIG-Schweißen besonders gut, wenn in Zwangslagen geschweißt werden muss (ein Edelstahlrohr beispielsweise). Aber auch ein dünnes Edelstahlblech kann besser mit dem WIG-Verfahren geschweißt werden aufgrund der Entkopplung beider Vorgänge.
Verwendung von Schweißzusätzen
Für die nachfolgenden Edelstahl-Typen bei einer maximalen Stärke vom Edelstahlblech oder Edelstahlrohr von 3 mm wird nicht zwingend ein Schweißzusatz benötigt:
- 1.4301
- 1.4401
- 1.4541
- 1.4571
Dagegen ist die Verwendung von einem Schweißzusatz bei den nachfolgenden Typen vorzuziehen:
- 1.4435
- 1.4439
- 1.4462
- 1.4539
Edelstahl MAG Schweißen
Auch das MAG-Schweißverfahren kommt oft für Edelstahl zum Einsatz. Dabei wird ebenfalls mit Gleichstrom geschweißt, auch hier liegt die Elektrode am Pluspol an. Durch den Drahtvorschub können hohe Abschmelzraten erreicht werden. Bei den Schweißdrähten werden massive und Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser zwischen 0, 8 bis 1,6 mm eingesetzt.
Wollen Sie mit massivem Schweißdraht arbeiten, kommt als Schutzgas vornehmlich ein Gemisch aus Argon mit 1 bis 3 Prozent Sauerstoff zum Einsatz. Jedoch kann durch einen hohen Sauerstoffanteil die Korrosionsgefahr steigen. In Zwangslagen ist dieses Verfahren eher ungünstig, zum Beispiel über Kopf an einem Edelstahlrohr. Die Schweißraupe darf zudem nicht zu hoch werden.
Die Besonderheiten von Fülldraht
Hier zeigt Fülldraht seine Vorteile. Die Raupen werden flach und niedrig, die Oberfläche glatt. Zudem kann Fülldraht Schlacke bildend ausgewählt werden. Unter Korrosion beim Schweißen im nächsten Absatz gibt es mehr Informationen dazu.
Korrosion beim Schweißen von Edelstahl
Korrosion ist insbesondere beim Schweißen nicht rostender oder rostfreier Edelstähle immer ein Problem, welches zu berücksichtigen ist. Zunächst hat ein Schlacke bildender Schweißzusatz den Vorteil, dass ein Schutz gegen Korrosion während des Schweißens besteht. Jedoch muss die Schlacke später entfernt werden, damit sich die Passivschicht (Oxidschicht) wieder ausbilden kann bzw. ausgebildet werden kann. Werden nicht alle Schlackereste entfernt, kann es zu Lochkorrosion (Pitting) kommen.
Die Korrosionsgefahr wird über eine optimale Auswahl gering gehalten
Die Wahl der richtigen Schweißtechnik und Schweißzusätze ist auch wichtig, dass sich keine Risse (Spaltkorrosion und Spannungsrisse) bilden können (während des Schweißens oder Kaltrisse). Auch hier kann sich korrodierendes Material schnell ablagern und innerhalb des Edelstahls schaden. Zudem müssen Sie beachten, dass bei Kontakt eines edleren und eines unedleren Metalls das nicht edlere Metall korrodieren wird. Entsprechend sind solche Metalle voneinander zu isolieren.