Die andere Gruppe der Werkstoffe sind Zusatzwerkstoffe, die im Schmelzverfahren zwei Metallstücke miteinander verbinden. Dabei wird der Grundwerkstoff partiell aufgeschmolzen und in dieses Schmelzbad der Zusatzwerkstoff eingefügt. Dabei wird dieser ebenfalls aufgeschmolzen und verbindet sich mit dem Grundwerkstoff.

Bei der Wahl des Zusatzwerkstoffes, gilt zunächst die Überlegung, um welches Grundmaterial es sich handelt. 

Stähle werden grob unterschieden in: niedrig legierter Stahl, kaltzäher Feinkornstahl, hoch vergütete oder warmfeste Stähle.

Auch Nichteisenmetalle wie z.B. Aluminium, Kupfer und Messing können sowohl gelötet, als auch geschweißt werden.

Beim Schweißen ist auf wichtige Kenngrößen, d.h. die mechanischen Gütewerte des zu bearbeitenden Materials zu achten.

Die wichtigen Kenngrößen sind die Zug- und Druckfestigkeit, Kerbschlagarbeit, Streckgrenzen. 

Stehen diese Parameter fest, kann man sich auf den Zusatzwerkstoff konzentrieren. Meistens ist es möglich mit einem Zusatzwerkstoff einen breiten Bereich abzudecken.

Beispiel: Eine RC3 Elektrode ist in der Regel für einfache oder unlegierte Baustähle von ST37 bis ST50 einsetzbar. Ausnahme ist hier Stahl mit einem höheren Kohlenstoffanteil wie ST45. Sie wird landläufig als „Allround- oder Universalelktrode“ bezeichnet.

Schwieriger wird es im legierten Bereich: bekannte Begriffe wie V2A oder V4A drücken dies aus. Aber auch hier gibt es vorsichtig ausgedrückt eine Art „Universalelektrode.“

Gleiches gilt für Aluminium und alle gängigen Schweißverfahren: MIG, WIG, MMA.

Diese „Universalelektroden bzw. -drähte“ sind in der Reparatur sehr wichtig, da der Mitarbeiter oft nicht bis ins Detail weiß, um welches Material es sich handelt.

Natürlich kann man mit einem höherwertigen Zusatzwerkstoff auch minderwertigere Stähle verarbeiten, aber ist dies sinnvoll?

Eher nicht. Erstens sind höherwertige Zusatzwerkstoffe auch wesentlich teurer und Zweitens eher kontraproduktiv.

Warum?

Metalle verändern ihre Form unter Temperatureinwirkung und Belastung – sie dehnen sich aus oder ziehen sich zusammen. Unter Belastung geben sie je nach Güte nach. Diese Werte sind wie oben angegeben die Kenngrößen. 

Wenn also ST37 mit einem höherwertigen Zusatzwerkstoff geschweißt wird, der z.B. eine nicht so hohe Dehnung und eine höhere Zugfestigkeit besitzt, reißt es neben der Schweißnaht unter starker Belastung ein. Etwas, das nicht passieren würde, wenn der richtige Zusatzwerkstoff verwendet wird.

Der Zusatzwerkstoff sollte sich in gleicher Weise dehnen und strecken lassen, wie der Grundwerkstoff.

Manchmal ist es jedoch nicht erforderlich oder aufgrund von gewissen Vorgaben nicht möglich zu schweißen. Dann kommt alternativ das Löten ins Spiel. Auch hier gibt es für Stähle und Nichteisenmetalle die verschiedensten Lote. Üblicherweise eingesetzt in der Autogentechnik. Mittlerweile jedoch gibt es auch MIG Lote. Diese werden mit einem MIG Schweißgerät verarbeitet, das dafür ausgelegt ist. Diese Technik hat im Kfz Bereich ihren Einzug gehalten. Und besonders hier gilt: wo darf geschweißt werden und mit welchem Draht (äußerst wichtig), und wo muss gelötet werden. 

Gehen wir nun noch auf die verschiedenen Zusatzwerkstoffe ein wenig ein.

Angefangen bei der Autogentechnik.

Hier werden Schweißstäbe für Stahl in den unterschiedlichen Durchmessern verwendet.

Und es gibt Hartlote mit und ohne Umhüllung für Stahl. Hochinteressant ist, dass manche umhüllten Hartlote völlig unempfindlich bei Verschmutzungen wie Öl oder auch Rost reagieren und sich einwandfrei verarbeiten lassen.

Hartlote ohne Umhüllung erfordern ein Flußmittel, Lote mit Umhüllung kommen dementsprechend ohne Flußmittel aus.

Neusilber und Silberlote für die unterschiedlichsten Materialien, wobei das Silberlot sich als extrem verbindungsfreudig herauskristallisiert.

MMA oder Elektrodenschweißzusatz

Hierfür werden sogenannte Stabelektroden (nachfolgend einfach Elektrode genannt) verwendet. Es gibt Stahlelektroden, VA Elektroden, Aluelektroden, Gusselektroden usw

Der Grundwerkstoff entscheidet hier wieder, welche Elektrode ihre Verwendung findet.

Und nicht jede Elektrode eignet sich für jede Position. In der Schweißtechnik spricht man hier vor der Zwangslage. Nachfolgend die entsprechende Abkürzung, die auf den Packungen angegeben wird, mit ihren Bedeutungen:

• PE: Überkopf-Position
• PD: Horizontal Überkopf-Position
• PF: Steigposition
• PC: Querposition
• PG: Fallposition
• PB: Horizontalposition
• PA: Wannenposition

Oft werden hier auch Symbole eingesetzt, die wir hier zu einem späteren Zeitpunkt einfügen..

Bei der Elektrode ist nicht nur das verwendete Kernmaterial d.h. die Zusammensetzung des Schweißdrahtes wichtig, eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung spielt die Umhüllung der Elektrode. Ihr kommt insbesondere die Aufgabe zu, den Sauerstoff oder eben die Außenluft vom Schmelzbad fernzuhalten, um eine porenfreie und hochwertige Schweißnaht herzustellen. Aber sie spielt auch eine wichtige Rolle dabei, wie ruhig und spritzerarm die Elektrode läuft. 

Hier nun die verschiedenen Umhüllungen und den entsprechenden Bezeichnungen.

R/RR   Rutil/ Dickrutil

Universale, sehr beliebte Standardelektroden für Schweißungen an verschieden Baustählen. Feines, glattes Nahtaussehen bei guten mechanischen Gütewerten. Sehr gute Zünd- und Wiederzündeigenschaften und somit leicht zu beherrschen (geeignet für Anfänger). Gebildete Schlacke kann leicht entfernt werden. Geeignet für Heftarbeiten.

Rutilumhüllte Stabelektroden (R) Stabelektroden dieses Typs ergeben einen groberen Tropfenübergang als die dick rutilumhüllten. Sie sind damit für das Schweißen von dünnen Blechen geeignet. Stabelektroden des Rutiltyps sind für alle Schweißpositionen – ausgenommen Fallposition – geeignet.

Dick rutilumhüllte Stabelektroden (RR) Bei Stabelektroden dieses Typs ist das Verhältnis von Umhüllung zu Kernstabdurchmesser mindestens 1,6:1. Charakteristisch ist der hohe Rutilgehalt der Umhüllung, was gutes Wiederzünden und feinschuppige, gleichmäßige Nähte ergibt.

B  Basisch

Herausragende Zähigkeits- und Festigkeitswerte bzw. mechanische Gütewerte. Grober Tropfenübergang. Eingeschränkte Wiederzündfähigkeit auf Grund von basischer Umhüllung. Daher nicht geeignet für Heftarbeiten. Universal einsetzbar im Stahlbau, jedoch mit hohem Bedarf an der Nachbearbeitung der Schweißnaht so wie hohem Anspruch an das Können des Schweißers. Geeignet für hochfeste Stähle.

Charakteristisch für die dicke Umhüllung dieser Stabelektroden ist der große Anteil an Erdalkali-Carbonaten, etwa Calciumcarbonat und Flussspat. Um die Schweißeigenschaften zu verbessern und das Schweißen mit Wechselstrom zu ermöglichen, sind größere Mengen nichtbasischer Bestandteile wie Rutil und Quarz erforderlich. Herausragende Eigenschaften basisch umhüllter Stabelektroden sind: Die Kerbschlagarbeit des Schweißguts ist besonders bei tiefen Temperaturen höher. Ihre Risssicherheit entspricht dem hohen metallurgischen Reinheitsgrad des Schweißguts. Der niedrige Wasserstoffgehalt sorgt für geringe Kaltrissempfindlichkeit. Trockene Stabelektroden vorausgesetzt, ist er niedriger als bei allen anderen Stabelektroden. Basisch umhüllte Stabelektroden sind für das Schweißen in allen Positionen, ausgenommen Fallposition, geeignet. Speziell für das Schweißen in Fallposition geeignete basische Stabelektroden haben eine besondere Zusammensetzung der Umhüllung. 

RB  Rutilbasisch

Rutil-basische Elektroden bilden den Kompromiss zwischen den „R“ und „B“ Typen von Stabelektroden. Sehr gut geeignet für steigende Schweißnähte (Steignähte) und Wurzellagen am Rohr. Wird auf Grund der Eigenschaften bevorzugt im Rohrleitungsbau verwendet. Auf Grund von basischen Anteilen jedoch ebenfalls nicht zum Heften geeignet.

Charakteristisch für die Umhüllung dieses Typs sind hohe Rutil- und angehobene basische Anteile. Diese meist dick umhüllten Stabelektroden besitzen neben guten mechanischen Eigenschaften des Schweißguts gute Schweißeigenschaften in allen Schweißpositionen, außer Fallposition.

C  Cellulose

Hervorragend geeignet – wegen des intensiven Lichtbogens – zum Schweißen in fallenden Positionen (Fallnähte) auf Grund von geringerer Schlackenbildung. Somit wird die Gefahr von vorlaufender Schlacke beim fallenden Schweißen minimiert (Schlackeneinschluss). Gute mechanische Gütewerte.

Stabelektroden dieses Typs enthalten einen großen Anteil brennbarer organischer Substanzen in der Umhüllung, insbesondere Zellulose.

RC Rutilcellulose

Kompromiss zwischen Umhüllungen der Typen „R“ und „C“. Universale Anwendungen im Stahlbaubereich und relativ leicht zu beherrschen. Ermöglicht ebenfalls das Schweißen von Fallnähten und gilt als „Allround-“ Elektrode.

Die Umhüllung dieser Stabelektroden hat zusätzlich zum Rutil größere Zelluloseanteile. 

A  Sauer

Bietet schwächere mechanische Gütewerte als andere Umhüllungstypen, jedoch mit sehr feinem Tropfenübergang. Äußerst dünnflüssiges Schweißgut und auf keinen Fall für Zwangslagen geeignet. Vereinzelt noch als RA (Rutil-Sauer) Elektrode in Deutschland zu finden.

Die Umhüllung dieses gegenwärtig ungebräuchlichen Stabelektrodentyps ist durch hohe Eisenoxidanteile gekennzeichnet und – wegen des hohen Sauerstoffpotentials – durch desoxidierende Stoffe (Ferromangan). Bei einer dicken Umhüllung verursacht die saure Schlacke einen besonders feinen Tropfenübergang und flache und glatte Schweißnähte. Sauer umhüllte Stabelektroden sind nur begrenzt für das Schweißen in Zwangspositionen geeignet und empfindlicher für das Entstehen von Erstarrungsrissen als andere Umhüllungstypen.

Rutilsauer umhüllte Stabelektroden (RA) Das Schweißverhalten von Stabelektroden dieses Mischtyps ist mit sauer umhüllten vergleichbar. Ihre Umhüllung besteht aus Rutil und Eisenoxid. Daher können diese meist dick umhüllten Stabelektroden für das Schweißen in allen Positionen, ausgenommen Fallposition, eingesetzt werden.

Elektroden werden heute in der Regel „unterwegs“ verwendet. Der Vorteil dieses Schweißverfahrens liegt auf der Hand. Die Gerätschaft ist klein und handlich, die Elektroden benötigen wenig Platz und sind sehr flexibel einsetzbar. 

Wir bieten zudem Elektroden an, bei denen die Umhüllung nicht abplatzt, wenn man sie biegt. Und sie sind völlig schmutzunempfindlich bei Farbe, Rost, Zink, Betonspritzer, Sand etc. Und sie schweißen auch, wenn die Umhüllung feucht ist.

MIG Schweißdraht oder Rollendrahtelektrode

Die Bezeichnung „Rollendrahtelektrode“ rührt daher, dass ein Endlosdraht auf einer sogenannten Korbspule aufgewickelt wird, bis das entsprechende Gewicht erreicht ist. Dabei gibt es spulengewickelten und lagengewickelten Draht. Beim spulengewickelten Draht besteht häufig die Gefahr, dass die Rolle sich nicht vollständig abrollen lässt. Diese Drähte werden in der Regel etwas günstiger angeboten. Beim lagengewickelten Draht wird – wie der Name sagt – Lage für Lage gewickelt, was ihn auch robotertauglich macht.

Früher bestand diese Korbspule aus Kunststoff. Heute verwendet man jedoch hier eine Spule aus Metall – lackiert oder verkupfert.

Während die Kunststoffspule direkt auf den „Spulendorn“ im Schweißgerät gesteckt wird, benötigt man für die Metallspule (K300) einen Korbspulenadapter.

Gängige Bezeichnungen für diese Korbspulen sind K300 oder K200. Dies bezieht sich auf den Durchmesser und zeigt damit letztlich auch an, wie schwer das Gewicht der Rolle ist.

K300 z.B. sind 15kg oder sogar 18kg Schweißdraht (Aluminium 7Kg).

Für Stahl sind die Bezeichnungen SG1(G2Si1), SG2(G3Si1) oder SG3G4Si1) bekannt und es gibt sie in verkupfert oder blank. 

Natürlich gibt es auch bei den MIG Drähten die verschiedensten Drähte für die unterschiedlichsten Grundwerkstoffe wie Edelstahl und Aluminium.

Auch hier gilt, wie für die Elektrode: welcher Grundwerkstoff liegt vor. Danach richtet sich der Einsatz des Zusatzwerkstoffes. Und es gibt Drähte, die einen breiten Bereich abdecken und sich als eine Art „Universaldraht“ einsetzen lassen. 

Und wie bei den Elektroden bieten wir einen Schweißdraht an, der unempfindlich bei Farbe, Rost und Zink reagiert und schweißt.

Im Gegensatz zur Elektrode sind diese Drähte nicht umhüllt, was den Einsatz von einem “Schutzgas“ notwendig macht, das den Sauerstoff vom Schmelzbad fernhält.

Und so wurde dieses Schweißverfahren landläufig als Schutzgasschweißen bekannt.

Einen Unterschied dazu bilden die Fülldrähte und Open Arc Drähte. Diese Drähte sind gefüllte Röhrchendrähte, die ohne Schutzgas auskommen. Die spezielle Auslegung dieser Drähte erzeugt selbstständig eine sauerstofffreie Glocke und schützt so das Schmelzbad. Zu beachten ist jedoch, dass das Schweißgerät für dieses Schweißverfahren ausgelegt sein muss.

Eine weitere Kategorie bilden die Auftragsdrähte, bei denen auf vorhandenes Material zusätzliches Material aufgetragen wird, wie z.B. bei einem Pflugschar oder der Schneidkante eines Radladers. Hier wird entweder direkt aufgetragen – was vom Grundmaterial und dem Anwendungsbereich abhängig ist –  oder es muss mit einer Pufferschicht gearbeitet werden, die eine Verbindung zwischen dem „weichen“ Grundmaterial und der sehr harten Auftragsschicht herstellt, damit diese bei Belastung nicht herausreißt. 

Eine weitere Möglichkeit, wie oben bereits erwähnt ist das MIG Löten, bei dem ein CuSi Draht die unterschiedlichsten Grundwerkstoffe verbindet. Auch hier muss das Schweißgerät die entsprechende Technik anbieten. Es stimmt zwar, dass man mit jedem Schutzgasgerät auch Löten kann, allerdings wird der Zweck der geringen Wärmeeinbringung hier verfehlt.

Bleibt noch der Zusatz für das WIG Schweißen.

Dies Verfahren ähnelt in der Handhabung dem Autogenschweißen, jedoch wird das Schmelzbad nicht mit einer Flamme, sondern mit Strom erzeugt.

Deshalb braucht man als Zusatzwerkstoff wie beim Autogenschweißen solche Stäbe, die es ebenfalls für die unterschiedlichsten Werkstoffe gibt. Und hier wie dort sind diese Stäbe 1m lang und in den verschiedensten Durchmessern erhältlich.

Allerdings ist dieses Schweißverfahren aufgrund seiner Arbeitsgeschwindigkeit im Bereich Stahlschweißen wenig interessant und wird manchmal für Wurzellagen verwendet.

Und so ist das Angebot besonders für Edelstahl und Aluminium breit gefächert.

Zu der Frage, ob es für Edelstahl und Aluminium auch solche „Universaldrähte“ gibt, lässt sich sagen, dass es in eingeschränkter Form auch für das Wig Schweißen möglich ist