Das MMA- oder E-Hand-Schweißen, auch als Elektrodenschweißen bekannt gehört zu den ältesten Schweißverfahren und zeichnet sich durch niedrige Investitionskosten und eine universelle Einsetzbarkeit aus. Besonders hervorzuheben ist die Vielseitigkeit dieses Verfahrens, das für eine breite Palette von Werkstoffen geeignet ist. Es ermöglicht das Schweißen von Materialstärken über 1,5 mm in allen Schweißpositionen und ist einsetzbar für unlegierte, niedriglegierte und hochlegierte Stähle sowie für Gusswerkstoffe.
MMA / E-Hand Schweißen
Grundprinzip des MMA / E-Hand Schweißens
Beim MMA / E-Hand schweißen wird ein Lichtbogen zwischen einer von Hand geführten Stabelektrode und dem Werkstück erzeugt. Dabei übernimmt die Elektrode eine doppelte Funktion: Sie dient als Ansatzpunkt für den Lichtbogen und als Zusatzwerkstoff. Während des Schweißprozesses setzt die Umhüllung der Elektrode Schutzgase und Schlacke frei die das Schmelzbad abschirmen und vor äußeren Einflüssen wie Sauerstoff und Feuchtigkeit schützen. Die entstehende Schlacke bedeckt die Schweißnaht und schützt sie während des Abkühlens und sorgt für deren Formgebung.
Die wichtigsten Elemente
Schweißgeräte – Das Schweißgerät liefert den Strom der zur Erzeugung des Lichtbogens benötigt wird. Beim MMA / E-Hand schweißen kann sowohl Wechselstrom (AC) als auch Gleichstrom (DC) verwendet werden, wobei Geräte mit Gleichstrom (DC) in der Regel bevorzugt werden. Die Wahl der Stromart hängt von der Umhüllung der verwendeten Elektrode ab. Zum Einsatz kommen Schweißtransformatoren, Schweißgleichrichter und moderne Inverter, die eine steil fallende Kennlinie aufweisen. Die erforderliche Stromstärke wird durch die Materialdicke, die Fugenart sowie den Durchmesser und die Länge der Elektroden bestimmt. Elektrodenhersteller geben dabei stets einen unteren und oberen Leistungsbereich für den optimalen Betrieb an.
Funktionen – Moderne MMA-/E-Hand-Inverter bieten eine Vielzahl von speziellen Funktionen, die das Schweißen nicht nur vereinfachen sondern auch sicherer gestalten. Eine dieser Funktionen erleichtert die Zündung des Lichtbogens oder verhindert das Anhaften der Elektrode am Werkstück. Dies erhöht die Effizienz und verbessert die Schweißnahtqualität. Diese fortschrittlichen Funktionen helfen dabei den Schweißprozess zu optimieren.
Elektroden – Umhüllte Stabelektroden bestehen aus einem Kernstab und einer überwiegend mineralischen Umhüllung die durch ein Bindemittel zusammengehalten wird. Bei unlegierten Elektroden werden in der Regel weiche unlegierte Kerndrähte verwendet während die Umhüllung Legierungselemente enthält um die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften des Schweißguts sicherzustellen. Hochlegierte Stabelektroden lassen sich in zwei Typen unterteilen: solche mit legiertem Kernstab und solche mit legierter Umhüllung. Die Dicke und Zusammensetzung der Umhüllung beeinflusst verschiedene Eigenschaften wie die mechanischen Gütewerte, die Neigung zu Heiß- und Kaltrissbildung, das Schweiß- und Zündverhalten, den Werkstoffübergang, die Spaltüberbrückbarkeit, das Aussehen der Naht und die Einbrandtiefe.
Werkstoffe – Für nahezu jeden Werkstoff gibt es eine geeignete Stabelektrode, dies mach das MMA / E-Hand schweißen zu einem äußerst vielseitigen Verfahren. Ob herkömmlicher Baustahl, Weichstahl, hochlegierter Edelstahl, Gusseisen oder sogar Aluminium – die Bandbreite der Metalle die mit diesem Verfahren bearbeitet werden können ist enorm. Selbst für spezielle Legierungen welche besondere Anforderungen an die Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit stellen gibt es passende Elektroden. Diese Vielseitigkeit macht das Verfahren zur bevorzugten Wahl für verschiedene Anwendungen von Reparaturarbeiten bis hin zu industriellen Fertigungsprozessen.
Ablauf des Schweißprozesses
Vorbereitung des Werkstücks – Das Schweißergebnis hängt entscheidend von einer sorgfältigen Nahtvorbereitung ab. Die Nahtstellen müssen nicht nur metallisch blank sein d.h. frei von Oxiden und Zunder sondern dürfen auch keinerlei Verunreinigungen wie Fette, Öle oder andere organische Substanzen enthalten. Diese Verunreinigungen können die Schweißnaht erheblich beeinträchtigen. Eine gründliche Reinigung der Nahtstellen ist daher unerlässlich um sicherzustellen dass die Schweißnaht robust, dauerhaft und frei von Defekten ist.
Schweißparameter und Polung – Die benötigte Stromstärke sowie die Polung der Elektrode sollten den Angaben des Herstellers entnommen werden. Dabei gilt die Faustregel, dass die unteren Grenzwerte für das Schweißen von Wurzellagen und die oberen für Füll- und Decklagen gelten. Üblicherweise werden Rutilelektroden mit dem Minuspol und basische Elektroden mit dem Pluspol verbunden.
Zünden des Lichtbogens – Der Schweißprozess beginnt mit dem Zünden des Lichtbogens indem die Elektrode kurz das Werkstück berührt und anschließend leicht zurückgezogen wird um den Lichtbogen zu erzeugen. Bei basischen Elektroden empfiehlt sich oft eine streichende Bewegung auf der Oberfläche des Werkstücks um ein Abplatzen der spröden Umhüllung zu vermeiden. Die Zündstellen sollte innerhalb des Schweißbereichs liegen und später vollständig überschweißt werden.
Führen der Elektrode – Die Elektrode wird in einem Winkel von etwa 70° in Schweißrichtung geneigt. Die Lichtbogenlänge – also der Abstand zwischen der Elektrode und dem Werkstück sollte dem Durchmesser des Kernstabs der Elektrode entsprechen. Bei der Verwendung von basischen Elektroden gelten besondere Anforderungen: Kürzerer Lichtbogen, etwa die Hälfte des Kernstabdurchmessers um die Stabilität des Prozesses zu gewährleisten. Zudem werden basische Elektroden in einem steileren Winkel geführt. Eine erhöhte Stromstärke führt zu einer erhöhten Abschmelzleistung wodurch auch die Schweißgeschwindigkeit entsprechend zunimmt.
Nachbehandlung – Sind die Schweißarbeiten beendet sollten die Nähte und die durch das Schweißen beeinflussten Flächen des Werkstückes gereinigt werden. Dies erhöht die Korrosionsbeständigkeit und beugt Rosten vor. Dabei sind Rückstände von Schlacke, Anlauffarben, Schweißspritzer und weitere unerwünschte Erscheinungen wie Oxidation welche während des Schweißens entstanden sind zu entfernen.
Vorteile
- Flexibilität – Geeignet für eine Vielzahl von Materialien wie Stahl, Gusseisen oder Edelstahl.
- Unempfindlichkeit – Funktioniert auch bei Wind oder Regen und erfordert keine Schutzgashaube.
- Einfache Handhabung – Ideal für Reparaturen oder Arbeiten an schwer zugänglichen Stellen.
Nachteile
- Sicherheit – Der Schweißrauch enthält Krebserregende Stoffe.
- Produktivität – Niedrige Arbeitsgeschwindigkeit.
- Material – Nicht geeignet für dünnes Material.
Einsatzbereiche
Das MMA / E-Hand Schweißen wird in der Industrie, im Bauwesen und in der Instandhaltung eingesetzt. Es ist besonders beliebt für Reparaturarbeiten und für das Schweißen im Freien, wo andere Verfahren durch Wind oder Witterung beeinträchtigt werden könnten. Mit seinen einfachen Anforderungen und der Vielseitigkeit bleibt es eine unverzichtbare Methode in der Welt des Schweißens.