Auftragschweißen wird eingesetzt, um verschlissene Metallteile zu regenerieren oder ihre Oberfläche gezielt zu verbessern. Dabei wird eine zusätzliche Metallschicht auf ein Bauteil aufgebracht. Sie kann verlorenes Material ersetzen, Maße wiederherstellen oder die Beständigkeit gegen Abrieb, Korrosion, Erosion und hohe Temperaturen erhöhen.
Entscheidend ist nicht nur, ob eine Schicht aufgetragen werden kann. Grundwerkstoff, Zusatzwerkstoff, Aufmischung, Wärmeeintrag, Vorwärmung und Schweißfolge müssen zusammenpassen. Eine ungeeignete Kombination kann zu Rissen, Poren, Verzug oder einer zu weichen Auftragsschicht führen.
- Kleine Reparaturen und schwer zugängliche Stellen: MMA oder WIG.
- Längere Nähte und größere Flächen: MIG/MAG oder Fülldraht.
- Hohe Auftragsleistung: Unterpulver- oder Elektroschlacke-Verfahren.
- Geringe Aufmischung und präzise Schichten: Plasma-Pulver oder Laser.
- Unbekannter Werkstoff: vor dem Schweißen analysieren und Probenaht anlegen.
Was ist Auftragschweißen?
Beim Auftragschweißen wird ein Zusatzwerkstoff auf die Oberfläche eines Bauteils aufgeschmolzen. Der Grundwerkstoff wird dabei kontrolliert angeschmolzen, sodass eine metallurgische Verbindung zwischen Bauteil und Auftragsschicht entsteht.
Im Unterschied zu einer normalen Verbindungsschweißung werden nicht zwei Bauteile miteinander verbunden. Das Ziel ist vielmehr, eine neue Oberfläche oder zusätzliche Materialstärke aufzubauen. Die erzeugte Schicht wird als Auftragsschicht oder Schweißauftrag bezeichnet.
Auftragschweißen ist von thermischem Spritzen und Beschichten zu unterscheiden. Beim Auftragschweißen entsteht eine echte Schmelzverbindung mit dem Grundwerkstoff. Dadurch ist die Haftung sehr hoch, gleichzeitig muss aber die Aufmischung mit dem Grundmaterial kontrolliert werden.
Wozu wird Auftragschweißen eingesetzt?
- Regeneration: verschlissene Flächen und Kanten werden wieder aufgebaut.
- Maßkorrektur: Wellen, Lagersitze oder Werkzeuge erhalten ihre ursprünglichen Abmessungen zurück.
- Verschleißschutz: harte und abriebfeste Schichten verlängern die Lebensdauer.
- Korrosionsschutz: korrosionsbeständige Legierungen schützen den Grundwerkstoff.
- Temperaturbeständigkeit: Nickel- oder Kobaltlegierungen verbessern die Beständigkeit bei hohen Temperaturen.
- Funktionsschichten: Oberflächen können gezielt an Reibung, Druck oder chemische Belastung angepasst werden.
Typische Bauteile sind Förderschnecken, Walzen, Ventilsitze, Wellen, Schneidwerkzeuge, Baggerzähne, Brecherteile, Gleitflächen und Maschinenkomponenten.
Welche Verfahren werden beim Auftragschweißen eingesetzt?
| Verfahren | Typische Stärke | Vorteile | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| MMA / E-Hand | kleine bis mittlere Schichten | mobil, einfach, große Elektrodenauswahl | Reparaturen und lokale Verschleißbereiche |
| WIG | dünne, präzise Schichten | gute Kontrolle und geringe Spritzerbildung | kleine Bauteile, Kanten und hochwertige Reparaturen |
| MIG/MAG und Fülldraht | mittlere bis hohe Auftragsleistung | kontinuierlicher Draht, hohe Produktivität | Walzen, Wellen und größere Flächen |
| Unterpulver | hohe Schichtdicke | sehr hohe Abschmelzleistung | große, rotationssymmetrische und ebene Bauteile |
| Plasma-Pulver-Auftragschweißen | präzise und gleichmäßige Schichten | geringe Aufmischung und gute Reproduzierbarkeit | Ventile, Werkzeuge und hochbeanspruchte Flächen |
| Laserauftragschweißen | sehr dünne bis mittlere Schichten | geringer Wärmeeintrag und kleine Wärmeeinflusszone | präzise Reparaturen und hochwertige Funktionsschichten |
Auftragschweißen mit MMA
MMA ist für Reparaturen und kleinere Flächen besonders praktisch. Es benötigt keine externe Gasflasche und kann auch an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt werden. Entscheidend ist die Auswahl einer Elektrode, deren Eigenschaften zur gewünschten Auftragsschicht passen.
Passende Geräte finden Sie in der Kategorie MMA-Schweißgeräte. Bei der Auswahl der Elektrode hilft außerdem der Ratgeber MMA-Elektroden richtig auswählen.
Auftragschweißen mit WIG
WIG bietet eine sehr gute Kontrolle über Schmelzbad und Zusatzwerkstoff. Das Verfahren eignet sich für kleinere Bauteile, Kanten, Reparaturen und hochwertige Auftragsschichten. Die Auftragsleistung ist geringer als bei MIG/MAG oder Unterpulver, dafür lässt sich der Wärmeeintrag präzise steuern.
Für solche Arbeiten kommen regelbare WIG-Schweißgeräte mit stabilem Lichtbogen, HF-Zündung und geeigneter Stromregelung infrage.
Auftragschweißen mit MIG/MAG und Fülldraht
Bei größeren Flächen und längeren Auftragsspuren bietet MIG/MAG eine höhere Produktivität. Massiv- und Fülldrähte können kontinuierlich gefördert werden. Fülldrähte sind besonders interessant, wenn hohe Härte, Abriebfestigkeit oder spezielle Legierungsbestandteile gefordert werden.
Geeignete MIG/MAG-Schweißgeräte sollten über einen stabilen Drahtvorschub, ausreichende Einschaltdauer und einen zum Draht passenden Strombereich verfügen.
Unterpulver-, Plasma- und Laserauftragschweißen
Unterpulververfahren werden vor allem bei großen Bauteilen und hoher Auftragsleistung eingesetzt. Plasma-Pulver- und Laserauftragschweißen ermöglichen dagegen eine sehr präzise Steuerung der Schicht und meist eine geringere Aufmischung. Diese Verfahren sind stärker automatisiert und eher industriellen Anwendungen vorbehalten.
Werkstoff, Aufmischung und Wärmeeintrag
Grundwerkstoff und Zusatzwerkstoff
Der Zusatzwerkstoff wird nicht allein nach Härte ausgewählt. Er muss metallurgisch mit dem Grundwerkstoff verträglich sein und zur späteren Belastung passen. Typische Auftragsschichten basieren auf niedrig- oder hochlegierten Stählen, Nickel-, Kobalt-, Kupfer- oder Hartstofflegierungen.
Aufmischung kontrollieren
Beim Aufschmelzen gelangt ein Teil des Grundwerkstoffs in die Auftragsschicht. Dieser Anteil wird als Aufmischung bezeichnet. Eine zu hohe Aufmischung kann die gewünschte Härte, Korrosionsbeständigkeit oder chemische Zusammensetzung reduzieren.
Eine geringe Aufmischung wird unter anderem durch passenden Wärmeeintrag, geeignete Schweißgeschwindigkeit, kurze Lichtbogenlänge und gegebenenfalls eine Pufferschicht erreicht.
Vorwärmung und Zwischenlagentemperatur
Massive, kohlenstoffreiche oder hochlegierte Bauteile können eine Vorwärmung benötigen. Sie reduziert Temperaturgradienten und das Risiko von Kaltrissen. Gleichzeitig darf die Zwischenlagentemperatur nicht unkontrolliert steigen, weil sonst Härte, Gefüge und Bauteilverzug negativ beeinflusst werden können.
Wie wird ein Bauteil für das Auftragschweißen vorbereitet?
- Schadensbild prüfen: Verschleiß, Risse und Verformungen erfassen.
- Werkstoff bestimmen: Grundwerkstoff und vorhandene Beschichtung identifizieren.
- Defekte entfernen: Risse, lose Schichten und beschädigtes Material vollständig ausschleifen.
- Oberfläche reinigen: Öl, Fett, Rost, Farbe und Oxide beseitigen.
- Schweißfolge planen: Verzug und lokale Überhitzung vermeiden.
- Vorwärmen: falls Werkstoff und Bauteilgeometrie es erfordern.
- Probenaht anlegen: Schichtaufbau, Einbrand und Rissfreiheit prüfen.
- Nachbearbeiten: schleifen, drehen, fräsen oder härten, sofern erforderlich.
Eine vorhandene Rissbildung darf nicht einfach überdeckt werden. Der Riss muss bis in gesundes Material entfernt werden, weil er sich sonst durch die neue Schicht fortsetzen kann.
Typische Fehler beim Auftragschweißen
| Fehler | Mögliche Ursache | Maßnahme |
|---|---|---|
| Risse in der Auftragsschicht | falscher Zusatzwerkstoff, fehlende Vorwärmung oder zu schnelle Abkühlung | Werkstoffpaarung und Temperaturführung prüfen |
| Poren | Verschmutzung, Feuchtigkeit oder unzureichender Gasschutz | Oberfläche reinigen und Gasführung kontrollieren |
| zu geringe Härte | zu hohe Aufmischung mit dem Grundwerkstoff | Wärmeeintrag reduzieren oder Pufferschicht einsetzen |
| Bindefehler | zu niedrige Energie oder ungünstige Brennerführung | Parameter und Schweißgeschwindigkeit anpassen |
| starker Verzug | ungleichmäßige Schweißfolge oder zu hoher Wärmeeintrag | symmetrisch arbeiten und Abschnitte wechseln |
| ungleichmäßige Schichtdicke | instabile Führung oder schwankende Vorschubgeschwindigkeit | Führung stabilisieren und Parameter reproduzierbar einstellen |
Fazit
Auftragschweißen kann verschlissene Bauteile regenerieren und ihre Oberfläche gezielt verbessern. MMA und WIG eignen sich besonders für kleinere Reparaturen, während MIG/MAG und Fülldraht bei größeren Flächen eine höhere Produktivität ermöglichen. Unterpulver, Plasma und Laser kommen vor allem bei industriellen und automatisierten Anwendungen zum Einsatz.
Die Qualität der Auftragsschicht hängt wesentlich von Werkstoffanalyse, Zusatzwerkstoff, Aufmischung, Wärmeeintrag und Vorbereitung ab. Eine präzise Schweißanweisung ist deshalb wichtiger als ein möglichst hoher Schweißstrom.
Häufig gestellte Fragen zum Auftragschweißen
Was ist Auftragschweißen?
Auftragschweißen ist das Aufbringen einer metallischen Schicht auf ein Bauteil. Die Schicht kann verschlissene Bereiche ergänzen, Abmessungen wiederherstellen oder die Oberfläche gegen Abrieb, Korrosion, Erosion und hohe Temperaturen widerstandsfähiger machen.
Welche Verfahren eignen sich zum Auftragschweißen?
Häufig eingesetzt werden MMA, WIG, MIG/MAG, Fülldraht-, Unterpulver-, Plasma-Pulver- und Laserauftragschweißen. Die Auswahl hängt von Bauteilgröße, Werkstoff, geforderter Schichtdicke, Aufmischung und Wirtschaftlichkeit ab.
Was bedeutet Aufmischung beim Auftragschweißen?
Aufmischung bezeichnet den Anteil des aufgeschmolzenen Grundwerkstoffs in der aufgetragenen Schicht. Eine zu hohe Aufmischung kann die gewünschte Härte, Korrosionsbeständigkeit oder chemische Zusammensetzung der Auftragsschicht verschlechtern.
Muss ein Bauteil vor dem Auftragschweißen vorgewärmt werden?
Das hängt vom Grundwerkstoff, der Bauteildicke, dem Zusatzwerkstoff und der Rissgefahr ab. Bei kohlenstoffreichen, hochlegierten oder massiven Bauteilen kann Vorwärmen erforderlich sein. Die Temperatur sollte anhand einer geeigneten Schweißanweisung festgelegt werden.
Welche Fehler treten beim Auftragschweißen häufig auf?
Typische Fehler sind Risse, Poren, Bindefehler, zu hohe Aufmischung, Verzug und ungleichmäßige Schichtdicke. Ursachen sind häufig unzureichende Vorbereitung, ungeeigneter Zusatzwerkstoff, falscher Wärmeeintrag oder eine ungünstige Schweißfolge.