Warum die Streckenenergie beim Schweißen so entscheidend ist

Beim Schweißen spielen viele Faktoren eine Rolle. Ein Schlüsselfaktor, der oft unterschätzt wird, ist die Streckenenergie. Sie beeinflusst maßgeblich die Qualität der Schweißnaht und die Festigkeit des Werkstücks. Doch was genau ist die Streckenenergie, und warum ist sie so wichtig? In diesem Beitrag werden die physikalischen Grundlagen der Streckenenergie erklärt und erläutern, wie sie den Schweißprozess und das Schweißergebnis beeinflusst.

Was ist Streckenenergie?

Die Streckenenergie beschreibt die Energiemenge, die pro Längeneinheit des Schweißprozesses auf das Werkstück übertragen wird. Beim MAG-Schweißen wird diese Energie durch die Kombination von Schweißstrom (Ampere), Schweißspannung (Volt) und der Schweißgeschwindigkeit bestimmt.

Um die Streckenenergie zu berechnen, wird die Grundformel der Leistung genutzt: P=U⋅I – wobei P die Leistung in Watt ist, U die Spannung in Volt und I der Strom in Ampere.

Da die Schweißgeschwindigkeit v die Länge pro Zeiteinheit bestimmt, zeigt sich, dass die Streckenenergie E_Strecke direkt von der Schweißspannung U, dem Schweißstrom I und der Schweißgeschwindigkeit v abhängt. Eine zu große oder zu niedrige Streckenenergie hat somit direkte Auswirkungen auf die Qualität der Schweißnaht und den gesamten Schweißprozess.

Zu klein: Unzureichende Aufschmelzung, Lunker und Risse

Wenn die Streckenenergie zu klein ist, führt das dazu, dass das Schweißbad nicht ausreichend fließt, was zu einer reduzierten Einschweißtiefe und so zu einer schlechten Verbindung und einer schwachen Schweißnaht führt. Der zu kleine Energieeintrag führt zu einem schlechten Schweißbad, das nicht genug fließt. Dies kann Lunker, Risse und andere Unregelmäßigkeiten verursachen, die die Festigkeit der Schweißnaht negativ beeinträchtigen. Auch eine zu geringere Wärmeeinbringung in das Bauteil kann die Folge sein, was dessen Festigkeit und Zähigkeit negativ beeinflussen kann. Die Naht kann daher nicht den gewünschten Belastungen standhalten.

Zu groß: Verformungen, Porenbildung und flache Nahtgeometrie

Zu viel Energie hingegen kann das Werkstück oder das Material schädigen. Eine zu große Streckenenergie bedeutet eine erhöhte Wärmeeinbringung in das Werkstück. Das kann zu übermäßiger Materialverformung und Verzug verursachen. Auch eine übermäßige Erhitzung des Werkstoffs kann die Folge sein und das Werkstoffgefüge zerstören. Dies gilt insbesondere für moderne Stahlwerkstoffe, wie z.B. die mikrolegierten Feinkornbaustähle, und auch für Chrom-Nickel-Stähle.

Zu viel Energie führt zudem zu einer breiten, flachen Nahtgeometrie und großen Schweißperlen. Wenn die Streckenenergie zu groß ist, kann es auch zu einer schlechten Gasabführung und damit zu einer Porenbildung in der Schweißnaht kommen. Dies vermindert die Festigkeit der Verbindung. Übermäßige Energie führt häufig zu ungleichmäßigen Schweißraupen und zu ungenauen Übergängen zwischen Schweißnaht und Basismaterial.

Der Idealwert und mögliche Abweichungen

Die ideale Streckenenergie hängt auch von Faktoren ab wie Werkstoffart, Materialstärke und Schweißdrahtart. In der Praxis bewegt sich die Streckenenergie beim MAG-Schweißen in der Regel bei 0,5… 3 kJ/cm, für viele Anwendungen optimal sind 1…2 kJ/cm.

Beste Ergebnisse erzielt man, wenn die Streckenenergie möglichst nah am Idealwert liegt. Eine Abweichung von ±10…20% ist oft noch tolerierbar. Bei Kunden wurden aber auch schon WPS (Welding Procedure Specification) gefunden, die Abweichungen von bis zu 50% erlaubten, was definitiv zu viel ist.

Fazit

Die Streckenenergie beim Schweißen ist ein kritischer Parameter. Das Schweißfachpersonal sollte stets darauf achten, dass die Streckenenergie im idealen Bereich bleibt, um die Qualität und Sicherheit ihrer Schweißarbeiten zu maximieren.

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