Schweißen: Bedeutung und Fehlerarten von Schweißnähten

Schweißen ist ein weit verbreitetes Fertigungsverfahren, bei dem Metallteile durch Erhitzen und Schmelzen des Werkstoffs miteinander verbunden werden. Eine qualitativ hochwertige Schweißnaht ist entscheidend für die Festigkeit und Zuverlässigkeit des Endprodukts. Fehler in der Schweißnaht können jedoch die strukturelle Integrität des Bauteils beeinträchtigen und zu Versagen führen.

Häufige Schweißnahtfehler

Schweißnahtfehler können verschiedene Ursachen haben und die Funktionalität der Schweißverbindung beeinträchtigen. Zu den häufigsten Fehlerarten gehören:

• Porosität: Gasblasen oder Lufttaschen, die während des Schweißens in der Naht eingeschlossen werden. Diese entstehen häufig durch unzureichende Schutzgase oder falsche Schweißbedingungen und schwächen die Schweißnaht, was zu Undichtigkeiten oder strukturellen Schwächen führen kann.
• Rissbildung: Schweißrisse entstehen durch Spannungen, die während des Abkühlens oder durch unzureichende Vorbereitung der Werkstücke auftreten. Diese Risse können sowohl in der Schweißnaht selbst als auch in den Wärmeeinflusszonen (WEZ) auftreten und die Festigkeit erheblich beeinträchtigen.
• Wärmeeinflusszonenfehler (WEZ): Die WEZ umfasst die Bereiche des Werkstücks, die durch die Schweißhitze verändert wurden. Dies kann zu Materialveränderungen führen, wie etwa einer Verringerung der Zähigkeit oder Festigkeit. Solche Fehler sind oft schwer zu erkennen und zu beheben.
• Unvollständige Verschweißung – Pappverbindungen: Dies tritt auf, wenn das Schweißmaterial nicht richtig mit dem Grundwerkstoff verschmilzt, was zu schwachen Stellen in der Naht führt. Häufig sind unzureichende Schweißparameter wie Temperatur oder Geschwindigkeit die Ursache.
• Schlackenreste: Unvollständig entfernte Schlackenreste können die Verbindung zwischen den Schweißlagen beeinträchtigen und zu lokalen Schwächen führen.

Auswirkungen von Schweißnahtfehlern

Fehlerhafte Schweißnähte haben direkte Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils und können schwerwiegende Folgen haben:

• Verminderte Festigkeit: Fehler wie Porosität, unvollständige Fusion oder Rissbildung reduzieren die Festigkeit der Schweißnaht und führen zu vorzeitigem Versagen unter Belastung.
• Korrosionsanfälligkeit: Eine unzureichend gereinigte Schweißnaht oder die Verwendung von ungeeignetem Schutzgas können die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen, was die Lebensdauer der Schweißverbindung verkürzt.
• Betriebsstörungen: In industriellen Anwendungen können fehlerhafte Schweißnähte zu Maschinen- oder Fahrzeugausfällen führen, was teure Reparaturen und Produktionsstillstände zur Folge hat.
• Sicherheitsrisiken: Unentdeckte Schweißnahtfehler in sicherheitskritischen Bereichen (z. B. in der Luftfahrt, Schiffsindustrie oder im Bauwesen) können zu gefährlichen Unfällen und im schlimmsten Fall zu Verlusten an Menschenleben führen.

Untersuchungsmethoden zur Beurteilung von Schweißnähten

Zur Beurteilung von Schweißnähten gibt es verschiedene Untersuchungsmethoden. Diese lassen sich in zerstörende und zerstörungsfreie Prüfverfahren unterteilen. Zu den gängigsten Methoden gehören:

• Visuelle Prüfung (VT): Eine einfache Sichtinspektion der Schweißnaht auf Oberflächenfehler wie Risse, Porosität oder unvollständige Fusion.
• Ultraschallprüfung (UT): Hochfrequente Schallwellen werden in das Material gesendet und die reflektierten Wellen zur Identifikation innerer Fehler wie Risse oder Lufteinschlüsse genutzt.
• Röntgenprüfung (RT): Röntgenstrahlen durchdringen die Schweißnaht und erzeugen ein Bild, das innere Defekte wie Porosität und Risse sichtbar macht. Anbieter
• Magnetpulverprüfung (MT): Bei ferromagnetischen Materialien wird ein Magnetfeld erzeugt und Eisenfeilen oder -staub auf die Schweißnaht aufgebracht. Fehler wie Risse oder Oberflächenunregelmäßigkeiten werden durch Störungen des Magnetfelds sichtbar. Anbieter
• Dye Penetrant Testing (PT): Ein Farbstoff wird auf die Schweißnaht aufgetragen. Der Farbstoff dringt in Risse ein und wird nach einer Nachbehandlung sichtbar.
• Durchstrahlungsprüfung (X-ray und Gamma-Ray): Ähnlich wie die Röntgenprüfung, jedoch mit Gamma-Strahlen, die für dickere Werkstücke oder schwer zugängliche Bereiche vorteilhaft sind.
• Bruchzähigkeitstest (z. B. Charpy-Schlagbiegeversuch): Die Schweißnaht wird einer Stoßbelastung ausgesetzt, um ihre Bruchzähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung zu testen. Anbieter
• Zugversuch: Eine Schweißnahtprobe wird in einem Prüfzylinder gezogen, um ihre Festigkeit und Dehnung bis zum Bruch zu ermitteln. Anbieter
• Härteprüfung: Diese Methode misst den Widerstand des Materials gegenüber einer Eindringung und hilft dabei, die Festigkeit der Schweißnaht zu beurteilen. Anbieter
• Metallographie: Die Schliffuntersuchung ermöglicht eine detaillierte Analyse der Mikrostruktur der Schweißnaht und eignet sich besonders zur Vermessung von Nahtdicken und Festigkeitsprofilen. Anbieter