Schweißfehler: Häufige Arten, Ursachen und Lösungen

Kleine Schweißfehler können die Dauerfestigkeit und Dichtheit beeinträchtigen. “Kleinere” Defekte können zu kostspieligen Nacharbeiten oder Ausfällen im Feld führen. In der Produktion zeigen sich Fehler oft durch sichtbare Anzeichen wie Schweißnahtfußrillen, Poren oder ein ungenaues Profil. Das eigentliche Risiko liegt jedoch im Unsichtbaren. Dazu gehören mangelnde Verschmelzung an der Seitenwand oder eingeschlossene Einschlüsse. Auch unvollständig ausgebildete Wurzeldurchbrüche zählen dazu. Bei Yonglihao Machinery beobachten wir ein wiederkehrendes Muster: Fehler treten selten zufällig auf. Die meisten lassen sich auf beeinflussbare Faktoren zurückführen. Dazu gehören Nahtvorbereitung, Wärmeeinbringung, Schutzgasabdeckung und Passgenauigkeit. Dieser Leitfaden ist praxisorientiert. Er hilft Ihnen, Fehler schnell zu finden und sie den wahrscheinlichsten Ursachen zuzuordnen. Anschließend können Sie die richtigen Prüf- und Maßnahmenmaßnahmen auswählen, um wiederkehrende Fehler zu vermeiden.

Was sind Schweißfehler?

Ein Schweißfehler ist ein Mangel, der die festgelegten Grenzwerte überschreitet. Diese Grenzwerte gelten für eine bestimmte Norm oder Anwendung. Der Fehler kann die Gebrauchstauglichkeit des Bauteils beeinträchtigen. Eine Unregelmäßigkeit ist etwas anderes. Sie ist jede Unterbrechung des “idealen” Schweißzustands. Sie kann noch akzeptabel sein, solange sie innerhalb der zulässigen Grenzwerte bleibt.

ISO-Begriffe werden oft folgendermaßen verwendet:

In der Praxis hängt die Entscheidung zwischen “Fehler” und “Diskontinuität” von weiteren Faktoren ab. Dazu gehören die Akzeptanzklasse, die Betriebsbedingungen und die Fehlerstelle. Es kommt nicht nur auf die Bezeichnung des Fehlers an. Ein kleiner Oberflächenfehler an einer Halterung kann unproblematisch sein. Derselbe Fehler in der Nähe einer stark beanspruchten Kante kann jedoch zu Ausschuss führen. Eine gute Qualitätssicherung beginnt mit zwei Fragen: Erstens, wo befindet sich der Fehler? An der Wurzel, der Kante, in der Wärmeeinflusszone oder im Inneren? Zweitens, welchen Belastungen ist das Bauteil im Betrieb ausgesetzt? Dies können statische oder zyklische Lasten, Druck oder Vibrationen sein. Sobald diese Faktoren geklärt sind, lassen sich Normen und Pläne einheitlich anwenden.

Warum treten Schweißfehler auf?

Die meisten Schweißfehler entstehen durch ein Ungleichgewicht zwischen Wärmeeinbringung, Schutzgas, Sauberkeit und Passung der Naht. Wenn einer dieser Faktoren instabil ist, entsteht ein wiederholbares Fehlerbild. Beispielsweise führt eine zu lange Lichtbogenlänge häufig zu Hinterschneidungen und Spritzern. Unzureichendes Schutzgas führt zu Poren. Eine mangelhafte Passung resultiert in unvollständigem Durchschweißen oder Überlappung. Unzureichende Reinigung zwischen den Schweißgängen äußert sich in Schlackeneinschlüssen.

Die Hauptursachen von Prozessen lassen sich üblicherweise in fünf Gruppen einteilen:

• Geräte- und Stromstabilität: Driftender Strom oder Spannung, abgenutzte Kontaktspitzen, ein schlechter Rückleitungspfad oder eine ungleichmäßige Drahtzufuhr.
• Parameter & Wärmeeintrag: Schweißgeschwindigkeit, Lichtbogenlänge, Drahtvorschub und Pulseinstellungen können zu Hinterschneidungen, mangelnder Verschmelzung oder Durchbrennen führen.
• Material- und Oberflächenbeschaffenheit: Rost, Walzzunder, Öl, Beschichtungen, Feuchtigkeit und Oxidschichten. Diese Faktoren verursachen Porosität und Einschlüsse.
• Konstruktion und Montage der Verbindungen: Wurzelspalt, Fase, Steg und Fehlausrichtung. Eine mangelhafte Klemmung kann außerdem zu unvollständigem Eindringen, Rissen oder Verformungen führen.
• Technik & Zugang: Brennerwinkel, Brennervorschub, Pendelbewegung, Zwischenreinigung und Ablaufsteuerung. Dies ist entscheidend bei Mehrfachdurchgängen.

In der Fertigung behandeln wir Vorrichtungen und Passung oft als “stillen Parameter”. Passen Teile nicht optimal, justieren die Bediener nach. Sie verändern Winkel, Geschwindigkeit und Verweilzeit. Dadurch erhöht sich die Abweichung. Bevor Sie Strom oder Spannung anpassen, fixieren Sie alle anderen Faktoren. Sichern Sie Klemmung, Spalt, Ausrichtung und Zugang. Notieren Sie anschließend die tatsächliche Verfahrgeschwindigkeit und den Überstand. Hier liegt häufig die Ursache des Problems.

Hauptarten von Schweißfehlern

Schweißrisse

Ein Schweißriss ist ein scharfer Bruch. Er kann im Schweißgut, in der Wärmeeinflusszone oder im Grundwerkstoff auftreten. Er erzeugt eine hohe Spannungsspitze und kann sich schnell ausbreiten. Heißrisse hängen mit dem Erstarrungs- und Abkühlungsprozess des Metalls unter Spannung zusammen. Kaltrisse stehen häufig im Zusammenhang mit Wasserstoff, harten Gefügen und Spannungen.

Wenden Sie strenge Risskontrollmaßnahmen an. Dies ist erforderlich bei steifen, dicken oder hochfesten Verbindungen sowie bei betriebskritischen Bauteilen. Kleine Risse bleiben selten klein. Sie müssen bis zum tragfähigen Metall entfernt werden. Überprüfen Sie gegebenenfalls die Vorwärm- und Zwischenlagenkontrolle. Verwenden Sie saubere Verschleißteile und sorgen Sie für eine kontrollierte Abkühlung, um erneute Rissbildung zu verhindern. Treten Risse wiederholt im selben Bereich auf, ist dies als Systemproblem zu betrachten. Es deutet auf Probleme mit der Fügesteifigkeit, der Wasserstoffkontrolle oder der Wärmeeinbringung hin und ist nicht nur ein kosmetischer Mangel.

Unterbieten

Hinterschneidungen sind Rillen am Schweißnahtübergang. Sie verringern den effektiven Querschnitt der Schweißnaht und erhöhen die Ermüdungsanfälligkeit. Sie treten häufig bei hoher Schweißgeschwindigkeit oder zu langer Lichtbogenlänge auf. Ein ungünstiger Brennerwinkel kann ebenfalls Material von der Kante abtragen.

Die Vermeidung von Hinterschneidungen ist in der Regel eine Maßnahme zur Stabilisierung und erfordert keine Konstruktionsänderung. Verringern Sie die Lichtbogenlänge und reduzieren Sie die Hochspannung. Reduzieren Sie die Schweißgeschwindigkeit leicht und halten Sie den Brennerwinkel konstant. Dadurch wird die Schweißnaht am Brennerfuß ausreichend mit Schweißzusatzwerkstoff versorgt. Tritt die Hinterschneidung hauptsächlich auf einer Seite auf, überprüfen Sie die Zugänglichkeit und die Passgenauigkeit. Bei beengten Platzverhältnissen neigen Schweißer dazu, sich vom Brennerfuß wegzulehnen.

Überlappen

Überlappung entsteht, wenn Schweißgut über das Grundmaterial hinausläuft. Dies geschieht ohne ausreichende Verschmelzung am Schweißnahtübergang. Häufige Ursachen hierfür sind langsamer Schweißvorgang oder geringe Schmelzenergie am Übergang. Auch ein Überlaufen des Schmelzbades über den Übergang hinaus kann zu Überlappung führen.

Überlappungen treten häufiger bei Kehlnähten und Schweißungen in Zwangslagen auf. Hier ist die Schmelzbadkontrolle schwieriger. Verbessern Sie die Benetzung, indem Sie die Wärme im Bereich der Schweißnahtwurzel innerhalb bestimmter Grenzen erhöhen. Halten Sie den Lichtbogen enger und kürzer. Verwenden Sie eine präzisere Raupenbreite. Achten Sie auf einen Winkel, der die Energie in die Schweißnahtwurzel und nicht nach außen lenkt.

Porosität

Porosität entsteht durch im erstarrenden Schweißgut eingeschlossenes Gas. Sie kann an der Oberfläche oder im Inneren auftreten. Vereinzelte Poren deuten oft auf Probleme mit der Schutzgasabdeckung oder Zugluft hin. Poren, die sich an den Zünd- und Abschaltpunkten konzentrieren, lassen auf Probleme mit der Lichtbogenstabilität oder Feuchtigkeit schließen. “Schweißspuren” können auf Oberflächenverunreinigungen oder eine beschädigte Schutzgasabdeckung hinweisen.

Die Kontrolle der Porosität hängt in erster Linie von Sauberkeit und Schutz ab. Sie ist erst in zweiter Linie eine Frage der Parameter. Gehen Sie wie folgt vor: Reinigen Sie das Metall an den entsprechenden Stellen, bis es blank ist. Halten Sie Verbrauchsmaterialien und Verbindungen trocken. Überprüfen Sie die Gasart und stellen Sie einen leckagefreien Gasfluss sicher. Schützen Sie den Bereich vor Luftzug. Achten Sie auf einen gleichmäßigen Gasvorschub, damit die Gasdüse das Schmelzbad abschirmt. Sobald diese Werte stabil sind, können Sie die Schweißgeschwindigkeit und die Wärmezufuhr feinjustieren. Dadurch kann das Gas entweichen, bevor das Metall erstarrt.

Schlackeneinschluss

Schlackeneinschlüsse sind nichtmetallische Bestandteile, die in der Schweißnaht eingeschlossen sind. Sie treten häufig bei Flussmittelverfahren oder zwischen mehreren Lagen auf. Die übliche Ursache ist eine unzureichende Reinigung zwischen den Lagen. Sie können auch durch eine ungenaue Raupenlage oder zu geringe Wärmezufuhr entstehen, wodurch die Schlacke nicht abfließen kann.

Wenn zwischen den Schweißgängen Schlacke auftritt, ist eine Reinigung zwingend erforderlich. Reinigen Sie nicht nur “wenn es die Zeit erlaubt”. Verbessern Sie den Zugang zur Fuge. Stellen Sie sicher, dass genügend Wärme zugeführt wird, damit die Schlacke abfließen kann. Platzieren Sie die Schweißraupen so, dass keine Schlackeneinschlüsse entstehen. Wenn sich Einschlüsse an der Seitenwand wiederholen, überprüfen Sie die Fugengeometrie und den Fugenwinkel. Schlacke versteckt sich oft in scharfen Ecken.

Unvollständige Fusion

Unvollständige Verschmelzung bedeutet, dass das Schweißgut nicht mit dem Grundwerkstoff verschmolzen ist. Dies kann an der Seitenwand oder zwischen den Schweißlagen auftreten. Oftmals verbirgt sich dies hinter einer scheinbar perfekten Schweißnaht. Die Oberfläche kann aufgefüllt sein, während die Seitenwand nie vollständig aufgeschmolzen ist.

Typische Ursachen für unzureichende Wärme an der Schmelzlinie sind zu geringe Temperaturen. Dies kann durch zu hohe Schweißgeschwindigkeit, einen falschen Brennerwinkel oder zu großen Überstand bedingt sein. Auch Verunreinigungen oder eine fehlerhafte Nahtführung, die ein Überlaufen des Schmelzbades mit dem Lichtbogen ermöglicht, können Ursachen sein. Das Hinzufügen von Zusatzwerkstoff behebt ein Schmelzproblem nur, wenn die Grenzfläche aufgeschmolzen ist. Richten Sie die Energie auf die Seitenwand oder die Wurzel. Korrigieren Sie die Geometrie der Naht und die Zugänglichkeit. Führen Sie bei kritischen Verbindungen eine geeignete Prüfkontrolle durch.

Unvollständige Penetration

Unvollständiger Durchschweißung liegt vor, wenn die Schweißnaht an der Wurzel nicht vollständig durchdringt. Häufige Ursachen hierfür sind eine zu enge Wurzelgeometrie oder eine Fehlausrichtung. Auch ein zu geringer Wurzelspalt oder eine zu geringe Wurzelwärme können die Ursache sein.

Bei dauerhaft zu geringem Einbrand liegt die Ursache meist in der Fugengeometrie und der Brennerposition. Zusätzliche Schweißdurchgänge reichen nicht aus. Überprüfen Sie Wurzelöffnung, Fase und Ausrichtung. Achten Sie darauf, dass die Elektrode in die Wurzel geführt wird. Dadurch wird ein vollständiges Anschmelzen und Verbinden der Wurzeloberfläche gewährleistet.

Durchbrennen

Durchbrennen ist ein Loch, das entsteht, wenn die Schweißnaht das Grundmaterial vollständig durchschmilzt. Dies tritt bei dünnen Materialstärken oder großen Spalten auf. Am häufigsten kommt es zu zu hoher Wärmeeinbringung, zu langsamem Schweißvorgang oder ungenauer Passung.

Die Vermeidung von Durchbrennen beginnt mit präziser Passung und Fixierung. Schließen Sie Spalten, spannen Sie das Material ordnungsgemäß ein und verwenden Sie bei Bedarf eine Unterlage. Optimieren Sie anschließend die Parameter. Reduzieren Sie die Wärmezufuhr und verkürzen Sie die Verweilzeit. Halten Sie eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit ein, um eine Überhitzung einzelner Stellen zu vermeiden. Bei dünnen Blechen ist eine präzise Spaltkontrolle oft wichtiger als kleine Parameteränderungen.

Wie erkennt man Schweißfehler?

Schweißfehler werden erkannt, indem die Prüfmethode an die Fehlerstelle angepasst wird. Diese kann an der Oberfläche, oberflächennah oder im Inneren liegen. Ein guter Prüfplan beginnt mit einer Frage: Welchen Fehlermodus wollen wir verhindern? Leckagen und Druckgrenzen erfordern eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Poren und Einschlüssen. Bei ermüdungsbelasteten Verbindungen muss auf Zehenrisse, Hinterschneidungen und mangelnde Verschmelzung geprüft werden. Dicke Mehrlagenschweißungen erfordern die Prüfung auf innere Fehler. Beginnen Sie mit der Sichtprüfung (VT), um häufige äußere Mängel zu erkennen. Setzen Sie anschließend zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) ein, wenn das Risiko eine höhere Sicherheit erfordert.

VT (Sehtest): Diese Methode erkennt Risse, Hinterschneidungen, Überlappungen, Spritzer und Durchbrennungen. Verwenden Sie gegebenenfalls geeignete Beleuchtung und Vergrößerung. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit den Kriterien. Größe und Lage sind wichtiger als das bloße Vorhandensein.

Eine praktische Regel lautet: Bei schwerwiegenden Fehlern sollte man sich nicht allein auf die VT verlassen. Verwenden Sie stattdessen die Methode, die den zu erwartenden Defekt in Ihrer Verbindungsgeometrie erkennen kann.

Grundlagen der Reparatur: Wann schleifen, nachschweißen oder aussortieren?

Eine fachgerechte Fehlerbehebung ist ein geschlossener Prozess. Zuerst muss die Markierung vollständig entfernt werden. Dann wird unter kontrollierten Bedingungen nachgeschweißt. Anschließend erfolgt eine erneute Prüfung, um die einwandfreie Funktion zu bestätigen. Die meisten Reparaturfehler treten aus zwei Gründen auf: Erstens wurde der Fehler nur kaschiert und nicht vollständig beseitigt. Zweitens wurde die ursprüngliche Ursache vor dem Nachschweißen nicht behoben. Wird ein Arbeitsschritt ausgelassen, entstehen aus Reparaturen erneut Fehler.

Typische Reparaturlogik:

• Entfernen Sie das Metall, um einen klaren Klang zu erzielen: Risse, Schlacke oder Stellen mit mangelnder Verschmelzung ausschleifen oder ausstemmen. Die Oberfläche nicht einfach nur glätten.
• Mit Kontrolle nachschweißen: Stellen Sie eine stabile Abschirmung, den einwandfreien Zustand der Verbindungen und die korrekten Parameter wieder her. Vermeiden Sie eine planlose Wärmestauung.
• Erneut prüfen: Verwenden Sie VT als Minimum. Verwenden Sie andere zerstörungsfreie Prüfverfahren, wenn dies aufgrund der Kriterien oder des Risikoniveaus erforderlich ist.

Wann sollte ein Teil verworfen statt repariert werden? Dies ist der Fall, wenn die Abtragung die Mindestdicke unterschreitet oder die kritische Geometrie verändert. Auch wiederholte Reparaturen, die auf einen instabilen Prozess hinweisen, sollten verworfen werden. Eine saubere Reparatur ist unproblematisch. Wiederholte Ausbesserungen deuten auf ein Prozessproblem hin.

Checkliste zur Prävention

Prävention ist am effektivsten, wenn die fehlerverursachenden Faktoren standardisiert werden. Dazu gehören Sauberkeit, Passgenauigkeit, Parameter und Reihenfolge. Wir konzentrieren uns zunächst auf die Reduzierung von Abweichungen. Abweichungen erzeugen schwer kontrollierbare, zufällige Fehler. Wenn zwei Bediener unterschiedliche Schweißnahtlängen, Schweißgeschwindigkeiten und Brennerwinkel verwenden, führen dieselben Einstellungen nicht zu derselben Schweißnaht.

Checkliste zur Schweißvorbereitung (schnell, aber wirkungsvoll):

• Oberfläche: Entfernen Sie Öl, Farbe, Rost oder Oxid an den Stellen, an denen der Lichtbogen arbeiten soll. Halten Sie die Verbrauchsmaterialien trocken.
• Passform: Überprüfen Sie den Wurzelspalt, die Fase und die Ausrichtung. Klemmen Sie das Holz, um Bewegungen zu kontrollieren.
• Abschirmung: Gasart, gleichmäßiger Durchfluss und leckagefreie Anschlüsse prüfen. Vor Zugluft schützen.
• Parameter: Stellen Sie einen stabilen Bereich für Stromstärke, Spannung, Drahtvorschubgeschwindigkeit und Fahrgeschwindigkeit ein. Vermeiden Sie es, nach Gefühl zu arbeiten.
• Technik: Verwenden Sie einen gleichmäßigen Brennerwinkel, Brennervorschub und Lichtbogen. Reinigen Sie den Brenner zwischen den Durchgängen, insbesondere bei Mehrfachdurchgängen.
• Hitze & Sequenz: Die Temperatur zwischen den Durchgängen sollte bei Bedarf reguliert werden. Eine Abfolge ist zu wählen, die Verformungen und Rissbildung minimiert.

Wenn ein bestimmter Fehlertyp häufig auftritt, wie z. B. Porosität, beheben Sie zunächst dessen Hauptursache. Dies betrifft in der Regel Sauberkeit oder Abschirmung. Führen Sie diese Schritte durch, bevor Sie die Einstellungen anpassen. Parameteränderungen können eine Verunreinigung des Grundmetalls oder eine undichte Abschirmung nicht beheben.

Abschluss

Wenn Sie weniger Schweißfehler wünschen, beginnen Sie nicht mit “mehr Kontrollen”. Egal, ob Sie allgemeine Fertigungsarbeiten durchführen oder anbieten spezialisierte Schweißdienstleistungen, Beginnen Sie mit einer stabilen Passung, sauberen Oberflächen und kontrollierten Eingangsgrößen. Bei Yonglihao Machinery erzielt man die schnellsten Ergebnisse durch eine einfache Vorgehensweise. Erstens: Sicherstellen der Nahtvorbereitung und -klemmung. Zweitens: Überprüfung der Schutzgasabdeckung. Drittens: Dokumentation eines stabilen Parameterbereichs. Viertens: Einhaltung grundlegender Maßnahmen wie der Zwischenlagenreinigung. Schließlich: Verwendung von VT und der richtigen zerstörungsfreien Prüfmethode (ZfP) zur Bestätigung, nicht zur Vermutung. Wenn Sie Fehler als Anzeichen für instabile Eingangsgrößen betrachten, wird die Schweißnahtqualität vorhersehbar.

Häufig gestellte Fragen

Was sind die häufigsten Schweißfehler in der Produktion?

Risse, Porosität, Hinterschneidungen, Überlappungen, Schlackeneinschlüsse und mangelnde Verschmelzung sind die häufigsten Fehler. Sie treten wiederholt auf, da sie mit beeinflussbaren Faktoren zusammenhängen. Zu diesen Faktoren zählen Passgenauigkeit, Sauberkeit, Abschirmung und Wärmeeinbringung. Diese Faktoren müssen stabilisiert werden, bevor Verfahrensänderungen vorgenommen werden.

Wie kann ich in der Fertigung schnell zwischen “Defekt” und “Unterbrechung” unterscheiden?

Ohne Akzeptanzkriterien ist eine Entscheidung nicht möglich. Ein “Fehler” ist eine Unregelmäßigkeit, die die zulässigen Grenzwerte für die Verwendung des Bauteils überschreitet. Ermitteln Sie Art und Größe der Abweichung. Vergleichen Sie diese anschließend mit der Akzeptanzklasse. Einbauort und Betriebsbelastung können die endgültige Entscheidung beeinflussen.

Was verursacht üblicherweise Porosität, selbst wenn Gas eingeschaltet ist?

Die meisten Porositäten entstehen durch Verunreinigungen oder einen Verlust der Schutzschicht. Sie sind nicht allein auf “zu wenig Gas” zurückzuführen. Prüfen Sie auf Öl, Feuchtigkeit oder Farbe. Achten Sie auf Zugluft, Leckagen und einen falschen Elektrodenüberstand. Instabile Lichtbogenbedingungen können die Schutzschicht ebenfalls beeinträchtigen.

Wie lässt sich die Hinterschneidung am schnellsten reduzieren?

Verkürzen Sie die Lichtbogenlänge. Reduzieren Sie die Spannung. Halten Sie den Brennerwinkel konstant, damit die Schweißnaht am Schweißpunkt vom Schweißzusatzwerkstoff abgestützt wird. Falls das Problem an einer Stelle wiederholt auftritt, verbessern Sie die Freigängigkeit oder die Vorrichtung. Platzmangel führt oft zu Winkeln, die Hinterschneidungen verursachen.

Wann sollte ich UT oder RT für interne Defekte wählen?

Wählen Sie Ultraschallprüfung (UT), wenn Sie planare Defekte wie mangelnde Verschmelzung vermuten. Verwenden Sie Röntgenprüfung (RT), wenn volumetrische Defekte wie Porosität oder Schlacke im Vordergrund stehen. Auch die Geometrie der Verbindung, die Zugänglichkeit und die Ausrichtung des Defekts spielen eine Rolle. Die beste Methode ist diejenige, die den erwarteten Fehler zuverlässig findet.