Basische Stabelektrode

  • Servus Leute,

    kann mir einer die Basischen Elektroden erklären?
    Warum nur am Pluspol verschweißbar?
    Woher kommen die sehr guten Gütewerte des Schweißgutes?
    Welche Stoffe, der Umhüllung reinigen das Schmelzbad?
    Welche Stoffe im Schweißgut mindern die Qualität?


    MfG
    mulag

  • Dann fang ich mal als Nicht-Fachmann an. Hab die Frage auch gestern schon gelesen und überlegt, ob ich direkt antworte, wollte aber erstmal schauen, ob irgendwer vom Fach das fundierter macht.

    Fangen wir mal vorn an: Basische Elektrode. Basisch im Sinne der Definition heißt ja salopp gesagt, dass entweder OH- Ionen drin sind oder zumindest H+ reingehen können. Wasserstoff ist in den Schweißnähten (und überhaupt im Metallgefüge) unerwünscht. Da Wasserstoff H2 ist und in der Wärme des Lichtbogens nicht unerheblich herumionisiert, ist es also naheliegend, dass eine basische Umhüllung den Wasserstoff gewissermaßen aufsaugt.

    Auf den +Pol kann ich mir gerade aber noch keinen Reim machen.

    Kippt der Bauer Milch in den Tank, wird der Trecker sterbenskrank.

  • Dadurch dass diese Elektrode basische Bestandteile hat kann kaum Sauerstoff in der Libo atmosphäre abspalten. Der Abbrand der legierungselemente ist daher gering. Des weiteren hat dieser El Typ einen höheren Bestandteil von Mn (zähigkeit) weniger C (bessere zähigkeit) (Festigkeit wird durch Mn ausgeglichen) und höherer Si Gehalt (desoxidation) im Vergleich zu einer bsp. RR Elektrode. Die Reinigung der Schmelze erfolgt über die Schlacke. Je mehr Sauerstoff in der Libo atmosphäre ist um so höher ist die Verbrennungswärme also auch umso feintropfiger der Werstoffübergang, bei der basischen el. Ist sehr wenig Sauerstoff in der at. Deshalb auch sehr grobtopfig, um dennoch ein vernünftiges schweißen zu ermöglichen muss am Pluspol verschweißt werden da heißer (bessere tropfenablösung).
    Welche Stoffe im Schweissgut vermindern die quali: eher welche Stoffe im Grundwerkstoff Phosphor und Schwefel (Reinigung durch desoxidationsmittel Si, Al...).
    Man muss schauen welche Eigenschaften eines El Typs für die Gegebenheiten am besten geeignet sind.

    • Offizieller Beitrag

    Sehr schön erklärt, nur mit der Erläuterung "Warum Pluspol" bin ich nicht ganz einverstanden. Grundsätzlich ist der Pluspol deutlich heißer als der Minuspol, dieser Vorteil wird für einen tieferen Einbrand genutzt (größere Wärme für/in das Bauteil) , für ein besseres aufschmelzen des Zusatzwerkstoffes (sprich Tropfenablösung) empfiehlt sich dagegen der Minuspol (höhere Energie).

    Man könnte nämlich auch mit Wechselstrom schweißen wenn man den F . . ß . . . t reduziert würde.

    Maßgeblich verantwortlich, am welchen Pol die Elektrode anliegt, ist die U . . . . . . . g der Elektrode (gute Ionisierung = stabiler Lichtbogen).

    PS. Hier kann auch mehrfach geantwortet/ergänzt werden.

    4 P vorerst für Backstein

  • Also entweder ich hab etz nen Knoten im Kopf oder ich verstehs einfach net... n055.gif

    Grundsätzlich ist der Pluspol deutlich heißer als der Minuspol, dieser Vorteil wird für einen tieferen Einbrand genutzt (größere Wärme für/in das Bauteil)

    Das heißt ja dass der Pluspol dann auch am Bauteil sein muss, also Elektrode an Minus ?!? (Kennt man ja auch vom WIG)

    für ein besseres aufschmelzen des Zusatzwerkstoffes (sprich Tropfenablösung) empfiehlt sich dagegen der Minuspol (höhere Energie).

    Das widerspricht sich jetzt aber, wenn ich den Zusatzwerkstoff besser abschmelzen will müsste ich ihn an Plus legen (Analog zum Einbrand am Bauteil), z.B. kann man ja beim WIG auch Wolframelektroden sehr gut abschmelzen (lassen) wenn sie an Plus liegen p100.gif :D

    Das was in der Umhüllung ist und schlecht ionisierbar ist der Flußspat, oder Calciumfluorid, CaF2 . Fluor ist das Element mit der höchsten Elektronegativität (EN), gibts seine Elektronen also äußerst ungern her besonders wenn es grade durch die Salzbindung mit dem Calcium so n schönes Elektronenoktett (z.B. zu Weihnachten) bekommen hat oder anders ausgedrückt, hat eine hohe Ionisierungsenergie. Das Calcium hat seine Valenzelektronen ja schon an das Fluor abgegeben, hat also auch keine leicht abzugebenden Elektronen.
    Wenn jetzt der heißere Pluspol an der Elektroden liegt, kann das im Gegensatz zum kälteren Minus eher aufgefangen werden, bzw. es steht mehr Energie zur Verfügung um die relativ hohe Ionisierungsenergie vielleicht doch noch aufzubringen.
    Außerdem haben Fluor-Salze eben wegen der EN des Fluors sogar für Salze einen hohen Schmelzpunkt (Flußspat ca. 1400°C), sodass es außerdem erstmal geschmolzen (noch besser wäre verdampft) werden muss bevor es Ionisiert werden kann, auch hier hilft natürlich der heißere Pol.

    Soll im Klartext heißen: Eine basische Elektroden brennt am Minuspol garnicht bzw. nur sehr instabil, basische Elektroden mit reduziertem Flußspatanteil können auch an Wechselstrom verschweißt werden, im Vergleich zu denen mit höherem Flußspatanteil die nur an Gleichstrom mit Pluspolung stabil brennen

    schöne Grüße
    Tommy

    • Offizieller Beitrag

    Also entweder ich hab etz nen Knoten im Kopf oder ich verstehs einfach net...

    Gernoth schrieb:
    Grundsätzlich ist der Pluspol deutlich heißer als der Minuspol, dieser Vorteil wird für einen tieferen Einbrand genutzt (größere Wärme für/in das Bauteil)

    Tommy schrieb:
    Das heißt ja dass der Pluspol dann auch am Bauteil sein muss, also Elektrode an Minus ?!? (Kennt man ja auch vom WIG)

    Ich gehe davon aus, daß Du beim MAG mit dem Pluspol schweißt (Masse an Minus) und nur beim Auftragsschweißen mit dem "kälteren" Minuspol, oder?
    Der Grund/Sinn ist nun einmal, das man mit dem +Pol am Brenner einen tieferen Einbrand in das Werkstück bekommt. Ich denke das dabei die Größe der Elektroden/Ionen, welche beim Pluspol größer/mächtiger sind als die welche vom Minuspol abgeschossen werden, eine bzw. die Rolle spielen. D.h. eine positive Elektronen/Ionen haben eine stärkere "Sprengkraft".
    Bin aber diesbezüglich nicht der Experte 8| .

    Ich stelle hier einmal einen Buchauszug ein:

    Zitat

    Buchtitel: Schweißen von metallischen Konstruktionswerkstoffen

    Autoren: Klaus-Jürgen Latthes, Werner Schneider

    Lichtbogenhandschweißen (Prozess: 111)

    Die Wahl der richtigen Polung richtet sich dabei vor allem nach den technologischen Bedingungen des Schweißprozesses. Grundsätzlich ist der Pluspol deutlich heißer als derMinuspol. Soll also ein möglichst tiefer Einbrand erreicht und damit ein Großteil der Wärme in das Bauteil geleitet werden, so empfiehlt sich die Pluspolung der Stabelektrode. Für Auftragschweißungen wird der Großteil der Energie hingegen für das Aufschmelzen des Zusatzwerkstoffes benötigt, sodass sich eine Minuspolung empfiehlt. Die Wahl ist jedoch nicht nur von der Anwendung abhängig. Vielmehr bestimmt der Umhüllungstyp maßgeblich, welche Polung sinnvoll ist. Besteht die Umhüllung vorzugsweise aus schlecht ionisierbaren Bestandteilen, so ist die Pluspolung anzustreben, da so ein stabiler Lichtbogen entsteht. Bei gut ionisierbaren Stoffen kann die Minuspolung gewählt werden. Dies verbessert auch die Strombelastbarkeit der Elektrode. Als Kompromiss kann ebenso mit Wechselstrom geschweißt werden. Hierbei liegt die Wärmeeinbringung zwischen den beiden Polungen. Durch den kurzen Moment der Erlöschung des Lichtbogens ist dieser über den Prozess weniger stabil und damit für den Schweißer schwer zu handhaben.

  • Das ist ja das was mich verwirrt. Mit der Aussage kann ich was anfangen:
    Grundsätzlich ist der Pluspol deutlich heißer als der Minuspol. Wenn man ans WIG schweißen denkt, macht das ja auch Sinn und erklärt warum man da den Brenner an Minus legt (DC).

    Soll also ein möglichst tiefer Einbrand erreicht und damit ein Großteil der Wärme in das Bauteil geleitet werden, so empfiehlt sich die Pluspolung der Stabelektrode. Und da kommt jetzt der Knoten: Warum soll ich den heißeren Pol an die Elektrode und den kälteren ans Werkstück legen damit ich im Werkstück höheren Einbrand habe? Klar im Fall von Basischen Elektroden braut man den Pluspol an der Elektrode damit die überhapt stabil brennen, aber angenommen ich hab ne Elektroden die sich an beiden Polen stabil verschweißen lässt?

    schöne Grüße
    Tommy

    • Offizieller Beitrag

    Warum soll ich den heißeren Pol an die Elektrode und den kälteren ans Werkstück legen damit ich im Werkstück höheren Einbrand habe?

    Weil die schwereren lonen (+ Polung) eine höhere kinetische Energie aufweisen als die Elektronen (zu geringe Masse). Bei umgekehrter Polung wandern die Restionen wieder zur Elektrode.

  • Aber aber aber (Sorry ich schon wieder ;) )
    Das was die Elektronen/Ionen beschleunigt ist ja das Elektrische Feld zwischen den Polen. Und da ist die Kraft auf die Teilchen masseunabhängig, sondern hängt bei den Teilchen von der Ladung ab. Klar, n leichtes Elektron ist deswegen bei gleicher kin. Energie schneller als n dicker Ioneneumel (einfach geladen), beide haben aber die gleiche kin. Energie. Wenn ein Ion mehrfach geladen ist, dann hat es im Vergleich zu nem Einzelnen Elektron ne höhere Energie. Aber wenn eine Ionen-Elektronengruppe durch Ionisierung entsteht kann das Ion (mit beliebiger Vielfachheit seiner Ladung) die gleich maximale kin. Energie zum Minuspol transportieren wie alle davon losgelösten Elektronen zusammen zum Pluspol. Den Unterschied beim Einbrand kann ich mir jetzt nur durch das "Aufschlagverhalten" erklären, nämlich dass die Ionen durch ihre Massenträgheit mehr in die Tiefe und die Elektronen eher Oberflächlich wirken.
    Bleibt blos noch eins: Zahlenmäßig sind die Elektronen durch den Stromkreis deutlich überlegen, warum haben "ne handvoll" Ionen trotzdem die Stärkere Wirkung bzw. können die Elektronen die gleiche "Tiefenwirkung" haben wenn man einfach noch viel mehr nimmt ("Methode Brechstange" ;) ) oder bleibt ihre Wirkung dann trotzdem auf die Oberfläche beschränkt?

    schöne Grüße
    Tommy

    • Offizieller Beitrag

    Punktevergabe (Tommy hat noch 1P für Umhüllung + 1P für den Fußspaten bekommen):

    Obijan 1P
    Backstein 4P
    Tommy 2P


    Zusammenfassend kann man die Frage wie folgt beantworten:

    • die Umhüllung/Ummantelung der basischen Elektroden, in diesem Fall der Flußspat, ist diesbezüglich für das verschweißen am +Pol mit verantwortlich
    • basische Elektroden mit einem geringeren Teil an Flußspat kann man mit Wechselstrom verschweißen (sinnvoll bzgl. der Blaswirkung)
    • der fehlende Sauerstoff senkt die Temperatur im Lichtbogen wodurch sich ein mittel- bis grobtropfiges Abschmelzverhalten ergibt, ein verhältnismäßig dickflüssiges Schmelzbad mit einer hoher Viskosität (Zähflüssigkeit) ist die Folge
    • andererseits ist wenig Sauerstoff dafür verantwortlich, daß auch nur ein geringer Teil der Legierungselemente "abfackelt" und somit dem Schweißgut zur Verfügung steht
    • die basischen Elektroden besitzen mit Mangan und Silizium sehr gute Desoxidationsmittel, welche die schädlichen Stahlbegleitelemente wie Phosphor, Schwefel und Stickstoff abbinden und dann in die Schlacke überführen
    • neben den hervorragenden Festigkeitseigenschaften der Schweißverbindung (hohe Streckgrenzen, hohe Kerbschlagarbeit) ist vorallem das sehr gut dehnungsfähige/weiche Schweißgut zu nennen, welches bestens für schrumpfbehinderte Bauteile und starre Konstruktionen geeignet ist
  • @ tommy:
    Bei deinen Überlegungen musst du aber auch berücksichtigen, dass + und - am Schweißgerät die technische Stromrichtung angeben. Aus historischen Gründen sind die gegenüber der physikalischen Stromrichtung (=Elektronenflussrichtung) genau vertauscht. Die Elektronen und negative Ionen bewegen sich also von (technisch) + nach -.

    Die fraglichen Ionen, die da konkurrierend mit den Elektronen Energie transportieren, kommen auch denke ich eher weniger aus der Elektrode oder dem Grundwerkstoff selbst, also viel mehr aus der Umgebung (Gas) und besitzen neben ihrer kinetischen Energie (welche eine gerichtete Bewegung bedeutet) eine sehr hohe thermische energie (ungerichtete Bewegung). Die Energie, die am Ziel abgeladen wird, ist also keinesfalls die bloße kinetische Energie, die die Teilchen durch die Beschleunigung im elektrischen Feld erlangen.

    Kippt der Bauer Milch in den Tank, wird der Trecker sterbenskrank.

Jetzt mitmachen!

Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!