Autor: Wojciech Kaczałek

Schweißen von Gusseisen – expondo-Ratgeber

Gusseisen ist in verschiedenen Industrien weit verbreitet, was unter anderem darauf zurückzuführen ist, dass es relativ günstig ist und gute Gießeigenschaften aufweist. Es wird jedoch als schwer zu schweißende Legierung angesehen. Was zeichnet diese Legierung aus, wie schweißt man Gusseisen richtig und welches Schweißgerät soll für diese Legierungsart gewählt werden?

Können alle Gusseisenarten geschweißt werden?

Gusseisen ist eine der ältesten Legierungen, die der Menschheit bekannt sind. Bereits 500 v. Chr. wurde es von den Chinesen zur Herstellung von Abgüssen verwendet.

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, wobei Kohlenstoff 2,11 bis 6,67 Prozent ausmacht. Es gilt als eines der besten Schmelzmaterialien. Es zeichnet sich durch geringe Schrumpfung und hohe Fließfähigkeit aus.

Aufgrund der Tatsache, dass es viel Kohlenstoff enthält, ist Gusseisen eine harte, aber spröde Legierung. Die letztere Eigenschaft macht dieses Material schwer zu schweißen. Die Gegenwart von Silizium, Schwefel und Phosphor macht es noch schwieriger, Gusseinen zu schweißen.

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Welche Gusseisensorten eignen sich zum Schweißen? Die Legierung kann in mehrere Arten unterteilt werden:

  • Weißguss – diese Legierung mit in Zementit gebundenem Kohlenstoff wird für die Bremsbelag- sowie für die Kolbenringproduktion verwendet; es ist ein hartes, aber sprödes Material. Daher ist es schwer zu bearbeiten.
  • Grauguss – eine Legierung, in der Kohlenstoff in Form von Graphit vorliegt. Dieses Material wird unter anderem zur Herstellung von Badewannen, Becken und Maschinenteile verwendet, einschließlich Kolben und Zylinder. Es ist eine Form von Gusseisen von höherer Qualität. Es ist auch duktiler, enthält geringere Mengen von Gussschrumpf und ist einfacher zu verarbeiten im Vergleich zu Weißguss.
  • meliertes Gusseisen – enthält sowohl Kohlenstoff in Form von Zementit als auch Graphit. Es ist eine Mischung aus weißem und grauem Gusseisen.
  • legiertes Gusseisen – enthält Legierungsstoffe wie z. B. Silizium, Nickel, Chrom, Molybdän oder Aluminium.

Grauguss ist die einzige Legierungsart, die zum Schweißen geeignet ist. Weißguss gilt als nicht schweißbar.

Woher weiß man, mit welcher Art von Gusseisen man zu tun hat und ob das zu schweißendes Teil überhaupt zum Schweißen geeignet ist? Wenn man Grauguss reibt, soll man einen fettigen Fleck von Graphit an den Fingern gespürt werden. Man könnte z.B. auch einen Winkelschleifer verwenden. Helle Funken zeigen an, dass das Element aus weißem Gusseisen besteht. Orange Funken zeigen an, dass es sich um Grauguss handelt.

Wie bereitet man sich auf das Schweißen von Gusseisen vor?

Unabhängig von der Wahl des Schweißverfahrens soll man sich vor Arbeitsbeginn um die richtige Vorbereitung der Oberfläche kümmern. Andernfalls besteht die Gefahr, dass die Schweißnaht falsch gemacht wird.

Fett und Öl müssen vom Gusseisen entfernt werden. Zu diesem Zweck kann ein Lösungsmittel oder eine Dampfreinigungstechnik angewandt werden. Zu den wirksamen Methoden der Oberflächenvorbereitung gehören auch das Sandstrahlen und die Verwendung von Stahlkiesstrahlen (Rotor- oder pneumatische Reinigung).

Heißschweißen von Gusseisen

Gusseisen wird normalerweise geschweißt, wenn ein Element aus dieser Legierung repariert werden muss. Das Verbinden von Gusseisen mit anderen Metallen durch verschiedenen Schweißmethoden wird selten durchgeführt, unter anderem wegen der zuvor erwähnten Sprödigkeit.

Hier unterscheidet man zwei Hauptmethoden: Heißschweißen und Kaltschweißen. Wie unterscheidet sich aber Heißschweißen von Kaltschweißen?

Das Heißschweisen von Gusseisen ist zeitaufwändig. Es ist jedoch als die effektivste Methode angesehen, wenn man mit Gussteilen arbeitet, die nach der Reparatur ihre Form so nahe wie möglich an ihrer ursprünglichen Form behalten sollten. Beim Heißschweißen von Gusseisen entsteht eine Schweißnaht mit der gleichen Farbe wie der Rest der Legierung.

Vor Beginn der Arbeiten müssen alle Teile, die beim Erhitzen beschädigt oder zerstört werden können, einschließlich Dichtungen, Schrauben, Abdeckungen, Stopfen und dergleichen, vom zu schweißenden Element entfernt werden. Danach kann man dem Guss die richtige Temperatur geben.

Das Gusseisen soll hier auf ca. 700 Grad Celsius erhitzt werden. Zu diesem Zweck wird meistens ein Gas- oder Holzkohleofen verwendet. Ein Autogenbrenner kann für kleinere Teile verwendet werden.

Es ist wichtig, dass die Erwärmung relativ langsam und gleichmäßig über die gesamte Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von 100 Grad Celsius pro Stunde erfolgt. Wenn die Gusstemperatur beim Schweißen von Gusseisen auf 600 Grad Celsius fällt, sollte sie wieder auf 700 Grad Celsius erwärmt werden.

Beim Heißschweißen von Gusseisen wird ein Bindemittel in Form von Gusseisenstäben verwendet, die der Legierung ähnlich ist und aus der ein gegebener Guss hergestellt wurde. Das Schweißen erfolgt bergab mit Gleichstrom hoher Intensität.

Nach dem Schweißen des Gusseisens sollte der Guss auf 500-600 Grad Celsius erwärmt werden. Danach soll man das Element langsamer abkühlen lassen als es zuerst erwärmt wurde. Auf diese Weise verhindern man die Entstehung von Rissen. Die empfohlene Abkühlgeschwindigkeit beträgt 50 Grad Celsius pro Stunde.

Kaltschweißen von Gusseisen

Beim Kaltschweißen von Gusseisen soll das zu schweißende Bauteil nicht vorgewärmt werden. Diese Methode ist im Vergleich zum Heißschweißen weniger zeitaufwändig und hinsichtlich der verwendeten Technologien viel einfacher. Hier müssen auch zusätzliche Elemente daraus nicht entfernt werden.

Ein solches Verfahren ist aber keine Garantie guter Ergebnisse wie bei dem Heißschweißen von Gusseisen. Warum? Die Schweißnahrfarbe wird sich von der Farbe des Gusseisens unterscheiden. Die Schweißnaht selbst kann anfälliger für Risse sein.

Wie kann man Gusseisen kaltschweißen? Zunächst sollte der Guss von Rost und anderen Verunreinigungen, einschließlich Lacken und Farben, gereinigt werden. Während des Schweißens soll eine Temperatur von ca. 60-70 Grad Celsius gehalten werden.

Kurze Abschnitte von jeweils 20-30 mm sollen bei dieser Methode geschweißt werden. Man soll in der Mitte des Risses anfangen und dann an beiden Enden Schweißnähte machen. Dieser Prozess soll abwechselnd ausgeführt werden. Nach einem bestimmten Abschnitt soll das Schweißen unterbrochen werden und die Schweißnaht soll in Längsrichtung mit einem Hammer durchgedrungen werden. Durch das Hämmern werden auch Schubspannungen abgebaut.

Schweißen von Gusseisen mit einem MIG/MAG-Schweißgerät

Mit welchem Gerät soll Gusseisen geschweißt werden? Zu diesem Zweck können MIG/MAG-Schweißgeräte verwendet werden (sonst als MIG-/MAG-Geräte bekannt).

Das Schweißen von Gusseisen mit Schutzgasschweißgeräten erfolgt mit einer Schweißelektrode und einem Schweißdraht, der unter Temperatureinfluss schmilzt. Zwischen der Elektrode und dem Gusseisen entstehen elektrische Lichtbögen.

Das Schweißen erfolgt unter Schutz folgender Gasen: Helium oder Argon (neutral) bei der MIG-Methode oder Kohlendioxid oder Kohlendioxid mit Argon (aktiv) bei der MAG-Methode. Die Verwendung eines Schutzgasschweißgerätes zur Verarbeitung vom Gusseisen ermöglicht die Erstellung von Schweißnähten sehr guter Qualität. Außerdem ist es hilfreich, dass die Größe des Schweißbades sowie die Schweißgeschwindigkeit einfach kontrolliert werden können.

Zu diesem Zweck kann der Stamos Germany S-MIGMA-175 verwendet werden. Es handelt sich hier um ein tragbares Gerät, das alle Schweißmethoden (MIG, MAG, MMA und FCAW) verbindet und mit einem einstellbaren Schweißstrom im Bereich von 60 bis 175 A funktioniert. Das Standardgerät ist unter anderem mit folgendem Zubehör ausgestattet: Kontaktspitzen für MIG-Schweißmethoden, Drahtspule und Gasdüse.

Schweißen von Gusseisen nach der WIG-Methode

WIG-Schweißgeräte können auch zur Bearbeitung von Gusseisen verwendet werden. Im Gegensatz zu MIG-/MAG-Schweißgeräten erfolgt das WIG-Schweißen mit einer unschmelzbaren Elektrode. Es werden hier auch inerte Schutzgase verwendet.

Das WIG-Schweißen von Gusseisen wird insbesondere empfohlen, wenn kleinere Reparaturen oder Gussteile mit relativ dünnen Blechen geschweißt werden müssen. Die niedrige Schweißgeschwindigkeit bei solcher Schweißmethode ist sowohl ein Nachteil als auch ein Vorteil. Der Nachteil liegt in dem Arbeitstempo, und der Vorteil liegt in der Leichtigkeit, in der eine saubere und präzise Schweißnaht hergestellt werden kann. Aufgrund der Besonderheit des WIG-Schweißens wird empfohlen, diese Methode zum Kaltschweißen von Gusseisen zu verwenden.

Beispielsweise ist Stamos Germany TIG S-WIGMA 250 ein sehr praktisches WIG-Schweißgerät. Dieses tragbares Gerät ist sehr kompakt und verfügt über nützliche Funktionen, einschließlich eines Überhitzungsschutzsystems, einer berührungslosen Lichtbogenzündungstechnologie und eines zusätzlichen MMA-Modus.

Gusseisenelektroden – welche soll ich wählen?

Beim Schweißen von Gusseisen mit einer Elektrode ist es am wichtigsten, die aus Gusseisen bestehende Schweißnaht zu schmelzen. Für das Kaltschweißen werden spezielle Gusseisenelektroden mit kleinem Durchmesser verwendet. Eine solche Elektrode kann z.B. aus Kupfer, Nickel, Eisen oder aus einer Mischung aus diesen Metallen bestehen. Nickel kann nicht mit Kohlenstoff vermischt werden und löst sich sehr gut in Eisen.

Gusseisenschweißen – wie viel kostet es eigentlich?

Möchtet man das Schweißen von Gusseisen auslagern, soll der Servicepreis dem Servicepreis von Alu Schweißen entsprechen. Die Kosten für einen solchen Service betragen ca. 2 bis 5 Euro pro cm.

Die Heißschweißenmethode wird aufgrund der geringen Kosten für die Erstellung von Schweißnähten aus Gusseisen als die billigste Methode angesehen. Hier müssen Sie jedoch die Notwendigkeit berücksichtigen, auf technologische Geräte zuzugreifen, beispielsweise in Form eines Ofens oder einer Strahlmaschine. Beim Kaltschweißen sollte wiederum der Preis für Gusseisenelektroden berücksichtigt werden. Eine 2,5 Millimeter lange Elektrode kostet normalerweise nicht mehr als 10 Euro.

Schweißen von Gusseisen – Zusammenfassung

Das Schweißen von Gusseisen mit einem Schutzgasschweißgerät oder einem WIG-Schweißgerät ist keine leichte Aufgabe. Dies ist hauptsächlich auf die Art der Legierung zurückzuführen. Das Schweißen von Gusseisen kann ein zeitaufwändiger Prozess sein. Obwohl das Schweißen von Gusseisen schwierig ist, können die richtige Geräte und Materialien zu sehr zufriedenstellenden Ergebnissen führen. Wenn sie Gusseisen oder Edelstahl schweißen wollen, denken Sie gleichzeitig daran, die Sicherheitsregeln zu beachten und die richtige Schutzkleidung immer zu tragen.