Schweißen von Nickellegierungen

Das Schweißen von Nickellegierungen ist aufgrund ihrer besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften sehr schwierig - eine hohe Neigung zur Porenbildung mit einer starken Änderung der Löslichkeit von Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff beim Übergang des Metalls vom festen zum flüssigen Zustand. Beim Lichtbogenschweißen von hochreinem Nickel in Argon ist die Hauptquelle für Poren der Stickstoff, der sich in großen Mengen im flüssigen Metall löst und im festen Nickel fast unlöslich ist.

Eine wichtige Voraussetzung für porenfreie Schweißnähte ist die Sauberkeit der Oberfläche des Elektrodendrahts, der Schweißkanten, der Schweißzusatzwerkstoffe und des Grundwerkstoffs (Elektrodenumhüllungen, Flussmittel, Schutzgase) sowie die Bindung von Wasserstoff und die Desoxidation beim Schweißen von Nickel. Dies wird durch das Einbringen von starken Desoxidationsmitteln in das Schweißbad (Titan, Aluminium usw.) und die Verwendung von Beschichtungen oder Flussmitteln, die Wasserstoff in stabile flüchtige HP-Verbindungen umwandeln oder Nickeloxide binden können, gelöst. Aus diesem Grund kann der Schweißprozess den zu schweißenden Bereich zuverlässig vor atmosphärischer Luft schützen, das Schweißbad entgasen und eine gute Desoxidation gewährleisten. Eine wirksame Maßnahme zur Vermeidung von Porosität ist das Schweißen mit einem kurzen Lichtbogen (bis zu 1,5 mm), der den Zustrom von Gasen aus der Atmosphäre stark reduziert.

Die hohe Neigung von Nickel zu Kristallisationsrissen ist auf die Bildung von groben Körnern an den Korngrenzen zurückzuführen, die eine transkristalline Struktur aufweisen. Um das Auftreten von Rissen sowohl im Grundwerkstoff als auch in der Schweißnaht zu verhindern, ist es notwendig, den Gehalt an schädlichen Verunreinigungen zu begrenzen und Elemente einzubringen, die den Schwefel in den meisten feuerfesten Verbindungen binden: bis zu 0,1 % Mg und bis zu 5 % Mn.

Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung eines Schweißverfahrens liegt darauf, dass die erforderlichen Betriebseigenschaften der Verbindungen erreicht werden. Das Verfahren kann selbst bei ein und derselben Legierung völlig unterschiedlich sein. Beim Lichtbogenschweißen von Nickel und Nickellegierungen ist es nicht erforderlich, dass die Schweißnaht die gleiche chemische Zusammensetzung wie der Grundwerkstoff aufweist, denn selbst bei perfekter Übereinstimmung lassen sich Risse, Poren usw. nicht vermeiden. Durch komplexe Legierungen können die erforderlichen Schweißeigenschaften erzielt und Fehler vermieden werden.