UP-Schweißen / Unterpulverschweißen einfach erklärt

Beim Unterpulverschweißen, was auch als UP-Schweißen bezeichnet wird, handelt es sich um eine Form des Lichtbogen-Schweißverfahrens. Besonders charakteristisch ist das Schweißverfahren durch ein körniges Pulver. Es wird vorwiegend ab einer Blechdicke von 6 Millimetern verwendet. Durch den hohen thermischen Wirkungsgrad durch die Pulverbeschichtung erreicht das UP-Schweißverfahren eine höhere Abschmelzleistung als alternative Verfahren und wird auch als Hochleistungsverfahren bezeichnet.

Funktionsweise und Vorteile

Bei diesem Schweißverfahren entsteht ein abgedeckter Lichtbogen, der zwischen einer Elektrode und dem Werkstück abbrennt. Dabei werden der Lichtbogen und das Schmelzbad von einem körnigen Pulver bedeckt, welches neben den Draht- und Bandelektroden als Zusatzwerkstoff dient. Das mineralhaltige Pulver schmilzt beim Schweißvorgang und bildet eine flüssige Schlacke, die aufgrund ihrer geringen Dichte direkt auf das Schmelzbad läuft. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt vor allem in der entstehenden Schlackenschicht, welche das flüssige Metall vor Oxidation schützt. Der Lichtbogen brennt unter der Schlacke und dem Pulver somit in einer gasgefüllten Kaverne. Nach dem Schweißvorgang kann das nicht aufgeschmolzene Pulver wiederverwendet werden.

Beim UP-Schweißen existieren vier verschiedene Schweißverfahren:

• UP-Eindrahtschweißen
• UP-Paralleldrahtschweißen
• UP-Bandschweißen
• UP-Tandemschweißen

Die Grundvariante, das UP-Eindrahtschweißen, wird hierbei am häufigsten angewandt, da es eine besonders hohe Abschmelzleistung verzeichnet. Sollten hohe Schweißgeschwindigkeiten, eine gute Spaltüberbrückung oder auch stabile Nähte anvisiert werden, eignen sich je nach Vorhaben eher das Doppeldraht- oder auch Parallelschweißen sowie Tandemschweißen.

UP-Eindrahtschweißen

Das UP-Eindrahtschweißen zeichnet sich durch eine besonders hohe Abschmelzleistung aus und zählt damit zu den am häufigsten verwendeten Verfahren des UP-Schweißens. Grundsätzlich werden bei diesem Verfahren ausschließlich Füll- und Massivdrähte mit einem Durchmesser von 2,0 bis 4,0 mm verwendet. Sofern eine Anwendung bei sehr dünnen Blechen erfolgt, können auch Drähte mit einem Durchmesser von 1,2 bis 1,6 Millimetern zum Einsatz kommen.

UP-Doppeldrahtschweißen

Beim UP-Doppeldrahtschweißen handelt es sich um ein Verfahren, was dem Namen entsprechend auch als Twin bezeichnet wird. Hier wird mit zwei Drahtelektroden mit geringem Durchmesser abgeschmolzen.
Dabei liegt der Abstand beider Drahtelektroden bei maximal 15 Millimetern. Beide Drähte sind zudem an die gleiche Stromquelle angeschlossen. Damit beide Drähte gleichmäßig und zeitgleich zugeführt werden, wird der Schweißkopf mit Kontaktbacken sowie einer Doppelantriebrolle betrieben.
Anders als beim Eindrahtschweißen, verfügt das Doppeldrahtschweißen über eine höhere Abschmelzleistung (über 30 %) und benötigt entsprechend eine höhere Stromstärke. Darüber hinaus verbessert sich die Abschmelzleistung durch den Einsatz von Fülldrähten deutlich gegenüber alternativen Verfahren. So erhöht sich nicht nur die Schweißgeschwindigkeit beim Kehlnahtschweißen, sondern erzielt auch präzisere und stabilere Schweißnähte bei einer gleichzeitig guten Spaltüberbrückbarkeit.

UP-Bandschweißen

Ähnlich zu dem UP-Eindrahtschweißen funktioniert auch das UP-Bandschweißen. Hier wird lediglich der Draht durch eine bandförmige Elektrode ausgetauscht. So können bei größeren Bandbreiten sogar mehrere parallele Lichtbögen brennen. Es wird daher vorwiegend zum Plattieren hochlegierter Werkstoffe verwendet.

UP-Tandemschweißen

Bei diesem Schweißverfahren werden Schweißgeschwindigkeit sowie Abschmelzleistung nochmals erhöht, da hier theoretisch mit sechs aufeinanderfolgenden Elektroden zur selben Zeit gearbeitet werden kann. In der Regel werden jedoch nur zwei bis drei Drahtelektroden verwendet, die jeweils einen Durchmesser von 3,0 bis 5,0 Millimeter haben. Bei dem Vorgang wird jede Elektrode separat mit Strom versorgt und jede verfügt bei größerem Abstand über einen eigenen Lichtbogen. Mittels Vorschubeinheit wird der Draht beim Vorgang dann zugeführt. Während die erste Drahtelektrode bei diesem Schweißvorgang einen großen Einbrand erzeugt, füllen die nachfolgenden Drähte die Nahtfugen. Die letzte Drahtelektrode produziert durch geringen Schweißstrom und hohe Spannung glatte und breite Nähte. Während der erste Lichtbogen mit Gleichstrom betrieben wird, folgen die anderen Drähte mit Wechselstrom.

Einsatzgebiete des UP-Schweißens

Ab einer Blechdicke von 6,0 Millimetern gilt UP-Schweißen als wirtschaftlich effizient. Aufgrund der bereits genannten Vorteile wird das UP-Schweißen vor allem bei unlegierten und legierten Stählen sowie Chrom-Nickel-Stählen, im Stahlbau, beim Brückenbau, Schiffsbau oder auch bei der Behälterfertigung angewendet. Hierbei wird das UP-Schweißverfahren sowohl zum Verbindungsschweißens als auch zum Auftragen von Korrosions- und Verschleißschutzschichten eingesetzt.

Grundsätzlich werden Hochleistungsschweißverfahren, wie auch das UP-Schweißverfahren, vor allem automatisiert oder auch mechanisiert verwendet. Durch die kürzeren Schweißzeiten sowie die höhere Einschaltdauer können selbst lange Schweißnähte ohne Pause und Unterbrechung geschweißt werden. Die daraus resultierenden kürzeren Nebenzeiten wirken sich positiv auf die entstehenden Schweißkosten aus.