Auftragschweißen ist erforderlich, wenn der Verschleiß eines Sitzes die durch das Ausspindeln allein wiederherstellbare Grenze überschreitet: Die Oberfläche wird durch Auftragen von Zusatzwerkstoff wieder aufgebaut und anschließend durch Ausspindeln auf das Nennmaß gebracht. Mit einer Dual-System-Maschine erfolgen beide Phasen vor Ort, ohne doppelte Positionierung.
Das ist die klassische Situation derjenigen, die Wartung an Erdbewegungsmaschinen, Wasserturbinen oder Oil-&-Gas-Anlagen durchführen: Der Sitz einer Buchse oder eines Lagers ist unrund, verkratzt oder um einige Millimeter außerhalb der Toleranz, und weiteres Ausspindeln würde das Problem nur vergrößern. An diesem Punkt bleibt die Wahl zwischen dem Austausch des Bauteils, dem Versand in die Werkstatt oder der Wiederherstellung vor Ort.
Dieser Leitfaden erklärt, wie Sie erkennen, wann Auftragschweißen wirklich notwendig ist, wann es dagegen Zeitverschwendung darstellt, und wie die komplette Sequenz Auftragschweißen plus Ausspindeln mit einer einzigen tragbaren Maschine direkt an der Anlage ausgeführt wird. Für die Grundlagen des Verfahrens bildet der komplette Leitfaden zum Ausspindeln den Ausgangspunkt.
Was ist Auftragschweißen an einem verschlissenen Sitz
Auftragschweißen ist das kontrollierte Aufbringen von Zusatzwerkstoff auf die Oberfläche eines verschlissenen Sitzes, mit dem Ziel, die verlorene Wandstärke wiederherzustellen und die Bohrung in einen bearbeitbaren Zustand zurückzuversetzen. Der aufgetragene Werkstoff wird anschließend durch Ausspindeln bis auf das Nennmaß abgetragen, wodurch eine neue, zylindrische und maßhaltige Oberfläche entsteht.
In der Praxis geht es um Buchsen- und Bolzensitze von Baggern, Lagersitze von Turbinen und Getrieben sowie Aufnahmen von Gelenken und Scharnieren. Es handelt sich um Flächen, die unter Last und in Rotation oder Schwingung arbeiten: Wächst das Spiel über das zulässige Maß hinaus, verschlechtert sich die Geometrie der Bohrung schnell und mit ihr alles, was sich darin bewegt.
Der entscheidende Punkt ist, dass das Auftragschweißen keine Alternative zum Ausspindeln darstellt: Es ist die Phase, die diesem vorausgeht, wenn der abzutragende Werkstoff nicht mehr ausreicht. Die beiden Bearbeitungen bilden eine einzige Sequenz, und die Art ihrer Verkettung — mit einer einzigen Maschine oder mit zwei getrennten Positionierungen — bestimmt Zeitaufwand, Präzision und Kosten des Eingriffs.
Wann Auftragschweißen wirklich nötig ist und wann Ausspindeln genügt
Ausschlaggebend ist, wie viel Werkstoff übrig ist und wie viel Geometrie verloren gegangen ist. Grundsätzlich wird das Auftragschweißen notwendig, wenn:
der Verschleiß die durch Ausspindeln allein wiederherstellbare Grenze überschreitet: Ein weiteres Aufweiten der Bohrung würde über den Bereich der verfügbaren Übermaßbuchsen hinausführen oder die Wand zu stark schwächen;
der Sitz unrund ist: Das Ausspindeln eines ovalen Sitzes auf einen größeren Durchmesser trägt den Werkstoff ungleichmäßig ab und kann nicht gereinigte Bereiche hinterlassen;
die Oberfläche tief verkratzt oder narbig ist: Riefen durch Fressen oder das Mitdrehen der Buchse im Sitz, die ein Reinigungsdurchgang nicht beseitigt;
die Bohrung auf den Nenndurchmesser zurückgeführt werden muss, weil das Ersatzteil Standard ist und keine Übermaßversionen existieren (oder nicht verwaltet werden sollen).
Umgekehrt ist das Auftragschweißen nicht nötig, wenn der Verschleiß oberflächlich und gleichmäßig ist: In diesem Fall genügt ein Ausspindel-Durchgang auf ein leichtes Übermaß und eine entsprechende Buchse. Einen Sitz, der sich durch Ausspindeln allein wiederherstellen lässt, durch Schweißen aufzubauen, bedeutet, Arbeitsstunden, Wärmeeintrag und metallurgische Risiken ohne jeglichen Nutzen hinzuzufügen. Zuerst wird gemessen — Messuhr, Innenmikrometer, Erfassung der Unrundheit in mehreren Ebenen — dann wird entschieden.
Ein konkretes Beispiel: Am Löffel eines Caterpillar 307.5 kombinierte der Eingriff Ausspindeln und Auftragschweißen an den Bolzen und führte die Toleranzen mit einer LBM250 direkt in der mobilen Werkstatt auf H7 zurück. Es ist der typische Fall, in dem die erste Messung ergab, dass das Ausspindeln allein nicht ausgereicht hätte.
Die häufigsten Fehler bei der Wiederherstellung eines Sitzes
Misserfolge beim Auftragschweißen hängen selten vom Schweißen selbst ab: Fast immer entstehen sie vor oder nach dem Auftrag.
Die Oberflächenvorbereitung überspringen. Das Auftragen auf einen fettigen, oxidierten oder kaltverfestigten Sitz erzeugt Einschlüsse und mangelnde Haftung. Der Sitz muss gereinigt und, falls nötig, mit einem Ausspindel-Durchgang vorbearbeitet werden, um gesundes Metall freizulegen.
Den Grundwerkstoff nicht bestimmen. Vergütungsstähle, Gussteile und frühere Auftragungen erfordern unterschiedliche Vorgehensweisen. Draht, Gas und Parameter sind nach den Spezifikationen des Grundwerkstoffs und des Zusatzwerkstoffs zu wählen, nicht vom letzten Auftrag zu kopieren.
Zu viel Werkstoff auftragen. Jeder überschüssige Millimeter bedeutet Schweißzeit und anschließend Abtragzeit. Ziel ist ein gleichmäßiges und ausreichendes Aufmaß, kein "großzügiger" Sitz.
Die Achse zwischen Auftragschweißen und Ausspindeln verlieren. Das ist der kostspieligste Fehler: Wenn die Schweißmaschine und die Ausspindelmaschine getrennt positioniert werden, führt jede Demontage zu einer Neuausrichtung, mit dem Risiko einer fertigen Bohrung, die außer Achse zur gegenüberliegenden koaxialen Bohrung liegt.
Die thermischen Verformungen vernachlässigen. Die Wärme des Auftrags bewegt das Werkstück. Nur im kalten Zustand zu messen, vorher und nachher, verhindert, ein Maß auszuspindeln, das sich zwischenzeitlich verändert hat.
Der letzte Punkt verdient eine nähere Betrachtung, denn genau hier macht die Wahl der Maschine den Unterschied.
Der Ablauf: Auftragschweißen und Ausspindeln mit derselben Maschine
Mit einer Dual-System-Bohrmaschine werden Auftragschweißen und Ausspindeln mit derselben Maschine, auf derselben Bohrstange, mit derselben Ausrichtung ausgeführt. Der auf der Bohrstange montierte Schweißbrenner trägt den Werkstoff mit kontrollierter Schraubenbewegung auf; nach Abschluss des Auftrags wird zum Ausspindelwerkzeug gewechselt, ohne die Maschine vom Werkstück zu entfernen. Die doppelte Positionierung — und der damit verbundene Neuausrichtungsfehler — verschwindet aus der Sequenz.
Der typische Ablauf an einem verschlissenen Sitz ist folgender:
Messung und Diagnose. Erfassung des Durchmessers in mehreren Ebenen und Höhen zur Quantifizierung von Verschleiß und Unrundheit, Prüfung des Oberflächenzustands und Entscheidung: nur Ausspindeln oder Auftragschweißen plus Ausspindeln.
Montage und Zentrierung der Bohrmaschine. Die Maschine wird am Werkstück befestigt und die Bohrstange wird an der theoretischen Achse der Bohrung ausgerichtet (oder an der Achse der noch guten koaxialen Bohrungen). In den mit Dual System dokumentierten Fällen erreicht das Rüsten etwa 14 Minuten.
Vorbereitungsdurchgang. Ein leichtes Reinigungs-Ausspindeln legt gesundes Metall frei und egalisiert die Oberfläche, die den Auftrag aufnehmen wird.
Auftragschweißen. Spiralförmiges Auftragen des Zusatzwerkstoffs, mit Parametern — Stromstärke, Draht, Schutzgas — festgelegt nach den Spezifikationen des Grundwerkstoffs und des Zusatzwerkstoffs. Es wird ein gleichmäßiges Aufmaß aufgetragen, ausreichend, um das Endmaß zu decken.
Kontrollierte Abkühlung und Prüfung. Das Werkstück wird thermisch stabilisiert und der Auftrag wird visuell kontrolliert.
Ausspindeln auf Maß. Schrupp- und Schlichtdurchgänge bis zum Enddurchmesser. Da sich die Achse nie geändert hat, ist die fertige Bohrung koaxial und maßhaltig: In den dokumentierten Dual-System-Fällen wird bis H7 erreicht.
Endkontrolle und Montage. Messung des fertigen Durchmessers, Prüfung von Zylindrizität und Rauheit, Montage von Buchse oder Lager.
Für Eingriffe an großen Erdbewegungsmaschinen, schweren Gelenken und Oil & Gas ist die Referenzmaschine die LBM400 DUAL SYSTEM: Ausspindeln von Ø42 bis 400 mm, Innenauftrag von 32 bis 250 mm und Außenauftrag von 22 bis 250 mm, Bohren und Gewindeschneiden von 10 bis 45 mm auf derselben 40-mm-Bohrstange, mit elektrischem Antrieb von 1.8 kW oder hydraulischem Antrieb von 5.5 kW und optionalen Kits für Plandrehen, Drehen und Gewindeschneiden.
Dieselbe Logik skaliert nach unten und nach oben: Für kleinere Bohrungen deckt die LBM250 einen Arbeitsbereich von Ø22 bis 250 mm mit Modulen von etwa 17 kg ab, die von einem einzigen Bediener bewegt werden können. Und wenn der Einsatz steigt, sprechen die Zahlen für sich: Bei der Wiederherstellung des Lagersitzes Ø510 einer 12-MW-Francis-Turbine brachte die vor Ort mit einer LBM600 ausgeführte Sequenz Auftragschweißen plus Ausspindeln die Anlage in 2 Tagen wieder ans Netz, gegenüber den etwa 3 Wochen der traditionellen Methode, mit einer geschätzten Einsparung von rund 45.000 €.
Werkstoffe und Vorbereitung: was vor dem Zünden des Lichtbogens festzulegen ist
Das Auftragschweißen ist in jeder Hinsicht eine Schweißung und muss als solche behandelt werden. Vor dem Auftrag sind einige Punkte festzulegen, in Übereinstimmung mit den Spezifikationen des Werkstoffs und des Drahts:
Bestimmung des Grundwerkstoffs: Stahlsorte, eventuelle Wärmebehandlung, Vorhandensein früherer Auftragungen. Daraus ergeben sich die Wahl des Zusatzwerkstoffs und die eventuelle Notwendigkeit eines Vorwärmens.
Wahl des Zusatzwerkstoffs: Draht und Schutzgas, kompatibel mit dem Grundwerkstoff und mit der nachfolgenden Werkzeugbearbeitung, nach den Angaben des Herstellers des Zusatzwerkstoffs.
Reinigung und Zugang: Sitz entfettet, trocken, frei von Oxiden und Lacken; Arbeitsbereich vor Wind und Feuchtigkeit geschützt, wenn im Freien gearbeitet wird.
Wärmeführung: eventuelles Vorwärmen, Kontrolle der Zwischenlagentemperatur und langsame Abkühlung, stets nach den Spezifikationen des Werkstoffs.
Es gibt keine universellen Parameter: Die korrekten Stromstärken, Auftraggeschwindigkeiten und Gasmengen hängen vom Werkstoff, vom Durchmesser und vom gewählten Zusatzwerkstoff ab. Was sich nicht ändert, ist die Methode: bestimmen, vorbereiten, gleichmäßig auftragen, stabilisieren lassen, dann ausspindeln. Ein umfassenderer Überblick darüber, wie sich tragbare Dual-System-Bohrmaschinen in den Arbeitsalltag mobiler Werkstätten und Instandhalter einfügen, findet sich in diesem eigenen Beitrag.
FAQ zum Auftragschweißen
Wann lohnt sich das Auftragschweißen gegenüber der Übermaßbuchse?
Wenn die Bohrung auf den Nenndurchmesser zurückkehren muss, wenn die Unrundheit oder die Riefen zu tief für ein einfaches Ausspindeln auf Übermaß sind, oder wenn die Verwaltung von Ersatzteilen außerhalb des Standards nicht praktikabel ist. Ist der Verschleiß dagegen leicht und gleichmäßig, bleibt die Übermaßbuchse der schnellste und günstigste Weg.
Kann das Auftragschweißen direkt an der Anlage durchgeführt werden?
Ja: Genau das ist der Zweck der tragbaren Dual-System-Bohrmaschinen. Die Maschine wird am Bauteil montiert — Baggerausleger, Turbinengehäuse, Oil-&-Gas-Struktur — und führt Auftragschweißen und Ausspindeln vor Ort aus, ohne das Werkstück zu demontieren oder in die Werkstatt zu transportieren.
Welche Toleranzen werden nach Auftragschweißen und Ausspindeln erreicht?
Mit der ohne Neupositionierung ausgeführten Sequenz werden in den mit Dual-System-Maschinen dokumentierten Fällen Toleranzen bis H7 am fertigen Durchmesser erreicht: Im Fall des Löffels des Caterpillar 307.5 wurden die Bolzensitze mit einer LBM250 auf H7 zurückgeführt.
Wie viel Werkstoff muss aufgetragen werden?
Das Minimum, das nötig ist, um das Endmaß mit einem gleichmäßigen Aufmaß über den gesamten Umfang zu decken. Der genaue Wert hängt vom Ausmaß des gemessenen Verschleißes ab: Reichliche Auftragungen verlängern sowohl das Schweißen als auch den anschließenden Abtrag, ohne das Ergebnis zu verbessern.
Ist für das Auftragschweißen ein zertifizierter Schweißer erforderlich?
Der Auftrag mit einer Dual-System-Maschine ist mechanisiert: Die Schraubenbewegung wird von der Maschine gesteuert, was die Abhängigkeit von der manuellen Geschicklichkeit verringert. Unverzichtbar bleiben die Kompetenz bei der Wahl von Werkstoffen und Parametern nach den anwendbaren Spezifikationen sowie die Einhaltung der im Anlagenkontext vorgesehenen Schweißverfahren.
Zusammengefasst: Das Auftragschweißen kommt ins Spiel, wenn die Messung sagt, dass das Ausspindeln allein nicht mehr ausreicht — ausgeprägte Unrundheit, tiefe Riefen, wiederherzustellendes Nennmaß. In Sequenz mit dem Ausspindeln auf derselben Maschine ausgeführt, eliminiert es die doppelte Positionierung und liefert einen koaxialen und maßhaltigen Sitz, ohne die Anlage wochenlang stillzulegen.
Um abzuschätzen, wie viel dieser Unterschied an der eigenen Anlage wert ist — Stillstandsstunden, Transporte, externe Bearbeitungen — steht der Maucotools-ROI-Rechner mit den Daten des eigenen Wartungsszenarios zur Verfügung.
Auftragschweißarbeiten bergen die für das Schweißen typischen Risiken: Arbeiten Sie stets unter Einhaltung der geltenden Sicherheitsvorschriften, der vorgesehenen PSA und der Anweisungen des Herstellers.
