grundsätzlichen Eigenschaften und Anwendungsgebiete ...

Gasgeschützte Fülldrähte für allgemeine Baustähle 

Eigenschaften und Anwendungsgebiete 

Dipl.-Ing. F. Tessin, Solingen 

1. Allgemeines 

Gasgeschützte Fülldrahtelektroden werden seit ca. 25 Jahren in verstärktem Umfang 

für verschiedenste Anwendungen eingesetzt. Dennoch ist Ihr Anteil am gesamten 

abgeschmolzenen Schweißgut in Deutschland mit ca. 6% immer noch niedrig. Die 

Marktanteile der Fülldrahtelektroden liegen dagegen in Amerika und Japan mit 20- 

30% auf deutlich höherem Niveau, Bild 1. 

B Pekkari, 2001-08-14 

Vielen Anwendern sind die Vorteile der Fülldrähte bekannt, es bestehen jedoch 

oftmals Zweifel, ob diese Vorteile im praktischen Einsatz voll umsetzbar sind und 

damit die Schweißkosten trotz des höheren Zusatzwerkstoffpreises reduziert werden 

können. In der Tat hängt der Erfolg bei der Fülldrahtanwendung im entscheidenden 

Maße von der richtigen Auswahl des optimalen Fülldrahttyps für die vorliegende 

Schweißaufgabe ab. 

Das einfache MAG-Schweißen mit Massivdraht gestaltet sich da deutlich 

unkomplizierter. In der EN ISO 14341-A sind zwar 10 Drahttypen gelistet, jedoch 

reduziert sich die Auswahl für den Anwender im Bereich der allgemeinen Baustähle 

in der Praxis auf die beiden Typen G3Si1 und G4Si1. Gasgeschützte Fülldrähte gibt 

es dagegen in ungleich größerer Auswahl und mit sich teilweise überschneidenden 

Anwendungsbereichen. 

2. Normung 

Weld Metal Depos ited 1976-2002 

USA 

348 000 tonnes 

100% Weste U 100% J 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

0% 

Wes tern Europe 


245,000 

23 000 or 6 % 

34 000 or 8 % 

294 000 

74 % 

49 000 

12 % 

1976 

1978 

1980 

1982 

1984 

1986 

1988 

1990 

1992 

1994 

1996 

1998 

2000 

2002 

100% 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

0% 

16 000 or 5 

% 

67 000 

19 % 

204 000 

59 % 

60 000 

17 % 

1976 

1978 

1980 

1982 

1984 

1986 

1988 

1990 

1992 

1994 

1996 

1998 

2000 

2002 

MMA MIG/MAG FCW SAW 

Japan 


Bild 1: 

Prozentuale Marktanteile 

der Verfahren E-Hand (MMA), 

MIG/MAG, MAG-Fülldraht (FCW) 

UP (SAW) von 1976-2002 

Fülldrahtelektroden für un- und niedriglegierte Baustähle sind in EN ISO 17632 

genormt. Die EN ISO-Bezeichnungen für die einzelnen Fülldrahttypen ähneln vom 

Aufbau her dem Bezeichnungssystem für Stabelektroden und Massivdrähte. Die 

Bezeichnung gibt Informationen über Mindeststreckgrenze, Kerbschlagzähigkeit, 

Legierungstyp, Füllungstyp, Art des geeigneten Schutzgases und optional die 

Positionseignung und den Wasserstoffgehalt des Fülldrahtes. Damit sind die 

wesentlichen Eigenschaften des Schweißzusatzes und seine möglichen 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

0% 

13 000 or 5 % 

64 000 

27 % 

127 000 

53 % 

36 000 

15 % 

1976 

1978 

1980 

1982 

1984 

1986 

1988 

1990 

1992 

1994 

1996 

1998 

2000 

2002 

1

Anwendungsgebiete weitgehend beschrieben. Für nähere Informationen zu dem 

Bezeichnungssystem der Fülldrähte sei auf die EN ISO 17632 verwiesen [1]. 

In der Produktvielfalt der Fülldrahtelektroden zeigt sich die Verwandtschaft zur 

umhüllten Stabelektrode. Fülldrähte, vom Aufbau her "umgestülpte" Stabelektroden, 

können in der Tat nach ähnlichen Gesichtspunkten ausgewählt werden, wie die 

Schweißzusätze für das E-Handschweißen. 

Die wichtigsten Auswahlkriterien sind: 

• Allgemeines Schweißverhalten, Spritzerneigung 

• Positionseignung 

• Wurzelschweißbarkeit 

• Mech.-techn. Gütewerte 

• Abschmelzleistung 

Eine schnelle Auswahl setzt allerdings eine ausreichende Kenntnis über die 

spezifischen Eigenschaften der einzelnen Fülldrahttypen voraus. Im folgenden 

werden zunächst typunabhängige grundlegende Eigenschaften der Fülldrähte 

beschrieben. Nachfolgend wird näher auf die typspezifischen Besonderheiten, wie 

Schweißverhalten, Gütewerte und Anwendungsgebiete eingegangen. 

3. Grundlegende typunabhängige Eigenschaften der gasgeschützen Fülldrähte 

Die Unterschiede im Schweißverhalten zwischen einem 

Massivdraht und einem Fülldraht erklären sich im 

wesentlichen durch den unterschiedlichen Aufbau. 

Während beim Massivdraht der Schweißstrom über die 

gesamte Drahtquerschnittsfläche geleitet wird, so erfolgt 

der Stromübergang beim Fülldraht zum Großteil über die 

deutlich kleinere Ringquerschnittsfläche des 

Außenmantels. Die innenliegende Pulverfüllung stellt dem 

Stromfluß einen zu großen elektrischen Widerstand 

gegenüber. Dieser physikalische Effekt führt zu einer 

wesentlich höheren spezifischen Stromdichte beim Fülldraht. 

Die hohe Stromdichte hat wesentlichen Einfluß auf den sich ausbildenden 

Bild 3: 

Lichtbogenbereiche beim 

Metallpulverfülldraht 

Bild 2: Fülldraht-Querschnittmodell 

Lichtbogen beim Schweißen mit Fülldrähten. Bereits bei Stromstärken unter 200 A, 

bezogen auf den Drahtdurchmesser 1,2mm, bildet sich beim Fülldraht ein 

spritzerarmer Sprühlichtbogen mit dem ihm typischen feintropfigen 

2

Werkstoffübergang aus. Das Schweißen im spritzerintensiven Mischlichtbogen kann 

vollständig umgangen werden, Bild 3. Die hohe Stromdichte führt zu einer im 

Vergleich zum Massivdraht höheren Abschmelzleistung bei gleicher Stromstärke. 

Der Abschmelzleistungsunterschied ist umso größer, je dünner der äußere 

Stahlmantel des Fülldrahtes gewählt wird. Diese Erkenntnis führte in neuester Zeit zu 

der Entwicklung von Hochleistungsfülldrähten mit optimiertem dünnen Stahlmantel. 

Mit diesen Drähten werden bis zu 40% höhere Abschmelzleistungen als mit 

Massivdraht erreicht [4]. Die typübergreifenden Vorteile des Fülldrahtes gegenüber 

dem Massivdraht können demnach folgendermaßen zusammengefasst werden: 

• Tieferer Flankeneinbrand 

• Geringere Porenanfälligkeit 

• Geringere Spritzerneigung 

• Höhere Abschmelzleistung 

Neben den typübergreifenden Vorteilen sind die speziellen Eigenschaften der 

Fülldrahttypen zu berücksichtigen. Gasgeschützte Fülldrähte werden in drei Gruppen 

eingeteilt: 

• Metallpulverfülldrähte 

• Rutilfülldrähte 

• Basische Fülldrähte 

Diese drei Hauptgruppen unterscheiden sich in Ihren Eigenschaften im Hinblick auf 

Schweißverhalten, Nahtaussehen, Positionseignung, mechanisch.-technologische 

Gütewerte, geeignete Schutzgase, Anwendungsgebiete und Anwendungsgrenzen[2]. 

3.1 Metallpulverfülldraht 

Der Metallpulverfülldraht ist ein nicht schlackebildender Fülldraht. Seine Füllung 

besteht zum großen Teil aus Eisenpulver (Fe,FeMn,FeSi) mit einem geringen Zusatz 

von Lichtbogenstabilisatoren. 

3.1.1 Schweißverhalten 

ESAB Metallpulverfülldrähte zeichnen sich durch einen sehr stabilen Lichtbogen aus. 

Im Vergleich zu einer herkömmlichen Massivdrahtelektrode ist der Lichtbogen breiter 

und energiereicher und erfasst eine größere Werkstückoberfläche. Daraus ergibt sich 

ein besserer Flankeneinbrand und eine etwas geringere Empfindlichkeit für 

Porenbildung durch verunreinigte oder geprimerte Blechoberflächen. Der größere 

Flankeneinbrand ermöglicht Stumpfnahtschweißungen mit reduziertem 

Öffnungswinkel von 40-50° oder auch I-Stoß-Schweißungen bis etwa 10mm 

Wanddicke auf Badsicherungen. Grundsätzlich läßt sich der Metallpulverfülldraht in 

allen bekannten Lichtbogenbereichen verarbeiten, jedoch weist er gegenüber dem 

Massivdraht einige Besonderheiten auf.. 

Die Schweißeigenschaften im Kurzlichtbogen sind sehr gut. Der Metallpulverfülldraht 

verfügt über eine gute Spaltüberbrückbarkeit. Die Kurzschlußfrequenz liegt deutlich 

höher als beim Massivdraht. Das erleichtert dem Schweißer die Kontrolle des 

Schmelzbades. Eine weitere Optimierung der Wurzeleigenschaften wird durch die 

Impulstechnik erreicht. Der vom Massivdraht her bekannte Übergangslichtbogen 

oder auch Mischlichtbogen kann durch geschickte Parameterwahl beim 

Metallpulverfülldraht umgangen werden. Bezogen auf den am häufigsten 

verwendeten Drahtdurchmesser 1,2mm liegt die maximale Stromstärke für den 

3

Kurzlichtbogen bei ca. 180 A. Durch deutliches Anheben der Schweißspannung um 

ca. 6 Volt erfolgt der Wechsel in den Sprühlichtbogen direkt ab dieser Stromstärke. 

Das Schweißen im spritzerintensiven Mischlichtbogen ist mit dem 

Metallpulverfülldraht nicht nötig. Im Sprühlichtbogen entfaltet dieser Fülldrahttyp sein 

volles Leistungsvermögen. Im Gegensatz zum Massivdraht bleibt dieser 

Lichtbogenbereich auch bei sehr hohen Stromstärken stabil. Ein rotierender 

Lichtbogen ist nicht einstellbar. 

3.1.2 Nahtaussehen 

Das Nahtaussehen ähnelt dem des Massivdrahtes. Auf der sehr fein geschuppten 

Nahtoberfläche bilden sich in Abhängigkeit des verwendeten Schutzgases mehr oder 

weniger starke Oxidationsinseln, die sich manuell leicht entfernen lassen. Die 

Nahtüberwölbung ist minimal. Der Übergang in den Grundwerkstoff erfolgt fließend 

ohne Einbrandkerben. 

3.1.3 Einbrand 

Aufgrund des breiten Lichtbogens erfasst der Metallpulverfülldraht auch steile 

Nahtflanken sicher, siehe auch unter 3.1.7. Der Flankeneinbrand in Position PA und 

PB ist tief und in der Regel stärker als beim Massivdraht. Der Tiefeneinbrand ist 

abhängig vom verwendeten Schutzgas und liegt in etwa auf dem Niveau des 

Massivdrahtes. Durch den besseren Flankeneinbrand schützt der 

Metallpulverfülldraht besser gegen Bindefehler und erlaubt die Reduzierung der 

Nahtöffnungswinkel von Stumpfnähten von 60° auf 40-45°. Auch I-Stöße sind bis ca. 

8mm Wanddicke auf Badsicherung sauber schweißbar (siehe Kapitel 3.1.7) 

In Position PG (fallend) weist der Spezialmetallpulverfülldraht OK Tubrod 14.12 

ebenfalls ein sehr sicheres Einbrandprofil aus. Standardmetallpulverfülldrähte 

hingegen sind für die Fallnaht nicht zu empfehlen. 

3.1.4 Positionseignung 

Metallpulverfülldrähte sind ursprünglich für die Positionen PA,PB und PC entwickelt 

worden. Die Positionen PF,PD und PE sind beherrschabr unter Anwendung 

spezieller Pendeltechniken. Der OK Tubrod 14.12 läßt sich jedoch in Verbindung mit 

einer negativen Polung des Drahtes auch hervorragend in der Fallnahtposition PG 

verarbeiten. Aufschluß über die konkrete Positionseignung geben die 

Produktdatenblätter. 

3.1.5 Mechanisch.-technologische Gütewerte 

Metallpulverfülldrähte eignen sich für den gesamten Bereich der schweißgeeigneten 

Bau- und Feinkornbaustähle. Die minimale Streckgrenze der unlegierten 

Metallpulverfülldrähte liegt zwischen 420 und 460 N/mm2, so daß sich 

Metallpulverfülldrähte auch für höherfeste Feinkornbaustähle eignen. Ausreichende 

Kerbschlagzähigkeit bieten die unlegierten Typen bis zu -40°C. Nickellegierte 

Metallpulverfülldrähte können bis -50°C eingesetzt werden. 

3.1.6 Geeignete Schutzgase 

Das Standardschutzgas ist M21 (EN ISO 14175) mit 15-25% CO2-Anteil. Einige 

Metallpulverfülldrähte eignen sich auch für C1 oder Ar-Gemische mit 8-10% CO2 

sowie im Einzelfall für M12 mit 2,5% CO2. Aufschluß über die Gaseeignung geben 

auch hier die Angaben der Produktdatenblätter. 

4

3.1.7 Anwendungsgebiete / Anwendungsgrenzen 

ESAB Metallpulverfülldrähte sind sehr universell 

einsetzbar. Sie verfügen über Zulassungen aller 

gängigen Klassifikationsgesellschaften. 

Hauptanwendungsgebiete sind der Stahlbau, 

Behälterbau, Schiffbau und Fahrzeugbau. Sie eignen 

sich sowohl für den manuellen als auch 

vollmechanisierten Einsatz an Kehl- und 

Stumpfnähten bei einer minimalen Wanddicke von 

4mm. Spezielle Typen wie Coreweld 46 LS 

erweitern den Anwendungsbereich bis hinunter 

auf 1mm Wanddicke. 

Nach oben ist der Wanddickenbereich praktisch 

unbegrenzt. Metallpulverfülldrähte werden 

insbesondere an Mehrlagennähten in Pos. PA und PB 

eingesetzt, die mit hoher Leistung geschweißt werden 

sollen. Hier kann die reine Schweißzeit im Vergleich 

zum Massivdraht um ca. 20% gesenkt werden. Bei 

Schweißaufgaben, bei denen unter Anwendung des 

Massivdrahtes die Gefahr von Schweißnahtfehlern 

(Bindefehler, Porenbildung,...) besonders groß ist 

oder unzulässig hohe Spritzerbildung auftritt, kann mit 

einem ESAB Metallpulverfülldraht der Reparatur- 

und Nacharbeitsaufwand deutlich reduziert 

werden. 

Speziell geeignet sind Metallpulverfülldrähte für Einseitenschweißungen auf keramischer 

Badsicherung (siehe Bild 4-5). Beispielsweise können Stumpfstoßschweißungen 

bis 10mm Wanddicke unter Verwendung einer keramischen 

Badsicherung im I-Stoß ausgeführt werden. Der breite Lichtbogen des 

Metallpulverfülldrahtes erfasst auch steile Nahtflanken. Für V-Nähte reicht in den 

meisten Fällen ein Öffnungswinkel von 45-50° aus.. 

3.2. Rutilfülldraht 

Bild4 : ESAB Produktprogramm keramische 

Badsicherungen 

Bild 5: Einseitenschweißung auf keramischer 

Badsicherung mit Metallpulverfülldraht; I-Stoß, 

t=8mm 

Der Rutilfülldraht ist ein schlackebildender Fülldraht. Seine Pulverfüllung besteht im 

wesentlichen aus Rutil (TiO2), Beimengungen von SiO2 und Eisenpulver sowie zum 

Teil aus Mikrolegierungselementen wie Titan und Bor. Bei den Rutilfülldrähten wird 

unterschieden zwischen Typen mit langsam erstarrendem Schlackesystem und 

Typen mit schnell erstarrendem Schlackesystem. Das Erstarrungsintervall der 

Schlacke hat wesentlichen Einfluß auf die Zwangslageneignung des Fülldrahtes. Der 

Schlackeanteil am abgeschmolzenen Drahtgewicht liegt etwa bei ca. 15%, so daß 

die Ausbringung der Rutilfülldrähte mit 85% etwas niedriger liegt als beim 

Metallpulverfülldraht. Die Schlackeentfernbarkeit ist bei richtiger 

Parametereinstellung sehr gut, bisweilen ist die Schlacke sogar selbstabhebend. 


Das Schweißverhalten des Rutilfülldrahtes ist geprägt durch die rutilen 

Füllungsbestandteile. Sie erzeugen über den gesamten Arbeitsbereich einen sehr 

5

feintropfigen Werkstoffübergang verbunden mit einem sehr weichen Lichtbogen. Die 

Einstellung eines Kurzlichtbogens ist nicht möglich. Am verbreitetsten ist der 

Rutilfülldraht mit schnell erstarrendem Schlackesystem. Seine Schlacke übt beim 

Schweißen einen Stützeffekt auf das Schmelzbad aus, so daß dieser Fülldrahttyp 

exzellent für Zwangslagenschweißungen, insbesondere Steignahtschweißungen, 

geeignet ist. Die Schweißparameterwahl ist sehr einfach. Die meisten Typen lassen 

sich mit einer Parametereinstellung (180-220 A /25-27V) in allen Positionen 

verarbeiten, was diesen Fülldrahttyp besonders beliebt bei den Schweißern macht. 

Schnell erstarrende Rutilfülldrähte eignen sich jedoch nicht für hohe Stromstärken 

oberhalb 280 A (bezogen auf Drahtdurchmesser 1,2mm). In Position PA und PB 

sollte der max. Schweißstrom auf diesen Wert begrenzt werden, da sehr große 

Schmelzbäder zu Ausgasungsbehinderungen führen, die Schlauchporenbildung 

hervorrufen. Rutilfülldrähte mit langsam erstarrendem Schlackesystem sind von 

dieser Eingrenzung nicht betroffen. 


Das Nahtaussehen nach Entfernen der Schlacke ist sehr glatt mit leichter Welligkeit 

in der Nahtoberfläche. Oxidationsinseln entstehen aufgrund des Schlackeschutzes 

nicht, so daß die Naht ohne Nacharbeitsaufwand lackierbar ist. Der Übergang in den 

Grundwerkstoff ist fließend und kerbfrei. Zwangslagennähte, speziell in Position PF, 

neigen etwas stärker zur Nahtüberwölbung. 


Rutilfülldrähte weisen grundsätzlich einen guten Einbrand in Pos. PA und PB auf. 

Wichtig ist jedoch eine ausreichende Schweißgeschwindigkeit, um das Vorlaufen von 

Schlacke oder dünnflüssigem Schweißgut zu verhindern. Herausragend ist das 

Einbrandverhalten in Pos. PF. Sowohl Flanken- als auch Tiefeneinbrand sind in 

steigender Position aufgrund der relativ hohen mögl. Stromstärken > 200 A sehr gut. 

In fallender Position ist der Einbrand dagegen eher schwach, aber unter Schutzgas 

C1 meist ausreichend. 


a) Rutilfülldrähte mit schnell erstarrendem Schlackesystem: 

Dieser Typ hebt sich durch eine sehr gute Zwangslageneignung hervor. Speziell in 

Position PF ist dieser Draht ideal einsetzbar. Durch den Schlackestützeffekt können 

sogar Strichraupen in dieser Position geschweißt werden. Es sind doppelt so hohe 

Schweißgeschwindigkeiten wie mit einem Massivdraht erreichbar. Auch die 

Positionen PD und PE sind gut beherrschbar bei Abschmelzleistungen bis zu 3,5 

kg/h (100%ED). Die Fallnahteignung ist zwar gegeben, jedoch muß mit deutlich 

geringerem Einbrand gerechnet werden. In der Querposition PC kann es aufgrund 

des recht dünnflüssigen Schmelzbades zu einer leichten Rucksackbildung der Nähte 

kommen. Hier ist der richtige Lagenaufbau zur Vermeidung von Lagenbindefehlern 

von entscheidender Bedeutung. Die Horizontalpositionen PA und PB sind mit der 

bereits erwähnten Schweißstrombegrenzung problemlos schweißbar. 

b) Rutilfülldrähte mit langsam erstarrendem Schlackesystem: 

Der langsam erstarrende Typ ist ausschließlich für die Positionen PA und PB zu 

empfehlen. Hier erzeugt er sehr flache Nähte mit besonders weichem Übergang in 

den Grundwerkstoff. Im Gegensatz zum schnell erstarrendem Typ können hier auch 

Stromstärken deutlich über 300 A gewählt werden. 

6


Rutilfülldrähte eignen sich für den gesamten Bereich der schweißgeeigneten Bau- 

und Feinkornbaustähle. Die Mindeststreckgrenze der unlegierten Typen liegt 

zwischen 420 und 500 N/mm2, so daß auch höherfeste Feinkornbaustähle mit ihnen 

verarbeitet werden können. Ausreichende Kerbschlagzähigkeit bieten die unlegierten 

Typen in der Regel bis -20°C. Nickellegierte Rutilfülldrähte können bis zu -60°C 

eingesetzt werden. Diese Werte gelten für den unbehandelten Zustand. Das sehr 

weit verbreitete Mikrolegierungssystem Ti/B in der Rutilfüllung erzeugt jedoch bei 

nachträglicher Wärmebehandlung versprödend wirkende Ausscheidungen im 

Schweißgut, die die Kerbschlagzähigkeit leicht herabsetzen können . Soll nach dem 

Schweißen beispielsweise ein Spannungsarmglühen durchgeführt werden, ist mit 

dem Hersteller zu prüfen, ob die Güteanforderungen noch gewährleistet werden 

können. 


Das Standardschutzgas für Rutilfülldrähte ist M21 (15-25% CO2 Anteil). Sehr viele 

Typen lassen sich jedoch auch mit reinem CO2 (C1 nach EN ISO 14175) sehr gut 

und spritzerarm verarbeiten. Einige Spezialtypen, vornehmlich für Anwendungen im 

Schiffbau und auf Baustellen, sind ausschließlich für C1 geeignet. Aufschluß über die 

Gaseeignung im Einzelfall geben die Angaben der Fülldrahthersteller. Diese sind 

genau zu beachten, da die Art des Schutzgases einen bedeutenden Einfluß auf die 

mechanisch-technologischen Gütewerte hat. Der Einfluß des Schutzgases auf das 

Schweißverhalten ist bei Rutilfülldrähten dagegen eher gering. 

3.2.7 Anwendungsgebiete 

Ähnlich wie der Metallpulverfülldraht ist auch der Rutilfülldraht in vielen 

Industriebereichen präsent. Der Schwerpunkt der Anwendung liegt jedoch seit 

Jahren im Schiffbau. Die speziellen Vorteile des schnell erstarrenden Rutiltyps in der 

Zwangslage, insbesondere der Steignaht, werden jedoch auch zunehmend im 

Brücken-, Stahl- und Tankbau erkannt. Im 

Vergleich zum Massivdraht lassen sich 

Steignahtschweißungen mit diesem 

Fülldrahttyp etwa 30-40% kostengünstiger 

ausführen. Durch den zusätzlichen 

Schlackeschutz vor Witterungseinflüssen 

eignen sich Rutilfülldrähte auch für den 

Einsatz auf der Baustelle, Bild 6. Es sei 

jedoch erwähnt, daß die natürliche 

Anfälligkeit des MAG-Verfahrens gegen 

Witterungseinflüsse auch beim Einsatz von 

Rutilfülldrähten besteht, so daß eine 

Einhausung der Schweißstelle bei Windzug 

Bild 7: MAGF-Orbitalschweißung mit Rutilfülldraht im 

Pipelinebau 

Bild 6: 

Anwendungsbeispiel Tankbau: 

Schweißung auf keram. Badsicherung 

Pos. PF mit Rutilfülldraht (schnell erstarrend) 

oder feuchter Witterung ratsam ist. 

Bei den Nahtarten gibt es keinerlei 

Einschränkungen, sowohl Kehlnähte als auch 

Stumpfnähte verschiedenster Art können 

geschweißt werden. Hervorzuheben ist 

jedoch, daß Wurzelschweißungen mit 

Rutilfülldrähten aufgrund deren 

eingeschränkter Spaltüberbrückbarkeit nicht 

empfehlenswert sind, es sei denn, sie werden 

7

auf einer Badsicherung ausgeführt. Die Einseitenschweißtechnik auf keramischer 

Badsicherung bietet eine sehr produktive Alternative zur konventionellen 

Wurzelschweißung. Es entfällt die Notwendigkeit einer rückseitigen Kapplage und die 

Wurzel kann mit deutlich höheren Schweißströmen geschweißt werden. Dies senkt 

die Schweißkosten beträchtlich [6], [7]. Besonders geeignet sind Rutilfülldrähte mit 

schnell erstarrender Schlacke auch bei der mechanisierten Orbitalschweißung der 

Füll- und Decklagen an Rohrleitungen oder manuellen Schweißarbeiten in 

Zwangslage an zylindrischen Bauteilen, Bild 7. Aufgrund der schuppenlosen 

Nahtoptik und ihrer "Schönschweiß"-Eigenschaften werden Rutilfülldrähte häufig für 

Sichtnähte eingesetzt. Die flache Nahtausbildung mit kerbfreiem Übergang in den 

Grundwerkstoff erzeugt eine hohe Ermüdungsfestigkeit der Konstruktion. Die 

minimale Wanddicke für den Einsatz von Rutilfülldrähten liegt bei 4-5mm. Für 

Kehlnähte in Pos. PF sollte die Wanddicke möglichst noch darüber liegen. Da der 

unlegierte Rutilfülldraht nur ein begrenztes Aufnahmevermögen für 

Schweißeigenspannungen hat, sollte ab einer Wanddicke von ca. 40mm alternativ 

der Einsatz eines Metallpulverfülldrahtes oder besser noch basischen Fülldrahtes in 

Erwägung gezogen werden. Nickellegierte Rutiltypen werden in der Offshore- 

Industrie jedoch auch oberhalb 40mm Wanddicke eingesetzt. 

Der erfolgreiche Einsatz von Rutilfülldrähten hängt jedoch von der Beachtung einiger 

Grundregeln ab: 

Grundsätzlich sollte eine hohe Wärmeeinbringung (> 25 KJ/cm) resultierend aus 

breitem Auspendeln der Schweißraupe bei niedriger Schweißgeschwindigkeit 

vermieden werden. Dies gilt besonders für Wurzellagen auf keramischer 

Badsicherung. Das Schweißen nach Schweißanweisung mit Begrenzung der 

Schweißstromstärke und der Vorgabe der Strichraupentechnik beugt der Gefahr von 

Heißrissen durch ungünstige Erstarrungsverhältnisse vor. Dünne Schweißraupen 

ergeben zudem verbesserte Zähigkeitswerte. Aufgrund des recht hohen 

Schlackeanteils und dünnflüssigen Schmelzbades des Rutilfülldrahtes ist auf eine 

schleppende Brennerhaltung zu achten, durch die der Lichtbogendruck die Schlacke 

über dem Schmelzbad hält. Bei neutraler bis stechender Brennerhaltung besteht die 

Gefahr von Schlackeeinschlüssen im Schweißgut. Die Schweißgeschwindigkeit ist im 

Vergleich zum Massivdraht höher zu wählen, um Lagenbindefehler und schlechten 

Einbrand durch vorlaufendes Schmelzbad zu vermeiden. 

3.3 Basische Fülldrähte 

Der basische Fülldraht ist ebenfalls ein schlackebildender Fülldraht. Sein 

Schlackeanteil ist mit etwa 10% jedoch niedriger als beim Rutilfülldraht. Die 

Ausbringung liegt demnach bei ca. 90%. Die Pulverfüllung besteht im wesentlichen 

aus dem basischen Bestandteil Flußspat (CaF2) und den Erdalkalioxiden CaO und 

MgO und ähnelt somit sehr stark der Umhüllung einer basischen Stabelektrode. 


Der basische Charakter dieses Fülldrahttyps schlägt sich auch im Schweißverhalten 

nieder. Der Werkstoffübergang ist grobtropfiger als beim Rutilfülldraht. Die 

Spritzerneigung ist dementsprechend auch etwas höher. Es sind sowohl 

Kurzlichtbogen, als auch Misch- und Sprühlichtbogen einstellbar. Eine Art Semi- 

Sprühlichtbogen (ein Sprühlichtbogen mit niederfrequenten Kurzschlüssen) wird 

beim OK Tubrod 15.06, ähnlich wie beim Metallpulverfülldraht bereits unter 200 A 

(bezogen auf ∅1,2mm) erreicht. In Verbindung mit einer negativen Polung werden 

mit der Anwendung des energiereichen Semi-Sprühlichtbogens sehr gute 

Allpositionseigenschaften erreicht. Aufschluß über die konkrete Zwangslageneignung 

geben die Produktdatenblätter. 

8

Basische Fülldrähte haben eine relativ enge Schweißparameterbox, d.h. Stromstärke 

und Spannung müssen sehr sorgfältig eingestellt werden, um gute 

Schweißergebnisse zu erzielen. Die Anforderungen an den Schweißer wie auch an 

die Stromquelle sind hoch. Gute Wurzelschweißeigenschaften sind mit basischen 

Fülldrähten erreichbar. Eine gute Wurzelschweißung erfordert jedoch eine spezielle 

Handhabung des Drahtes. Alternativ ist der Einsatz einer keramischen Badsicherung 

möglich. 


Das Nahtaussehen ist etwas grobschuppiger als bei Metallpulver- und 

Rutilfülldrähten. Die leicht bräunliche Schlacke bedeckt nicht die komplette 

Nahtoberfläche. Sie läßt sich in der Regel leicht entfernen. Die Naht ist leicht konvex, 

jedoch mit kerbfreiem Übergang in den Grundwerkstoff. In der Regel werden 

basische Fülldrähte schleppend verschweißt. Eine besonders flache Naht kann auf 

Kosten eines geringeren Einbrandes durch leicht stechende Brennerhaltung erreicht 

werden. Dabei steigt zusätzlich das Risiko von Schlackeeinschlüssen. 


Das Einbrandverhalten der basischen ESAB Fülldrähte ist ähnlich dem der 

Metallpulverfülldrähte. Sehr guter Flankeneinbrand in allen Positionen inkl. Fallnaht. 

Nahtöffnungswinkel können wirksam auf ca. 40-45° verringert werden. 


Basische Fülldrähte gibt es in verschiedenen Ausführungen. Einige sind nur für 

Position PA und PB bei positiver Drahtpolung geeignet. Die meisten basischen ESAB 

Fülldrähte sind dagegen allpositionsgeeignet mit guten Fallnahteigenschaften. Gute 

Zwangslageneignung erfordert jedoch eine negative Polung des Drahtes. Das etwas 

zähflüssigere Schmelzbad sorgt insbesondere in Position PC für gute 

Schweißeigenschaften. Die von Rutilfülldrähten bekannte "Rucksackbildung" der 

Naht in Querposition tritt nicht auf. 


Basische Fülldrähte für allgemeine Baustähle liegen in der Regel bei einer minimalen 

Streckgrenze von 420 N/mm2 im unbehandelten Zustand. Sie verfügen dabei, 

ähnlich wie basische Stabelektroden, über exzellente Zähigkeitswerte. Ausreichende 

Kerbschlagarbeit besteht für Tieftemperaturanwendungen bis zu -60°C. Auch die 

Bruchdehnungswerte (A5) liegen auf hohem Niveau. Im wärmebehandelten Zustand 

fällt die Festigkeit ein wenig ab, im Gegensatz zu Rutilfülldrähten bleiben die 

Zähigkeitswerte jedoch erhalten oder verbessern sich. 


Das Standardschutzgas ist M21 mit 15-25% CO2. Es gibt jedoch auch Versionen für 

den Einsatz unter C1 (EN ISO 14175). Bei der Anwendung von reinem CO2 ist 

jedoch mit erhöhter Spritzerbildung zu rechnen. 

3.3.7 Anwendungsgebiete 

Mit der Entwicklung des basischen Fülldrahtes 

erschlossen sich dem MAG-Verfahren 

Anwendungsgebiete, die bislang nur dem E- 

Handschweißen mit basischer Stabelektrode 

vorbehalten waren. Basische Fülldrähte werden 

demnach insbesondere dort eingesetzt, wo sehr 

hohe Zähigkeitswerte im Schweißgut 

9 

Bild 8: 

Rohr-Gußknotenverbindung; 60mm Wanddicke 

Geschweißt in Zwangslage mit basischem Fülldraht.

erforderlich sind. Dies sind Schweißungen an Wanddicken über 40mm, 

Schweißnähte mit Schrumpfungsbehinderung und hohem 

Schweißeigenspannungszustand oder Konstruktionen mit starker dynamischer 

Wechselbeanspruchung, Bild 8. Auch Stähle mit erhöhtem Kohlenstoffäquivalent 

sind vorzugsweise mit basischen Fülldrähten zu verschweißen. 

Anwendungsschwerpunkte finden sich im 

schweren Stahl- und Maschinenbau, 

Brückenbau, Druckbehälterbau und 

Schiffbau. Erfolgreich werden basische 

Fülldrähte mittlerweile auch im Tankbau 

auf der Baustelle für 

Quernahtschweißungen eingesetzt, Bild 9 

. Hohe Schweißgeschwindigkeit und 

Porensicherheit auch bei leichten 

Witterungseinflüssen sprechen hier für 

diesen Fülldrahttyp. 

Bild 9: 

Anwendung von basichem Fülldraht im Tankbau 

Baustelleneinsatz in Pos. PC 

Der erfolgreiche Einsatz von basischen 

Fülldrähten bedarf einer gründlichen 

Einweisung durch erfahrene 

Lehrschweißer, da die Handhabung und Einstellung dieses Fülldrahttyps einige 

Besonderheiten gegenüber dem Massivdraht aufweist. Eine Schweißerschulung 

durch den Fülldrahthersteller ist empfehlenswert. 

4. Fazit und Ausblick 

Der Einsatz von gasgeschützten Fülldrähten wird sich auch in Zukunft weiter 

durchsetzen. Zahlreiche Informationsveranstaltungen und Veröffentlichungen zum 

Thema Fülldrahtelektroden haben in den letzten Jahren dazu beigetragen, daß mehr 

und mehr Unternehmen dazu übergehen, ihre Produktivität durch den Einsatz von 

Fülldrähten zu erhöhen. Der Fülldraht ist ein erklärungsbedürftiges Produkt. Der 

unvorbereitete Einsatz ohne vorherige Schweißereinweisung führt in den seltensten 

Fällen zum Erfolg, vielmehr lehnen sogar einige den Fülldrahteinsatz aufgrund 

schlechter Erfahrungen in der Vergangenheit kategorisch ab. Das ist bedauerlich, 

verfügt doch der Fülldraht über Qualitäten, die kein anderer Schweißzusatz zu bieten 

hat. Eine besondere Aufgabe kommt in diesem Zusammenhang den Herstellern der 

Fülldrähte zu, die über kompetente Anwendungsberatung den Kunden zum 

gewünschten Ziel bringen können. 

Die Produktvielfalt bei den Fülldrähten wird in den nächsten Jahren weiter 

zunehmen, da auch die Kundenanforderungen immer spezieller werden. Neben den 

Fülldrähten für allgemeine Baustähle kommt den Typen für warmfeste Qualitäten, 

hochfeste Feinkornbaustähle sowie nichtrostende Stähle deutlich steigende 

Bedeutung zu. Hier ist das Potential für die erfolgreiche Fülldrahtanwendung noch 

nicht ansatzweise erschöpft. Nicht zuletzt werden neue Fülldrahtentwicklungen für 

vollmechanisierte Anwendungen (Robotereinsatz) den Unternehmen neue 

Möglichkeiten bieten, ihre Schweißkosten weiter zu reduzieren. Eine absolute 

Notwendigkeit, um den ständig steigenden Marktanforderungen im 21. Jahrhundert 

gerecht zu werden. 

Schrifttum 

[1] EN ISO 17632 Fülldrahtelektroden zum Metall-Lichtbogenschweißen mit und 

ohne Schutzgas von unlegierten Stählen und Feinkornstählen 

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[2] Merkblatt DVS 0941 Teil 2: Fülldrahtelektroden für das MAG- 

Verbindungsschweißen - Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten. 

DVS Verlag, Düsseldorf 

[3] Blome K.: Metallpulverfülldraht für Roboteranwendungen, ESAB-Fenster 1/99 

[4] Blome K. und Tessin F.: Erhöhung der Schweißproduktivität durch den Einsatz 

von Fülldrähten mit erhöhtem Füllgrad. 

Tagungsband ASTK '97, Institut für schweißtechnische Fertigungsverfahren der 

RWTH Aachen 

[5] Fülldrähte 

Schweißmagazin Svetsaren, Vol. 51, 1996, ESAB AB Göteborg 

[6] Tessin F.: Keramische Badsicherungen bringen Vorteile, ESAB-Fenster 1994, S.22-23 

[7] Tessin F.: Ermittlung und Bewertung von Schweißkosten , ESAB-Fenster 2/97, S.4-5 

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grundsätzlichen Eigenschaften und Anwendungsgebiete ...

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