Unter großer Hitze und teilweise unter Zuhilfenahme von großem Druck werden beim Schweißen zwei gleiche oder zwei verschiedene Metalle miteinander verbunden. Diese Schweißverfahren kommen dabei zur Anwendung.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Schweißverfahren in der Übersicht: Von Gas, Widerstands- und MIG/MAG-Schweißen
Das Wort „schweißen“ stammt aus dem Althochdeutschen und hier vom Wort „sueizan“ ab. Die Bedeutung wird mit „heißmachen“ oder „erhitzen“ angegeben. Beim Schweißen werden zwei gleiche oder zwei unterschiedliche Metalle miteinander verbunden. Sie sind danach nicht mehr voneinander lösbar. Die Verbindung geschieht über große Hitze und/oder über sehr hohen Druck. Außerdem werden verschiedene Zusatzwerkstoffe benötigt, die als Stäbe oder Drähte auch im Onlineshop für Schweißtechnik und Schweißen erhältlich sind.
Diese verschmelzen beim Schweißen in der Fuge, die sich zwischen den beiden Metallteilen befindet. Im Laufe des Erstarrungsprozesses härten diese Werkstoffe aus und stellen eine sichere Verbindung der Metallteile dar.
Die meisten der bekannten Stähle und Legierungen können miteinander verbunden werden. Je nach Anwendungsfall kommt eines der folgenden Schweißverfahren zum Einsatz:
Gasschweißen
Das Gasschweißen gilt als ältestes Schweißverfahren der Welt. Die Vorteile: Das Verfahren ist fast überall einsetzbar und zudem sehr einfach. Meist wird es heute noch auf Baustellen und bei Handwerkern verwendet. Der Werkstoff, der hierbei bearbeitet wird, schmilzt durch die Hitze, die wiederum durch das Verbrennen des Brenngases unter Sauerstoffeinwirkung bereitgestellt wird. Acetylen oder Propan kommt meist zum Einsatz, denn beide Gase brennen sehr effizient und erlauben damit eine hohe Schnittgeschwindigkeit. Die Verfahrensweise ist einfach: Zwei Gasflaschen (Acetylen und Sauerstoff) und der Handbrenner sind über zwei Schläuche miteinander verbunden. Die Mischdüse sorgt dafür, dass der Sauerstoff rasch einströmt, auf das Acetylen entsteht ein Sog. Der Schweißer kann das Gemisch jetzt über zwei Ventile einstellen, die Flamme zünden und das betreffende Material schmelzen. Größere Spalte werden mithilfe des Zusatzdrahtes überbrückt.
Immer wieder suchen Handwerker und andere Experten nach Schweißverfahren, die besonders effizient und sicher sind. ( Foto: Adobe Stock-Thaweesak)
Lichtbogenhandschweißen
Das Schweißen mithilfe eines Lichtbogens wird unter Zuhilfenahme von elektrischem Strom möglich. Der Schweißstab bildet dabei die Elektrode. Er wird in einer Klemme befestigt und stellt die Verbindung von Massekabel und Werkstück dar. Die Stabelektrode schmilzt bei diesem Schweißverfahren ab und bildet bei Berührung mit dem jeweiligen Werkstück einen Lichtbogen. Nach dem Auskühlen lässt sich auf der Naht die sogenannte Schlacke beobachten, die mit einem Schlackehammer abgeklopft werden kann. Danach wird die Drahtbürste zur Feinreinigung verwendet. Vorteil des Lichtbogenhandschweißens: Es kommen viele verschiedene Schweißstäbe je nach Umhüllungstyp und Material in Betracht. Damit lassen sich fast alle Materialien miteinander verbinden. Mögliche Blechdicken reichen von 1,5 mm bis etwa 100 mm, wobei die Stärke theoretisch nach oben unbegrenzt ist. Je dicker die Werkstücke sind, desto mehr Schweißschichten müssen angefertigt werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist die Unempfindlichkeit gegenüber Zugluft, damit ist das Schweißverfahren auch für die Anwendung unter freiem Himmel hervorragend geeignet.
Das Schweißen mithilfe eines Lichtbogens wird unter Zuhilfenahme von elektrischem Strom möglich. ( Foto: Adobe Stock-TawanSaklay )
MIG/MAG-Schweißen
Es gibt verschiedene Arten des Schweißens, doch das MIG/MAG-Schweißen muss besonders hervorgehoben werden. Es lässt ganz neue Möglichkeiten im Bereich des Schweißens zu und ermöglicht es, eine Vielzahl von verschiedenen Materialien miteinander zu verbinden. Außerdem ist das sogenannte Schutzgasschweißen einfach zu erlernen.Der Schweißdraht wird bei diesem Schweißverfahren automatisch durch den Handbrenner zugeführt.
Dieser Schweißdraht ist dabei gleichzeitig Elektrode und Zusatz. Die Umgebungsluft wird durch das Schutzgas verdrängt, das durch eine Düse am vorderen Ende des Handbrenners ausströmt. Am gängigsten ist das MAG-Schweißen, wobei MAG für „Metall Aktivgas“ steht. Kohlendioxid, Wasserstoff oder Sauerstoff in verschiedenen Stoffgemischen werden dabei als Aktivgase verwendet. Die Schmelze soll bei diesem Schweißverfahren nicht mit dem Sauerstoff, der sich in der Luft befindet, reagieren. Dies wird über die Schutzgase erreicht. Ansonsten würden sich Schlacken bilden, die die Schweißnaht porös und rostanfällig werden lassen können.
Durch die Verwendung des Schutzgases ist das Verfahren auch in der Automobilindustrie oder im Schiffbau verbreitet, denn die Rostbildung stellt somit keine Gefahr dar. Die großen Vorteile dieses Schweißverfahrens liegen in der leichten Handhabung, in den hochwertigen Arbeitsergebnissen und in der hohen Abschmelzleistung. Insgesamt ist das Arbeiten bei diesem Verfahren sehr schnell möglich.Beim MIG-Schweißen werden inaktive Gase verwendet, dazu zählen Argon und Helium. Geschweißt werden unter anderem Titan, Magnesium oder Aluminium, eine hochwertige Schweißnaht ist auch bei diesem Verfahren möglich.
Unter großer Hitze und teilweise unter Zuhilfenahme von großem Druck werden beim Schweißen zwei gleiche oder zwei verschiedene Metalle miteinander verbunden. ( Foto: Adobe Stock-Kyta Willets)
WIG-Schweißen
Langsam reagierende Gase wie Helium und Argon kommen auch beim WIG-Schweißen zur Anwendung, meist werden bei diesem Verfahren dünne Alu-Bleche oder Bleche aus Edelstahl miteinander verbunden. Es entstehen in der Regel nur wenige Gase oder Spritzer.
Das Verfahren selbst entstand, als man auf der Suche nach einem möglichen Verbindungsverfahren wir Magnesium war, das als leicht entzündlich gilt. Anfangs wurde das Lichtbogenschweißen dafür verwendet, wobei eine Wolframelektrode und Helium die Mittel der Wahl waren. Das WIG-Schweißen gilt heute als Schweißverfahren für Könner und verlangt viel Übung.
Im Vergleich zum MIG/MAG-Schweißen ist das WIG-Schweißen deutlich zeitaufwendiger, dafür ist das Ergebnis jedoch noch hochwertiger. Die Kanten schmelzen perfekt ineinander, die Schweißnähte sind sehr fein. Damit wird das Verfahren überall dort eingesetzt, wo es auf das feine Arbeiten ankommt. Unter anderem wird es im Möbelbau eingesetzt.
Das Laserschweißen hatte lange Zeit etwas von einem Science-Fiction-Abenteuer. ( Foto: Adobe Stock- Itsanan)_
Bolzenschweißen
Immer wieder suchen Handwerker und andere Experten nach Schweißverfahren, die besonders effizient und sicher sind. Auch das Schweißen in der Luft- und Raumfahrttechnik erfährt stets neue Ansätze. Eine ebenfalls sehr feine Variante ist das Bolzenschweißen, das als stoffschlüssige Verbindung in vielen Bereichen zur Anwendung kommt. Das Ziel des Verfahrens ist es, bolzenförmige Teile durch eine dauerhafte und nicht mehr lösbare Nahtstelle mit anderen Bauteilen zu verbinden.
Die Fügestellen werden über einen gezündeten Lichtbogen zwischen Werkstück und Bolzen verschmolzen. Bis zum Auskühlen braucht das Werkstück dann einen geringen Anpressdruck. Unterschieden wird zwischen dem Hubzündungs- und dem Spitzenzündungsbolzenschweißen. Bei erstgenanntem Verfahren wird der Lichtbogen nach dem Anheben des Bolzens gezündet, nun können beide Bauteile kleinflächig verschmolzen werden. Bei der zweitgenannten Variante muss eine eng tolerierte Zündspitze am Ende des Bolzens vorliegen, die Zündspitze schmilzt dann explosionsartig.
Laserschweißen
Das Laserschweißen hatte lange Zeit etwas von einem Science-Fiction-Abenteuer. Dabei wird ein gebündelter Lichtstrahl verwendet, durch den das zu bearbeitende Material an einem Punkt aufschmilzt. Das Verfahren ist vor allem für Fertigteile geeignet, denn der Wärmeeintrag ist deutlich geringer als bei anderen Verfahren. Die Spannungen im Material sind damit ebenfalls gering. Als Schutzgas wird häufig Argon verwendet, das Schweißbad wird aber auch durch andere inerte Gase vor Verunreinigungen und Oxidationen geschützt.
Die Schweißgeschwindigkeit ist beim Laserschweißen besonders hoch, die Schweißnaht, die beim Arbeiten entsteht, ist schlank und schmal. Meist werden daher Bauteile miteinander verbunden, die mit einem geringen thermischen Verzug gefügt werden müssen. Stahl, Thermoplasten, Messing und Aluminium werden über dieses Schweißverfahren miteinander verbunden. Es funktioniert sowohl halb- als auch vollautomatisch und kann zudem manuell durchgeführt werden. Ein Arbeiter muss den Draht per Hand zuführen, wenn das manuelle Verfahren eingesetzt wird. Bei einem voll automatisierten Laserschweißen hingegen werden CNC-Programme eingesetzt, dank denen feste Wege abgefahren werden.
Müssen dicke Bleche und Konstruktionen gefügt werden, wendet die Schwerindustrie das Unterpulverschweißen an. ( Foto: Adobe Stock-kimtaro2008 )
Unterpulverschweißen
Müssen dicke Bleche und Konstruktionen gefügt werden, wendet die Schwerindustrie das Unterpulverschweißen an. Es ist besonders wirtschaftlich und verschweißt die Werkstücke mithilfe eines Lichtbogens. Dieser schmilzt das grobkörnige Pulver, das automatisch zugeführt wird, auf. Dabei entsteht eine flüssige Schlacke auf der frischen Naht, welche somit vor weiteren Einflüssen geschützt ist. Eine Band- oder Drahtelektrode dient als Zusatz. Das Unterpulverschweißen wird vor allem im Schiffs- und Eisenbahnbau eingesetzt, auch bei der Errichtung von Windkraftanlagen ist es üblich. Das Schweißverfahren kostet nur wenig Zeit und es entstehen wenig schädliche Stoffe. Die Überbrückbarkeit verschieden großer Spalten ist sehr gut. Unterschieden wird in verschiedene Formen: Eindrahtschweißen (hohe Abschmelzleistung, am häufigsten angewendet), Doppeldrahtschweißen (Nutzung von zwei Drahtelektroden, stabile Schweißnähte, Spalten werden noch besser überbrückt) und UP-Bandschweißen (Verwendung einer bandförmigen Elektrode, auch als UP-Tandemschweißen anwendbar) sind dabei bekannt.
