Verschweißen von Metallen: die wichtigsten Techniken

Beim Lichtbogenschweißen wird die Temperatur durch einen Lichtbogen bis zum Schmelzpunkt erhöht. Die Erhitzung aufgrund des Eigenwiderstands der Metalle im Kontakt mit elektrischem Strom lässt die Temperatur an der Schweißstelle ansteigen, bis das Metall schmilzt.

Viele Schweißtechniken nutzen den Lichtbogen als Energiequelle für das Schmelzen, weil seine Wärme leicht konzentriert und gelenkt werden kann. Das Lichtbogenschweißen lässt sich daher in verschiedene Methoden wie das MIG-/MAG-Schweißen, das WIG-Schweißen und das Plasmaschweißen unterteilen.

Zum Lichtbogenschweißen wird verschiedenes Material benötigt:

-              Das Schweißgerät (elektrischer Generator). Es gibt auch tragbare elektrische Schweißgeräte.

-              Die Schweißelektrode: Das Transportmedium der elektrischen Energie. Sie kann selbst schmelzen und zu einem Auftragmetall werden, dies ist aber nicht immer der Fall.

-              Der Schweißdraht: Der Schweißdraht ist das Auftragmetall, das die Verbindung der beiden zu verschweißenden Stücke ermöglicht; er dient auch als Leiter für den elektrischen Strom.

-              Der Schweißstab: Der Schweißstab dient (ebenso wie der Schweißdraht und die Schweißelektrode) als Auftragmetall. Er ermöglicht die Verbindung zwischen zwei Metallteilen.

Ein Auftragmetall ist für den Schweißprozess nicht zwangsläufig nötig. Dünne Metallteile können auch ohne Auftragmetall verschweißt werden. Das Lichtbogenschweißen gliedert sich in verschiedene Techniken wie das MIG-/MAG-Schweißen oder das Plasmaschweißen auf.

Abhängig davon, ob Aluminium, Kupfer, Stahl, korrosionsbeständiger Stahl, Zink, Gold oder Gusseisen verschweißt werden soll, ist eine andere Schweißtechnik angebracht, die auf Beschaffenheit und Dicke der Stücke Rücksicht nimmt.

Das Gleiche gilt für das Verschweißen von Kunststoffen wie PVC.

Das WIG-Schweißen ist eine Art des Lichtbogenschweißens mit nicht schmelzender Elektrode, bei der ein Auftragmetall zum Einsatz kommen kann. WIG steht für Wolfram-Inertgas. Wolfram bezeichnet die Elektrode und das Inertgas, das zur Plasmaerzeugung verwendet wird. Der Lichtbogen entsteht unter Schutzgas zwischen Elektrode und zu verschweißendem Stück.

Das WIG-Schweißen ersetzt als Entwicklung des halbautomatischen Schweißens den Schweißdraht durch eine nicht schmelzende Elektrode und behält dabei den Vorteil eines Schutzgases für die Schweißstelle bei.

Da die Elektrode nicht schmilzt, wird für das WIG-Schweißen ein Auftragmetall benötigt.

Beim WIG-Schweißen muss im Brenner eine nicht schmelzende Schweißelektrode aus Wolfram enthalten sein.

Das Gas befindet sich in einer an den Brenner angeschlossenen Flasche. Ein Magnetventil kontrolliert Durchflussmenge und Druck.

Das elektrische WIG-Schweißgerät ist ein Generator, der über ein Kabel mit dem zu verschweißenden Stück und über einen Draht mit dem Schweißbrenner verbunden ist. Eine halb- oder vollautomatische Kontrolleinheit ermöglicht ein Einstellen der Stromstärke je nach gewünschtem Bogen und Größe des Schweißstabs.

Der WIG-Schweißbrenner verfügt über eine Keramikdüse, dank derer der Gasstrom zur Schweißstelle geleitet werden kann.

Das MIG-/MAG-Schweißen ist eine halbautomatische Schweißtechnik. Das Verschmelzen der Metalle wird durch die von einem Lichtbogen erzeugte Energie ermöglicht; dieser entsteht zwischen einem schmelzenden Elektrodendraht und den zu verbindenden Stücken. Die Akronyme MIG und MAG stehen jeweils für Metal inert gas und Metal active gas. Der Unterschied liegt in der Zusammensetzung des Gases.

Beim MIG-Verfahren wird im Gegensatz zum MAG-Verfahren ein neutrales Gas verwendet, das nicht mit dem geschmolzenen Metall reagiert. Die MIG-/MAG-Methode wird dann angewandt, wenn eine hohe Leistung (Nahtschweißen) oder besonders dicke Nähte wie für Metalltragwerke gewünscht werden.

An Material wird allgemein ein MIG-/MAG-Schweißgerät mit auf eine Haspel gewickeltem Schweißdraht benötigt. Das Gas wird in mit dem Schweißbrenner verbundenen Flaschen aufbewahrt.

Das im Maschinenbau verbreitete Schweißen mit Plasmalichtbogen ist ein Verfahren mit hoher Leistung. Plasma ist ein ionisiertes Gas. Für das Plasmaschweißen wird ein Lichtbogen benötigt, der das Metall verschweißt, aber die hier generierte Energie ist noch viel größer. Diese Energie ermöglicht es, das zu befestigende Stück und den Schweißdraht lokal zu verschmelzen; so entsteht das Schmelzbad und nach dem Abkühlen die Schweißnaht.

Die Vorteile des Plasmaschweißens liegen in der Qualität und Präzision der wenig sichtbaren Nähte. Das Verfahren ermöglicht auch ein Verschweißen von sehr dünnen Stücken (0,05 mm beim Mikroplasmaschweißen). Das nötige Material für das Plasmaschweißen umfasst mehrere Teile: eine nicht schmelzende Schweißelektrode, die Teil des Brenners ist, einen schmelzenden Schweißdraht und selbstverständlich das Gas in mit dem Brenner verbundenen Flaschen.

Die Energie wird von einem Laserbündel erzeugt, das die Temperatur der zu verschweißenden Materialien sehr stark und sehr schnell erhöht. Das Laserschweißen ermöglicht ein sehr schnelles und präzises Arbeiten. Darüber hinaus ist die durch dieses Verfahren entstehende Naht fast nicht zu sehen.

Aus diesem Grund empfiehlt sich das Verfahren für Situationen, in denen sehr genau gearbeitet werden muss, sei es z. B. in der Automobilindustrie, in der Medizin oder im Goldschmiedehandwerk. Es wird mit einem entsprechenden Gerät gearbeitet.

Für dieses Verfahren werden im Gegensatz zu den verschiedenen Lichtbogen-Schweißtechniken nicht mehrere Teile benötigt.

Hierbei handelt es sich um ein besonderes Schweißverfahren, bei dem ein Lichtbogen sich ohne Unterbrechung um 360° um ein zylinderförmiges Teil bewegt. Zylinderformen wie z. B. bei Rohren machen das manuelle Schweißen schwierig, aber nicht unmöglich. Das mechanisierte Orbitalschweißen ermöglicht das Arbeiten mit vorprogrammierten Schweißparametern.

Die meisten Metalle lassen sich auf diese Weise verschweißen: Harte Stahlarten, die besonders hitze- und korrosionsbeständig sind, nicht- und niedriglegierter Kohlenstoffstahl, Nickellegierungen sowie Titan, Kupfer, Aluminium und ihre Legierungen.

In Frankreich ist die Hauptbeschäftigung von 200 000 Angestellten das Schweißen. Um sich vor den damit verbundenen Gefahren zu schützen, nutzen sie eine besondere Schutzausrüstung. Die größten Berufsrisiken sind chemischer (Rauchentwicklung), thermischer (bei den Verfahren entstehende Hitze) oder elektrischer Natur oder sie betreffen die Augen (Strahlung).

Zur persönlichen Schutzausrüstung für Schweißer gehören:

- Ein Schweißerhelm mit Schirm aus geeignetem Material (für das elektrische Schweißen) oder Brille aus passendem Glas (für das Schweißen mit Brenner). Eventuell eine Schweißermaske.
- Lederhandschuhe mit Stulpen
- Sicherheitsschuhe und Gamaschen
- Arbeitskleidung (Kombination aus Hose, Jacke und Maske) aus feuerfester Baumwolle oder technischem Textil, Lederschürze
- Gehörschutz je nach Geräuschpegel.

Die persönliche Schutzausrüstung stellt eine Ergänzung zu Vorrichtungen zum Kollektivschutz dar, die man in Werkstätten oder auf Baustellen findet. Soweit es möglich ist, müssen spezielle Vorkehrungen getroffen werden, z. B. muss der beim Schweißen entstehende Rauch an der Quelle abgesaugt werden

oder das Personal muss mit für eine Abtrennung der Arbeitsplätze ausreichend langen, matten Schweißerschirmen vor UV-Strahlung geschützt werden.

Über die Dauerausstellung können Sie den Kontakt zu auf Schweißerbedarf oder persönliche Schutzausrüstung spezialisierten Lieferanten herstellen. Sie können sich Rat holen und um einen kostenlosen Kostenvoranschlag bitten.