Die Verbindung zwischen zwei Metallteilen wird als Schweißen bezeichnet. Moderne Schweißanlagen und die aktuellen Techniken sind nur eine Variante der verschiedenen Schweißverfahren. Neben Metallen können auch Kunststoffe und Gläser verschweißt werden. Das Prinzip ist immer dasselbe. Es wird entweder ein zusätzliches Material, etwa ein Draht, oder der Werkstoff selbst erhitzt und geschmolzen. Härtet das Material aus, dann entsteht eine stabile Schweißnaht. Im Laufe der Zeit haben sich unterschiedliche Methoden entwickelt. Die Elektrizität und zuletz die Lasertechnik haben die Entwicklung des Schweißens zusätzlich beschleunigt. Heute sind die unterschiedlichen Varianten in großen Industrieanlagen, aber auch im Handwerk und im privaten Umfeld im Einsatz. Steht man vor der Aufgabe, zwei Metallteile zu verbinden, dann sollte man die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Schweißverfahren kennen. Nur so kann das richtige Verfahren gewählt werden.
Pressschweißverfahren
Die ursprünglichste Form des Schweißens ist das Vebinden zweier Metalle durch Aneinanderpressen. Damit die Metalle sich verbinden müssen sie erhitzt werden. Das erfolgt in den unterschiedlichen Schweißverfahren auf verschiedenste Weise.
Feuerschweißen
Das älteste und einfachste Pressschweißverfahren ist das Feuerschweißen. Dabei werden zwei Metalle erhitzt und anschließend aneinandergepresst. Das Pressen übernimmt in der Regell ein Hammer. Das klassische Schmieden, bzw. die Herstellung von mehrschichtigen Metallen, oder das Falten und verschweißen von Metallen, gehört zu diesem Verfahren.
Kaltpressschweißen
Auch ohne die Metalle zu erhitzen, können sie verschweißt werden. Beim Kaltpressschweißen werden die Werkstücke aneinandergepresst und verbinden sich, ohne dass sie erhitzt werden. Kaltpressschweißen eignet sich für leicht verformbare Metalle, wie Aluminium, oder Kupfer. Die Elemente werden zwar nicht erhitzt, unter dem Druck steigt aber die Temperatur an den Berührungspunkten. Auf dieses Prinzip basieren auch andere Schweißverfahren, wie das Sprengstoffschweißen, wo der Druck durch eine Sprengung hergestellt wird.
Pressschweißverfahren – Vor- und Nachteile
Beim Verbinden zweier Metalle im Pressschweißverfahren, kommt es zu einer großflächigen und dauerhaften Verbindung. Damit können verschiedene Metalle miteinander verbunden und die Eigenschaft kombiniert werden. Allerdings kann man bei den Pressschweißverfahren keine exakten genauen Vebindungen herstellen.
Gasschweißverfahren
Beim Gasschweißen wird eine Gasflamme dazu verwendet, das Metall zu erhitzen. Der Schweißbrenner, wie die Gasschweißgeräte ebenfalls genannt werden, erzeugt eine Flamme, aus einem Acetylen-Sauerstoff-Gasgemisch. Diese Flamme lässt sich über die Düse auf einen Punkt bündeln und ermöglicht damit ein exaktes Erhitzen der Metallkanten. Die Werkstoffe und optional auch ein Schweißdraht, den man mit der zweiten Hand führt, werden geschmolzen und verbinden sich. Die Flamme beugt Oxidation im flüssigen Metall vor.
Gasschweißverfahren – Vor- und Nachteile
Das Gasschweißen kommt bei der Verbindung von Rohren zum Einsatz. Die Schweißnaht wird bei diesem Verfahren nicht nur oberflächlich, sondern in der gesamten Tiefe verbunden. Das sorgt für eine hohe Belastbarkeit und Dichte. Allerdings ist das Verfahren sehr kostenintensiv und wird daher nur noch selten eingesetzt.
Punktschweißen
Das Punktschweißen ist genau genommen ein Widerstandsschweißverfahren. Bei dieser Technik wird der elektrische Widerstand ausgenützt. Die beiden Werkstücke werden sehr nahe zueinander gebracht. Anschließend fließt an der Stelle, an der sie sich berühren elektrischer Strom. Der Widerstand ist am Berührungspunkt am größten, also erhitzen sich die Metalle an dieser Stelle. Damit werden die beiden Metalle an diesem Punkt miteinander verbunden. Eine besondere Form des Punktschweißens ist das Rollennahtschweißen. Bei diesem Schweißverfahren werden die beiden Metalle von zwei Rollen aneinandergepresst. Die beiden Rollen sind die Elektroden und sorgen für ein Verschweißen der Metalle an der Stelle, an der sie sich berühren. Mit dem Rollennahtschweißen lässt sich eine durchgängige Naht herstellen, während beim Punktschweißen nur einzelne Punkte miteinander verbunden werden.
Widerstandsschweißverfahren – Vor- und Nachteile
Beim Widerstandsschweißverfahren werden Metallbleche miteinander verbunden. Die Vorteile liegen in der Geschwindigkeit des Schweißvorgangs und darin, dass nur elektrischer Strom erforderlich ist. Das Widerstandsschweißverfahren kommt beispielsweise in der Automobilindustrie zum Einsatz. Roboter können den Schweißvorgang automatisch ausführen. Aber auch andere Methoden können natürlich automatisiert werden. Spezielle Anlagen, beispielsweise Laserschweißanlagen, werden programmiert und können dann Bauteile zuverlässig und Punktgenau miteinander verschweißen. Das Widerstandsschweißverfahren ist nur für die Verbindung sehr dünner Metalle geeignet.
Lichtbogenschweißverfahren
Das am weitesten verbreitete Schweißverfahren ist das Lichtbogenschweißen. Auch hier wird, ähnlich wie beim Widerstandsschweißverfahren, mit hohen elektrischen Spannungen gearbeitet. Der Strom erhitzt das Metall, und die Elektrode uns sorgt damit für eine feste Schweißnaht. Der Lichtbogen, also der überspringende Funke erhitzt das Material an einem Punkt und schmilzt es. Der Nachteil dabei ist, dass das geschmolzene Metall unter dem Kontakt mit Sauerstoff leidet und oxidiert. Um dem entgegenzuwirken wird Schutzgas verwendet. Ein Gas, das eine Reaktion des Metalls mit der umgebenden Luft verhindert und damit vor Schäden schützt.
Elektrodenschweißen
Die wohl am weitesten verbreitete Methode zu Schweißen, ist das Elektrodenschweißen. Dabei wird eine spezielle Elektrode verwendet, die einen Schweißzusatzstoff enthält. Kommt es zum Lichtbogen, dann schmilzt die Elektrode und das enthaltene Pulver wird zu einer Schlacke umgewandelt, die die Schweißnaht abdeckt. Ist die Naht abgekühlt kann man die Schlacke entfernen. Bis dahin schützt sie das flüssige Metall vor Umwelteinflüssen.
Metallschutzgasschweißen
Beim Metallschutzgasschweißen wird ein Endlosdraht als Elektrode dazu verwendet den Lichtbogen herzustellen. Er verschmilzt mit dem Werkstoff und sorgt für eine stabile Schweißnaht. Man unterscheidet zwischen Metall-Aktivgas-Schweissen MAG und Metall-Inertgas-Schweissen MIG. Während MAG für unlegierte Werkstoffe eingesetzt wird, kommt MIG für legierten Stahl, Aluminium, Magnesium oder Titan zum Einsatz. Als Inert Gas kommt Argon zum Einsatz, das genauso wie das Aktivgas beim MAG Verfahren für eine Glocke aus Schutzgas sorgt.
Wolfram-Inertgas-Schweißen
Ähnlich wie bei den Metallschutzgasschweißverfahren MIG und MAG wird beim Wolfram-Inertgas-Schweißen WIG eine Elektrode an den Werkstoff herangeführt. Allerdings schmilzt die Wolframelektrode nicht. Stattdessen wird ein Schweißzusatzstoff in den Lichtbogen gehalten und eingeschmolzen. Mit dem WIG-Verfahren kann exakt und sauber geschweißt werden. Anders als bei MIG und MAG kommt es zu wenigen Spritzern. Auch wird der Werkstoff weniger stark erhitzt und verformt sich daher weniger stark.
Plasmaschweißen
Beim Plasmaschweißen wird der Lichtbogen nicht zwischen dem Werkstoff und der Wolframelektrode aufgebaut, sondern zwischen einer, am Gasauslass angebrachten Anode. Dieser Hilfslichtbogen entzündet das Gasgemisch. Das Plasmaschweißen ermöglicht ein berührungsfreies Schweißen und kann damit auch mit geringen Amperezahlen eingesetzt werden
Lichtbogenschweißverfahren – Vor- und Nachteile
Das Lichtbogenschweißen ist das am häufigsten eingesetzte Verfahren. Es ermöglicht mobile Schweißgeräte und kann auch im Freien und ohne besondere Vorkehrungen eingesetzt werden. Im Umfeld kann es allerdings zu Funkenflug kommen. Die Schweißnähte sind dicht und stabil. Als Nachteil ist zu nennen, dass es zu einer starken Erhitzung des Materials führt. Außerdem können dünne Materialien nicht verschweißt werden, da sie komplett durchschmelzen würden. Eine Ausnahme dazu ist das Plasmaschweißen.
Laserschweißverfahren
Ein vergleichsweise junges Schweißverfahren ist das Laserschweißverfahren. Dabei wird der Werkstoff mit einem gebündelten Laserstrahl erhitzt und eingeschmolzen. Es kommt kein Zusatzstoff zum Einsatz, sondern der Werkstoff selbst wird geschmolzen. Zum Schutz der Naht wird Argongas eingesetzt. Das Laserschweißen ermöglicht sehr präzise Arbeiten. Es kann auch als Ersatz für das Punktschweißen eingesetzt werden und Bleche miteinander verschweißen. Durch das Bündeln des Lichtstrahls entsteht ein winziger Bereich, der erhitzt wird. Zusätzlich kann die Tiefe des Brennpunkts verändert werden, was Auswirkungen auf die Tiefe der Schweißnaht hat.
Laserschweißverfahren – Vor- und Nachteile
Das Laserschweißen sorgt durch den Laser für eine zusätzliche Gefahrenquelle. Ansonsten überwiegen bei diesem Verfahren die Vorteile. Verschiedene andere Schweißverfahren können dadurch abgelöst werden. Das Erhitzen erfolgt nur punktuell und der Werkstoff kühlt rasch wieder ab. Die Steuerung kann hochpräzise erfolgen. Damit erreicht man sehr exakte Ergebnisse.
Schweißverfahren
Das Schweißen ist der Menschheit in den verschiedenen Ausprägungen seit Jahrtausenden bekannt. In den letzten beiden Jahrhunderten hat sich die Technik aber rapide verbessert und stellt heute Methoden zur Verfügung, die bei der Metallverarbeitung eine große Vereinfachung darstellen. Immer präzisere und stabilere Verbindungen können in kürzester Zeit hergestellt werden. Das Schweißen ist in unserem Alltag allgegenwärtig und wohl eine der wichtigsten technischen Errungenschaften der Menschheit.
