Schweißen und Schweißverfahren

Schweißen ist ein thermisches Verfahren, mit dem sich Bauteile unlösbar miteinander verbinden lassen. Hierbei kann das Material der Bauteile so weit erhitzt werden, dass es schmilzt und sich verbindet oder ein zusätzlicher verflüssigter Werkstoff eingesetzt wird.

Die unterschiedlichen Arten der Schweißverfahren sind sehr vielfältig und richten sich nach dem zu verarbeitenden Werkstoff, den Anforderungen an die Schweißnaht und den vorhandenen Möglichkeiten. Viele Schweißverfahren erfordern Maschinen und Techniken, die im privaten Bereich kaum einzusetzen sind. Daher beschränkt sich hier die Auswahl auf ein Minimum, welches für den heimischen Bereich jedoch ausreichend ist und den meisten Anforderungen genügt.

Das Gasschmelzschweißen findet im privaten Bereich vielfach Anwendung, da hierfür keine teuren Maschinen benötigt werden. Aufgrund der geringen Schweißgeschwindigkeit verliert es in der Produktion jedoch an Bedeutung und wird hauptsächlich bei speziellen Anforderungen oder dünnen Blechen genutzt. Schneller ist das Lichtbogenschweißen, wofür jedoch ein spezielles Schweißgerät, ein Inverter, benötigt wird. Schutzgasschweißen lässt sich sehr gut handhaben und erzeugt ein sauberes Schweißbild, da hier der Schweißdraht automatisch zugeführt wird. Nachteilig ist jedoch der Bedarf an einem Schweißgerät und zusätzlichem Schutzgas.

Unterteilung der Schweißverfahren

Schweißverfahren werden hauptsächlich nach der Art der Energiezufuhr unterteilt. Diese kann rein thermisch erfolgen, durch eine Presskraft oder eine Kombination beider Varianten. Unterschieden werden daher Schmelzschweißen und Pressschweißen. Das Pressschweißen findet meist nur eine industrielle Anwendung, da zusätzliche und meist sehr spezielle Maschinen benötigt werden. Im privaten Bereich wird das Schmelzschweißen in unterschiedlichen Verfahren genutzt.

Eine weitere Trennung kann in Verbindungs- und Auftragsschweißen erfolgen. Beim Verbindungsschweißen werden mindestens zwei Teile durch den Schweißvorgang dauerhaft verbunden, wie es beim Bau von Stahlkonstruktionen üblich ist. Soll abgenutztes oder zu dünnes Material einen Auftrag erhalten, werden schichtweise Schweißnähte aufgetragen – hier spricht man dann vom Auftragsschweißen.

Abkürzungen der Schweißverfahren

Oft wird von WIG, MAG oder MIG gesprochen, doch ohne weiterführende Schweißkenntnisse ist kaum zu beurteilen, wovon hierbei die Rede ist. Hier möchten wir die wichtigsten Abkürzungen vorstellen und im weiteren Text auf einige verbreitete Schweißverfahren näher eingehen.

AbkürzungSchweißverfahren
ASAluminium-Schweißen
ELichtbogenschweißen
EB Elektronenstrahlschweißen
GGasschweißen bzw. Autogenschweißen
LALaserstrahlschweißen
LiLichtstrahlschweißen
MAG / MIG / WIG - SG / MSGSchutzgasschweißen / Metallschutzgasschweißen
UPUnterpulverschweißen

Wichtige Schutzausrüstung beim Schweißen

Automatik Schweißhelm

Schweißen entwickelt nicht nur eine große Hitze, es entsteht zusätzlich ein enorm helles Licht, welches zu gefährlichen Augenschäden führen kann. Daher sind neben feuerfester Schutzkleidung und Handschuhen vor allem ein Augenschutz nötig, der dem entsprechenden Schweißverfahren angepasst ist.

Eine besondere Belastung verursacht das Elektrodenschweißen durch UV-Strahlung, die Hautreizungen und Verbrennungen, ähnlich eines Sonnenbrandes, verursachen kann. Es ist daher wichtig, auch sichtbare Hautpartien, wie Gesicht, Arme oder Beine, durch feuerfeste Kleidung zu schützen. Oft wird leider der Schutz der Füße vergessen, da diese sich nicht unmittelbar im Schweißbereich befinden. Jedoch können beim Schweißen Tropfen des flüssigen Metalls herab und in den Schaft der Schuhe fallen. Schwere Verbrennungen lassen sich dann kaum noch vermeiden.

Die optimale Schweißbekleidung besteht aus Schweißer-Stiefel mit Brandschutz, feuerfester Arbeitsschutzbekleidung  (Schweißer-Schürze), Schweißer-Handschuhen und einem Schweißhelm. Sinnvoll ist die Verwendung eines Automatik-Schweißhelms, der die Verdunklung der Sichtscheibe dem Schweißlicht anpasst und so immer ausreichend Sicht aber auch Schutz gewährleistet.

G – Gasschmelzschweißen

Gasschmelzschweißen wird umgangssprachlich auch Autogenschweißen (autogen = selbstständig) genannt, da hierbei keine weiteren Zusatzstoffe eine Auswirkung auf die Erhitzung des Materials haben. Einzig ein Sauerstoff-Acetylen-Gemisch sorgt für eine etwa 3200 °C heiße Flamme, welche das Material und den Schweißdraht erhitzt.

Das Gemisch aus Sauerstoff und Acetylen (Ethin) wird aus zwei Gasflaschen gewonnen, welche mit einem Druckminderer auf Betriebsdruck eingestellt werden und zusätzlich eine Flammenrückschlagsicherung besitzen müssen. Während Sauerstoff mit einem sehr hohen Druck gespeichert wird, benötigt Acetylen einen eher geringen Druck und wird mit einer zusätzlichen Absorptionsmasse in Flaschen gefüllt. Damit die Absorptionsmasse nicht in das Ventil gelangt, dürfen Acetylen-Flaschen nur stehend verwendet werden.

Der Schweißvorgang kann in zwei unterschiedliche Richtungen erfolgen. Ausgehend von einem Rechtshänder, der mit der rechten Hand den Brenner führt und in der linken den Schweißdraht hält, wird beim Links-Schweißen der Schweißdraht vor dem Brenner, dem Schmelzbad und der fertigen Schweißnaht geführt. Bei einer Schweißführung von links nach rechts befindet sich der Brenner vor dem Schweißdraht und der fertigen Schweißnaht, hierbei spricht man vom Rechts-Schweißen. Anwendung finden beide Varianten hauptsächlich bei unterschiedlichen Materialstärken. Ab einer Stärke von 3 mm sollte nach rechts geschweißt werden, da hier die Flamme die Schweißnaht länger erhitzt und der verflüssigte Schweißdraht tiefer in die Schweißfuge laufen kann.

E – Lichtbogenschweißen

Das Lichtbogenschweißen ist weit verbreitet und findet im privaten wie industriellen Bereich seine Anwendung. Der besondere Vorteil liegt im recht geringen technischen Aufwand. Benötigt werden Schweißelektroden und ein Schweißtransformator. Ein zusätzliches Gas ist nicht nötig, was den Transport und Anwendungsbereich recht flexibel gestaltet.

Schweißelektroden gibt es in verschiedenen Stärken und Materialien, wodurch auch unterschiedliche Werkstücke, wie unlegierte oder rostfreie Stähle, verschweißt werden können. Während des Schweißvorgangs schmilzt die Elektrode und bildet einen Zusatzstoff der Schweißnaht.

Die erforderliche Wärmequelle erzeugt ein Lichtbogen, der durch einen "Kurzschluss" zwischen dem zu schweißenden Metall und der Schweißelektrode erreicht wird. Viele Elektroden sind mit Zusatzstoffen umhüllt, welche beim Schweißvorgang Gase und Schlacke bilden. Diese schirmen die Schweißstelle gegen weitere Einflüsse ab und verhindern somit eine schnelle Oxidation und zu schnelle Abkühlung. Die Schlacke kann nach dem Schweißvorgang einfach mit einem kleinen Hammer abgeschlagen werden.

SG – Schutzgasschweißen und MSG – Metallschutzgasschweißen

Schutzgasschweißen

Das Schutzgasschweißen ist eine erweiterte Form des Lichtbogenschweißens. Hierbei wird die Elektrode in Form eines Drahtes automatisch und gleichmäßig zugeführt, was ein sehr sauberes Schweißbild ergibt. Statt einer Ummantlung der Elektrode, schirmt ein Schutzgas die Schweißstelle ab und verhindert eine Oxidation der Schweißnaht. Die Schweißdrahtstärke und die Geschwindigkeit der Zuführung sind abhängig von der Materialstärke und der gewünschten Schweißnaht. Mit einem unterschiedlichen Schutzgas unterteilt sich das Schutzgasschweißen in MIG und MAG.

  • MIG – Metallschweißen mit inerten Gasen – verwendet Argon als Schutzgas und wird bei Nichteisenmetallen angewendet.

  • MAG – Metallschweißen mit aktiven Gasen – bezeichnet die Verwendung von Kohlendioxid oder einer Mischung aus Argon, Kohlendioxid und Sauerstoff. Verwendet wird es zum Schweißen von Stahl und Stahllegierungen.

  • WIG – Wolfram-Inertschweißen – nutzt zur Erwärmung ebenfalls eine von Schutzgas umgebene Elektrode, diese nutzt sich jedoch nicht ab und der Schweißzusatzstoff wird manuell zugeführt.

Zum Schutzgasschweißen wird ein Schweißtransformator oder ein Schweißinverter mit Drahtführung und Schlauchpaket benötigt. Viele Elektroschweißgeräte kombinieren das Lichtbogen- und das Schutzgasschweißen oder sind erweiterbar. 

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Bildnachweis
  1. "Schweißen und Schweißverfahren" (Originalbild): WikiImages, Lizenz: CCO 1.0 / Pixabay

  2. "Automatik Schweißhelm bei Westfalia.de kaufen": Westfalia.de / www.westfalia.de

  3. "Schutzgasschweißen" (Originalbild): skeeze, Lizenz: CCO 1.0 / Pixabay

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