Schweißen

Schweißen: Verbinden metallischer oder thermoplastischer Werkstoffe unter Anwendung von Wärme oder/und Druck mit oder ohne Zusatz von artgleichem Werkstoff (Zusatzwerkstoff). Im Metall-Verbindungsschweißen sind folgende Verfahren üblich:

1. Das Gasschmelz- oder Autogenschweißen wird im Bauwesen zur Verbindung von Rohren bis 6 mm Wanddicke und von Dünnblechen sowie für Reparaturschweißungen angewandt. Dem Schweißbrenner werden ein Brenngas (Äthin, Propan, Wasserstoff oder Stadtgas) und Sauerstoff zugeführt, die zusammen eine Schweißflamme von 2 000 bis 3 000°C ergeben. Das aufgeschmolzene Metall der beiden Schweißkanten verbindet sich ohne oder mit dem - ebenfalls aufgeschmolzenen - Zusatzwerkstoff.

2. Das Lichtbogenschweißen umfasst 3 Arten: 2.1. Beim offenen Lichtbogenschweißen oder Elektro-Handschweißen arbeitet man mit nackter oder umhüllter Metallelektrode. 2.2. Das verdeckte Lichtbogenschweißen wird als Unterpulverschweißen (UP- Schweißen) und Unterschienenschweißen (US- Schweißen) angewandt. Beim UP- Schweißen wird der blanke Schweißdraht unter einer Pulverschicht abgeschmolzen, welche die Schweißstelle vor dem Sauerstoff und Stickstoff der Luft schützt. Beim US-Schweißen schmilzt eine bis zu 2 m lange, unter einer Kupferschiene liegende ummantelte Elektrode, deren blankes Ende mit einem Pol der Stromquelle verbunden ist, in der Schweißfuge der Werkstücke, die mit dem anderen Pol verbunden sind, nach dem Zünden selbsttätig ab. 2.3. Schutzgasschweißen ermöglicht die Verwendung eines nackten Schweißdrahts, da der Schutz des Schweißbades durch ein aus einer Ringdüse strömendes, nicht mit der Metallschmelze reagierendes (Inert-)Gas erfolgt. Im Stahlbau wird vorwiegend das CC-Schutzgasschweißen eingesetzt. Für Nichteisenmetalle und legierte Stähle bevorzugt man Argon bzw. Helium als Schutzgas und unterscheidet hierbei das Metall-Inertgasschweißen (MIG- Schweißen) mit abschmelzender Rollendrahtelektrode und das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG-Schweißen), bei dem der Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode und dem Werkstück brennt und außerdem Zusatzwerkstoff (Schweißdraht) von Hand oder mechanisch zugeführt wird. Das WIG-Schweißen eignet sich bes. für dünne Bleche bis 0,5 mm Dicke.

3. Das aluminothermische Schweißen (AT- Schweißen) oder Thermitschweißen wird zum Schweißen von Betonstählen sowie Eisenbahn- und Straßenbahnschienen benutzt. Ein Gemisch von Eisenoxid (FeO oder Fe₂03 oder Fe30₄) mit Aluminiumpulver (Thermit) wird in einer feuerfesten Schweißform mit Hilfe einer Patrone entzündet, die ein Gemisch von Magnesium und Bariumoxid (Ba0₂) oder Kaliumchlorat (KCIO3) enthält. Bei der exothermen Verbindung von AI mit dem Sauerstoff des Fe-Oxids entsteht eine Temperatur von etwa 3 000 °C, die den Stahl verflüssigt, so dass er die Schweißstelle ausfüllt; die Schlacke wird nach dem Erkalten beseitigt.

4. Das Elektro-Schlackeschweißen (ES- Schweißen) nach Paton wird für das Senkrechtschweißen dicker Bleche, z. B. im Behälterbau, angewendet. Der Schweißvorgang beginnt ähnlich wie beim UP-Schweißen, dann reißt der Lichtbogen ab, aber der Zusatzwerkstoff wird durch den hohen Widerstand im Schmelzbad weiter abgeschmolzen. Zur Badsicherung und Pulverhalterung werden an beiden Seiten des Spaltes wassergekühlte Kupferbacken dem Schweißfortschritt entspr. mitgeführt. Das ES-Schweißen ist bei einer Blechdicke > 40 mm das produktivste Schweißverfahren.

5. Das Widerstandspressschweißen kommt im Metalleichtbau in Form des Punkt-Schweißen und Rollennahtschweißen zur Anwendung.

Weitere Arten, wie das Wulststumpf-Schweißen und das Abbrennstumpfschweißen, werden zum Schweißen von Rohren, Schienen, Betonstählen u. a. eingesetzt. Eine Vielzahl von Sonderschweißverfahren sind für Spezialzwecke entwickelt worden.