Schweißen

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Einleitung

Schweißen, in der Technik jedes Verfahren, bei dem zwei oder mehr Metallteile unter Anwendung von Wärme, Druck oder einer Kombination von beiden, zusammengefügt werden. Die meisten dieser Verfahren können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Pressschweißen, bei dem die Schweißnaht durch Druck erzielt wird, und Schmelzschweißen, bei dem die Schweißnaht durch Wärme erzeugt wird. Das Schmelzschweißen ist heutzutage das gebräuchlichste Schweißverfahren. Weitere Verfahren zum Zusammenfügen von Metallen sind das Hartlöten und das Weichlöten.

Einhergehend mit der Entwicklung neuer Technologien in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts verdrängte das Schweißen beim Bau vieler Arten von Bauwerken, einschließlich Brücken, Gebäuden und auch von Schiffen, das Verschrauben und Nieten. Außerdem ist es ein grundlegendes Verfahren in den Metall verarbeitenden Branchen wie z. B. Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Maschinenbau. Darüber hinaus nutzt man die verschiedenen Schweißtechniken auch in Handwerksbetrieben – beispielsweise im Kraftfahrzeughandwerk. Gemeinsam mit dem Weichlöten und dem Hartlöten ist es unentbehrlich bei der Herstellung praktisch jedes erzeugten Produkts, das Metall enthält.

Welches Schweißverfahren am besten für das Zusammenfügen von zwei Metallstücken geeignet ist, hängt von den physikalischen Eigenschaften der Metalle, von dem spezifischen Anwendungszweck und von den zur Verfügung stehenden Produktionseinrichtungen ab. Im Allgemeinen werden Schweißverfahren nach den verwendeten Wärme- und Druckquellen eingeteilt.

Das Feuer- und Hammerschweißen war im Prinzip ein Vorläufer des Pressschweißverfahrens. Jahrhundertelang übten es die Schmiede und andere Handwerker aus. In einem Schmiedeofen werden die Metalle, je nach Sorte, auf die geeignete Temperatur erhitzt und die Schweißnaht wird durch Hämmern oder einen anderen mechanischen Druck erzeugt. In der modernen Produktion wird das Hammerschweißen nur selten angewandt. Beim heutigen Pressschweißen erwärmt man die zu schweißenden Werkstücke zunächst und fügt sie anschließend, noch im weichem Zustand, unter Druck zusammen.

Zu den heute gebräuchlichsten Schweißverfahren gehören das Gasschweißen, das Lichtbogenschweißen und das Widerstandsschweißen. Weitere Verfahren sind das Thermitschweißen, das Laserschweißen und das Elektronenstrahlschweißen.

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Gasschweißen

Das Gasschweißen ist ein Nichtpressschweißverfahren, bei dem die Hitze einer Gasflamme verwendet wird. Beim autogenen Schweißen nutzt man dazu eine Acetylen-Sauerstoff-Flamme. Diese Flamme wird mit Hilfe eines Schweißbrenners unmittelbar an die zu verbindenden Metallkanten und gleichzeitig an ein Zusatzwerkstoff in Draht- oder Stabform, dem Schweißdraht bzw. -stab, gehalten. Bei diesem Vorgang schmilzt der Zusatzwerkstoff und bildet praktisch die Schweißnaht. Das Gasschweißen hat den Vorteil, dass dabei tragbare Ausrüstung eingesetzt wird und keine elektrische Stromquelle notwendig ist. Die zu schweißenden Oberflächen und der Schweißdraht bzw. -stab werden mit einem Flussmittel beschichtet, welches das Material vor der Luft abschirmt und so eine fehlerhafte Schweißnaht verhindert.

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Lichtbogenschweißen

Insbesondere beim Zusammenfügen von Stählen ist das Lichtbogenschweißen zu einem wichtigen Schweißverfahren geworden. Diese Technik erfordert eine unterbrechungsfreie Versorgung mit Gleich- oder Wechselstrom. Der Strom dient zur Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens, der genügend Hitze entwickelt, um Metall zu schmelzen und eine Schweißnaht zu bilden.

Gegenüber anderen Schweißverfahren hat das Lichtbogenschweißen mehrere Vorteile. Das Lichtbogenschweißen ist aufgrund der hohen Wärmekonzentration schneller und die Verformung der Schweißnaht viel kleiner als bei anderen herkömmlichen Verfahren. Außerdem sind bei bestimmten Methoden des Lichtbogenschweißens keine Flussmittel erforderlich. Die gebräuchlichsten Lichtbogenverfahren sind das Lichtbogenschweißen unter Schutzgas, das Wolfram-Inertgas-Verfahren, das Metall-Inertgas-Verfahren und das atomare Lichtbogenschweißen.

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Lichtbogenschweißen unter Schutzgas

Bei diesem Verfahren verhindert ein ständiger Schutzgasstrom im Bereich der Schweißnaht Reaktionen der Metalle mit der Außenatmosphäre. Als Schutz- oder Inertgas nutzt man dabei Edelgase wie z. B. Argon oder Helium und in einigen Fällen auch Kohlendioxid.