Schweißen-Was,wieso,warum?

Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem Schweißen. Du erfährst, welche Verfahren es gibt und wie auch Heimwerker und Anfänger richtig schweißen können. Worauf sollte unbedingt geachtet werden? Wir klären auf! 

Was ist Schweißen? 

Als Schweißen wird eine stoffschlüssige Verbindung bezeichnet, die nicht lösbar ist. Meist werden gleichartige Materialien miteinander verbunden. Durch Wärme werden diese Stoffe sowohl im flüssigen Zustand als auch im teigigen Zustand miteinander verschweißt. 

Das Schweißen wird in zwei Verfahren unterteilt: 

1. Schmelzschweißen 

2. Pressschweißen 

Am Ende des Schweißens erhält man eine Schweißkonstruktion. 

Welche Werkstoffe sind schweißbar? 

Es sind fast alle Metalle (Aluminium, Guss, Stahl) schweißbar und auch thermoplastische Kunststoffe. Je nach Material lassen sich diese unterschiedlich gut schweißen. 

Schweißwerkzeuge 

Zum Schweißen werden diese Werkzeuge gebraucht:

• Elektrodenhalter
• Pickhammer
• Drahtbürste
• Schweißerschutzschild 

Elektrodenhalter

Beim Elektrodenhalter ist das Griffstück sowie die Spannvorrichtung isoliert. Diese Isolierung schützt vor Verbrennungen und elektrischer Spannungen. 

Pickhammer und Drahtbürste

Zum Entfernen der Schlacke werden der Pickhammer und die Drahtbürste verwendet. 

Schweißerschutzschild

Das Schweißerschutzschild ist ein Helm, der vor Funken, Verbrennungen und Strahlen schützt. In dem Schweißerschutzschild ist ein dunkles Spezialglas eingelassen ( = Schweißerschutzfilter), vor welches meist Klargläser vorgesetzt sind. 

Persönliche Schutzausrüstung 

Des weiteren sollte die persönliche Schutzausrüstung angelegt werden: 

• Stulpenhandschuhe 
• Schürze (aus Leder) 

Die Stulpenhandschuhe sowie die Lederschürze schützen Verbrennungen, Funken und auch gegen Strahlen. 

Schmelzschweißen 

Unter Schmelzschweißen versteht man eine Schmelzverbindung, bei der die Werkstoffe an der Schmelzstelle flüssig gemacht werden.

Beim Schmelzschweißen wird meist ein Zusatzstoff verwendet (z.B. Schweißdraht). 

Durch den elektrischen Lichtbogen aber auch durch eine Brenngas-Sauerstoffflamme kann die Schweißwärme erreicht werden. 

Diese Arten von Schmelzschweißen sind: 

• Gasschmelzen (Autogenschweißen) 
• Elektrische Lichtbogenschweißung
• Thermitschmelzschweißung 
• Elektronenstrahlschweißung 

Gasschmelzschweißen (Gasschmelzen) 

Gasschmelzen wird auch als Autogenschweißen bezeichnet. Bei diesem Verfahren wird das Material mit Hilfe einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme geschmolzen und anschließend mit Zugabe eines Zusatzstoffes verbunden. 

Meist wird Acetylen als Brenngas verwenden, da Acetylen eine Flammentemperatur von 3200°C erreicht. 

Lichtbogenschweißen 

Zwischen dem an den einen Pol der Stromquelle angeschlossenen Werkstück und der an den anderen Pol angeschlossenen Stabelektrode wird ein Lichtbogen erzeugt, der das Werkstück zum Schmelzen bringt. 

Sauerstoffflasche 

In der Sauerstoffe ist Sauerstoff unter hohem Druck gespeichert. 

Hat die Sauerstoffflasche ein Volumen von beispielsweise 40 Litern sowie einen Fülldruck von 150 bar, so kann man davon ausgehen, dass in der Flasche in etwa 6.000 l beinhaltet sind (150 x 40 l = 6.000 l). 

Der Anschluss hat R ¾ Zoll und die Kennfarbe des Flaschenhalses ist weiß und die Flasche blau. 

Beachte!

Das Flaschenventil sollte unbedingt von Öl und Fett freigehalten werden, da ansonsten der Sauerstoff zusammen mit den Wasserstoffverbindungen des Fettes Knallgas bilden können. Demnach besteht Explosionsgefahr.  

Acetylenflasche

Wird Acetylen unter hohen Druck gesetzt, so zersetzt es sich. Demnach wird das Acetylen beim Einfüllen in Stahlflaschen mit Aceton gelöst. 

In der Acetylenflasche befindet sich eine poröse Masse. Die Poren dieser Masse sind mit Aceton gefüllt und wiederum in diesem Aceton ist das Acetylen gelöst. 

Wird davon ausgegangen, dass der Fülldruck der Flasche 18 bar beträgt, enthält die Flasche circa 6.000 l Acetylen. 

Die Acetylenflasche samt Bügelverschluss ist oxidrot. 

Acetylen-Sauerstoff-Flamme 

Die Acetylen-Sauerstoff-Flamme wird an den Ventilen des Schweißbrenners eingestellt. 

Wird das Ventil normal eingestellt, so wird der Sauerstoff mit Acetylen 1:1 gemischt. Wird dieses Verhältnis eingestellt, so reicht der Sauerstoff nicht aus, bis das Acetylen vollständig verbrannt ist. Dies wird jedoch durch den Sauerstoff der Umgebung erreicht. 

Aufgrund Dessen entsteht vor dem Flammkegel eine sauerstofffreie Zone. Diese sauerstofffreie Zone wird auch als Schweißzone bezeichnet. Diese Zone wirkt stark reduzierend und nimmt Sauerstoff auf. 

Direkt vor der Flamme, circa 2 mm bis 4 mm, besteht die höchste Flammentemperatur von circa 3.200°C. 

Strömt zu viel Acetylen heraus, so verfärbt sich die Flamme grün. Diese Flamme führt Kohlenstoff mit, welcher in der Schweißnaht eindringt. Durch das Eindringen des Kohlenstoffs wird die Schweißnaht hart. 

Strömt zu viel Sauerstoff heraus, so verfärbt sich die Flamme bläulich. Die Naht nimmt Sauerstoff auf und wird spröde. Die Flamme oxidiert. 

Was ist eine neutrale Einstellung? 

Als neutrale Einstellung wird das Mischverhältnis 1:1 bezeichnet (von Sauerstoff und Acetylen). Bei diesem Mischverhältnis ist der Flammkegel stark begrenzt. 

Stahl wird mit einer neutralen Flamme geschweißt. 

Beachte!
Während des Schweißes darf die Acetylenflasche nicht liegen, damit das Aceton nicht mit herausgerissen wird.

Zudem sollte niemals mehr als 1.000 l innerhalb einer Stunde entnommen werden. Als Alternative können mehrere Flaschen miteinander verkuppelt werden. 

Sicherheitsvorlage

Zur Sicherung gegen Flammenrückschlag und Gasaustritt ist am Acetylenschlauch eine Sicherheitsvorlage zwischen Druckminderer und Schweißbrenner erforderlich. 

Sie wird als Gebrauchsstellenvorlage am Druckminderer oder als Einzelflaschensicherung am Schweißbrenner angeschlossen. 

Ebenso ist meist auch eine Sicherheitsvorlage am Sauerstoffschlauch angeschlossen. 

Beachte!

Bevor der Druckminderer angeschlossen wird, sollte das Flaschenventil kurz geöffnet werden, damit eventuelle Schmutzteilchen aus dem Anschluss heraus geblasen werden. Nun muss die Einstellschraube des Druckminderers wieder zurückgedreht werden. 

Druckminderer

Der Druckminderer sorgt dafür, dass der hohe Flaschendruck auf den jeweiligen Arbeitsdruck reduziert werden kann. Der Druckminderer ist am Flaschenventil angeschlossen.

Das Arbeitsmanometer zeigt den Arbeitsdruck an, wogegen das Inhaltsmanometer den Flaschendruck anzeigt. Der Arbeitsdruck kann über eine Einstellschraube reguliert werden. 

Geeigneter Arbeitsdruck beim Schweißen: 

• Sauerstoff = 2,5 bar 
• Acetylen = 0,25 bar bis 0,5 bar

Schweißbrenner 

Meist wird mit einem Injektorbrenner geschweißt. In diesem Injektorbrenner wird das Acetylen durch den unter hohen Druck ausströmenden Sauerstoff angesaugt. 

Der Schweißbrenner besteht aus einem Griffstück und einem auswechselbaren Brennereinsatz. 

Der Brennereinsatz besteht aus: 

• Druckdrüse 
  • auch: Injektordrüse genannt 
• Überwurfmutter
• Mischrohr 
  • mit Mischdrüse 
  • Hier werden Acetylen und Sauerstoff miteinander gemischt, damit es in Form einer Stichflamme vor der Schweißdrüse verbrennen kann. 
• Schweißdrüse

Verbunden mit Gummischläuchen, ist der Schweißbrenner mit der Gasflasche unzertrennbar. 

Je nach Inhaltsstoff variiert die Farbe der Schläuche: 

• Sauerstoff = blaue Schläuche 
• Acetylen = rote Schläuche 

Was bedeutet Nachlinksschweißung? 

Nachlinksschweißung wird angewendet, wenn dünne Bleche, Dicke bis 3 mm, geschweißt werden sollen. 

Beim Nachlinksschweißen solltest du diese Punkte beachten: 

• Schweißflamme zeigt in Schweißrichtung 
• Schmelzbad liegt außerhalb liegt außerhalb der höchsten Flammentemperatur
• Schweißflamme wird am Durchschweißen der Nahtwurzel durch Schweißstab gehindert 
• Schweißwärme wärmt Schweißfuge vor + ermöglicht hohe Schweißgeschwindigkeit 

Was ist unter Nachrechtsschweißen zu verstehen? 

Das Verfahren des Nachrechtsschweißens wird bei Blechen angewendet, die eine Dicke von circa 3 mm Dicke aufweisen. 

Was bedeutet Pressschweißen? 

Unter Pressschweißen versteht man eine Schweißverbindung, bei der die Teile in teigigem Zustand durch Druck oder Pressung, jedoch ohne Zusatzwerkstoff, zusammengefügt werden. 

Pressschweißen lassen sich nur Werkstoffe, die bei einer bestimmten Temperatur teigig werden und nicht, wie z.B. Gusseisen, vom festen unmittelbar in den flüssigen Zustand übergehen. 

Durch Hammerschläge oder auch maschinell kann der notwendige Druck ausgeübt werden. 

Zu dem Verfahren des Pressschweißens gehört die Punktschweißung. 

Punktschweißen 

Punktschweißen ist ein Widerstandspressschweißen. Beim Punktschweißen werden zwei Materialien miteinander verbunden, die sich in einem teigigen Zustand befinden. Sie werden ohne Zusatzstoffe an einzelnen Schweißpunkten durch Wärme und Druck miteinander verschweißt.

Der Druck wird durch stiftförmige Kupferelektroden ausgeübt. Über die Kupferelektroden und die zusammengepressten Bleche fließt kurzzeitig ein großer Strom. Durch den elektrischen Widerstand an der Verbindungsstelle entsteht die Schweißwärme. 

Die Stromstärke, Schweißzeit und der Druck müssen aufeinander abgestimmt sein. 

Schweißen für Anfänger und Heimwerker

Vorbereitung

Vor dem Schweißen müssen die Werkstücke vorbereitet werden: 

• Farbe entfernen 
• Rost entfernen 
• andere Rückstände und Verschmutzungen entfernen

Für ein schnelles Beseitigen dieser Verschmutzungen bietet sich ein Winkelschleifer an. Andernfalls kann Drahtbürste oder eine Feile verwendet werden. 

Bei Werkstücken, welche dicker als 6 mm sind, sollten die kanten v-förmig angeschliffen werden. Diese V-Kante lässt die Verbindung beider Werkstücke belastbarer sowie haltbarer werden. 

Wie werden die Werkstücke beim Schweißen miteinander verbunden? 

Gerade für Heimwerker ist es von Vorteil, erst einmal eine Probe-Schweißung durchzuführen. Dafür eignen sich Werkstücke, welche keine weitere Verwendung mehr finden. Diese Probe-Schweißung kein ein sicheres Gefühl verschaffen und der Heimwerker lernt: 

• Wie funktioniert das Schweißgerät? 
• Welche Vorgänge gibt es beim Schweißen? 
• Welche Schritte sind nötig? 
• Wurde die Oberfläche ausreichend gesäubert? 
• In welchem Winkel muss geschliffen werden? 
• Welche Geschwindigkeit eignet sich für ein optimales Schweißergebnis? 

Fügen der beiden Werkstücke 

Zum Fügen werden die beiden Werkstücke dicht aneinander gelegt, sodass sie sich berühren. An eines der Werkstücke wird nun eine Masseklemme geklemmt. Diese Masseklemme befindet sich am Massekabel. 

Die Elektrode wird nun am Elektrodenhalter des Kabels befestigt. 

Sind die Werkstücke zwischen 2 und 5 mm dick, so wird eine Elektrode mit einem Durchmesser von 2,5 mm verwendet. 

Nun wird die Stromstärke von 120 Ampere eingestellt. Das Werkstück kann nun mit der Elektrode berührt werden. Durch diese Berührung wird der Lichtbogen entzündet. 

Der Heimwerker oder auch Anfänger lässt die Elektrode nun gleichmäßig über die Schweißstelle gleiten und tätigt dabei leicht pendelnde Bewegungen. Durch das Verschweißen der beiden Werkstücke entsteht nun eine Schweißnaht.

Bei der Verbindung von Werkstücken, die stärker als 5 mm sind, sollte eine Elektrode mit einem Durchmesser von 3,25 mm gewählt werden. Zudem muss die Stromstärke auf 170 Ampere geschaltet werden. 

FAQ-häufig gestellte Fragen 

Dieser Artikel beschäftigte sich mit dem Schweißen. Du hast erfahren, welche Verfahren es gibt und wie auch Heimwerker und Anfänger richtig schweißen können. Worauf sollte unbedingt geachtet werden? Wir haben aufgeklärt!