Die Geschichte des Schweißens

Die Geschichte des Schweißens 

Heute ist das Schweißen praktisch nicht mehr wegzudenken, denn von A wie Automobilbau bis Z wie zahnmedizinisches Labor gibt es kaum einen Bereich, in dem nicht auch Schweißverfahren Anwendung finden.

Dabei kennt das Schweißen mittlerweile zahlreiche Verfahren, durch die unterschiedlichste Materialien für verschiedenste Anwendungen in höchster Qualität gefügt werden können.

 

Dies war nicht immer so, denn es war ein langer Weg, bis sich das Schweißen zu dem entwickelt hat, was es heute ist. Beendet ist der Weg sicher noch nicht, aber interessant, sich einmal näher mit der Geschichte des Schweißens zu beschäftigen, ist es allemal.Fundstücke in sumerischen Königsgräbern belegen, dass die Menschen schon etwa 4.000 vor Christus Verfahren kannten, um Materialien thermisch miteinander zu verbinden.

Seinerzeit wurden jedoch nur Gold, Silber und Kupfer verarbeitet, weshalb es sich nach heutigem Verständnis weniger um Schweißverbindungen, sondern vielmehr um Hartlötungen handelt. Aber auch das Weichlöten war bereits in der Antike bekannt, Belege dafür finden sich sowohl bei den alten Griechen als auch im alten Ägypten. Daher gilt das Löten heute als das älteste thermische Verbindungsverfahren.  Mit dem Feuerschweißen, einem Pressschweißverfahren, ist eine erste Form des Schweißens seit der Verwendung von schmiedbarem Eisen bekannt.

Es wurden Waffen, Werkzeuge, Kunstgegenstände und viele andere Arbeiten gefunden, deren Alter auf über 3.000 Jahre geschätzt wird, und es gilt als sicher, dass auch in Kleinasien bereits um 1.400 vor Christus Eisen verschweißt wurde. In der Literatur wird ab etwa 690 vor Christus von Personen berichtet, die das Schweißen von Eisen beherrscht haben sollen.

Besonders eindrucksvolle Belege für die handwerklichen Fähigkeiten im Bereich des Feuerschweißens stammen aus dem Mittelalter, wo neben Waffen und Kettenhemden auch überaus kunstvolle Rüstungen angefertigt wurden.

Auch das Wort Schweißen als solches findet seine Wurzeln vermutlich im Feuerschweißen. Bei diesem Schweißverfahren bewirkte nämlich das Schmiedefeuer, dass die Oberfläche der Werkstücke ins “Schwitzen” kam, was dann zu der Verbindung führte.Über eine sehr lange Zeit sollte das Feuerschweißen das einzige Schweißverfahren bleiben. Dies änderte sich erst, als es mithilfe von Sauerstoff und Brenngasen gelang, eine so energiereiche Flamme zu erzeugen, dass die Anwendung von Druck bei einer Schmelzschweißung überflüssig wurde.

Das Gasschmelzschweißen war erfunden, zum ersten Mal wurde es 1840 angewandt. Früher wurde das Gasschmelzschweißen übrigens oft als Autogenschweißen bezeichnet. Dies erklärt sich damit, dass sich das Wort autogen aus dem griechischen auto- für selbst und dem lateinischen genere für erzeugen zusammensetzt.

Wirklich in Schwung kam die Entwicklung jedoch erst, als es möglich wurde, Calciumcarbid und Acetylen großtechnisch zu erzeugen. Nachdem außerdem eine Methode entwickelt worden war, um den Sauerstoff aus der Luft zu gewinnen, konnte die Verbrennungsluft durch reinen Sauerstoff ersetzt werden. Dies erhöhte die Temperatur und damit auch die Leistungsfähigkeit der Flamme deutlich.

Zwischen 1901 und 1905 entstand das Brennschneiden, das bis heute ein wichtiges Verfahren geblieben ist, um Werkstücke für Schweißarbeiten vorzubereiten. Bis in die 1910er-Jahre war das Gasschmelzschweißen das wichtigste und am häufigsten angewandte Schweißverfahren.

Danach gewannen das Lichtbogen- und das Widerstandsschweißen immer mehr an Bedeutung, bis sie das Gasschmelzschweißen Mitte der 1940er-Jahre schließlich nahezu komplett abgelöst hatten. Vor allem das Schweißen von Nichteisenmetallen und hier insbesondere der Leichtmetalle erfolgte mithilfe der Schutzgasschweißverfahren.Die Entwicklung der Lichtbogenschweißverfahren dauerte deutlich länger. Erste Experimente hatte es zwar schon im 18. Jahrhundert gegeben, aber erst nachdem elektrischer Strom sicher, stabil und in großem Umfang erzeugt werden konnte, wurde es möglich, auch die Entwicklung von elektrischen Schweißverfahren voranzubringen.

1885 erhielt der Russe Nikolai Nikolaijewitsch Bernados, der heute als Erfinder des Lichtbogenschweißens gilt, das Patent für sein Schweißverfahren. Er nutzte einen Kohlelichtbogen, um Metalle und Legierungen aufzuschmelzen, und setzte einen Zusatzdraht als Ersatz für fehlenden Werkstoff ein.

Der deutsche Ingenieur Zerener erfand ein anderes Verfahren. Er arbeitete mit einem Lichtbogen, der zwischen zwei Kohleelektroden brennt, und verwendete starke Magnete, um den Lichtbogen an die Schweißstelle zu lenken. 1889 erhielt Zenerer das Patent für sein Schweißverfahren, die Methode konnte sich aber nicht durchsetzen. Nur ein Jahr später stellte der russische Ingenieur Nikolai Gawrilowitsch Slawjanow seine Variante des Lichtbogenschweißens vor.

Slawjanow verzichtete auf eine zusätzliche Elektrode und erzeugte den Lichtbogen stattdessen zwischen dem Werkstück und einer Metallelektrode, die gleichzeitig auch der Zusatzwerkstoff war. Sein Verfahren fand großen Zuspruch und kam schon kurze Zeit später in den ersten Unternehmen zum Einsatz. Trotzdem sollte es noch Jahrzehnte dauern, bis das Lichtbogenschweißen insgesamt an Bedeutung gewann. Entscheidende Meilensteine waren die Entwicklung von umhüllten Stabelektroden durch Kjellberg 1907 und Strohmeyer 1912 sowie die Einführung der ersten mit den heutigen Fülldrahtelektroden vergleichbaren Elektroden 1931.

Da die Elektroden bis zu diesem Zeitpunkt nicht um den Kernstab gepresst, sondern getaucht worden waren, setzte die Technik der Umhüllungsdicke Grenzen. Mit den neuen Elektroden wurde es möglich, mit Schweißtransformatoren als einfache und preiswerte Stromquellen zu arbeiten. Dadurch konnte sich das Lichtbogenhandschweißen dann auch in kleineren Handwerksbetrieben verbreiten. Ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts sollte das Schweißen eine rasante Entwicklung hinlegen.

So entstand 1946 das WIG-Schweißen als Weiterentwicklung des Kohle-Lichtbogenschweißens, zwei Jahre später wurde das MIG-Schweißen erfunden und 1951 wurden das Plasma- sowie das Elektroschlackeschweißen entwickelt. Etwa zur gleichen Zeit hielten die neuen Schweißverfahren Einzug in die Industrie. Von da an sollte es dann fast jedes Jahr Neuerungen geben.

Den Anfang machte dabei das MAG-Schweißen, gefolgt vom Reib- und Ultraschallschweißen. 1957 gab es die ersten industriellen Elektroschweißanlangen, nur drei Jahre später wurde der erste Schweißroboter vorgestellt. In den 1960er-Jahren entstand das Laserschweißen, in den beiden folgenden Jahrzehnten wurden die Impulsvarianten der Lichtbogenschweißverfahren entwickelt und ab den 1990er-Jahren kamen schließlich neue Hochleistungsvarianten des MAG-Schweißens zur Anwendung.

Die Geschichte des Schweißen ist aber nicht nur durch die Einführung neuer Verfahren beeinflusst. Auch die Forschung im Hinblick auf Werkstoffe führte dazu, dass zunehmend mehr Materialien, Schutzgase, Zusatzstoffe und andere Hilfsmittel zur Verfügung stehen, die sowohl verfahrenstechnisch als auch unter den Gesichtspunkten der Qualität und der Wirtschaftlichkeit entscheidende Rollen spielen.

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