Schweißen

Schweißen 

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Das Schweißen bezeichnet eine Tätigkeit, die verschiedene Werkstoffe unlösbar miteinander verbindet. Grundsätzlich unterscheidet man dabei Schmelzschweißen, bei dem Metall- oder Kunststoffteile durch Anschmelzen und dem anschließenden Zusammenfließen der entstandenen Schmelzmassen miteinander verbunden werden, von Pressschweißen, bei dem die Verbindung durch das Zusammenstauchen der erhitzen Oberflächen unter hohen Druck erfolgt.

Daneben unterscheidet man das Schweißen in Verbindungs- und Auftragsschweißen. Beim Verbindungsschweißen geht es darum, zwei Werkstücke miteinander zu verbinden, was mittels einer Schweißnaht, einem Schweißpunkt oder einer Schweißfläche erfolgt. Der Zweck von Auftragsschweißen ist, ein Werkstück durch das Schweißen zu beschichten, wobei man hier bei artfremden Werk- und Auftragsstoffen den Auftrag in Panzerungen, Plattierungen und Pufferschichten unterteilt.

Je nach Schweißverfahren fällt die Anleitung für das Schweißen etwas anders aus, allgemein enthält eine Anleitung jedoch die Vorbereitung, den eigentlichen Schweißvorgang und eine eventuell erforderliche Nacharbeit.

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Weiterführende Artikel, Tipps, Schweißthemen und Übersichten:

• Fehlerquellen bei Schweißarbeiten
• Fachtheoretische Ausbildungen im Bereich Schweißen
• Die Geschichte des Schweißens
• Fachzeitschriften der Metallindustrie und Metallbearbeitung
• Der Konstruktionsschweißer im Berufsportrait
• Fachinfos zum Formieren

Kapitel 2:

• Handhabung und Einsatz von MIG – MAG
• Wie funktioniert ein Plasmaschneidgerät?
• Infos über WIG Inverter
• Lehrgang als Schweißfachingenieur
• Tipps zum Schweißen von Grauguss
• Auflistung der Fügeverfahren

Kapitel 3:

• Infos zum Thema Schweißsimulation
• Arbeitsschutz beim Schutzgasschweißen
• Fehlerursachen beim MIG-Schweißen von Aluminium
• Schutzgase beim MIG- MAG- und WIG-Schweißen
• Anleitung zum MIG-Lötschweißen
• Gesundheitliche Gefahren beim Schweißen

Der Schweißvorgang  

Bei jedem Schweißvorgang müssen aufgrund der hohen Temperaturen entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden. Diese bestehen aus geeigneter Kleidung, einem Schweißschild, das die Augen vor dem extrem hellen Lichtbogen der Schweißflamme schützt sowie entsprechende Brandschutzvorkehrungen.

Bevor Werkstücke miteinander verschweißt werden können, müssen diese, zumindest an der Nahtstelle gereinigt werden, da eine Schweißung auf beispielsweise Öl, Wachs- oder Lackschichten nicht hält.

Die für das Schweißen benötigte Wärme wird von außen, beispielsweise mit einem Brenner zugeführt. Um den Kreislauf zu gewährleisten, wird beim Elektroschweißen das Werkstück wird mit der Masse, einer Klemme, die als Minuspol fungiert, verbunden.

Das Schweißverfahren

Wichtig beim Schweißen ist, darauf zu achten, dass der Werkstoff nach dem Verbinden unter großer Wärmeeinwirkung und dem darauffolgenden Abkühlen spröde werden oder sich verhärten kann, daher muss je nach Werkstoff das richtige Schweißverfahren und -gut ausgewählt werden.

Zudem gilt beim Schmelzschweißen von Stahl, dass bei höherfestem oder legiertem Stahl dauerhafte Verbindungen nur dann zustande kommen, wenn weitere Zusatzmaßnahmen wie beispielsweise Vorwärmen oder langsames Auskühlen getroffen werden.

Weiterführende Schweißtechniken und Schweißerberufe:

• Berufsportraits Kunststoffschweißer und Rohrschweißer
• Anleitung zum Quellschweißen und Warmgasschweißen
• Infos und Tipps zu Schweißelektroden
• Fachinformationen zum Orbitalschweißen
• Fachinformationen zum Widerstandsschweißen

• Fachinformationen zum Wolfram-Inertgasschweißen
• Schweißer im Zentralheizungs- und Lüftungsbau
• Berufsportrait Maschinenführer – Schweißanlagen
• Löten von Aluminium
• Berufsportrait Schweißtechniker

• Die Geschichte von Stahl – ein Überblick
• Ausbildungsberuf: Fachkraft für Metalltechnik mit Fachrichtung Konstruktionstechnik
• Schweißen für/als Heimwerker: die wichtigsten Grundlagen auf einen Blick
• Hintergrundwissen zum Stichwort „Metallrohstoffe“
• Was ist ein Heißriss?
• Übersicht: Schweißnahtfehler

• Fachinfos zum Stichwort „Schweißeignung“
• Die wichtigsten Industriegase in der Übersicht
• Das MSG-Löten
• Berufsportrait: Klebfachkraft
• Fachwissen zum Stichwort „Fugenhobeln“

Thema: Anleitung zum Schweißen 

Übersicht Schweißlehrgänge 

Nahezu alle metallverarbeitenden Handwerks- und Industriebetriebe setzen das Schweißen ein, um unterschiedliche Produkte wirtschaftlich und qualitätsgerecht herzustellen.

Allerdings dürfen Schweißarbeiten nur von ausgebildeten Schweißern durchgeführt werden, die über entsprechende handwerkliche und fachliche Kenntnisse verfügen.

Schweißlehrgänge werden in Kursstätten des DVS oder des TÜV, in schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalten und in anderen autorisierten Lehranstalten nach internationalen Ausbildungsrichtlinien angeboten.

Die Dauer eines Schweißlehrgangs richtet sich danach, ob der Lehrgang in Voll- oder Teilzeit durchgeführt wird, über welche Vorkenntnisse der Auszubildende verfügt, welche Qualifikation durch den Lehrgang abgestrebt wird und letztlich wer Anbieter des Schweißlehrgangs ist, wobei die Lehrgänge entweder aus Kursen bestehen, die aufeinander aufgebaut sind oder aus einzelnen Ausbildungsmodulen, die je nach Bedarf ausgewählt werden können.

Zu den typischen Lehrgängen, die angeboten werden, gehören Schweißlehrgänge für

• das Metallschutzgasschweißen
• das Lichtbogenhandschweißen, auch als E-Schweißen bezeichnet
• das Wolfram-Invertgasschweißen
• das Gasschweißen
• das Rohschweißen
• sowie Kombinationen aus mehreren Schweißverfahren.

Ziel der Lehrgänge ist, Anfänger in das Schweißen und Löten einzuführen und die Kenntnisse von Fortgeschrittenen aufzufrischen und zu vertiefen. Die Inhalte von Schweißlehrgängen bestehen, je nach Schweißverfahren, beispielsweise im Erstellen von Kehlnähten in allen Positionen, von Stumpfnähten an unterschiedlichen Blechdicken und in verschiedenen Positionen oder im Rohrschweißen ebenfalls in unterschiedlichen Positionen.

Nach dem Schweißlehrgang enthält der Teilnehmer eine Teilnahmebestätigung und überdies einen Schweißerpass bei erfolgreich abgelegter Prüfung im jeweiligen Schweißverfahren. Allerdings unterscheidet man hierbei zwischen Ausbildungen, die aus modular aufgebauten Lehrgängen oder aus aufeinander aufbauenden Lehrgängen bestehen.

Schweißberechtigungen 

Die Schweißberechtigungen bei modular aufgebauten Lehrgängen beziehen sich jeweils auf ein Schweißverfahren und einen Werkstoff oder ein Produkt, in Abhängigkeit zu den Erfordernissen der Arbeitsstätte und den persönlichen Vorkenntnissen.

Ziel einer Schweißerausbildung durch aufeinander aufgebaute Lehrgänge ist eine umfassende Qualifikation. Daneben werden Schweißlehrgänge häufig besucht, um sich auf die Wiederholung einer nichtbestandnen Prüfung vorzubereiten.

Die 4 wichtigsten manuellen Schweißverfahren im kompakten Überblick

Mittlerweile gibt es eine Vielzahl verschiedenster Schweißverfahren. Dies ist auch nicht weiter verwunderlich, denn schließlich gibt es kaum einen Bereich, in dem nicht auch Schweißarbeiten durchgeführt werden.

Um den jeweiligen Anforderungen gerecht werden zu können, wurden die Schweißverfahren konstant weiterentwickelt. Dabei gibt es sowohl im manuellen als auch im automatisierten Bereich einige Schweißverfahren, die sehr häufig zur Anwendung kommen, und andere Schweißmethoden, die eher auf Sonderaufgaben beschränkt sind.

Hier die vier wichtigsten manuellen Schweißverfahren
im kompakten Überblick:

1. Das Gasschweißen

Beim Gasschweißen bildet eine Flamme aus Acetylen und Sauerstoff, die im Verhältnis 1:1 durch den Schweißbrenner strömen, die Wärmequelle. Nach der Entzündung entsteht durch chemische Reaktionen der Gase untereinander eine Flamme mit einer reduzierend wirkenden Flammenzone dicht hinter dem Flammenkegel.

Durch zusätzliche 1,5 Teile Luftsauerstoff verbrennen die Acetylenbestandteile in der Beiflamme vollständig. Die Schweißflamme wiederum wird an der Schweißfuge entlang geführt, wodurch die Flächen, die verbunden werden sollen, aufschmelzen. Gleichzeitig wird von Hand ein Schweißstab als Schweißzusatz in die Schmelzzone eingebracht. Dieser Schweißstab schmilzt ab und füllt dadurch die Schweißfuge.

Die reduzierende Flammenzone legt sich bis zu seinem Erstarren als Hülle um das Schweißbad und schützt es so vor Luftzutritt. Der Acetylen- und Sauerstoffverbrauch liegt je nach Flammengröße bei rund 100 Litern pro Stunde je Millimeter Dicke des Werkstücks, die Abschmelzleistung beträgt 0,5kg pro Stunde.

Das Gasschweißen ist ein Schweißverfahren, das in allen Schweißpositionen universell eingesetzt werden kann und sich für bis zu 6mm dicke Bleche und Rohre aus legierten und unlegierten Stählen eignet.

Da das Aufschmelzen des Werkstoffs und das Abschmelzen des Schweißstabs als Schweißzusatz getrennt voneinander gesteuert werden können, können durch das Gasschweißen auch dann fehlerfreie Schweißnähte hergestellt werden, wenn die Nahtvorbereitung eher ungenau war.

Das Gasschweißen kommt vor allem im Rohrleitungsbau, im Karosseriebau, im Installationsbereich und bei Reparaturschweißarbeiten zum Einsatz.

2. Das Lichtbogenhandschweißen

Beim Lichtbogenhandschweißen dient ein Lichtbogen als Wärmequelle. Dieser Lichtbogen brennt zwischen dem Werkstück und einer umhüllten Stabelektrode, die gleichzeitig als Schweißzusatz fungiert.

Durch den Lichtbogen schmilzt zum einen der Grundwerkstoff auf und zum anderen schmelzen der Kernstab und die Umhüllung der Stabelektrode in Tropfen ab. Während der Kernstab der Elektrode häufig aus unlegiertem Stahl besteht, setzt sich die Umhüllung aus mineralischen Stoffen oder Zellulose zusammen.

Dabei hat die Umhüllung mehrere Aufgaben. So soll sie die Leitfähigkeit der Lichtbogenstrecke verbessern, das Schweißbad vor dem Zutritt von Luft schützen, indem sie Gase und Schlacke bildet, und das Schweißbad mit den notwendigen Legierungselementen anreichern.

Die Zusammensetzung der Umhüllung wirkt sich außerdem auf die Größe der Tropfen, die Viskosität des Schweißbads, die Entfernbarkeit der Schlacke, die Schweißposition und die Schweißstromart aus.

Das Lichtbogenhandschweißen eignet sich für unlegierte und legierte Stähle, Bleche und Rohre. Werkstücke, die dicker sind als 3mm, können in allen Positionen und auch unter Baustellenbedingungen miteinander verbunden werden. Die verwendeten Stabelektroden sind zwischen 250 und 450mm lang und haben einen Durchmesser von 2, 2,5, 3,2, 4 oder 5mm. Die Abschmelzleistung liegt bei 3,5kg pro Stunde.

Anwendung findet das Lichtbogenhandschweißen unter anderem im Metall-, im Maschinen-, im Rohrleitungs- und im Behälterbau sowie in Schlossereien.

3. Das Metall-Schutzgasschweißen

Beim Metall-Schutzgasschweißen setzt sich die Schweißanlage aus der Schweißstromquelle, der Schutzgasversorgung, der Drahtfördereinrichtung, der Steuereinheit und einem Schlauchpaket mit Schweißbrenner zusammen.

Durch das Schlauchpaket werden dem Schweißbrenner das Schutzgas, der Schweißstrom und eine Drahtelektrode als Schweißzusatz zugeführt. Über einen Gleitkontakt gelangt der Schweißstrom im Stromkontaktrohr des Schweißbrenners in die Drahtelektrode. Durch den sichtbar brennenden Lichtbogen, der zwischen der Elektrode und dem Werkstück entsteht, schmilzt die Drahtelektrode in Tropfen ab.

Da der Schweißstrom direkt vor dem Lichtbogen zugeführt wird, ergibt sich eine hohe Strombelastbarkeit der Drahtelektrode. Dadurch wiederum wird es möglich, sowohl dünne als auch dicke Werkstücke miteinander zu verbinden. Werden Nichteisenmetalle gefügt, sind inerte Schutzgase wie Argon oder Helium für den Schutz des Schweißbads vor Lufteinwirkung zuständig.

In diesem Fall wird vom Metall-Inertgasschweißen, kurz MIG-Schweißen, gesprochen. Beim Schweißen von unlegierten und legierten Stählen schützen aktive Gase wie Kohlendioxid oder Gasgemische aus Argon, Kohlendioxid und Sauerstoff das Schweißbad vor Luftzutritt. Dieses Schweißverfahren wird Metall-Aktivgasschweißen, kurz MAG-Schweißen, genannt.

Die verwendeten Drahtelektroden haben üblicherweise einen Durchmesser von 0,8, 1, 1,2 oder 1,6mm, der Draht wird mit einer Geschwindigkeit von 15 Metern pro Minute zugeführt. Geschweißt wird je nach Schweißarbeit mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom, die Abschmelzleistung liegt bei 7kg pro Stunde.

Das Metall-Schutzgasschweißen eignet sich für Werkstücke aus Stählen, Aluminium und Nichteisenmetallen mit Dicken zwischen 0,6 und 100mm. Es kann in allen Schweißpositionen durchgeführt werden. Lediglich unter Baustellenbedingungen kann das Metall-Schutzgasschweißen schwierig werden, denn Seitenwind kann die Schutzgasabdeckung stören.

Das MAG- und MIG-Schweißen wird in vielen verschiedenen Bereichen angewendet, unter anderem im Stahl-, Metall-, Maschinen- und Apparatebau, im Bereich der Kraftfahrzeugherstellung und bei Reparaturschweißarbeiten.

4. Das Wolfram-Inertgasschweißen

Beim Wolfram-Inertgasschweißen, kurz WIG-Schweißen, brennt ein Lichtbogen als Wärmequelle zwischen dem Werkstück und einer Wolframelektrode.

Die Wolframelektrode ist in den Schweißbrenner eingespannt, schmilzt aber nicht ab. Der Schweißzusatz wird von Hand in den Lichtbogen eingebracht, wo er dann tropfenförmig schmilzt. Aus dem Schweißbrenner strömt ein inertes Schutzgas, das üblicherweise aus Edelgasen wie Argon oder Helium besteht.

Die Aufgabe dieses Schutzgases besteht darin, die Wolframelektrode, das Schweißbad und die angrenzenden Werkstoffbereiche vor Lufteinfluss zu schützen. Der Schutzgasverbrauch bewegt sich zwischen 10 und 15 Litern pro Stunde. Da die Wolframelektrode nur in Grenzen thermisch belastbar ist, liegt die Abschmelzleistung bei maximal 0,5kg pro Stunde.

Das WIG-Schweißen eignet sich für Werkstücke mit Dicken zwischen 0,5 und 5mm aus unlegierten und legierten Stählen, Kupfer, Aluminium, Titan, Nickelwerkstoffen und Nichteisenmetallen. Sind die Werkstücke dicker als 5mm, kommt das WIG-Schweißen nur bei den Wurzellagen zum Einsatz. Es kann in allen Positionen angewendet werden, wobei bei Stahl, Kupfer, Titan und Nickel mit Gleichstrom und bei Aluminium mit Wechselstrom geschweißt wird.

Da Wind von der Seite die Schutzgasabdeckung beeinträchtigt, kann unter Baustellenbedingungen allerdings nicht geschweißt werden. Zu den typischen Anwendungsbereichen vom Wolfram-Inertgasschweißen gehören der Apparate- und Kesselbau, der Anlagenbau im Lebensmittelbereich, die Feinwerktechnik sowie die Luft- und Raumfahrttechnik.