Ausführlicher Ratgeber zum Plasmaschweißen, Teil VII

Ausführlicher Ratgeber zum Plasmaschweißen, Teil VII

Beim Plasmaschweißen handelt es sich um ein Schmelz-Schweißverfahren. Es gehört in die Gruppe der Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren und ist eng mit dem WIG-Schweißen verwandt. Verglichen mit dem klassischen WIG-Schweißen, bietet das Plasmaschweißen aber ein paar wichtige Vorteile.

Ratgeber zum Plasmaschweißen

Der tiefere Einbrand, die konzentrierte Wärmeeinbringung, der stabilere Lichtbogen oder der Pilotlichtbogen, der dem Schweißer dabei hilft, den Anfang der Schweißnaht zu finden, sind ein paar Beispiele.

Jedenfalls haben die Pluspunkte sicher dazu beigetragen, dass das Plasmaschweißen aus Handwerk und Industrie nicht mehr wegzudenken ist. Und das obwohl das Schweißverfahren zu den jüngsten Fügeverfahren gehört. In Deutschland wurde es erst in den 1960er-Jahren eingeführt.

Wir haben einen ausführlichen Ratgeber zum Plasmaschweißen zusammengestellt und das Fügeverfahren einmal genau unter die Lupe genommen. In den einzelnen Beiträgen ging es um grundlegendes Wissen und die verschiedenen Verfahren, in die sich das Plasmaschweißen gliedert. Daneben haben wir die Schweißanlage und die Schweißparameter erklärt. Natürlich haben wir auch besprochen, wie das Schweißverfahren durchgeführt wird und was es in Sachen Arbeitssicherheit zu beachten gilt.

Als Abschluss der Beitragsreihe kümmern wir uns jetzt noch um Werkstoffe und Anwendungsbereiche vom Plasmaschweißen.

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Geeignete Werkstoffe fürs Plasmaschweißen

Ähnlich wie das WIG-Schweißen eignet sich auch das Plasmaschweißen zum Fügen von verschiedensten Metallen und Metalllegierungen. Bei einigen Werkstoffen muss der Schweißer aber ein paar Besonderheiten beachten. Was beim Plasmaschweißen von unlegierten, niedriglegierten und hochlegierten Stählen sowie von Aluminium und Aluminiumlegierungen gilt, haben wir in Teil VI des Ratgebers erklärt.

Beim Plasmaschweißen sorgt der Lichtbogen dafür, dass die Wärme sehr konzentriert eingebracht werden kann. Das wirkt sich speziell bei Kupfer und Kupferlegierungen sehr positiv aus. Denn sie kennzeichnen sich durch ihre große Wärmeleitfähigkeit. Das Vorwärmen, das normalerweise vor allem bei Werkstücken mit dickeren Wandstärken notwendig ist, um einen ausreichenden Einbrand sicherzustellen, kann beim Plasmaschweißen deshalb geringer ausfallen oder sogar komplett weggelassen werden.

Neben Stahl, Aluminium, Kupfer und deren Legierungen eignen sich auch Nickel und Nickellegierungen sehr gut für das Plasmaschweißen. Gleiches gilt für Titan und Titanlegierungen.

Gängige Werkstoffe beim Plasma-Auftragsschweißen

Beim Plasma-Pulverauftragsschweißen werden im Wesentlichen zwei Aufschweißwerkstoffe verwendet. Das sind zum einen Legierungen aus Kobalt, Chrom und Wolfram. Sie werden auch als Stellite bezeichnet. Zum anderen kommen Legierungen auf der Basis von Nickel, Chrom und Bor, auch Colmonoy genannt, zur Anwendung.

Weil beim Schweißvorgang die Stromstärke und die Menge des pulverförmigen Zusatzstoffes getrennt voneinander eingestellt sind, kann es bei geringfügigen Vermischungen bleiben. Die Folge davon ist, dass es ausreicht, sehr dünne Schichten aufzuschweißen.

Das Plasma-Heißdrahtverfahren wird in erster Linie eingesetzt, um korrosionsbeständige Beschichtungen aus Chrom-Nickel-Stahl aufzubringen. Außerdem wird dieses Verfahren angewendet, wenn Legierungen aus Nickel und Chrom das Werkstück besser vor Verschleiß schützen sollen.

Das Plasmalöten

Nachdem zum Beispiel in der Autoindustrie immer öfter verzinkte Bleche verarbeitet werden, spielt das Lichtbogenlöten als Ersatz für das Schweißen eine zunehmend große Rolle. Dabei hat sich neben dem MIG-Löten auch das Plasmalöten fest etabliert.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem Mikro- oder dem Soft-Plasmaschweißen und dem Plasmalöten besteht in der Art des verwendeten Schweißzusatzes. So werden beim Schweißen üblicherweise Drähte oder Stäbe aus dem gleichen oder einem ähnlichen Stahl verwendet.

Beim Plasmalöten hingegen kommen Legierungen auf Kupferbasis zum Einsatz. Bei verzinkten Blechen handelt es sich dabei um Silizium- oder Zinnbronzen, bei Blechen mit Aluminiumbeschichtungen werden auch Aluminiumbronzen genutzt.

Weil diese Zusatzwerkstoffe einen niedrigen Schmelzpunkt haben, nehmen die metallischen Überzüge durch Verdampfen oder Verbrennen weit weniger Schaden als beim Lichtbogenschweißen. Verglichen mit dem MIG-Löten bietet das Plasmalöten die Pluspunkte, dass die Naht besser aussieht und die Festigkeits- und Zähigkeitswerte des Lötguts höher sind.

Abgesehen von den Zusatzwerkstoffen, sind die Verfahren beim Mikro- oder Soft-Plasmaschweißen und Plasmalöten weitgehend gleich. Allerdings muss der Brenner beim Plasmalöten etwas anders geführt werden als beim Schweißen. So ist der Lichtbogen nicht so sehr auf den Grundwerkstoff gerichtet, sondern eher auf das Lötgut, das wie eine Art Zunge fließt.

Die Folge davon ist, dass die eingebrachte Wärme ausreicht, um die Diffusion und die Adhäsionskräfte in Gang zu setzen und so eine stabile Lötverbindung herzustellen. Gleichzeitig ist die Wärme nicht so groß, dass die Bleche großartig anschmelzen.

Das Plasmalöten kann manuell erfolgen. In diesem Fall wird der stabförmige Zusatz entweder von Hand zugeführt oder durch ein spezielles Gerät, das an den Brenner angeschlossen ist. Beim vollmechanischen Plasmalöten übernimmt ein Maschinenbrenner oder ein Schweißroboter die Arbeit.

Die Anwendungsbereiche vom Plasmaschweißen und Plasmalöten

Mittels Plasmaschweißen lassen sich Verbindungen herstellen, die den gesamten Bereich von hauchdünnen, folienähnlichen Stärken bis hin zu großen Wanddicken abdecken. Die Stichlochtechnik zum Beispiel macht es möglich, bis zu zehn Millimeter dicken Stahl als I-Stoß zu fügen. Bei Titan geht das sogar bis zu einer Wandstärke von zwölf Millimetern.

Erst bei dickeren Werkstücken wird eine Y-Fuge notwendig. Etwas anders sieht es beim Plasma-Auftragsschweißen aus. Hier sollte der Grundwerkstoff beim Pulverauftragsschweißen mindestens vier Millimeter und beim Heißdrahtschweißen mindestens 20 Millimeter stark sein.

Angewendet wird das Plasmaschweißen unter anderem im Rohrleitungs- und Behälterbau, etwa um Edelstahlrohre mit geschweißter Längsnaht herzustellen oder Behälter wie Fässer, Gasflaschen und Tanks zu schweißen. Im Apparatebau wiederum werden beispielsweise Kompensatoren oder Siebe plasmageschweißt. Daneben wird das Plasmaschweißen in der Dentaltechnik angewendet, wo es immer öfter das Löten ersetzt.

Das Plasma-Auftragsschweißen kommt hauptsächlich im Armaturen- und im Motorenbau zum Einsatz, um Flächen zu verstärken und zusätzlich abzudichten oder um Kleinteile wie Ventilsitze aufzuschweißen.

Das Plasmalöten schließlich hat dort sein Haupt-Anwendungsgebiet, wo dünne, weniger als ein Millimeter starke Bleche mit Metallbeschichtung verarbeitet werden. Das trifft in erster Linie auf den Automobilbau, aber auch auf andere Industriezweige zu.

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