Fachwissen zum Autogenschweißen

Fachwissen zum Autogenschweißen 

Beim Autogenschweißen sorgt die Mischung aus einem Brenngas, meist Acetylen, und Sauerstoff im Schweißbrenner für die Flamme.

Diese Flamme bewirkt, dass das Eisen schmilzt, ohne dass es dabei oxidiert. Dadurch wird es möglich, zwei Werkstücke miteinander zu verbinden.

 

Die Zonen der Flamme

Ein effektives Autogenschweißen setzt Wissen über die verschiedenen Zonen der Flamme voraus. In dem kleinen, sehr hellen Flammenkegel unweit der Düse entstehen aus dem verbrennenden Acetylen in der Kombination mit Sauerstoff Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff:

 

Acetylen + Sauerstoff verbrennen zu Kohlenstoffmonooxid + Wasserstoff

C2H+  O2        2 CO  +  H2

 

An der Spitze, etwa 2 bis 4mm vom kleinen, hellen Flammenkegel entfernt, werden die höchsten Temperaturen erreicht, die bis zu 3200°C betragen können. In dieser Arbeitszone ist der Wasserstoff als elementarer Wasserstoff vorhanden. Dadurch wirkt er reduzierend auf das Werkstück und eine oxidfreie, blanke Oberfläche entsteht. 

In der Streuflamme, die noch etwas weiter außerhalb liegt, wandelt sich die Mischung aus Kohlenstoffmonooxid, Wasserstoff und Sauerstoff während des Verbrennens in Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf um: 

Kohlenstoffmonooxid + Wasserstoff + Sauerstoff verbrennen zu Kohlenstoffdioxid + Wasserdampf

4 CO  +  2 H2  +  3 O2       4 CO2  +  2 H2 

Die Temperaturen in der Streuflamme bewegen sich zwischen 1200 und 2600°C. Wird der Schweißbrenner so eingestellt, dass das Verhältnis zwischen Acetylen und Sauerstoff 1:1 beträgt, entsteht eine sogenannte neutrale Flamme.

Sie kommt üblicherweise zum Einsatz, wenn Werkstücke aus Eisen miteinander verbunden werden sollen. Ein höherer Anteil an Sauerstoff führt zu einer sogenannten oxidierenden Flamme.

Sie ermöglicht höhere Geschwindigkeiten beim Schweißen, erhöht gleichzeitig aber auch die Gefahr, dass sich Funken bilden und das Metall verbrennt. Mit einer oxidierenden Flamme wird in erster Linie gearbeitet, wenn Messing geschweißt wird. Ein höherer Anteil an Acetylen hat eine sogenannte aufkohlende Flamme zur Folge. Hier wird Kohlenstoff frei, der sich mit dem flüssigen Schweißgut verbindet. Dies wiederum lässt den Stahl härter werden, kann aber auch dazu führen, dass er spröde wird.

 

Die Handhabung des Autogenbrenners

Wird beim Autogenschweißen Acetylen als Brenngas verwendet, wird der Autogenbrenner in Betrieb genommen, indem zuerst das Sauerstoff- und danach das Acetylen-Ventil geöffnet wird. Anschließend wird das Gasgemisch am Mundstück entzündet, die Nachregulierung der Schweißflamme erfolgt mithilfe der Ventile.

Würde das Acetylen ohne die Zufuhr von Sauerstoff gezündet, würde eine stark rußende Flamme entstehen, die den Schweißbrenner beschädigen könnte. Ist der Schweißvorgang beendet, wird zuerst das Acetylen- und danach das Sauerstoff-Ventil geschlossen. 

Kommen Wasserstoff oder andere Flüssiggase zur Anwendung, wird bei der Inbetriebnahme des Autogenbrenners nur das Brenngas-Ventil geöffnet. Sauerstoff wird erst nach dem Zünden der Schweißflamme hinzugefügt. Auch nach dem Schweißvorgang wird wieder zuerst das Sauerstoff- und danach dann das Brenngas-Ventil geschlossen. Während des Schweißvorgangs kann die entstehende Wärme dazu führen, dass die Schweißflamme in den Brenner zurückschlägt.

Dies macht sich durch ein knallendes Geräusch bemerkbar. Um ein Weiterbrennen der Flamme im Autogenbrenner zu verhindern, müssen umgehend erst das Sauerstoff- und anschließend das Brenngas-Ventil geschlossen werden. Eine Flamme, die im Autogenbrenner brennt, könnte ihn nämlich zerstören.

Bei einem Saugbrenner, der auch Injektorbrenner genannt wird, gelangen das Brenngas und der Sauerstoff über Ventile in eine Mischdüse. Während der Sauerstoff mit 2,5 bar Druck in die innere Druckdüse strömt, wird das Brenngas nur mit etwa 0,4 bar Druck in einen Ringraum um die Druckdüse geleitet.

Durch den hohen Druck, mit dem der Sauerstoff in das Mischventil strömt, entsteht im Ringraum ein Unterdruck. Dieser Unterdruck wiederum bewirkt, dass das Brenngas angesaugt wird. Im Unterschied dazu strömen bei einem Druckbrenner das Brenngas und der Sauerstoff mit dem gleichen Druck in die Mischdüse. Druckbrenner werden allerdings nur selten verwendet.

Die Brenngaszufuhr wird beim Schweißen über farblich gekennzeichnete Ventile gesteuert. Das blaue Ventil öffnet die Sauerstoffzufuhr, das gelbe Ventil öffnet die Zufuhr von Acetylen. Andere Flüssiggase werden durch ein orangefarbenes Ventil gekennzeichnet, bei allen anderen Brenngasen ist das Ventil rot. Wasserstoff kommt nur zum Einsatz, wenn Aluminium oder Blei autogen geschweißt werden. Daneben wird Wasserstoff beim Schneidbrennen von dicken Blechen aus Stahl verwendet. Als Flüssiggas ist hauptsächlich Propan üblich, manchmal wird auch mit Erdgas geschweißt.  

 

Schneidbrennen, Gasschmelzschweißen und Autogenschweißen

Durch einen Schneidzusatz kann bei einem Schneidbrenner reiner Sauerstoff auf das Werkstück geleitet werden. Dabei wird beim Schneidbrennen zuerst die Schnittstelle erhitzt. Anschließend wird die Brenngaszufuhr gestoppt und mithilfe des Hebels reiner Sauerstoff punktgenau auf die Schnittstelle geblasen.

Dies führt zu einer Oxidation, bei der das Eisen unter starker Funkenbildung zu Eisenoxid verbrennt. In der Folge bleibt ein Spalt zurück.

Beim Gasschmelzschweißen werden die beiden Werkstücke solange erhitzt, bis sie an der Fuge schmelzen. Um die Werkstücke miteinander zu verbinden, wird dann ein stabförmiger Schweißzusatz hinzugefügt, der meist aus Stahl besteht. Da der Schweißzusatz die Schweißnaht stützt, können beim Gasschmelzschweißen auch größere Fugen und Spalten geschlossen werden.

Durch die Gasflamme wird verhindert, dass es zu einer Oxidation kommt. Da der Brenner auch schwer zugängliche Stellen erreicht und das Schweißbad während des Fügevorgangs gut einsehbar ist, wird das Gasschmelzschweißen beim Verbinden von Rohren und niedrig legierten Stählen angewendet.

Im Unterschied dazu wird das Autogenschweißen genutzt, wenn hoch legierte Stähle und Metalle wie Aluminium oder Kupfer gefügt werden sollen.

Bei Blechen, die weniger als 3mm stark sind, kommt dabei das sogenannte Nachlinksschweißen zum Einsatz. Dabei bewegt sich der Autogenbrenner in Richtung Flamme von rechts nach links. Stärkere Bleche erfordern höhere Temperaturen, zudem ist ein besserer Schutz vor der Atmosphäre notwendig. Hier kommt deshalb das sogenannte Nachrechtsschweißen zur Anwendung, bei dem sich der Brenner von der Flamme weg von links nach rechts bewegt.

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Ein Gedanke zu „Fachwissen zum Autogenschweißen“

  1. Auf ihrer Seite „fachwissen-zum-Autogenschweissen“ schreiben Sie zur Überschrift „Handhabung des Autogenbrenners“:
    „Dies macht sich durch ein knallendes Geräusch bemerkbar. Um ein Weiterbrennen der Flamme im Autogenbrenner zu verhindern, müssen umgehend erst das Sauerstoff- und anschließend das Brenngas-Ventil geschlossen werden. Eine Flamme, die im Autogenbrenner brennt, könnte ihn nämlich zerstören.“
    Gerade die von Ihnen benannte Reihenfolge des Schließens der Ventile bewirkt das von Ihnen genannte Problem und ggf. weitere Schäden / Unfallgefahren. Nicht umsonst wird das Verfahren des Öffnens und Schließens der Ventile in der BG-Information Gasschweißer – BGI 554 – folgendermaßen beschrieben:

    „Soll der Saugbrenner gezündet werden, so ist üblicherweise diese Reihenfolge einzuhalten:
    1. Sauerstoffventil öffnen
    2. Brenngasventil öffnen
    3. Ausströmendes Gasgemisch anzünden
    4. Flamme einstellen
    Zum Abstellen ist in umgekehrter Reihenfolge zu verfahren.“

    Also bitte erst Brenngasventil (Acetylen) schließen und danach das Sauerstoffventil.

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