Übersicht: Gase beim Schweißen

Übersicht: Gase beim Schweißen

Je nach Schweißverfahren werden unterschiedliche Gase verwendet. Hier ist eine Übersicht über die Gase beim Schweißen!

Beim Schweißen kommen, abhängig vom durchgeführten Schweißverfahren, verschiedene Gase zur Anwendung. So werden bei inerten Schutzgasschweißverfahren Edelgase verwendet. Denn Edelgase schützen das Schweißgemisch vor der Umgebungsluft, ohne chemisch mit der abschmelzenden Elektrode oder der Schmelze zu reagieren.

Aktive Schutzgase und Gasmischungen aus aktiven und inerten Schutzgasen wiederum werden danach ausgewählt, welche Eigenschaften die Schweißnaht haben soll. Am häufigsten wird mit Argon, Helium, Kohlendioxid, Stickstoff oder Gemischen aus den genannten Gasen geschweißt. Dabei können Gasgemische auch zusätzliche Gase wie beispielsweise Sauerstoff enthalten.

 

Übersicht: Gase beim Schweißen

[Gase]

 

Argon (Ar) als Schutzgas beim Schweißen

Argon ist ein Edelgas und zugleich das Edelgas, das auf der Erde am häufigsten vorkommt. Das Gas macht rund ein Prozent der Erdatmosphäre aus. Anders als in Wasser löst sich Argon in Metallschmelzen nicht auf. Und wie bei allen Edelgasen kommt es auch bei Argon nur unter extremen Bedingungen zu einer chemischen Reaktion.

Aus diesem Grund wird Argon beim Schweißen als inertes und somit inaktives Schutzgas eingesetzt. Dabei legt sich das Argon um den Lichtbogen und die Schmelze und schirmt sie gegen Einflüsse des reaktionsfreudigen Sauerstoffs aus der Atmosphäre ab.

Der Name Argon leitet sich aus dem Griechischen ab und bedeutet übersetzt soviel wie träge. Als tatsächlich sehr träges Schutzgas wird Argon beim Schweißen der verschiedensten Metalle verwendet, in erster Linie aber bei den Metallen, die bei hohen Temperaturen mit Stickstoff reagieren. Zu diesen Metallen gehören beispielsweise Titan, Wolfram und Tantal. Angewendet wird Argon entweder pur oder als Bestandteil eines Gasgemisches.

Flüssig wird Argon erst bei einer Temperatur von -185 °C. Seine Dichte ist höher als die von Sauerstoff und Stickstoff. Damit ist Argon schwerer als Luft. Da Argon vergleichsweise einfach aus der Luft gewonnen werden kann, ist es das kostengünstigste Edelgas. Für Schweißarbeiten wird Argon in Gasflaschen angeboten.

 

Helium (He) als Schutzgas beim Schweißen

Wie Argon ist auch Helium ein Edelgas. Gleichzeitig ist Helium das Element, das im Universum am zweithäufigsten vorkommt. Helium ist leichter als Luft und steigt deshalb nach oben. Aus diesem Grund werden gerne Luftballons mit Helium gefüllt. Aber auch in der Luftfahrt wird Helium verwendet. Beim Schweißen kommt Helium als inaktives Gas bei inerten Schweißverfahren zum Einsatz.

Der große Pluspunkt von Helium ist, dass das Edelgas bei jedem Metall eingesetzt werden kann. Es gibt keinen Stoff, mit dem Helium freiwillig reagiert. Daher ist es ideal geeignet, um Schweißarbeiten aller Art zu schützen. Allerdings ist Helium vergleichsweise teuer. Denn das Edelgas ist nicht in der Luft enthalten, sondern muss recht aufwendig aus Erdgas gewonnen werden. Erschwert wird die Gewinnung durch die niedrigen Schmelz- und Siedetemperaturen des Edelgases.

 

Kohlendioxid (CO2) als Schutzgas beim Schweißen

Kohlendioxid oder genauer Kohlenstoffdioxid ist kein eigenständiges Element, sondern eine Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Das Gas ist wasserlöslich und schwerer als Luft. Kohlenstoffdioxid kommt in der Erdatmosphäre vor, allerdings ist sein Anteil mit rund 0,04 Prozent sehr gering.

Dafür fällt es bei chemischen und physikalischen Prozessen oft als Nebenprodukt an, beispielsweise wenn fossile Energieträger verbrennen. Dabei kann das Gas dann einfach und kostengünstig gewonnen werden.

Insgesamt ist die Reaktionsfreudigkeit von Kohlendioxid gering. Unter hohen Temperaturen wird das Gas aber instabil. Im Ergebnis kann das dazu führen, dass das Kohlendioxid mit der abschmelzenden Elektrode oder der Schmelze reagiert.

Diese Reaktionsfähigkeit ist der Grund, warum Kohlendioxid in die Gruppe der aktiven Gase eingeordnet wird. Verwendet wird das Gas beim MAG-Schweißen, um die Schweißstelle gegen Sauerstoff abzuschirmen. Üblicherweise wird Kohlendioxid dabei aber nicht pur eingesetzt, sondern als Bestandteil eines Gasgemisches mit Argon oder Helium.

 

Stickstoff (N) als Schutzgas beim Schweißen

Mit rund 78 Prozent ist Stickstoff das Element mit dem höchsten Anteil an der Erdatmosphäre. Um das Gas zu gewinnen, wird es aus der Luft isoliert. Das erfolgt entweder durch chemische Verfahren oder mithilfe von Kunststoffmembranen und Filtern. Beide Methoden sind recht komplex. Aber weil Stickstoff in großen Mengen vorhanden ist, wird er zu einem preiswerten Schutzgas für Schweißarbeiten.

Obwohl Stickstoff kein Edelgas ist, gilt er als reaktionsarm und wird deshalb in die Gruppe der inerten Gase eingeordnet. Bei den meisten Schweißarbeiten kann Stickstoff eingesetzt werden, um Sauerstoff am Eindringen zu hindern. Bei hohen Temperaturen reagiert Stickstoff allerdings mit gewissen Metallen. Wird beispielsweise Titan, Wolfram oder Tantal geschweißt, ist Argon oder Helium deshalb die bessere Wahl.

 

Gasgemische beim Schweißen

Beim Schweißen werden neben reinen Gasen recht oft auch Gasgemische verwendet. Denn je nachdem, welche Schutzgase wie zusammengesetzt werden, lassen sich sowohl der Schweißprozess als auch das Ergebnis der Schweißarbeit beeinflussen.

Inerte Schutzgasgemische bestehen meist aus Argon und Helium. Sie werden beim MIG– und beim WIG-Schweißen eingesetzt. Für aktive Schutzgasgemische, die dann beim MAG-Schweißen Anwendung finden, werden aktive Schutzgase miteinander kombiniert.

Aber auch Mischungen aus inerten und aktiven Schutzgasen sind nicht unüblich. Ein häufig eingesetztes Schutzgasgemisch dabei ist Argon mit Kohlendioxid, manchmal noch ergänzt um einen geringen Anteil Sauerstoff. Die Idee hinter Gasgemischen ist, die positiven Eigenschaften der einzelnen Gase auszunutzen, um den Schweißvorgang zu beeinflussen oder der Schweißnaht bestimmte Eigenschaften zu verleihen.

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