Übersicht: Metalle und Schweißverfahren, 1. Teil

Übersicht: Metalle und Schweißverfahren, 1. Teil

Beim Schweißen wird mit unterschiedlichen Metallen gearbeitet. Am häufigsten werden Stahl, Edelstahl und Aluminium geschweißt. Doch auch andere Metalle wie Kupfer, Magnesium, Nickel oder Edelmetalle finden bei Schweißarbeiten Verwendung.

Nun hat jedes Metall aber bestimmte Eigenschaften, die auch darüber entscheiden, wie gut das jeweilige Metall geschweißt werden kann, worauf beim Schweißen geachtet werden muss und welches Schweißverfahren am besten geeignet ist.

In einer zweiteiligen Übersicht gehen wir auf die wichtigsten Metalle und Schweißverfahren ein.

Hier ist Teil 1!

 

Die wichtigsten Eigenschaften von Metallen

Metalle weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. Und viele dieser Eigenschaften spielen auch beim Schweißen eine Rolle. Denn sie haben Einfluss darauf, wie sich das Metall beim Schweißen verhält.

Davon wiederum hängt ab, wie das jeweilige Metall bearbeitet werden muss und welches Schweißverfahren angewendet werden sollte. Die wichtigsten Eigenschaften von Metallen mit Blick aufs Schweißen sind folgende:

  • Festigkeit: Die Festigkeit sagt aus, wie widerstandsfähig das Metall gegenüber mechanischen Belastungen ist. Dabei wird zwischen der Zug-, der Druck- und der Biegefestigkeit unterschieden. Von der Druck- und der Biegefestigkeit hängt ab, wie stark das Metall Druck ausgesetzt und gebogen werden kann, ohne dass es bricht. Die Zugfestigkeit bestimmt darüber, wie sehr das Metall gezogen werden kann, ohne dass Risse entstehen.
  • Verformbarkeit: Der Fachbegriff für die Verformbarkeit heißt Duktilität. Die Verformbarkeit gibt Aufschluss darüber, wie stark das Metall verformt werden kann, ohne dass es bricht oder reißt.
  • Härte: Von der Härte hängt ab, wie gut das Metall mit mechanischen Einflüssen zurechtkommt. Dabei gilt grundsätzlich, dass ein hartes Metall langsamer verschleißt und weniger zu Kratzern neigt. Abnutzungserscheinungen treten bei einem harten Metall also später auf. Folglich hat ein hartes Metall eine längere Haltbarkeit hat als ein weicheres Metall.
  • Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt bezeichnet die Temperatur, ab der das Metall schmilzt und somit vom festen in den flüssigen Aggregatszustand übergeht. Für das Schweißen ist diese Eigenschaft sehr wichtig, denn schließlich wird das Metall beim Schweißen verflüssigt, um danach wieder zu erstarren und gleichzeitig eine dauerhafte Verbindung einzugehen. Dabei liegen die Schmelzpunkte der verschiedenen Metalle mitunter sehr weit auseinander. So schmilzt beispielsweise Aluminium schon bei 659 Grad Celsius, während sich Eisen erst bei einer Temperatur von 1.536 Grad Celsius verflüssigt.
  • Leitfähigkeit: Einige Metalle sind hervorragende Leiter von Elektrizität. Zu diesen Metallen gehören beispielsweise Kupfer und Silber. Im Unterschied dazu leiten andere Metalle Elektrizität nur schlecht. Beispiele dafür sind Eisen, Stahl und Blei.
  • Oxidationsresistenz: Wenn ein Metall längere Zeit Sauerstoff ausgesetzt ist, bildet sich Rost. Allerdings gibt es Metalle, die sehr schnell rosten, und andere Metalle, die so gut wie gar nicht rosten. Aluminium und Wolfram beispielsweise zählen zu den Metallen mit einer sehr hohen Oxidationsresistenz.
  • Magnetismus: Einige Metalle sind magnetisch, andere nicht. Stahl und Eisen beispielsweise gehören zu den magnetischen Metallen, während Kupfer und Aluminium nicht magnetisch sind.

Metalle und Schweißverfahren: Stahl

Ob im Hochbau, im Brückenbau, im Rohrleitungsbau, bei Automobilzubehör oder bei der Produktion von Werkzeugen: Stahl gehört zu den Metallen, die am häufigsten verarbeitet werden. Denn Stahl ist kostengünstig und eignet sich für fast alle Schweißverfahren.

Dabei ist Stahl nicht nur auf der Baustelle oder in der Werkstatt zu finden. Es gibt praktisch keinen Haushalt, in dem nicht irgendwo auch Stahl auftaucht. Lediglich im Lebensmittelbereich und in der Medizin stößt Stahl an seine Grenzen. Der Grund hierfür ist seine ausgeprägte Rostanfälligkeit. Um die notwendige Hygiene zu gewährleisten, sind in diesen Bereichen andere Metalle deshalb die bessere Wahl.

 

Was ist Stahl?

Stahl ist eine Metalllegierung, die hauptsächlich aus Eisen und maximal 2,06 Prozent Kohlenstoff besteht. Es gibt zwar auch Stähle, die noch andere Metalle wie beispielsweise Chrom oder Nickel enthalten. Trotzdem muss Eisen der Hauptbestandteil sein. Andernfalls darf der Werkstoff in Deutschland nicht als Stahl bezeichnet werden. Liegt der Kohlenstoffanteil über 2,06 Prozent, wird von Gusseisen gesprochen.

Im Handel wird Stahl in unterschiedlichen Formen angeboten. Meist handelt es sich um Stangen mit einem quadratischen oder runden Querschnitt oder um Rohre, die auf das benötigte Maß zurechtgeschnitten werden. Daneben gibt es Formstahl, der verarbeitet zu Bauteilen wie Winkelstahl oder Führungsschienen erhältlich ist.

 

Muss Stahl fürs Schweißen vorbereitet werden?

Bevor Stahl geschweißt wird, sollte das Bauteil immer gereinigt werden. Das gilt unabhängig davon, ob fabrikneuer Stahl verarbeitet oder ein bereits älterer, schon genutzter Stahl wiederverwendet wird. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten, wie der Stahl in Vorbereitung fürs Schweißen gereinigt werden kann. Die erste Möglichkeit ist eine chemische Reinigung. Hierfür bieten sich folgende Substanzen an:

  • Aceton entfernt zuverlässig Rost und andere Oxidationsrückstände. Dafür wird das Werkstück mit Aceton besprüht und anschließend mit einem sauberen Tuch abgewischt.
  • Alkohol ist gut geeignet, um Fettrückstände zu beseitigen. Der Alkohol wird dazu direkt auf das Werkstück aufgetragen und mit einem sauberen, trockenen Tuch wieder abgenommen.
  • Säuren wie Schwefel- oder Salzsäure lösen Rost, Oxidationsrückstände, Verschmutzungen und Reste von anderen Ablagerungen. Allerdings sind Säuren sehr aggressiv. Sie sollten deshalb nur dann zum Einsatz kommen, wenn mildere Substanzen keinen Erfolg bringen. Zudem ist sehr wichtig, äußerst vorsichtig mit den Säuren umzugehen und die entsprechenden Schutzmaßnahmen zu treffen. Nach der Reinigung mit einer Säure sollte das Werkstück mit heißem Wasser gut abgespült werden.

Die zweite Möglichkeit wäre die mechanische Reinigung. Hierbei wird die Oberfläche des Werkstücks abgeschliffen, bis alle Rückstände beseitigt sind. Der Winkelschleifer erweist sich dabei als gut geeignetes Werkzeug.

Welche Schweißverfahren eignen sich für Stahl?

Stahl lässt sich mittels MIG und MAG genauso gut fügen wie mit WIG und dem Elektrodenschweißen:

  • Beim Schweißen von Stahl kommen die MIG- und MAG-Schweißverfahren am häufigsten zur Anwendung. Und dafür gibt es vor allem zwei Gründe. Der erste Grund ist, dass diese Schweißverfahren eine saubere und glatte Schweißnaht ermöglichen. Der zweite Grund ist, dass sich mittels MIG und MAG auch sehr dicke Werkstücke fügen lassen.
  • Das WIG-Schweißen ist für Stahl ebenfalls gut geeignet. Der große Pluspunkt dabei ist, dass nur wenig Rauch und Schmutz entstehen. Der Schweißer hat dadurch eine klare Sicht. Das wiederum macht präzises Arbeiten leichter.
  • Für das Elektrodenhand-, Lichtbogenhand- und E-Handschweißen sprechen die mobilen Schweißgeräte. Durch sie wird es möglich, große, fest verbaute oder nur schwer zugängliche Werkstücke zu bearbeiten. Das Elektrodenschweißen spielt seine Stärken vor allem dann aus, wenn zwei Werkstücke gefügt werden sollen.

Durch die hohen Temperaturen, die beim Schweißen von Stahl notwendig sind, kann sich der Bereich um die Schweißstelle herum verformen oder Risse bilden. Wichtig ist deshalb, die Schweißparameter sorgfältig auf die Schweißarbeit abzustimmen.

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Veröffentlicht von

Rudolf Bozart & Gerd Meinken

Rudolf Bozart, Baujahr 1964 Schweißfachingenieur, sowie Gerd Meinken geboren 1972, Schweißwerkmeister schreiben hier alles Wissenswerte zu Schweißtechniken und Schweißverfahren, geben Tipps und Anleitungen zu Berufen, Schweißgeräten, Materialkunde und Weiterbildung.

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