Übersicht: Metalle und Schweißverfahren, 2. Teil

Übersicht: Metalle und Schweißverfahren, 2. Teil

Stahl, rostfreier Stahl und Aluminium sind die Metalle, die bei Schweißarbeiten am häufigsten bearbeitet werden. Aber auch andere Metalle wie Kupfer, Magnesium oder Edelmetalle werden geschweißt.

Wie gut sich ein Metall schweißen lässt und welches Schweißverfahren die beste Wahl ist, hängt von den spezifischen Eigenschaften des jeweiligen Metalls ab.

In einer zweiteiligen Übersicht schauen wir uns die gängigsten Metalle und die dazugehörigen Schweißverfahren einmal näher an. Dabei ging es im 1. Teil um die Eigenschaften von Metallen, die fürs Schweißen relevant sind. Außerdem haben wir uns mit Stahl beschäftigt.

Hier ist der 2. Teil der Übersicht!

 

Metalle und Schweißverfahren: rostfreier Stahl und Edelstahl

Wie schon der Name nahelegt, ist rostfreier Stahl ein Stahl, der praktisch nicht rostet. Gleichzeitig ist rostfreier Stahl beständig gegenüber Wasser, Kalk, Schmutz, Bakterien und ähnlichen äußeren Einflüssen. Damit unterscheidet er sich klar von herkömmlichem Stahl.

Das gilt übrigens nicht nur für die Eigenschaften, sondern auch für den Preis. Seine besonderen Eigenschaften erhält rostfreier Stahl durch den Chromanteil, der bei zehn bis 30 Prozent liegt. Auch Nickel ist oft Bestandteil der Legierung.

Rostfreier Stahl wird immer wieder mit Edelstahl verwechselt. Die Bezeichnung Edelstahl besagt aber nur, dass es sich um einen Stahl handelt, der einen besonders hohen Reinheitsgrad hat und bei dem der Anteil von Schwefel und Phosphor bei unter 0,025 Prozent liegt. In den meisten Fällen wird Edelstahl zwar so hergestellt, dass er nicht rostet. Aber Edelstahl muss eben nicht zwangsläufig auch ein rostfreier Stahl sein.

 

Wo wird rostfreier Stahl verwendet?

Rostfreier Stahl kommt immer dann zum Einsatz, wenn wichtig ist, dass das Material nicht rostet. Das ist beispielsweise bei Bauteilen oder Gegenständen der Fall, die im Freien montiert werden.

Daneben ist rostfreier Stahl das richtige Material, wenn das Umfeld hohe Ansprüche an die Hygiene stellt. Antibakterielle Oberflächen in Küchen, die Medizin oder der Lebensmittelbereich sind typische Anwendungsgebiete.

 

Welche Schweißverfahren eignen sich für rostfreien Stahl?

Verglichen mit herkömmlichem Stahl, ist das Schweißen von rostfreiem Stahl etwas anspruchsvoller. Das liegt zum einen an dem niedrigeren Schmelzpunkt und zum anderen daran, dass sich rostfreier Stahl bei Wärmeeinwirkung stärker ausdehnt. Um Werkstücke aus rostfreiem Stahl zu fügen, kommen mehrere Schweißverfahren in Frage:

  • Dünne Werkstücke lassen sich am besten mittels WIG-Schweißen bearbeiten.
  • Bei dickeren Werkstücken oder wenn das WIG-Schweißen zu lange dauern würde, sind die MIG– und MAG-Schweißverfahren eine gute Alternative.
  • Auch per E-Handschweißen lässt sich rostfreier Stahl fügen. Allerdings führt dieses Schweißverfahren zu einer vergleichsweise hohen Verschmutzung. Wenn die Optik eine große Rolle spielt, ist das E-Handschweißen deshalb weniger geeignet.

Metalle und Schweißverfahren: Aluminium

Aluminium ist ein festes, gleichzeitig aber sehr leichtes Metall. Verglichen mit Stahl, wiegen Bauteile aus Aluminium bei gleicher Festigkeit nur etwa halb so viel. Der Kontakt mit Sauerstoff löst eine Reaktion aus, bei der sich die Oberfläche in Aluminiumoxid verwandelt.

Da das Metall dadurch gewissermaßen versiegelt ist, rostet Aluminium so gut wie nicht. Um die Festigkeit zu erhöhen, kann eine Legierung mit Metallen wie Silizium oder Magnesium hergestellt werden. Damit kommt das Aluminium dann fast an die Festigkeit von Stahl heran.

 

Wo wird Aluminium verwendet?

Aluminium wird immer dann verwendet, wenn es auf leichte Bauteile ankommt. Der Fahrzeug- und Flugzeugbau beispielsweise sind klassische Anwendungsbereiche für Aluminium. Außerdem wird Aluminium für Verpackungen genutzt und für Verblendungen verwendet.

Bauteile von Industrie- und Haushaltsgeräten bestehen ebenfalls oft aus Aluminium. Preislich gesehen, liegt Aluminium ein ganzes Stück über Stahl. Insofern wird Aluminium eingesetzt, wenn ein möglichst geringes Gewicht wichtiger ist als niedrige Kosten.

 

Wie verhält sich Aluminium beim Schweißen?

Während der Schmelzpunkt vom Aluminium selbst bei 650 Grad Celsius liegt, hat Aluminiumoxid eine Schmelztemperatur von 2.050 Grad Celsius. Bevor Aluminium geschweißt wird, sollte deshalb die Aluminiumoxidschicht auf der Metalloberfläche immer sorgfältig entfernt werden.

Aluminium leitet die Wärme etwa fünf- bis sechsmal stärker als Stahl. Zusammen mit der recht niedrigen Schmelztemperatur hat das zur Folge, dass Aluminium dazu neigt, sich beim Schweißen zu verformen. Insgesamt ist das Alu-Schweißen deshalb etwas schwieriger als das Schweißen von Stahl.

 

Welche Schweißverfahren eignen sich für Aluminium?

Welches Schweißverfahren optimal ist, hängt in erster Linie von der Stärke der Bauteile oder Werkstücke ab:

  • Bauteile aus Aluminium sind in vielen Fällen vergleichsweise dünn. Das WIG-Schweißen ist dann das Schweißverfahren der Wahl.
  • Bei dickeren Alu-Bauteilen wäre das WIG-Schweißen zu zeitaufwändig. Deutlich schneller lassen sich die Schweißverfahren in diesem Fall mit den MIG- und MAG-Schweißverfahren erledigen. Als Schutzgas kommt dabei Argon zum Einsatz.

Grundsätzlich sollte Aluminium nach Möglichkeit per WIG, MIG oder MAG geschweißt werden. Geht es nicht anders, lässt sich das Leichtmetall aber auch mittels E-Hand-Schweißen fügen. Einen stabilen Lichtbogen zu erzeugen und zu halten, ist dabei allerdings nicht ganz so einfach. Und der Schweißer muss aufpassen, dass die Umhüllung seiner Elektrode trocken und sauber bleibt. Andernfalls könnte sie in der Schmelze untergehen.

Metalle und Schweißverfahren: Kupfer, Magnesium und Nickel

Die gängigsten Metalle beim Schweißen sind Stahl, rostfreier Stahl und Aluminium. Aber natürlich können auch andere Metalle wie Kupfer, Magnesium oder Nickel geschweißt werden.

 

Kupfer

Kupfer und Kupferlegierungen sind am häufigsten in elektrischen Geräten anzutreffen. Bei Bedachungen werden sie ebenfalls verbaut. Außerdem wird Kupfer oft als Zusatz bei Silber- und Goldschmuck genutzt, um die Härte und die Festigkeit zu erhöhen.

Dünne Bauteile aus Kupfer- und Kupferlegierungen lassen sich am besten per WIG-Schweißen bearbeiten. Bei dickeren Werkstücken ist das MIG- oder MAG-Schweißen optimal. Wird Kupfer mittels MIG oder MAG geschweißt, arbeitet der Schweißer mit Gleichstrom und einer negativen Elektrode, also DC-.

 

Magnesium

Damit Stahl resistenter gegen Abrieb wird, wird der Legierung Magnesium hinzugefügt. Die Abriebfestigkeit ist auch der Grund dafür, dass das Metall beispielsweise bei der Fertigung von Schlag- oder Schleifwerkzeugen verwendet wird.

Beim Schweißen von Magnesium eignen sich bei dünnen Bauteilen das WIG- und bei dickeren Bauteilen das MIG- und MAG-Schweißen am besten. Allerdings sollte sich der Schweißer vergewissern, ob er eine Magnesium-Legierung vor sich hat, die Zink enthält. Das ist bei vielen Legierungen nämlich der Fall. Und Legierungen mit Zink sollten nach Möglichkeit nicht geschweißt werden, weil sie stark dazu neigen, Risse zu bilden.

 

Nickel

Nickel wird in erster Linie als Legierung in rostfreiem Stahl verarbeitet. Generell setzt Nickel, auch in anderen Metallen, die Korrosionsanfälligkeit erheblich herunter.

Nickel-Legierungen eignen sich grundsätzlich für das WIG-Schweißen, das MIG- und MAG-Schweißen und für das E-Handschweißen. Dabei wird beim WIG-Schweißen Argon als Schutzgas verwendet. Beim MIG- und MAG-Schweißen hingegen ist es besser, ein Gasgemisch aus Argon und Helium zu gleichen Teilen als Schutzgas zu nutzen. Werden Nickel-Legierungen mittels E-Handschweißen gefügt, ist die Schweißnaht fester als das Ausgangsmaterial.

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