Intermezzo zur Geschichte des Schweißens

Schweißen ist jedes Verfahren, bei dem Bauteile unter Anwendung von Wärme oder / und Druck zusammengefügt werden. Das Schweißen ist als Verbindungsverfahren schon über 3800 Jahre alt. Zu dieser Anfangszeit kannte man jedoch nur das Feuerpressschweißen, das auch als Hammerschweißen bezeichnet wird. Mit dem beginnenden Zeitalter der Industrialisierung benötigte man jedoch Schweißverfahren, die den Bedarf an Schweißteilen decken konnten. Der Bau von Maschinen, Behältern und Apparaten erforderte sichere und wirtschaftlich herstellbare Schweißverbindungen. Im 19. Jahrhundert entwickelte man das Lichtbogenschweißverfahren, das jedoch erst ab 1930 in großem Umfang zur Anwendung kam. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts entdeckte man wichtige Gase und entwickelte Verfahren und Technik für das Gasschweißen, dass sehr lange Zeit vorherrschend war. Die Zahl der Schweißprozesse stieg seit dem 18. Jahrhundert ständig an, um 1900 kannte man bereits fünf Schweißprozesse, um 1950 waren bereits über zwanzig bekannt. Heute kennt man weit über 100 Schweißprozesse, von denen natürlich nicht alle neu entwickelten von großer Bedeutung sind.

Historische Daten

1800 v.u.Z. - moderne Völker entwickeln das Hammerschweißen
1862 - Friedrich Wöhler gelingt die Herstellung von Kalziumkarbid
1867 - Widerstandsschweißen von Stahl
1885 - Erprobung von Lichtbogenschweißtechniken
1901 - Beginn der Verwendung von Acetylen
1937 - Einsatz von Unterpulverschweißen in Dt.
1940 - Einsatz des Wolfram-Inertgas-Schweißen in den USA
1950 - Metall-Inertgas-Verfahren in Deutschland
1964 - Einsatz von Plasmaschweißverfahren
1968 - Entstehung von Gas- und Flüssigkeitslasern

Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts werden für das Schweißen immer schneller neuere Techniken eingesetzt, so hat die Anwendung von Elektronenstrahlen, Laserstrahlen und Ultraschall in verschiedenen Bereichen stark zugenommen. Die Entwicklung der Schweißverfahren wird sich im 21. Jahrhundert weiter fortsetzen. Autogenschweißen, Elektroden-Schweißen, Metall-Schutzgasschweißen (MIG/MAG) und Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) sind derzeit wichtige Schweißverfahren, nachfolgend sind kurze Darstellungen zu diesen Verfahren aufgeführt!

Autogenschweißen

Das Autogenschweißen wird auch als Gasschmelzschweißen bezeichnet und wird heute nicht mehr so oft verwendet. Bei diesem Verfahren wird Wärme durch Verbrennung eines Gas-Sauerstoff-Gemischs erzeugt. Das zu schweißende Material wird mit Hilfe der Brenngas-Sauerstoff-Flamme im Schweißbereich geschmolzen. Meist kommen Zusatzwerkstoffe zum Einsatz, die fehlenden Werkstoff in der Schweißfuge ausgleichen. Diese zugeführten Schweißdrähte schmelzen ebenfalls durch die Flamme des Brenners. Allgemein wird Wärme und Schweißzusatzwerkstoff getrennt zugeführt. Die Verbindung der Teile erfolgt durch den Schmelzfluss im Flammenbereich. Vorwiegend wird ein Acetylen-Sauerstoff-Gemisch für das Gasschmelzschweißen eingesetzt. Heute werden vor allem im Rohrleitungsbau und im Instandsetzungsbereich Arbeiten mit diesem Verfahren erledigt. Hauptsächlich wird beim Autogenschweißen unlegierter und niedrig legierter Stahl bis zu einer Werkstückdicke von 6 mm verschweißt. Durch die Unabhängigkeit von einer elektrischen Energiequelle ist das Verfahren besonders auf ständig wechselnden Baustellen beliebt. Die Gase werden in speziellen Gasflaschen transportiert. Der früher übliche Einsatz von Acetylenentwicklern ist heute bedeutungslos. Neben den beiden speziellen Stahlflaschen, für Sauerstoff und Acetylen, gehören geeignete Druckminderer, die Einzelflaschensicherung hinter dem Brenngasdruckminderer, zwei spezielle Schläuche und ein Schweißbrenner mit Schweißeinsätzen zur Mindestausstattung. Ebenso ist ein für den Grundwerkstoff geeigneter Schweißstab als Zusatzwerkstoff für entsprechende Schweißfugen notwendig.

Elektroden-Schweißen

Beim Elektrodenschweißen spricht man auch vom Lichtbogenhandschweißen, die Elektrode schmilzt unter Ausbildung eines stabilen Lichtbogens ab. Es handelt sich um eine einfache und häufig verwendete Schweißmethode, mit der man fast alle Metalle verschweißen kann. Elektrizität ist hier der Energieträger. Ein Schweißstrom wird von Geräten spezieller Bauart geliefert, als Wechselstrom von Schweißtransformatoren, als Gleichstrom von Schweißumformern oder Schweißgleichrichtern. Die Stabelektrode mit dem metallischen Kern und einer vorwiegend mineralischen Umhüllung ist gleichzeitig Lichtbogenträger und Zusatzmaterial. Ein offener Lichtbogen brennt sichtbar zwischen der Elektrode und dem Werkstück. Durch Einwirkung des Lichtbogens entsteht der Schmelzfluss. Die Zündung des Lichtbogens erfolgt durch Kontakt des Elektrodenkerns mit dem Werkstück, danach wird die Elektrode auf entsprechenden Abstand gehalten. Durch den Elektrodenabstand wird die Lichtbogenlänge bestimmt. Der metallische Kern der Elektrode ist entsprechend des Materials der zu verschweißenden Teile hergestellt. Die jeweilige Umhüllung hat Einfluss auf das Schweißverhalten und die Schweißnahteigenschaften. Durch die Umhüllung wird das Schmelzbad vor schädlichem Luftzutritt geschützt und der Lichtbogen stabilisiert. Die sich bildende Schlacke schützt und formt die Naht. Mit dem Elektroden-Schweißen werden vorwiegend unlegierte, niedrig legierte und hoch legierte Stähle ab einer Materialstärke von 2 mm verbunden.

Metall-Schutzgasschweißen (MIG/MAG)

Beim Schutzgasschweißen brennt der Lichtbogen in einer Schutzgasströmung aus aktiven, inerten oder einem Gemisch aus aktiven und inerten Gas, zwischen der kontinuierlich von einer Rolle zugeführten, abschmelzenden Drahtelektrode und dem Werkstück. Damit ist hier die Elektrode ebenfalls der Zusatzwerkstoff und ist auf die zu verschweißenden Materialien abzustimmen. Dieses Verfahren nutzt eine elektrische Energiequelle. Das Prinzip ist ähnlich dem Lichtbogenhandschweißen, nur das hier eine Drahtelektrode von einer Spule unter Schutzgas maschinell zugeführt wird. Man unterscheidet je nach Art des verwendeten Schutzgases zwischen dem Metall-Inertgasschweißen (MIG) und dem Metall-Aktivgasschweißen (MAG). Argon und Helium sind inerte Gase. Reines Kohlendioxid und Mischgase aus Argon und Kohlendioxid, sowie Mischgase aus Argon und Sauerstoff sind aktive Gase. Das Metall-Schutzgasschweißen erreicht eine deutlich höhere Abschmelzleistung als das Lichtbogenhandschweißen, es entfällt auch die Schlackereinigung. Mit aktiven Schutzgasen lassen sich unlegierte, niedrig legierte und hoch legierte Stähle verarbeiten. Nichteisenmetalle werden mit inerten Schutzgasen verarbeitet. Günstige Werkstoffdicken ergeben sich ab 1 mm. Auf Grund der Gefahr des Abwehens des Schutzgases ist das Verfahren nicht für alle Baustellenbedingungen geeignet.

Wolfram-Inertgasschweißen (WIG)

Beim WIG-Schweißen brennt der Lichtbogen in einer Schutzgasströmung aus inertem Gas zwischen der nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode und dem Werkstück. Als Zusatzwerkstoff wird ein Schweißstab von Hand oder motorisch von Rollen zugegeben. Für das WIG-Schweißen werden vom Grundsatz die gleichen Stromquellen wie für das Lichtbogenhandschweißen verwendet. Der Hauptvorteil liegt in der großen Palette der damit schweißbaren Werkstoffe. Als Werkstoffdicken können Werkstücke ab 0,5 mm verarbeitet werden. Hauptanwendungsgebiet ist das Schweißen von dünnen und mittleren Werkstoffdicken. Vor allem legierte Stähle, Aluminium, Magnesium, Kupfer und deren Legierungen, Grauguss, unlegierte Stähle, diverse Bronzematerialien, Silber, Blei, Nickel, Titan und viele andere Materialen lassen sich mit diesem Verfahren schweißen. Als Schutzgas kommt reines Argon zum Einsatz. Durch die Abhängigkeit von einer elektrischen Energiequelle und auf Grund der Gefahr des Abwehens des Schutzgases ist das Verfahren nicht für alle Baustellenbedingungen geeignet.

Hinweis

Details und wichtige Punkte zu aktuellen Schweißverfahren erörtern wir gern im persönlichen Gespräch. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen!