Haupt­verfahren

Autogen­schweissen

Verfahren

Beim Autogenschweissen wird die hohe Temperatur beim Verbrennen von Gasen erzeugt.

Vorteile

Die beiden wichtigsten Vorteile dieses Verfahrens sind die Ortsunabhängigkeit und die vielseitige Einsetzbarkeit dieser Anlage. Dadurch ist sie in fast jedem Betrieb vorhanden.

Nachteile

Die Nachteile sind die geringe Wärmekonzentration durch die Flamme und dadurch grosser Verzug, geringe Schweissleistung und wenig Abschirmung an der Schweissstelle.

Acetylen

Meist wird das Brenngas Acetylen (3200°C) verwendet, wegen der höheren Temperatur gegenüber anderen Brenngasen wie Propan (2800°C) oder Wasserstoff (2100°C).

Acetylen wird in Aceton gelöst und in Flaschen mit hochpröser Kieselgurfüllung mit 1.5bar Druck gelagert. Da Acetylen bei 2bar Druck explodiert muss ein tiefer Arbeitsdruck von 0.5bar gewählt werden.

Acetylenflasche

Sauerstoff

Sauerstoff wird in Stahlflaschen mit bis zu 200bar gespeichert. Das Fassungsvermögen berechnet sich nach dem Gesetz von Boyle Mariotte mit P1*V1 = P2*V2

Flamme

Beim Einstellen der Brennflamme muss für das Schweissen ein Mischungsverhältnis von 1:1 gewählt werden. Dadurch ergibt sich eine reduzierende Flamme mit unvollständiger Verbrennung, welche Sauerstoff aus der Umgebung nimmt und so die Schweissstelle vor Oxidation schützt.

Flammarten

Für die vollständige Verbrennung von Acetylen wird 2.5 mal soviel Sauerstoff gebraucht.

Schweissrichtung

Beim Nachlinksschweissen zeigt die Flamme auf die offene Schweissnaht, dadurch wird das zu Schweissende Bauteil vorgewärmt, es gibt weniger Verzug, man kann einen höheren Vorschub wählen, aber nur für dünnere Bleche geeignet.

Nachlinks Schweissen

Beim Nachrechtsschweissen ist die Flamme auf das Schmelzbad gerichtet, welches dadurch länger warm bleibt und so dicke Bleche geschweisst werden können. Die Naht kühlt weniger schnell ab und es entsteht eine bessere Verbindung.

Nachrechts Schweissen

Lichtbogen­schweissen

Lichtbogen

Die hohe Temperatur von 4200° (am Pluspol) entsteht im Lichtbogen, wenn der Stromkreislauf von der Elektrode über einen kleinen Spalt zum Bauteil geschlossen wird.

Dabei Springen Elektronen durch die Luft und werden beschleunigt. Beim Auftreffen geben sie ihre Energie ab, deshalb ist die Temperatur am Pluspol ca. 600° höher als am Minuspol.

Wandern der Elektronen im Lichtbogen

Beim Schweissen mit Wechselstrom sind die Temperaturen an beiden Polen des Lichtbogens gleich hoch (ca. 3900°)

Schweissstromquellen

Die ideale Spannung und die richtige Art des Stromes für den Schweissprozess wird durch die Schweissstromquelle geliefert. Je nach Anforderung an den Schweissstrom gibt es verschiedene Schweissstromquellen.

Transformatoren machen aus der hohen Netzspannung eine tiefere Schweissspannung. Mit unterschiedlichen Wicklungen an Primär- und Sekundärspule wird die Spannung zwischen Ein- und Ausgang verändert.

Transformator

Ein Gleichrichter macht, mit Hilfe von elektronischen Bauteilen, aus dem Wechselstrom der Steckdose einen Gleichstrom, wenn das für das Schweissverfahren nötig ist.

Gleichrichter

Der Generator erzeugt aus einer Drehbewegung, welche oft mit einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, einen Wechselstrom. Dadurch wird auch das Lichtbogenschweissverfahren ortsunabhängig.

Generator

Der Inverter vereint mit Hilfe von elektronischen Bauteilen die Funktion des Transformators und des Gleichrichters. Dadurch werden die Schweissstromquellen viel kompakter.

Lichtbogenhandschweissen

Auch Elektrodenschweissen genannt nimmt bezogen auf die Anzahl Geräte die Spitzenstellung unter den Schweissverfahren ein.

Die vergleichsweise preiswerten Geräte (meist Inverter) benötigen nur Stromanschluss und die passende Stabelektrode zum Schweissen. Viele verschiedene Stabelektrodensorten bieten für die meisten anfallenden Schweissaufgaben eine wirtschaftliche Lösung an.

Die Stabelektrode enthält im Kern das Zusatzmaterial. Die Umhüllung bildet beim Abbrennen ein Schutzgas, um vor Oxidation der Schweissnaht zu schützen und es bildet eine Schlacke um die zu schneller Abkühlung der Schweissstelle zu verhindern.

Anordnung Elektrodenschweissen

Unterpulverschweissen

Das Pulver enthält sowohl das Zusatzmaterial wie auch Stoffe, welche beim Verbrennen ein Schutzgas und anschliessend die Schlacke bilden.

Die Elektrode taucht in das Pulver ein und brennt darin. Dadurch schmilzt das Zusatzmaterial im Pulver und füllt die Fuge.

Kurzfilm
Unterpulverschweissen

Schutzgasschweissen

Beim Schutzgasschweissen wird die Schweissstelle durch ein Gas, welches die Schweissstelle umströmt, abgeschirmt vor Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff aus der Atmosphäre. Schutzgase stabilisieren den Lichtbogen und verhindern die Oxidation der Schweissstelle sowie Blasenbildung und Gaseinschlüsse in der Schweissnaht.

Schutzgasschweissverfahren
I für Inertgase

Argon und Helium sind Inertgase = Edelgase, die keine chemische Verbindung mit dem Schweissgut oder der Umgebung eingehen.

A für Aktivgase

Kohlendioxid und Stickstoff sind Aktivgase. Diese Gase können chemisch mit den anderen Stoffen reagieren (wirken reduzierend) oder unterstützen die Verbrennung (wirken oxidierend).

Schutzgase und Ihr Einfluss

Metallschutzgasschweissen

M für Metallelektrode

Der Lichtbogen brennt zwischen der abschmelzenden Metallelektrode und dem Werkstück. Die abschmelzende Elektrode liefert den Zusatzwerkstoff zur Bildung der Schweissnaht und wird durch den Brenner laufend nachgeführt.

MIG - Als Schutzgase werden inerte Gase wie Argon, seltener Helium, eingesetzt.

MAG - Als Schutzgase werden aktive Gase wie Kohlendioxid, Stickstoff sowie Mischgase verwendet.

Wolframschutzgasschweissen

W für Wolframelektrode T für Tungsten (englisch)

Der Lichtbogen brennt zwischen der nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode und dem Werkstück. (Smp. 3695K / 3422°C) Schweisszusatzwerkstoffe werden stromlos von der Seite zugeführt.

Als Schutzgase werden meist inerte Gase wie Argon, seltener Helium, eingesetzt.

TIG ist lediglich der englische Ausdruck (Tungsten-Inert-Gas) für WIG.

Wolframplasmaschweissen

Der Plasmaschweissprozess hat sich besonders bei hochwertigen Werkstoffen etabliert. Die Einrichtung ist teuer und man benötigt neben dem Schutzgas zusätzlich ein Zentrumsgas für die Plasmabildung.

Der Lichtbogen entsteht zwischen Wolframelektrode und wassergekühlter Kupferdüse. Die Wärme des Lichtbogens erzeugt aus dem Zentrumsgas das Plasma = ionisiertes Gas.

Das Plasma wird von der Kupferdüse eingeschnürt, was eine sehr hohe Leistungsdichte bewirkt. Beim Plasmaprozess werden Temperaturen um 10000°C erreicht.

Der Stromkreislauf muss nicht über das Teil geschlossen werden.

Düsenquerschnitt beim Wolframplasmaschweissen

Das Schutzgas wird zwischen Kupferdüse und Aussendüse zugeführt und schützt die Schweissnaht vor Umgebungseinflüssen.

Hohe Schweissleistung / geringe WEZ / stabiler Lichtbogen / sehr dünne, genaue Nähte / auch für Hochlegierte Stähle