Der aktuelle Stand der Technik ermöglicht es uns, einen Großteil der bekannten Stähle und Legierungen stofflich zu verbinden. Jeder Anwendungsfall verlangt andere Verfahren, Einstellungen, Zusätze, Schutzgase und Schutzkleidung. Selbst die Anforderungen an die unmittelbare Umgebung unterscheiden sich je nach Schweißverfahren deutlich voneinander.
Um zu verstehen, warum sich bestimmte Verfahren für konkrete Anforderungen besser oder schlechter eignen, ist es notwendig, diese genauer zu betrachten und einzuordnen.
Schweißverfahren: Einsatz, Material und Schutzgase
Schweißen mittels Gasgemisch aus Sauerstoff und Acetylen. Eine bis zu 3000 °Celsius heiße Flamme schmilzt den Grundwerkstoff auf.
Einsatz: Klempnerei, Rohrleitungen, Reparaturen, Handwerk, Kunstschmieden
Material: Dünne Bleche aus Stahl schweißen, Gusseisen, Kupfer, Aluminium
Schweißgas: Acetylen + Sauerstoff
Eine Stabelektrode entzündet bei Berührung des Werkstücks einen Lichtbogen. Die Umhüllung verdampft und fungiert als Schutzgas.
Einsatz: Baustelle, Reparatur, Montage, Rohrleitungsbau, Stahlbau
Material: Baustahl, legierte Stähle, Gusseisen, rostfreier Stahl schweißen
Schweißgas: kein Schutzgas nötig
Schweißverfahren mittels inerten oder aktiven Schutzgasen und automatischer Zuführung des Schweißdrahtes, welcher bei Berührung des Werkstücks einen Lichtbogen entzündet.
Einsatz: Fahrzeugbau, Aluminium-konstruktionen, Luftfahrt, Dünnblech (MIG); Maschinenbau, Fahrzeugbau, Stahlbau, Blechverarbeitung (MAG)
Material: Aluminium, Kupfer, Magnesium, Titan, NE-Metalle (MIG); unlegierte und niedriglegierte Stähle wie Baustahl (MAG)
Schweißgas: Argon, Helium und Mischung für MIG; CO₂ oder Mischung aus Argon + CO₂/O₂ für MAG
Ein Lichtbogen zwischen Werkstück und Wolframelektrode schmilzt das Material auf. Helium, Argon oder ein Gemisch aus beiden Gasen schützt Elektrode und Schweißbad vor der Umgebungsluft.
Einsatz: Chemieanlagen, Lebensmittelindustrie, Rohrleitungsbau, Druckbehälter, Dünnbleche
Material: Edelstahl, Aluminium, Titan, Kupfer, Magnesium, Nickellegierungen
Schweißgas: Reines Argon, evtl. mit Helium für bessere Wärmeeinbringung
Zum Verschweißen von bolzenartigen Elementen. Ein Lichtbogen zwischen Werkstück und Stirnfläche des Bolzens verflüssigt beide kurzzeitig, wodurch eine stoffliche Verbindung entsteht.
Einsatz: Befestigungstechnik, Schaltschrankbau, Stahlbau, Fassadenbau, Apparatebau
Material: Baustahl, Edelstahl, Aluminium, Messing (für Befestigungselemente)
Schutzgas: Teilweise Argon (bei WIG-Bolzenschweißen), CO₂ oder Argon-Gemische (bei MSG-Bolzenschweißen)
Gebündeltes Licht sorgt bei geringer Wärmeeinwirkung für Aufschmelzen und Verbindung. Neben dem handgeführten Laserschweißen gibt es das Verfahren auch voll automatisiert.
Einsatz: Automobilindustrie, Feinwerktechnik, Elektronik, Batterietechnik, Medizintechnik
Material: Edelstahl, Aluminium, Titan, Kupfer, hochfeste und verzinkte Stähle, Elektronikmetalle
Schutzgas: Argon, Helium für höhere Eindringtiefe und bessere Wärmeleitung oder Stickstoff bei bestimmten Edelstählen.
Ein Lichtbogen wird unter Zuführung grobkörnigen Pulvers gezündet, um Werkstücke schnell zu verschweißen.
Einsatz: Kesselbau, Schiffbau, Stahlbau, Pipelinebau, Großrohrschweißen
Material: Dickwandige Bauteile aus Stahl schweißen, legierte und unlegierte Stähle
Schutzgas: kein Schutzgas nötig
Verfahren ohne Zusatz und Schutzgas durch Wärme und Druck mit Elektroden.
Einsatz: Karosseriebau, Haushaltsgeräte, Batteriemodule, Serienfertigung
Material: Dünne Bleche aus Stahl, Edelstahl, verzinkte Stähle, Aluminium (nur bedingt)
Schutzgas: Kein Schutzgas nötig
Ähnlich wie WIG-Schweißen, aber mit fokussiertem Plasmastrahl für eine bessere Kontrolle bei der Arbeit.
Einsatz: Hochpräzisionsteile, Luftfahrt, Medizintechnik, Automatisierung
Material: Edelstahl, Titan, Nickellegierungen, Aluminium (präzise)
Schweißgas: Argon, oft mit Wasserstoff oder Helium
Automatisiertes WIG-Schweißen mit rotierendem Brenner für präzise, reproduzierbare Rohrverbindungen in Hochreinbereichen.
Einsatz: Pharmaindustrie, Lebensmittelindustrie, Halbleiterfertigung, Reinstmedienleitungen
Material: Edelstahl, Titan, hochlegierte Stähle
Schutzgas: Kein Schutzgas nötig
- Gasschweißen: Das älteste Schweißverfahren
- Lichtbogenhandschweißen: Simpel, aber effektiv
- MIG/MAG-Schweißen: Mit Gasen zu perfekten Nähten
- WIG-Schweißen – Schweißverfahren für ruhige Hände
- Bolzenschweißen: Schweißverfahren für Bolzen
- Laserschweißen: Maschinell und Hand-Laserschweißen
- Formieren (Wurzelschutz): Hohe Reinheit der Nahtwurzel
- Das Unterpulverschweißen – Schweißverfahren mit Pulver
- Widerstandsschweißen: schnelle, punktuelle Verbindungen
Schweißverfahren Nummern nach DIN EN ISO 4063
Basierend auf der Norm DIN EN ISO 4063 gibt es ein Ordnungsnummernsystem für Schweißverfahren, welches gute Koordination und Abstimmung von Schweißarbeiten ermöglicht. Gerade in weltweit agierenden Unternehmen und bei starker internationaler Zusammenarbeit wird die Bedeutung der Prozessnummern beim Schweißen immer wichtiger.
| Kennzahl | Nummer | Schweißverfahren |
| 111 | Lichtbogenhandschweißen |
| 112 | Schwerkraftlichtbogenschweißen |
| 114 | Metall-Lichtbogenschweißen mit Fülldrahtelektrode (ohne Gasschutz) |
| 121 | UP-Schweißen mit Massivdrahtelektrode |
| 122 | UP-Schweißen mit Massivbandelektrode |
| 124 | UP-Schweißen mit Metallpulverzusatz |
| 125 | UP-Schweißen mit Fülldrahtelektrode |
| 126 | UP-Schweißen mit Füllbandelektrode |
| 131 | Metall-lnertgasschweißen mit Massivdrahtelektrode |
| 132 | Metall-Inertgasschweißen mit schweißpulvergefüllter Drahtelektrode |
| 133 | Metall-Inertgasschweißen mit metallpulvergefüllter Drahtelektrode |
| 135 | Metall-Aktivgasschweißen mit Massivdrahtelektrode |
| 136 | MAG-Schweißen mit schweißpulvergefüllter Drahtelektrode |
| 138 | Metall-Aktivgasschweißenmit metallpulvergefüllter Drahtelektrode |
| 141 | Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) mit Massivdraht |
| 142 | WIG-Schweißen ohne Schweißzusatz |
| 143 | WIG-Schweißen mit Fülldraht- oder Füllstabzusatz |
| 145 | WIG-Schweißen mit reduzierenden Gasanteilen und Massivdrahtzusatz |
| 146 | WIG-Schweißen mit reduzierenden Gasanteilen und Fülldrahtzusatz |
| 147 | WIG-Schweißen mit aktiven Gasanteilen |
| 151 | Plasma-Metall-Schutzgasschweißen |
| 152 | Pulver-Plasma-Lichtbogenschweißen |
| 153 | Plasma-Stichlochschweißen |
| 154 | Plasma-Strahlschweißen |
| 155 | Plasmastrahl-Plasmalichtbogenschweißen |
| 211 | Indirektes Widerstandspunktschweißen |
| 212 | Direktes Widerstandspunktschweißen |
| 221 | Überlapp-Rollennahtschweißen |
| 222 | Quetschnahtschweißen |
| 223 | Rollennahtschweißen mit Kantenvorbereitung |
| 224 | Rollennahtschweißen mit Drahtelektrode |
| 225 | Folienstumpfnahtschweißen |
| 226 | Folien-Überlappnahtschweißen |
| 231 | Einseitiges Buckelschweißen |
| 232 | Beidseitiges Buckelschweißen |
| 241 | Abbrennstumpfschweißen mit Vorwärmen |
| 242 | Abbrennstumpfschweißen ohne Vorwärmen |
| 25 | Pressstumpfschweißen |
| 26 | Widerstandsbolzenschweißen |
| 27 | Widerstandspressschweißen mit Hochfrequenz |
| 311 | Gasschweißen mit Sauerstoff-Acetylen-Flamme |
| 312 | Gasschweißen mit Sauerstoff-Propan-Flamme |
| 313 | Gasschweißen mit Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme |
| 41 | Ultraschallschweißen |
| 42 | Reibschweißen |
| 421 | Reibschweißen mit kontinuierlichem Antrieb |
| 422 | Reibschweißen mit Schwungradantrieb |
| 423 | Reibbolzenschweißen |
| 43 | Rührreibschweißen |
| 441 | Sprengschweißen |
| 442 | Magnetimpulsschweißen |
| 45 | Diffusionsschweißen |
| 47 | Gaspressschweißen |
| 48 | Kaltpressschweißen |
| 49 | Heißpressschweißen |
| 51 | Elektronenstrahlschweißen |
| 511 | EB-Schweißen unter Vakuum |
| 512 | EB-Schweißen in Atmosphäre |
| 513 | EB-Schweißen unter Schutzgas |
| 521 | Festkörper-Laserstrahlschweißen |
| 522 | Gas-Laserstrahlschweißen |
| 523 | Dioden-Laserstrahlschweißen / Halbleiter-Laserschweißen |
| 71 | Aluminothermisches Schweißen |
| 72 | Elektroschlackeschweißen |
| 721 | Elektroschlackeschweißen mit Bandelektrode |
| 722 | Elektroschlackeschweißen mit Drahtelektrode |
| 73 | Elektrogasschweißen |
| 741 | Induktives Stumpfschweißen |
| 742 | Induktives Rollennahtschweißen |
| 743 | Induktives Hochfrequenzschweißen |
| 753 | Infrarotschweißen |
| 783 | Bolzenschweißen mit Hubzündung |
| 784 | Kurzzeit-Bolzenschweißen mit Hubzündung |
| 785 | Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen mit Hubzündung |
| 786 | Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen mit Spitzenzündung |
| 787 | Bolzenschweißen mit Ringzündung |
| 8 | Schneiden und Ausfugen |
| 9 | Hartlöten, Weichlöten und Fugenlöten |
Gasschweißen: Das älteste Schweißverfahren
Das Gasschmelzschweißen mittels Sauerstoff-Acetylen-Gemisch und einer Flamme von bis zu 3000 °Celsius war ein revolutionäres Schweißverfahren. Es eröffnete Ingenieuren Ende des 19. Jahrhunderts ungeahnte Möglichkeiten, ihre Konstruktionen auszulegen. Autogenschweißen ist relativ einfach und nahezu überall einsetzbar. Es findet auch heute noch häufige Anwendung auf Baustellen und im Handwerk. Da wird es hauptsächlich zum Schweißen von Metallen angewendet.
Bei dieser Art des Stahl-Schweißens wird der zu bearbeitende Werkstoff durch Hitzeeinwirkung geschmolzen. Die nötige Wärme-Energie für das Autogenverfahren wird durch das Verbrennen eines Brenngases mit Sauerstoff gewonnen, weshalb technische Gase eine zentrale Bedeutung für das Autogenschweißen haben. Hierfür werden in den meisten Fällen Brenngase wie Acetylen oder Propan verwendet, da diese Gase eine hohe Effizienz besitzen und eine schnelle Schnittgeschwindigkeit ermöglichen.
Zwei Gasflaschen mit reinem Sauerstoff und Acetylen sind bei diesem Schweißverfahren durch zwei Schläuche mit einem Handbrenner verbunden. Dieser arbeitet nach dem Injektorprinzip: Eine Mischdüse lässt Sauerstoff innen schnell hindurchströmen, was eine Sogwirkung auf das Acetylen im Äußeren der Düse ausübt. Der Schweißer stellt das Gasgemisch durch zwei Ventile entsprechend ein, zündet die Flamme und beginnt das zu fügende Material zu schmelzen. Dabei ist er in der Lage, einen Zusatz in Drahtform per Hand hinzuzugeben und auch größere Spalten zu überbrücken.
Lichtbogenhandschweißen: Simpel, aber effektiv
Die industrielle Produktion elektrischen Stroms ermöglichte das Schweißen mittels Lichtbogen. Anfänglich noch durch zwei Kohleelektroden umgesetzt, nutzen Schweißer heute Drahtelektroden mit Umhüllung für dieses Schweißverfahren. In der Praxis befestigt der Schweißer den Schweißstab, der zugleich auch Elektrode ist, in einer Klemme und verbindet das Werkstück mit einem Massekabel.
Berührt die abschmelzende Stabelektrode das zu schweißende Werkstück entzündet sich ein energiereicher Lichtbogen. Die Inhaltsstoffe der Umhüllung helfen, diesen zu stabilisieren und verhindern die Oxidation der Schweißnaht.
Nach dem Auskühlen bildet sich die sogenannte Schlacke auf der Naht, die mithilfe eines spitzen Schlackehammers abzuklopfen und einer Drahtbürste zu reinigen ist.
Dieses Schweißverfahren benötigt kein zusätzliches Schutzgas, da die Stoffe in der Umhüllung ausreichen, um die Naht vor Verunreinigungen und Einschlüssen zu schützen.
Dadurch bleibt das Gerät kompakt und kann, je nach Ausführung, mit einer Hand getragen werden.
Umhüllte Stabelektroden bestehen aus einem Kernstab und einer vorwiegend mineralischen Umhüllung, die durch Bindemittel am Kernstab haftet.
Die Vielzahl der erhältlichen Schweißstäbe ermöglicht es, beinahe alle erdenklichen Werkstoffe mit diesem Schweißverfahren zu fügen.
Die Schweißstäbe lassen sich nach folgenden Kriterien unterscheiden:
- Umhüllungstyp
- Umhüllungsdicke
- Material
- Art der Lage
Je nach Anwendung muss die richtige Stabelektrode genutzt werden, um saubere Ergebnisse zu erzielen.
Stromstärke (in Ampere) = 30 bis 50 x Kernstabdurchmesser
Die Blechdicken, die sich mittels E-Handschweißen fügen lassen, beginnen etwa bei 1,5 mm und sind rein theoretisch nach oben unbegrenzt. In der Praxis liegt die Grenze bei etwa 100 mm. Für dickere Werkstücke wird mit mehreren Lagen gearbeitet.
Unabhängig vom gewählten Schweißstab und der eingestellten Stromstärke bietet das E-Handschweißen einen entscheidenden Vorteil, den es mit dem Gasschmelzschweißen teilt: Das Verfahren eignet sich hervorragend zum Schweißen im Freien, da es unempfindlich gegenüber Zugwind ist. Nachteilig bei dieser Anwendung ist die notwendige Verfügbarkeit eines ausreichend dimensionierten Stromanschlusses, ist dieser nicht vorhanden, kann man allerdings auch einen entsprechend leistungsfähigen Stromerzeuger mieten.
MIG/MAG-Schweißen: Mit Gasen zu perfekten Nähten
Die Entwicklung des MIG/MAG-Schweißens eröffnete wiederum neue Türen. Das Schutzgasschweißverfahren ist einfach zu erlernen und durch die Verwendung von inerten oder aktiven Gasen vergrößert sich die Anzahl der schweißbaren Legierungen immens.
Durch den Handbrenner wird der Schweißdraht, der zugleich Zusatz und Elektrode darstellt, automatisch zugeführt. Eine Düse am vorderen Ende lässt Schutzgas ausströmen, wodurch die Umgebungsluft verdrängt wird.
Das MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas-Schweißen) ist die gängigste und am weitesten verbreitete Form des Schweißens mit Industriegasen. Hierbei werden als Aktivgase Kohlendioxid, Wasserstoff oder Sauerstoff Gemische für das Schweißen von legierten und unlegierten Stählen verwendet.
MAG Schweißen zählt zu den Schutzgas Schweißverfahren. Dabei dienen die Industriegase also nicht als Brennstoff, sondern als Schutzgas.
Schutzgase verhindern bei diesem Schweißverfahren, dass die Schmelze mit dem Sauerstoff der Luft reagiert. Denn bei einer solchen Oxidation kommt es zur Schlackebildung wodurch die Schweißnaht spröde und anfälliger für Rost ist, da sich durch die löchrige Schweißnaht Feuchtigkeit festsetzen kann. Da der Einsatz des Schutzgases beim MAG Schweißen diese Oxidation verhindert, ist es eine sehr gängige Methode, die unter anderem häufig in der Automobilindustrie oder dem Schiffbau eingesetzt wird.
Weitere Merkmale des MAG Schweißens sind eine leichte Handhabung, schnelles Arbeiten, qualitativ hochwertige Ergebnisse und eine hohe Abschmelzleistung.
Das Metall-Inertgas-Schweißen ist eine weitere Variante des Schutzgas-Schweißens. Hierbei wird, im Gegensatz zum MAG Schweißen, mit inaktiven d.h. inerten Gasen gearbeitet. Beim MIG Schweißen werden Industriegase wie Argon und Helium zum Schweißen von hochlegierten Stählen oder Werkstoffen wie Aluminium, Magnesium oder Titan verwendet. Auch beim MIG Schweißen ist das Ziel eine hochwertige Schweißnaht zu erzielen.
WIG-Schweißen – Schweißverfahren für ruhige Hände
Das WIG-Schweißen entstand auf der Suche nach einem Verfahren zum Fügen des leicht entzündlichen Magnesiums. Lichtbogenschweißen mittels Wolframelektrode und zunächst Helium als Schutzgas brachte die Lösung für dieses Problem. Seitdem gilt WIG-Schweißen als Königsdisziplin unter Schweißern und verlangt viel Übung und handwerkliches Geschick.
Beim WIG Schweißen besteht die Elektrode aus hitzebeständigem Wolfram. Dies führt dazu, dass die Elektrode beim Schweißen im Gegensatz zu dem MAG und MIG-Schweißverfahren nicht abschmilzt. Bei dieser Schweißmethode entstehen daher nur wenige Spritzer oder Gase. Ähnlich wie beim MIG Schweißen werden auch beim WIG Schweißen langsam reagierende Gase wie Argon oder Helium verwendet. Das WIG Schweißen wird hauptsächlich zum Schweißen von dünnen Aluminium-Blechen oder Edelstahl eingesetzt, kann aber auch beim Schweißen von Stahlblechen verwendet werden.
Ein Unterschied gegenüber dem MIG/MAG Schweißen ist, dass das WIG Schweißen deutlich langsamer abläuft. Das Ergebnis kann sich allerdings sehen lassen: Aufgrund der hohen Temperaturen im Lichtbogen schmelzen die Kanten perfekt ineinander, was zu sehr schönen und feinen Schweißnähten führt. Aus diesem Grund wird das WIG-Schweißen häufig beim Schweißen von Möbelstücken verwendet. Eben dort, wo die Schweißnaht leicht zu erkennen ist.
Plasmaschweißen ist eine präzise Weiterentwicklung des WIG-Schweißens, bei der ein fokussierter Plasmastrahl höhere Energiedichte und tiefere Einbrandtiefe ermöglicht. Das Schweißverfahren eignet sich besonders für dünne Bleche, hochlegierte Werkstoffe und automatisierte Prozesse, beispielsweise in der Luftfahrt oder Medizintechnik.
Orbitalschweißen ist hingegen ein automatisiertes WIG-Verfahren, bei dem der Schweißbrenner orbital – also kreisförmig – um das Werkstück (meist ein Rohr) geführt wird. Das Verfahren liefert gleichbleibend hohe Nahtqualität, speziell bei Edelstahlrohren in der Lebensmittel-, Pharma- und Halbleiterindustrie. Durch Schutzgaszufuhr innen und außen wird eine porenfreie Naht erzeugt.
Beide Schweißverfahren erhöhen die Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit bei anspruchsvollen Anwendungen und bieten Vorteile gegenüber manuellem Schweißen – insbesondere bei hohen Qualitätsanforderungen und schwer zugänglichen Geometrien.
Bolzenschweißen: Schweißverfahren für Bolzen
Das Lichtbogenbolzenschweißen ist ein Lichtbogenpressschweißverfahren. Ziel ist es, dass bolzenförmige Teile wie Gewindebolzen, Stifte, Buchsen, Ösen oder Haken eine dauerhafte, unlösbare Verbindung mit anderen Bauteilen eingehen. Ein gezündeter Lichtbogen zwischen Bolzen und Werkstück schmilzt die Fügestellen auf und geringer Anpressdruck bis zum Auskühlen sorgt für eine anschließende stoffschlüssige Verbindung.
Die Produkte, die mittels dieser Schweißtechnik gefertigt werden, finden sich vermutlich auch in Ihrer Küche: Sind die Knäufe auf den Deckeln Ihrer Kochtöpfe nicht sichtbar mit einer Schraube auf diesem befestigt, handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine stoffschlüssige Verbindung durch Bolzenschweißen.
Zu unterscheiden sind die Schweißverfahren des Hubzündungsbolzenschweißens und des Spitzenzündungsbolzenschweißens.
Das Hubzündungsbolzenschweißen zeichnet sich durch eine Zündung des Lichtbogens nach dem Anheben des Bolzens vom Werkstück aus. Dadurch werden beide Elemente kleinflächig aufgeschmolzen und gehen durch anschließendes Aneinanderpressen und Auskühlen eine feste Verbindung ein. Die wichtigsten Parameter für diese Variante sind der Schweißstrom, die Schweißzeit, der Hub (die Lichtbogenlänge) und der Überstand (das Eintauchmaß).
Diese Technik setzt eine äußerst eng tolerierte Zündspitze am unteren Ende des Bolzens voraus. Das Verfahren lässt sich wiederum in zwei weitere Arten unterteilen.
Beim Spaltverfahren schmilzt die Zündspitze explosionsartig, verdampft dabei zum Teil und ein Knall ist zu hören. Der geöffnete Stromkreis induziert eine Spannung, die einen Lichtbogen zündet, der für kurze Zeit so stark ist, dass er die gesamte Fläche des Bolzens und Teile des Werkstücks aufschmilzt. Das kleine Schweißbad reicht aus, um die Elemente zu verbinden.
Das Kontaktverfahren verläuft ähnlich, jedoch hat der Bolzen bereits zu Beginn des Schweißvorgangs Kontakt zum Bauteil. Die extrem kurze Schweißzeit und Einbrenntiefe machen es möglich, Bolzen auf dünne Materialien von nur 1 bis 1,5 mm Stärke zu schweißen.
Der Schutz des Schweißbades erfolgt entweder durch Schutzgas oder wird durch einen Keramikring um den Bolzen realisiert. Das Verfahren kommt allerdings auch völlig ohne Schutzgas aus.
Laserschweißen: Maschinell und Hand-Laserschweißen
Das automatische oder handgeführte Laserschweißen nutzt einen gebündelten Lichtstrahl, der das Material punktuell aufschmilzt. Dieses Verfahren eignet sich für Fertigteile, da der Wärmeeintrag sehr gering ist und weniger Spannungen im Material auftreten. Meist schützen Argon und andere inerte Gase das Schweißbad vor Oxidation und Verunreinigungen.
Das maschinelle oder Handlaser-Schweißen zeichnet sich durch eine hohe Schweißgeschwindigkeit und eine schmale und schlanke Schweißnaht aus. Laserschweißen wird vor allem zum Verbinden von Bauteilen eingesetzt, die mit geringem thermischem Verzug gefügt werden müssen. So wird das Schweißverfahren zum Beispiel beim Bearbeiten von Messing, Aluminium, Stahl oder Thermoplasten eingesetzt.
Laserstrahlschweißen funktioniert manuell, halb- und vollautomatisch. Ein Arbeiter führt beim manuellen Hand-Laserstrahlschweißen den Draht mit der Hand zu und kann den Prozess durch ein getöntes Binokular beobachten. Die Steuerung halbautomatischer Anlagen geschieht mittels Joystick. Vollautomatische Maschinen nutzen CNC-Programme und fahren festgelegte Wege ab.
- Manuelles und Hand-Laser-Schweißen schafft zielgenauer Wärmeeintrag
- kleinste Wärmeeinflusszonen, dadurch wenig Spannungen und Verzug
- sehr stabile Nähte beim automatischen oder handgeführten Laserschweißen
- optimale Prozesskontrolle, besonders beim Schweißen mit CNC-Maschinen
- Einsatz des Hand-Laserschweißens bei verschiedensten Materialien
- Auto- oder Handlaser-Schweißen zum Pulverauftragsschweißen geeignet
Formieren (Wurzelschutz): Hohe Reinheit der Nahtwurzel
Bei hochlegierten Stählen kommt die Methode des Formierens bzw. Wurzelschutzes zum Einsatz. Durch die Verwendung von inerten (Argon, Stickstoff) oder wasserstoffhaltigen Formiergasen (Stickstoff-Wasserstoff Gemisch) werden beim Formieren die Luftgase wie Sauerstoff und Stickstoff verdrängt.
Ohne den Einsatz des Formierverfahrens würden die Schweißnahtwurzel und der folgende Nahtbereich durch die Aufnahme von Sauerstoff, der sich in der Umgebung befindet, oxidieren. Hier sind eine schlechte Wurzelausbildung, eine raue Oberfläche und ein generell schlechtes äußeres Erscheinungsbild des Schweißens die Folge. Doch Formieren hat nicht nur Auswirkungen auf das Aussehen des Ergebnisses. Formieren fördert außerdem die Korrosionsbeständigkeit, was das Ergebnis qualitativ hochwertiger macht.
Das Unterpulverschweißen – Schweißverfahren mit Pulver
Die Schwerindustrie wendet das UP-Schweißen aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit beim Fügen dickerer Bleche und Konstruktionen an. Die Werkstücke werden durch einen Lichtbogen verschweißt. Dieser schmilzt automatisch zugeführtes, grobkörniges Pulver auf, welches sich dann als flüssige Schlacke auf die frische Naht legt und sie vor Umwelteinflüssen schützt. Eine Draht- oder Bandelektrode dient als Zusatz.
Unterpulverschweißen erfreut sich großer Beliebtheit im Schiffs- und Schienenfahrzeugbau sowie im Windkraftanlagenbau. Das Verfahren ist schnell, es entstehen verhältnismäßig wenig Schadstoffe und die Spaltüberbrückbarkeit ist ausgezeichnet. Diese Schweißtechnik kennt mehrere Arten, die sich folgendermaßen unterscheiden:
Es ist das am häufigsten angewandte Schweißverfahren und zeichnet sich durch eine hohe Abschmelzleistung aus. Meistens nutzt der Schweißer Gleichstrom und das feine Ende einer Drahtelektrode von 2 bis 4 mm Durchmesser und einer Länge von 20 bis 40 mm (Stick-Out). Die Abschmelzleistung steigt, sobald er einen kleineren Durchmesser bei gleichbleibender Stromstärke nutzt. Zudem ergibt sich dadurch ein tieferer Einbrand.
Das UP-Doppeldrahtverfahren (auch Twin genannt) nutzt zwei Drahtelektroden mit kleinerem Durchmesser. Beide sind an eine Gleichstromquelle angeschlossen und befinden sich maximal 15 mm voneinander entfernt. Die Abschmelzleistung beim Twin-Verfahren erhöht sich um bis zu 30 %. UP-Doppeldrahtschweißen verbessert die Spaltüberbrückbarkeit, die Schweißgeschwindigkeit und zeichnet sich durch äußerst stabile Schweißnähte aus.
Dieses Verfahren unterscheidet sich vom UP-Eindrahtschweißen lediglich durch eine bandförmige Elektrode. Das UP-Bandschweißen findet Verwendung beim Plattieren; ein Verfahren, bei dem höherwertige Metalle auf weniger hochwertige Metalle aufgebracht werden. Temperatur und Druck sorgen für eine unlösbare Verbindung.
Das UP-Tandemschweißen erhöht die erreichbare Schweißgeschwindigkeit ein weiteres Mal. Bis zu sechs aufeinanderfolgende Elektroden arbeiten direkt nacheinander. Jede Elektrode, ausgestattet mit einer eigenen Stromquelle, besitzt eine Vorschubeinheit, um den Draht zuzuführen. Die erste Drahtelektrode, betrieben mit Gleichspannung, sorgt für einen tiefen Einbrand, die nachfolgenden, betrieben mit Wechselstrom, füllen diesen auf. Die letzte Elektrode bewirkt eine breite Naht mit einer hohen Oberflächengüte.
Widerstandsschweißen: schnelle, punktuelle Verbindungen
Wenn Sie eine Bandsäge in Ihrer Werkstatt haben oder eine solche noch aus der Ausbildung kennen, dann sind Sie mit dem Widerstandsschweißen bereits vertraut. Elektrisch leitfähige Werkstoffe lassen sich bei diesem Schweißverfahren mittels Widerstandsschweißen verbinden. Haben die zu verbindenden Elemente die Schweißtemperatur erreicht, wirkt auf die Fügestelle eine Kraft, bis die Schmelze erstarrt. Diese Schweißtechnik kennt ebenfalls mehrere Varianten.
Insbesondere im Fahrzeug- und Karosseriebau findet dieses Verfahren zum Verbinden von Blechen Anwendung. Unterschiedliche Metalle und Metallkombinationen können dabei verschweißt werden. Widerstandspunktschweißen wird in der Elektroindustrie zur Fertigung von Kondensatoren, Relais und anderen elektronischen Bauteilen verwendet.
Den zu verschweißenden Teilen wird während einer Krafteinwirkung über Elektroden Strom zugeführt. Die Widerstandserwärmung erhitzt die Werkstücke auf Schweißtemperatur und an der Berührungsstelle verbinden sich die beiden Elemente. Nach dem Erstarren sind sie verschweißt.
Alle Verfahren dieser Schweißtechnik sind energieeffizient, benötigen kein Zusatzmaterial und sorgen für geringen Materialverzug.
Zunächst wird eines der zu verschweißenden Bauteile mit einem Schweißbuckel besetzt. Die Elektroden pressen dieses und das andere Bauteil zusammen, während ein starker Strom zugeführt wird. Dadurch schmilzt der Schweißbuckel und die Metalle verbinden sich.
Drahtgeflechte und Gitter können an den überlappenden Stellen durch ihre Form bereits einen Schweißbuckel besitzen, sodass dieser nicht extra aufgelegt werden muss.
Das Widerstandsrollnahtschweißen basiert auf dem gleichen Prinzip wie das Widerstandspunktschweißen. Die Elektroden sind jedoch rollenförmig und führen die zu verschweißenden Bleche. Durch die Bewegung und gleichmäßigen Druck bei konstanter Stromstärke ergibt sich eine durchgehende Schweißnaht zwischen den Bauteilen.
Persönliche Schutzkleidung (PSA) für Schweißverfahren
Die Berufsgenossenschaft schreibt je nach Verfahren und Situation verschiedenste Schutzkleidungen und -einrichtungen vor. Generell ist immer eine getönte Schutzbrille, ein Schweißhelm oder ein Schweißschirm zum Schutz der Augen zu verwenden. Verblitzte Augen bereiten große Schmerzen und können sogar zur Erblindung des Schweißers führen.
Schwer entflammbare Kleidung wird stets hochgeschlossen getragen. Sicherheitsschuhe und besonders beim Gasschweißen auch Schienbeinschoner verhindern schwerste Verbrennungen. Ein Lendenschurz schützt vor der auftretenden Strahlung beim Schweißen.
Lärmschwerhörigkeit ist laut DGUV bei Schweißtätigkeiten die häufigste Berufskrankheit. Schaut man sich die Schallpegel der verschiedenen Schweißverfahren an, sieht man, dass die meisten von ihnen sehr laut sind.
So besteht ab einem Beurteilungspegel von 80 dB(A) die Pflicht, dass der Arbeitgeber entsprechende Schallschutzmittel zur Verfügung stellt. Ab dieser Schwelle gilt es auch, dem Mitarbeiter medizinische Vorsorge anzubieten.
Ab 85 dB(A) gilt für die Mitarbeiter eine besondere Verpflichtung zur Benutzung dieser Schallschutzmittel. Hier muss der Arbeitgeber eine regelmäßige medizinische Vorsorge durchführen.
| Schweißverfahren | Schallpegel dB(A) (Anhaltswerte) |
|---|---|
| Plasmaschneiden | 100 – 110 |
| Flammwärmen, Flammrichten | 90 – 100 |
| Brennschneiden (Einzelbrenner) | 85 – 95 |
| Schutzgasschweißen: MIG, MAG | 82,5 – 95 |
| Gasschweißen | 75 – 94 |
| Lichtbogenhandschweißen | 80 – 90 |
| Unterpulverschweißen | 75 – 85 |
| Schutzgasschweißen: WIG | 70 – 75 |
Daneben besteht für Schweißer ein erhöhtes Risiko, an Atemwegserkrankungen zu leiden. Achten Sie bei entsprechenden Schweißarbeiten auf ausreichende Absaugsysteme, um sich vor Feinstaub zu schützen. Im Zweifel gibt die Berufsgenossenschaft Ihnen genaue Anweisungen zum sicheren Umgang mit den verschiedenen Schweißverfahren.
Welche Schweißverfahren benötigen Schutzgas?
Das Schutzgas schirmt das Schmelzbad sowie den Lichtbogen vor Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff ab. Dadurch werden Poren und Einschlüsse in der Schweißnaht verhindert. Der Schutz vor dem Sauerstoff in der Umgebungsluft verhindert zudem das Verbrennen und Oxidieren.
Besonders für hochlegierte Stähle und Leichtmetalle benötigen Sie entsprechende Schutzgase, um qualitativ hochwertige Schweißnähte zu produzieren.
Welche Schutzgase brauche ich für welches Schweißverfahren?
Grundsätzlich unterscheidet man Schutzgase beim Schweißen in aktive und inerte Schutzgase. Beim Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG-Schweißen) soll das Aktivgas in der Schutzgasmischung explizit mit dem Werkstück reagieren. Die Schutzwirkung des Inertgas vor atmosphärischen Gasen bleibt vorhanden und die Reaktion kann genau kontrolliert werden. Die verwendeten Gase, meist reines Kohlendioxid oder Schweißgas Mischungen auf Basis von Argon, beeinflussen aktiv das Schweißergebnis. Ihr Zusatz beeinflusst die Stabilität des Lichtbogens, das Einbrandverhalten und letztlich auch die Struktur des Werkstücks.
Inerte Schutzgase unerlässlich beim MIG-Schweißen und WIG-Schweißen
Gilt es, eine Reaktion der Außenluft gänzlich zu vermeiden, kommen inerte Schutzgase für Schweißverfahren zum Einsatz. Sie verdrängen die atmosphärische Luft und damit alle reaktionsfähigen Elemente rund um die Schweißnaht. Im Gegensatz zu Aktivgasen kommt es hier zu keinerlei Reaktion. Das garantiert das gewünschte Schweißergebnis und verhindert schädliche Außeneinflüsse auf die Schweißnaht.
Geeignete Schutzgase zum Schweißen nach ISO 14175
Nachfolgend haben wir die verschiedenen Schweißgase in einer Tabelle zusammengefasst. Die Veränderungen zur DIN EN439 sind hier schon eingetragen.
Metall-Aktivgas-Schweißen erfordert oxidierende Mischgase, die jeweils in Untergruppen eingeteilt sind. Die Gruppe C ist Kohlendioxid.
| Gruppe | Kennzahl | CO2 | O2 | Ar | He | H2 | N2 | Bemerkung |
| M1 | 1 | > 0 bis 5 | – | Rest* | – | > 0 bis 5 | – | schwach oxidierend |
| 2 | > 0 bis 5 | – | Rest* | – | – | – | schwach oxidierend | |
| 3 | – | > 0 bis 3 | Rest* | – | – | – | schwach oxidierend | |
| 4 | > 0 bis 5 | > 0 bis 3 | Rest* | – | – | – | schwach oxidierend | |
| CO2 | O2 | Ar | He | H2 | N2 | |||
| M2 | 0 | > 5 bis 15 | – | Rest* | – | – | – | |
| 1 | > 15 bis 25 | – | Rest* | – | – | – | ||
| 2 | – | > 3 bis 10 | Rest* | – | – | – | ||
| 3 | > 0 bis 5 | > 3 bis 10 | Rest* | – | – | – | ||
| 4 | > 5 bis 15 | > 0 bis 3 | Rest* | – | – | – | ||
| 5 | > 5 bis 15 | > 3 bis 10 | Rest* | – | – | – | ||
| 6 | > 15 bis 25 | > 0 bis 3 | Rest* | – | – | – | ||
| 7 | > 15 bis 25 | > 3 bis 10 | Rest* | – | – | – | ||
| CO2 | O2 | Ar | He | H2 | N2 | |||
| M3 | 1 | > 25 bis 50 | – | Rest* | – | – | – | |
| 2 | – | > 10 bis 15 | Rest* | – | – | – | ||
| 3 | > 5 bis 50 | > 8 bis 15 | Rest* | – | – | – | ||
| C | 1 | 100 | – | – | – | – | – | stark oxidierend |
| 2 | Rest | > 0 bis 30 | – | – | – | – | stark oxidierend |
* Der Argon Anteil kann teilweise oder vollständig durch Helium ersetzt werden
Reduzierende und inerte Schutzgase kommen beim Wolfram-Inertgas-Schweißen, Plasmaschweißen und zum Wurzelschutz, dem Formieren, zum Einsatz. Bei reduzierenden Schutzgasmischungen kommen Argon und Wasserstoff als Mischgas zum Einsatz.
| Gruppe | Kennzahl | CO2 | O2 | Ar | He | H2 | N2 | Bemerkungen |
| R | 1 | – | – | Rest* | – | > 0 bis 15 | – | reduzierend |
| 2 | – | – | Rest* | – | > 15 bis 50 | – | reduzierend | |
| I | 1 | – | – | 100 | – | – | – | inert |
| 2 | – | – | – | 100 | – | – | inert | |
| 3 | – | – | Rest | > 0 bis 95 | – | – | inert |
*Der Argon Anteil kann teilweise oder vollständig durch Helium ersetzt werden
| Gruppe | Kennzahl | CO2 | O2 | Ar | He | H2 | N2 | Bemerkungen |
| N | 1 | – | – | – | – | – | 100 | reaktionsträge |
| 2 | – | – | Rest* | – | – | > 0 bis 5 | ||
| 3 | – | – | Rest* | – | – | > 5 bis 50 | ||
| 4 | – | – | Rest* | – | > 0 bis 10 | > 0 bis 5 | ||
| 5 | > 0 bis 50 |
Hier kommt vor allem der reaktionsträge Stickstoff zum Einsatz. Bei bestimmten Anwendungen des Schweißverfahrens wird noch anteilig Wasserstoff hinzugefügt.
