Schweißen

In der Fertigungstechnik wird zwischen mehreren Fügeverfahren unterschieden. Ein sehr wichtiger Unterpunkt stellt hierbei das Schweißen als nicht lösbare Verbindung dar. Dies bedeutet, der Zusammenhalt zwischen zwei Werkstücken wird durch eine Stoffverbindung hergestellt und ist nur mit Schädigung oder gar Zerstörung der Fügeteile lösbar. Es findet eine Einteilung in drei Schweißverbindungen statt. Das Schmelzschweißverfahren (Gas - Schweißen, Lichtbogenhand - Schweißen oder Schutzgas - Schweißen) nutzt Wärme um die Werkstückrandschichten aufzuschmelzen.

Diese Wärme kann durch Gas, einen Lichtbogen, elektrischen Strom, Flüssigkeit oder energiereicher Strahlung erzeugt werden. Das Pressschweißverfahren (Punktschweißen, Reibschweißen oder Abbrennstumpfschweißen) verbindet den Einfluss von Wärme und einer zusätzlichen Kraft. So wird zum Beispiel die Stromwärme und Reibung genutzt zum Schweißen genutzt. Kaltpress - Schweißen als drittes Schweißverfahren bedient sicher ausschließlich einer Kraftwirkung. Die Schweißbarkeit eines Bauteiles ist von drei Faktoren abhängig. Die Schweißeignung ist die Werkstoffeignung laut DIN 8528 Blatt 1 und 2. Hier werden die technologischen Eigenschaften, das chemische Verhalten und die mechanischen Gütewerte des zu schweißenden Werkstoffes berücksichtigt. Die Schweißmöglichkeit bezieht sich auf die Fertigungsmöglichkeiten, wie in DIN 8528 Blatt 1 festgelegt. Unter diesem Punkt werden die einzelnen Fertigungsverfahren, Fertigungsmittel, Gütesicherheit, Steuerung und auch der Arbeitsschutz betrachtet. Als letztes Kriterium zur Beurteilung der Schweißbarkeit dient die Schweißsicherheit seitens der Konstruktion. Es muss zum einen die Funktionssicherheit gewährleistet sein, zum anderen soll die Dimensionierung den zu erwartenden Beanspruchungen und Spannungen entsprechen. Erst wenn alle drei der erwähnten Punkte erfüllt sind, ist es möglich einen geometrisch bestimmten festen Körper durch Schweißen mit der gewünschten Qualität zu fügen. Im Folgenden soll auf die wichtigsten Schweißverfahren kurz eingegangen werden: Das Gasschmelz - Schweißen nutzt Sauerstoff und Acetylen zum Erzeugen einer Gasflamme als Wärmequelle. Vorteilhaft ist bei diesem Brennstoff die hohe Flammentemperatur bei geringer Zündtemperatur und geringer Dichte. Ein Schweißzusatz muss allerdings manuell von außen zugeführt werden. Zum Schweißen von geringen Wanddicken wird eine neutrale, weiche Flamme erzeugt. Bei größeren Wanddicken ist eine entsprechend neutrale, harte Flamme nötig. Selbst Gußeisen lässt sich mit diesem Verfahren schweißen, dies allerdings nur mit Acetylenüberschuss.

Lichtbogenhand - Schweißen nutzt eine Stromquelle und eine Stabelektrode um den Lichtbogen zu zünden. Die Umhüllung der Stabelektrode ermöglicht ein leichteres Zünden, Bildung des benötigten Schutzgasstromes und einer metallurgisch wirksamen Schlacke. Das Zuführen eines Schweißzusatzes ist nicht nötig. Weniger oft verbreitet ist das Unterpulverschweißen (UP), wobei unter einem Schweißpulver und dem Schmelzbad eine Kaverne gebildet wird, wobei ein Schutzgas entfallen kann. Ansonsten ist das Verfahren mit dem Lichtbogenhandschweißen vergleichbar. Sehr beliebt ist das Metall-Schutzgas-Handschweißen, wobei eine Drahtelektrode automatisch nachgeführt wird. Hier ist zum Schweißen ein Schutzgas wie Argon erforderlich. Für qualitativ hochwertige Nähte wird das Wolfram-Inertgas - Schweißen genutzt, wobei eine Wolframelektrode durch das Aufbringen eines Stromes das Gas zündet, welches von Argon oder Helium umströmt wird. Durch einen Wechselstrom oder Impulse kann auch Aluminium geschweißt werden, da mit der positiven Elektrode Deckschichten des Leichtmetalles aufgerissen werden. Widerstands-Punktschweißen, welches sich in der Automobilindustrie immer finden lässt, beaufschlagt zwei Bleche mit einer Kraft und nutzt die Krafteinleitungspunkte als Elektroden. Der durch die Werkstücke fließende Strom induziert Wärme und lässt die Werkstückrandflächen aufschmelzen. In der Raumfahrt findet sich das Elektronenstrahl - Schweißen. Dieses Schmelzschweißverfahren bündelt einen Elektronenstrahl auf wenige Zehntel Millimeter Durchmesser. Trifft der Elektronenstrahl im Vakuum nun auf das Bauteil, so wird die kinetische Energie der Elektronen in Wärme transformiert, was eine sehr feine und saubere Schweißnaht ergibt. Bei der Gestaltung von Schweißverbindungen sollten ein paar Regeln beachtet werden. So müssen die verwendeten Werkstoffe schweißgeeignet sein. Es sollten möglichst gleich dicke Teile miteinander verschweißt werden. Einseitige Kehlnähte sind genauso ungünstig, wie große ebene Wände. Außerdem sollte möglichst in der w- und h-Position geschweißt werden.

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