Übersicht über die Schweißverfahren

2020-11-12 11:05:00

Wie bereits in unserem vorherigen Beitrag erwähnt, gibt es unzählige Schweißverfahren, wobei man grundsätzlich unterscheiden muss zwischen dem Schmelzschweißen und dem Pressschweißen.

Inhaltsverzeichnis

1 Schmelzschweißverfahren
- 1.1 Feuerschweißen
- 1.2 Gasschmelzschweißen
- 1.3 Lichtbogenhandschweißen
- 1.4 Schutzgasschweißen (SG)
- 1.5 Unterpulverschweißen
- 1.6 Laserschweißen
- 1.7 Elektronenstrahlschweißen
- 1.8 Aluminothermisches Schweißen
2 Pressschweißverfahren
- 2.1 Widerstandsschweißen
- 2.2 Kaltpressschweißen
- 2.3 Reibschweißen
- 2.4 Ultraschallschweißen
- 2.5 Elektromagnetisches Pulsschweißen
- 2.6 Diffusionsschweißen
- 2.7 MBP-Schweißen
3 Quellen

Schmelzschweißverfahren

Beim Schmelzschweißen werden in der Regel gleichartige Metalle durch Anschmelzen und anschließendes Zusammenfließen der entstandenen Schmelzmassen miteinander verbunden. Die Vereinigung der Fügeteile erfolgt ohne Kraftaufwand. Zu den Schmelzschweißverfahren zählen unter anderem:

Feuerschweißen

Die zu verbindenden Metalle werden im Feuer unter Luftabschluss in einen teigigen Zustand gebracht und anschließend durch großen Druck, zum Beispiel durch Hammerschläge, miteinander verbunden.

Gasschmelzschweißen

Umgangssprachlich auch Autogenschweißen genannt. Das Metall wird durch Verbrennungsgase erhitzt. Die Temperatur der Flamme beträgt dabei etwa 3200 °C. In der Regel wird ein Schweißdraht als Zusatzwerkstoff verwendet.

Lichtbogenhandschweißen

Das ist eines der ältesten elektrischen Schweißverfahren für metallische Werkstoffe. Ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Werkstück wird als Wärmequelle zum Schweißen genutzt. Durch die hohe Temperatur des Lichtbogens wird der Werkstoff an der Schweißstelle aufgeschmolzen.

Schutzgasschweißen (SG)

Metallschutzgasschweißen (MSG) ist ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem der abschmelzende Schweißdraht von einem Motor mit veränderbarer Geschwindigkeit kontinuierlich nachgeführt wird.
Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) kann bei jedem schmelzschweißgeeigneten Werkstoff durchgeführt werden. Beim WIG-Schweißen entstehen praktisch keine Schweißspritzer; die gesundheitliche Belastung durch Schweißrauche ist verhältnismäßig gering. Ein besonderer Vorteil des WIG-Schweißens ist, dass nicht mit einer abschmelzenden Elektrode gearbeitet wird.
Orbitalschweißen ist ein vollmechanisches Schutzgasschweißverfahren WIG oder MSG, bei dem der Lichtbogen maschinell ohne Unterbrechung 360 Grad um Rohre oder andere Rundkörper herumgeführt wird. Das Orbitalschweißverfahren kommt vorzugsweise im Rohrleitungsbau zur Anwendung, wo unter kontrollierbaren Bedingungen gleichbleibend hohe Nahtqualitäten erzielt werden müssen.
Beim Plasmaschweißen dient ein Plasmastrahl als Wärmequelle. Plasma ist ein durch einen Lichtbogen hocherhitzes, elektrisch leitendes Gas. Im Plasmabrenner wird durch Hochfrequenzimpulse das durchströmende Plasmagas (Argon) ionisiert und ein Hilfslichtbogen (Pilotlichtbogen) gezündet.
Arcatom-Schweißen ist ein im Jahre 1924 erfundenes Verfahren, das die Rekombinationsenergie von atomarem Wasserstoff zum Schweißen benutzt.

Unterpulverschweißen

Das ist ein Lichtbogenschweißverfahren mit abschmelzender Draht- oder Bandelektrode, bei dem hohe Abschmelzleistungen erzielt werden können. Es wird industriell vor allem zum Schweißen langer Nähte eingesetzt und eignet sich nicht zur manuellen Ausführung.

Laserschweißen

Dieses Verfahren wird vor allem zum Verschweißen von Bauteilen eingesetzt, die mit hoher Schweißgeschwindigkeit, schmaler und schlanker Schweißnahtform und mit geringem thermischem Verzug gefügt werden müssen. Das Laserschweißen oder Laserstrahlschweißen wird in der Regel ohne Zuführung eines Zusatzwerkstoffes ausgeführt. Die Laserstrahlung wird mittels einer Optik fokussiert.

Elektronenstrahlschweißen

Hier wird die benötigte Energie von durch Hochspannung (60–150 kV) beschleunigten Elektronen in die Prozesszone eingebracht. Die Strahlbildung erfolgt im Hochvakuum (< 10−4 mbar) durch ein Triodensystem, bestehend aus Kathode, Steuerelektrode und Anode. Der Schweißvorgang erfolgt meistens im Vakuum.

Aluminothermisches Schweißen

Dieses Verfahren ist auch unter dem Namen Thermit-Schweißen bekannt und wird vor allem beim Verschweißen von Bahnschienen angewendet. In einem Tiegel mit einem Loch an der Unterseite, der auf der Verbindungsstelle steht, wird eine Mischung aus Eisenoxidpulver und Aluminiumpulver entzündet, woraus sich bei einer Temperatur von circa 2450 °C flüssiges Eisen und darauf schwimmende Aluminiumoxid-Schlacke bilden.

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Pressschweißverfahren

Beim Pressschweißen wiederum wird die Verbindung durch das Zusammenstauchen der erhitzen Oberflächen unter hohem Druck erreicht. Zu den Preßschweißverfahren zählen unter anderem:

Widerstandsschweißen

Das ist ein Schweißverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe auf Basis der jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stromes.
Die Verbindungspartner werden bis zum Erreichen der Schweißtemperatur erhitzt und an der Berührungsstelle unter der Wirkung einer Kraft durch Erstarren von Schmelze, durch Diffusion oder auch in fester Phase verschweißt.

Kaltpressschweißen

Die Verbindungen erfolgen unter hohem Druck und unterhalb der Rekristallisationstemperatur der Einzelteile. Hierbei bleiben die Partner im festen Zustand, allerdings ist eine plastische Verformung mit einer starken Annäherung der Kontaktflächen notwendig. Durch die extrem enge Berührung der beiden Kontaktflächen erfolgt die Zerstörung störender Oberflächenschichten und auf Grund von nun wirkenden zwischenatomaren Bindekräften eine stabile Verbindung der Werkstücke.

Reibschweißen

Zwei Teile werden unter Druck relativ zueinander bewegt, wobei sich die Teile an den Kontaktflächen berühren. Durch die entstehende Reibung kommt es zur Erwärmung und Plastifizierung des Materials.

Ultraschallschweißen

Das ist ein Verfahren zum Fügen von thermoplastischen Kunststoffen und metallischen Werkstoffen. Die Verschweißung wird durch eine hochfrequente mechanische Schwingung im Bereich zwischen 20 und 35 kHz erreicht, welche zwischen den Bauteilen zu Erwärmung durch Molekular- und Grenzflächenreibung, bei Metallen auch zur Verzahnung und Verhakung der Fügepartner führt. Somit gehört das Ultraschallschweißen zur Gruppe der Reibschweißungen.
Sprengschweißen
Dieses Verfahren ermöglicht es, zwei nicht schmelzschweißbare Materialien dauerhaft und fest miteinander zu verbinden. Dabei prallen die beiden Schweißflächen unter Zuhilfenahme von Sprengstoff mit mindestens 100 m/s unter einem Winkel von 2° bis 30° aufeinander.

Elektromagnetisches Pulsschweißen

Dabei können Werkstoffmischverbindungen, aber auch artgleiche Werkstoffe, ohne Wärmezufuhr binnen etwa 25 μs miteinander verbunden werden, indem einer der Fügepartner mittels eines Magnetfeldes berührungslos einen Impuls erfährt und gegen den anderen Partner prallt.

Diffusionsschweißen

Diffusionsschweißen erfolgt bei hohem Druck. Die Qualität der Schweißverbindungen ist außerordentlich hoch und kann im Bereich des verwendeten Materials liegen.

MBP-Schweißen

Dieses Verfahren (Pressschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen) ist ein Lichtbogenpressschweißverfahren, mit dem Hohlprofile unter Schutzgas stumpf verschweißt werden. Ein Lichtbogen wird zwischen den Fügeteilflächen gezündet und in einem Magnetfeld zur Bewegung entlang der Fügeteilkanten veranlasst. Die Kanten erwärmen sich und schmelzen auf. Anschließendes Zusammenstauchen führt zu einer Pressschweißverbindung mit einer gleichmäßigen Stauchwulst, die in der Regel nicht abgearbeitet wird.