Die Funktionsweise des Schweißens

Es gibt verschiedene Arten des Schweißens.Das Schweißen gehört, wie das Kleben oder Nieten, zur Gruppe der unlösbaren Verbindungsverfahren. Beim Schweißen werden Teile unter Einwirkung von Wärme und/oder Druck miteinander verbunden. Manche Schweißverfahren benötigen Zusatzstoffe, um die Verbindung herzustellen. Das Feuerschweißen, eine Methode zur manuellen Fertigung von Eisenverbindungen (Schmieden von Werkzeugen und Waffen), wird schon seit mehr als 3.000 Jahren angewendet. Die meisten der heute gebrauchten Schweißverfahren wurden jedoch erst im 19. und 20. Jahrhundert entwickelt. Prinzipiell können alle Werkstoffe verschweißt werden, die in den flüssigen Aggregatzustand übergehen können oder sich plastisch verformen lassen.

Welche Schweißverfahren werden angewendet?

Grundsätzlich wird in der Technik zwischen zwei Hauptarten unterschieden:

  • Schmelzschweißen
  • Pressschweißen

Beim Schmelzschweißen wird den Werkstoffen von außen Energie in Form von Wärme zugeführt, die dazu führt, dass sich die oberen Schichten des Bauteils verflüssigen oder plastisch werden und dadurch eine dauerhafte Verbindung eingehen. Bei manchen Schmelzschweißverfahren wird die Verbindung durch die Verflüssigung eines Schweißzusatzwerkstoffs (beispielsweise Schweißelektroden oder Schweißdraht) erreicht.

Das Feuerschweißen ist das älteste Schweißverfahren überhaupt Bei ihm wird das Werkstück im Schmiedefeuer unter Luftabschluss erhitzt und in einen plastischen Zustand gebracht. Durch Hammerschläge werden die Werkstücke miteinander verbunden. Andere, moderne Schmelzschweißverfahren sind zum Beispiel:

  • Gasschmelzschweißen, auch autogenes Schweißen genannt
  • Lichtbogenhandschweißen (elektrisches Schweißen)
  • Schutzgasschweißen (Lichtbogenschweißen unter einer Schutzgasatmosphäre)
  • Plasmaschweißen (die Wärme wird durch ein ionisiertes Gas, Plasma, erzeugt)
  • Laserschweißen (die Energiezufuhr erfolgt durch einen Laser)
  • Elektronenstrahlschweißen
  • Aluminothermisches Schweißen

Die meisten dieser Verfahren werden noch in viele Unterverfahren eingeteilt. Einige Verfahren werden manuell ausgeführt, andere dagegen von Schweißmaschinen oder Robotern.

Die zweite Hauptgruppe der Schweißverfahren bilden die verschiedenen Pressschweißverfahren. Bei ihnen erfolgt die Verbindung der Werkstücke durch eine Kombination von Druck und Wärme oder bei manchen Verfahren durch Druck allein. Zu diesen Verfahren zählen unter anderem:

  • Widerstandsschweißen (Schweißstrom wird durch Elektroden in das Teil geleitet und erhitzt es bis zur Verflüssigung an dem Punkt, an dem die Elektroden auftreffen).
  • Häufigste Form des Widerstandsschweißens ist das Punktschweißen.
  • Kaltpressschweißen (Verbindung erfolgt ausschließlich durch hohen Druck)
  • Reibschweißen (Wärme wird durch Reibung erzeugt)
  • Ultraschallschweißen (Hitze wird durch Hochfrequenzschwingungen erzeugt)
  • Sprengschweißen
  • Elektromagnetisches Pulsschweißen
  • Diffusionsschweißen

Welche Werkstoffe können geschweißt werden?

Im Prinzip alle die, bei denen durch die Zufuhr von Wärme der Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand erfolgt. Zu den Werkstoffen, die am häufigsten durch Schweißverfahren miteinander verbunden werden, gehören Metalle und Metalllegierungen. Glas, Keramik und Kunststoffe können ebenfalls miteinander verschweißt werden, letztere allerdings nur, wenn sie zur Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe gehören. Diese werden unter dem Einfluss von Wärme weich (plastisch) und können sich miteinander verbinden. Schweißverbindungen unterschiedlicher Materialien sind ebenfalls möglich. Das Material, das wahrscheinlich am häufigsten durch die verschiedensten Schweißverfahren verbunden wird, ist Stahl, darunter auch Edelstahl, einen Stahl mit besonders hohen Reinheitsgrad. Es existieren verschiedene Formen der Edelstahlbearbeitung wie das Lichtbogenschweißen (siehe auch Unterpulverschweißen als voll mechanisiertes Lichtbogenschweißen) oder das Schutzgasschweißen.

Welche Qualität sollten die Schweißverbindungen haben?

Dazu gibt es keine generelle Aussagen, da die Anforderungen je nach Werkstoff und Schweißverfahren stark schwanken. Da jedoch die Teile durch das Schweißen eine unlösbare Verbindung eingehen, sollte die Schweißverbindung bzw. Schweißnaht eine mindestens ebenso lange Lebensdauer haben wie das Werkstück selbst. Um das zu gewährleisten, ist eine sorgfältige Qualitätskontrolle erforderlich. Fehlerhafte Schweißverbindungen können unter Umständen durch eine Nachbehandlung verbessert werden.

Arbeitsschutz beachten!

Das Herstellen guter Schweißverbindungen erfordert nicht nur theoretische und praktische Kenntnisse, sondern vor allem auch Übung und Sorgfalt. Das Schweißen ist zwangsläufig ein gefährlicher Prozess, bei dem mit hohen Temperaturen, Starkstrom, entzündlichen oder giftigen Gasen und anderen gesundheitsschädlichen Stoffen gearbeitet werden muss. Deswegen sollten die für das gewählte Schweißverfahren geltenden Arbeitsschutzbestimmungen strikt eingehalten werden. Dazu gehören zum Beispiel das Tragen von Schutzbrille, Schutzhandschuhe und festen Schuhen sowie Schutzkleidung, die vor Verbrennungen durch Funken oder glühende Metallspritzer bewahrt. Während industrielles Schweißen eine besondere Qualifikation erfordert, ist das im privaten Bereich nicht nötig. Trotzdem empfiehlt sich auch für Hobby-Handwerker, zumindest eine kurze Einleitung durch einen erfahrenen Schweißer zu erhalten.

Das folgende Video zeigt das kleine Schweißer Einmaleins über das WIG-Schweißen: