Wann spricht man von Schweißen? Grundwissen zum Lichtbogenschweißen Gängige Schweißverbindungen Schweißrichtung und das Führen der Elektrode Sicherheitsvorkehrungen beim Schweißen Schweißarten mit abschmelzender Elektrode Schweißen mit nicht abschmelzender Elektrode

Wann spricht man von Schweißen?

Als Fügeverfahren spricht man vom Schweißen, wenn Materialteile durch Hitze und Druck verbunden werden, wobei schweißbares Material nicht auf Metalle oder Metalllegierungen beschränkt ist. Historisch bildet jedoch das Schweißen von Metall den Ausgangspunkt der Schweißtechnik. Beim Schweißen führt die eingebrachte Energie zu einem Aufschmelzen der Fügestellen. Vor allem bei großen Werkstücken oder Verbindungen wird mit einem Zusatzwerkstoff gearbeitet, der sich im Schmelzbad mit den erhitzten Fügestellen verbindet, wodurch nach Erkalten die Schweißnaht entsteht. Je nach Schweißverfahren bildet sich über der Naht Schlacke, die in der Nachbearbeitung entfernt werden muss. In diesem Ratgeber werden verschiedene Schmelzschweißverfahren betrachtet, die von Heimwerkern und Handwerkern zur Reparatur oder Verbindung von Metallteilen eingesetzt werden.

Das sind verschiedene Schweißarten nach Energieeintrag:

-          Lichtbogenschweißen nutzt die elektrische Entladung eines Lichtbogens, der die nötige Schweißhitze erzeugt.

-          Gasschmelzschweißen bringt durch Verbrennungsgase die nötige Wärmeenergie in das Material ein.

-          Laserschweißen nutzt die Energie einer Laserquelle, die mittels optischer Vorrichtung auf die Schweißstelle fokussiert wird.

-          Elektronenstrahlschweißen funktioniert im Hochvakuum und nutzt beschleunigte Elektronen, um die nötige Energie ins Werkstück einzubringen.

-          Andere Schweißverfahren umfassen spezielle Techniken wie das Spleißen zur Verbindung von Glasfasern oder das Erhitzen und Verbinden von Thermoplasten. Kunststoffschweißen ist mit diversen Schweißarten möglich.

Grundwissen zum Lichtbogenschweißen

Für den Hobby- und Handwerkerbereich ist das Lichtbogenschweißen eines der weitverbreitetsten und meistgenutzten Schweißverfahren. Diese Schweißart erhält ihren Namen durch die Nutzung eines Lichtbogens, eine elektrische Gasentladung, die zwischen Elektrode (Kathode) und Werkstück (Anode) brennt. Die Spannung wird an das Werkstück angelegt, während der Elektrodenhalter mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden wird. Durch Berühren des Werkstücks mit der Elektrode entsteht ein Kurzschluss, der den Lichtbogen zündet. Der Schweißlichtbogen erreicht die nötige Schweißtemperatur von ca. 3200° Grad während nur eine geringe Stromstärke für die Aufrechterhaltung der Reaktion nötig ist.

Schweißrichtung und das Führen der Elektrode

Eine Faustregel für das Lichtbogenschweißen lautet: „Immer zum Strom hin schweißen“. Der Schweißer führt den Brenner also zur Klemme, mit der das Werkstück mit der Stromquelle verbunden ist. Die Haltung der Schweißelektrode entscheidet dabei außerdem über das Aussehen der Naht:

Stechendes Schweißen bedeutet die Elektrode – angenommen man ist Rechtshänder – wird im spitzen Winkel zum Werkstück gehalten und damit nach links geschweißt. Die Elektrode „sticht“ quasi in Richtung des Schweißguts, der Brenner folgt. Hierdurch entstehen sehr glatte, aber flache Schweißnähte mit geringem Einbrand.

Entscheidet sich der Schweißer für schleppendes Schweißen, hält er also die Elektrode im stumpfen Winkel, wird die Naht schmaler, dringt jedoch tiefer ins Material an. Die Elektrode folgt bei diesem Vorgehen dem Brenner, wird also in gewisser Weise „gezogen“.

Zeigt die Elektrode lotrecht auf das Schweißgut, wird eine mittlere Einbrenntiefe und eine mittlere Nahtbreite erreicht.

Sicherheitsvorkehrungen beim Schweißen

An erster Stelle steht immer die Arbeitssicherheit. Damit einhergeht, dass das Schweißgerät ordnungsgemäß funktionieren muss. Vor jedem Schweißvorgang sollten deswegen die Schweiß- und Massekabel, die Steuerleitung, der Schweißbrenner sowie den Masseanschluss überprüft werden. Weiter von hoher Relevanz ist die richtige Stromstärke einzustellen, um die korrekte Lichtbogentemperatur zu erreichen: Diese liegt bei ca. 4.000° C. Doch auch wenn sich an den Richtlinien gehalten wird, das Schweißen birgt gesundheitliche Gefahren, die nicht vernachlässigt werden sollten. Unabdingbar ist deswegen das Verwenden von Schutzkleidung, wie Handschuhen, einem Schweißhelm sowie einer Atemschutzmaske.

Verschiedene Schweißarten mit Lichtbogen

Als Teil des großen Schweißkosmos‘ lässt sich Lichtbogenschweißen nochmals in verschiedene Schweißarten unterteilen. Als Kriterium zählt hier der Einsatz der Schweißelektrode: Bleibt sie bestehen oder wird sie beim Schweißprozess abgeschmolzen.

Schweißarten mit abschmelzender Elektrode

Der Vorteil einer abschmelzenden Elektrode besteht darin, dass kein Schweißzusatz zugegeben werden muss, denn die abschmelzende Elektrode erfüllt diesen Zweck. Beim Schutzgasschweißen bzw. bei der Verwendung eines Schutzgasschweißgeräts oder eines Fülldrahtschweißgeräts wird der abschmelzende Schweißdraht automatisch nachgeschoben. Die Einstellung des Drahtvorschubs spielt dann für das Schweißergebnis ebenfalls eine wichtige Rolle. Der Sonderfall des Fülldrahtschweißens nutzt die abschmelzende Elektrode zudem als Ersatz für das Schutzgas. Die Umhüllung des hierbei verwendeten Fülldrahts beinhaltet Gasbildner, die eine Schutzgashülle um das Schmelzbad entstehen lassen und so die Naht vor der Atmosphäre schützen.

Beim Lichtbogenhandschweißen oder Elektrodenschweißen wird eine spezielle Stabelektrode in den Elektrodenhalter eingespannt, durch den der abschmelzende Stab mit der Stromquelle verbunden ist. 

Schweißarten mit nicht abschmelzender Elektrode

Das bekannteste Schweißverfahren mit verschleißfreier Elektrode ist definitiv das WIG-Schweißen oder auch Wolfram-Inertgas-Schweißen. Diese Schweißart zählt ebenfalls zur Untergruppe des Schutzgasschweißens, nutzt aber eine Wolframelektrode, die während des Schweißvorgangs nicht abschmilzt. Der Schweißzusatz muss in Form eines Massivdrahts also extra dem Schweißbad zugeführt werden. WIG-Schweißen ist im Vergleich zum Schutzgasschweißen etwas langsamer, erreicht aber sehr gute Schweißverbindungen. Beim Plasmaschweißen, einer weiteren Lichtbogenschweißart, bei der die Elektrode nicht abschmilzt, bildet sich der Lichtbogen nicht nur zwischen Werkstück und Elektrode. Im Brenner wird ein zweiter Lichtbogen erzeugt. Das dadurch erzeugte Plasma sorgt für sehr genaue Schweißverbindungen und eine exakt einstellbare Einbrandtiefe. Plasmaschweißen wird vor allem industriell auf automatisierten Schweißstraßen eingesetzt.