Grundwissen Schweissen

Grundsätzlich wird beim Schweissen in zwei Verfahrensarten unterschieden: das Schmelz-Verbindungsschweissen (Verbindung ohne Kraftaufwand) und das Press-Verbindungsschweissen (Verbindung mit Kraftaufwand). Beim Schmelzschweissen werden zwei Werkstücke (meist gleichartige Metalle) an den Verbindungsstellen geschmolzen und mit oder ohne Zugabe von Zusatzwerkstoffen vereinigt. Die dazu notwendige Energie wird von aussen zugeführt. Zu den gebräuchlichsten Schmelz-Schweissverfahren zählen unter anderem das Elektroschweissen und das Schutzgas-Schweissen. Zum Schweissen sollten Sie allerdings unbedingt den Arbeitsschutz einhalten sowie einige Erfahrungen mitbringen! Bereits wenige Stunden unter Anleitung eines Schweissausbildenrs in einer Bildungseinrichtung für Schweisstechnik (auch für Laien buchbar) sind hilfreich und verschaffen Ihnen einen entscheidenden Übungsvorteil.

Beachten Sie: Gerade beim Schweissen ist es wichtig, die eigenen Fähigkeiten nicht zu überschätzen. Tragende Teile, Fall- und Überkopfschweissarbeiten sind etwas für den ausgebildeten Profi!

Anleitung

1. Der sichere Arbeitsplatz

Vorsicht: Hitze, Funkenflug, UV-Strahlen und der helle Lichtbogen beim Schweissen können die Gesundheit gefährden! Deshalb müssen Sie dem Arbeitsschutz besondere Aufmerksamkeit schenken. Zu Ihrer eigenen Sicherheit tragen Sie eine feste und möglichst vollständig abdeckende Bekleidung sowie Lederhandschuhe. Bewährt haben sich auch Lederschürzen, die den Körperbereich zusätzlich schützen. Bei der Frage, ob ein Handschild oder ein kompletter Schweisserhelm sinnvoll ist, sollten Sie beachten, dass ein Handschild zwar preiswerter ist, aber permanent von einer Hand gehalten werden muss. Ein Schweisserhelm mit Schutzglas-Visier (Schutzstufe DIN 9) hingegen ermöglicht Ihnen in jeder Situation das beidhändige Arbeiten. Übrigens: Nur eine Schutzbrille zu tragen genügt nicht, denn die Gesichtshaut wäre weiterhin der intensiven UV-Strahlung ausgesetzt!

Beachten Sie: Bitte sorgen Sie dafür, dass auch Beobachter des Schweissvorgangs nicht ohne Augenschutz direkt in den Lichtbogen blicken dürfen!

Halten Sie beim Elektroschweissen aus Sicherheitsgründen den gesamten Arbeitsbereich immer trocken und befestigen Sie den Massepol sicher am Werkstück – noch bevor Sie das Schweissgerät einschalten! Denn um den notwendigen Lichtbogen zu erzeugen, sind Stromstärken von über 100 Ampere nötig. Ein unsachgemässes Anbringen oder gar Ablösen ist lebensgefährlich, weil sich der Schweissstrom beim Herabfallen der Zange einen Weg über die Arbeitsumgebung sucht! Beim Schweissen werden ausserdem gesundheitsschädliche Gase, Dämpfe, Rauch und Staub frei. Schweissen Sie deshalb nur in einem gut belüfteten und feuerfesten Bereich (Funkenflug)!Beachten Sie: Beim Elektroschweissen mit Elektrode können Sie auch problemlos draussen schweissen. Mit Schutzgas ist das in der Regel nicht möglich, da Wind das Gas von der Schweissstelle wegblasen würde.

2. Grundlagen Elektroschweissen

Beim Elektroschweissen dient eine Elektrode als Anode (Pluspol) und das Werkstück als Kathode (Minuspol). Per Klemme wird ein Pol mit einem blank liegenden Teil des Werkstücks verbunden, der andere Pol mit dem Elektrodenhalter, mit dem das Elektrodenende an die Schweissstelle geführt wird. Dadurch kommt es zu einem Kurzschluss und es entsteht ein Lichtbogen. Die gebündelte Energie erzeugt mit dem Lichtbogen hohe Temperaturen, die die Werkstücke zum Schmelzen bringt (aufschmelzen des Grundwerkstoffes und gleichzeitiges abschmelzen der Elektrode). Nach dem Erkalten sind die Werkstücke fest miteinander verbunden.

Zum Elektroschweissen benötigen Sie ein Schweissgerät, das den Wechselstrom des Netzes (hohe Spannung und niedrige Stromstärke) in einen Wechselstrom mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke umwandelt. Hierfür stehen Ihnen Schweisstransformatoren oder Inverter zur Verfügung. Klassische und kostengünstige Trafos (Bild links) sind in der Praxis etwas gross und unhandlich. Teurer, aber klein, leicht und handlich sind dagegen sogenannte Inverter (Bild rechts), in denen der Strom elektronisch gesteuert bereit gestellt wird. Das erzeugt einen besonders gleichmässigen Lichtbogen.

3. Grundlagen Schweisselektroden

Die zum Schweissen verwendeten Schweisselektroden sind „Metallstäbe“ mit einer Umhüllung. Die Umhüllung der Elektrode hat dabei folgende Aufgaben: Beim Schweissvorgang bilden sich Gase, die den Lichtbogen stabilisieren, eine Oxidation der Schweissnaht verhindern und der Blasenwirkung entgegenwirken. Ausserdem bildet sich eine Schlacke, welche die Oberflächenspannung des Werkstoffs reduziert, Verunreinigungen bindet und eine gleichmässige Abkühlung unterstützt. Sogenannte Rutil-Elektroden sind am gebräuchlichsten und am Buchstaben R auf der Packung erkennbar. Sie sind leicht zu entzünden, brennen sorgfältig ab und vereinfachen das problemlose Abklopfen der Schlacke.

4. Grundlagen Schutzgas-Schweissen

Ein weiteres Schmelzschweissverfahren ist das Schutzgas-Schweissen (MAG-Schweissen, Metall-Aktiv-Gas-Schweissen): Durch einen konzentrierten sichtbaren Lichtbogen erzielen Sie zum einen eine hohe Abschmelzleistung. Zum anderen kommen Gase zum Einsatz, die den Lichtbogen, die Verbindungsstelle sowie die Naht vor der Umgebungsluft schützen – deswegen auch „Schutzgas“-Schweissen. Als Gas werden zum Beispiel Gemische aus Argon und Kohlendioxid verwendet (Gemisch je nach Werkstoff und Schweissaufgabe). Dieses Schweissverfahren ist sehr vielseitig und Sie können sowohl dünne Bleche ab rund 0,5 Millimeter Dicke als auch starkes Material, Stäbe und Rohre sicher und stabil miteinander verschweissen.

Für das spezielle MAG-Schweissgerät benötigen Sie einen Gas- und einen Netzanschluss: Ein Schlauchpaket führt das Gas zusammen mit der Drahtelektrode dem Brenner zu. Dort sorgt eine aufgesteckte Düse für gleichmässigen Gasfluss (linkes Bild), wobei Sie die Gasmenge direkt am Druckventil regulieren. Die Gaszufuhr und den Elektrodennachschub starten Sie mit einem Schalter an der Pistole. Der im Schweissgerät bereitgestellte Strom gelangt zum Brenner sowie zur Masseelektrode. Durch den Strom schmilzt nun der Schweissdraht tröpfchenweise ab und erreicht die Schweissstelle. Starten Sie zunächst mit einer mittleren Einstellung von Gaszufuhr und Elektrodennachschub.

Haltbare und qualitativ gute Schweissverbindungen sind vom kontinuierlichen Gasfluss, vom Schweissstrom sowie von der Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode abhängig. Ermitteln Sie die richtige Einstellung einfach durch einige Schweissnaht-Tests. Damit der Schweissdraht gut nachschiebt, führen Sie das Schlauchpaket gerade und halten den Brenner leicht schräg.

5. Grundlagen Arbeitstechnik

Vor Beginn der Arbeit befreien Sie die Werkstücke gründlich von Rost und Farbe und schleifen Sie sie blank. Legen Sie anschliessend die zu verschweissenden Teile zusammen (falls nötig mit Grippzange oder Schraubzwinge fixieren) und befestigen Sie das Massekabel an einer blanken Stelle des Werkstücks. Verschweissen Sie zunächst die Nähte nur mit Punkten – so können Sie die Lage der Teile gegebenenfalls noch korrigieren und dennoch verhindern Sie mit dem punktuellen Fixieren, dass sich das Material durch die Hitze des Lichtbogens verzieht. Nachdem Sie anschliessend die Schweisspunkte von Schlacke befreit haben, schweissen Sie die Nähte erst durch.

Beachten Sie: Entlang der Schweissnaht entsteht Schlacke (linkes Bild), die Sie abklopfen oder abschleifen müssen. Wenn die Schweissnaht nach Entfernen der Schlacke nur leicht erhaben ist, haben Sie den optimalen Schweissstrom gewählt. Wenn Sie diese abschliessend mit einer Schruppscheibe bearbeiten, erscheint das blanke Metall.

Schweissstrom zu schwach beziehungsweise zu stark: Liegt die Naht nur auf der Oberfläche des Werkstücks ist die Verbindung der Materialien nicht stark genug. Das bedeutet, Sie haben einen zu schwachen Schweissstrom gewählt (linkes Bild). Zu hoher Schweissstrom führt dazu, dass zu viel Material aus dem Werkstück aufgeschmolzen wird (rechtes Bild). Dünnere Werkstücke können dabei sogar durchbrennen.

Halten Sie beim Zünden das Schweissgerät nicht irgendwo auf das Werkstück, sondern immer im Bereich der späteren Schweissnaht. So vermeiden Sie Risse und Bindefehler und die Schweissnaht wird gleichmässiger (links falsch, rechts richtig).

Beachten Sie: Bevor Sie am eigentlichen Werkstück arbeiten, sammeln Sie zunächst an Rest- oder Probestücken einige Erfahrungen.

Beim Schutzgas-Schweissen sind haltbare Schweissverbindungen das Ergebnis von richtigem Gasfluss, Schweissstrom und der Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode. Richtgrössen finden Sie in der Anleitung des Gerätes. Aber ob die Parameter im individuellen Fall stimmen (im Bild sind die Werkstücke beispielsweise fast übergangslos und fest miteinander verbunden), können Sie nur am Aussehen der Schweissverbindung ablesen.

Tipp

MAG-Schweissgeräte pflegen

Das Schlauchpaket und den Brenner Ihres MAG-Schweissgerätes sollten Sie unbedingt pfleglich behandeln: Entfernen Sie regelmässig Schweissspritzer am Brenner mit einem Düsenreiniger – sie können sonst den Gaszufluss behindern und zum Kurzschluss führen. Behandeln Sie am besten bereits vor der Arbeit den Düsenbereich des Brenners mit Pistolenspray. Ausserdem: Das Schlauchpaket niemals knicken, da sonst die kontinuierliche Zuführung des Schweissdrahts behindert wird.

Werkzeug + Material

  • Arbeitskleidung (Schutzschild oder Schutzhelm mit Visier, Lederschürze bzw. feste Schutzkleidung, Lederhandschuhe, festes Schuhwerk)
  • Düsenreiniger
  • Drahtbürste
  • Grippzange
  • MAG-Schweissgerät inkl. Argon- bzw. Kohlendioxidgasflasche (Schutzgas)
  • Massepol
  • Pistolenspray
  • Schlackenhammer
  • Schleifgerät
  • Schraubstock/Werkbank
  • Schweisselektroden oder Schweissdraht
  • Schweisstransformator oder Inventer
  • Winkelschleifer mit Trenn- und Schruppscheiben