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      • Veröffentlicht am 5. Apr. 2024
      • Zuletzt bearbeitet am 5. Apr. 2024
    • 8 min

    Schweißverfahren in der Industrie

    Schweißen ist die Umwandlung von Gegenständen durch die Verbindung von zwei oder mehr Teilen; dabei behalten beide Teile ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften. Das Verfahren ermöglicht sowohl die Herstellung als auch die Restaurierung von Teilen, Geräten und Strukturen. Aus industrieller Sicht handelt es sich um das wichtigste Materialumwandlungsverfahren. Dieser Leitfaden bietet einen Einblick in eine Vielzahl von Schweißtechniken.

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    Schweißen ist ein wichtiges industrielles Verfahren, da es die Herstellung einer Vielzahl von Produkten ermöglicht. Es gibt eine Reihe von Techniken und Verfahren, die an die spezifischen Bedürfnisse der Industrie angepasst sind.

    Vereinfacht ausgedrückt ist Schweißen der Prozess der dauerhaften Verbindung metallischer Werkstoffe zum Bau von Möbeln, Maschinen und anderen Strukturen. Dies geschieht durch Schmelzen und Erstarren örtlich begrenzter Teile zweier zu verbindender Metallteile.

    Obwohl das Schweißen auf eine reiche Geschichte zurückblicken kann, die bis in die Bronzezeit zurückreicht, erlangte es erst im 19. Jahrhundert seine Bedeutung als industrielle Technik; seither wurde es kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert, um mit dem technologischen Fortschritt Schritt zu halten.

    Die wichtigsten Schweißverfahren in der Industrie

    Die Schweißverfahren, sei es für das primäre Fügen, das Beschichten oder die Instandhaltung von Teilen und Werkstoffen, haben spezifische Eigenschaften und Funktionen, mit ganz bestimmten Ausrüstungen, Zielen und Ergebnissen.

    Metall-Inertgas-Schweißen und Metall-Aktivgas-Schweißen (MIG/MAG)

    Beim MIG-Schweißen (Metall-Inert-Gas) wird Argon zum Schweißen von Aluminium, Edelstahl und Kupfer verwendet. Beim MAG-Schweißen (Metall-Aktiv-Gas), eine Art Lichtbogenschweißen, wird ein Gasgemisch aus CO2 und Sauerstoff oder Argon verwendet, um Kohlenstoffstahl und seine Legierungen zu schweißen.

    Je nach Schweißstrom, Drahtdurchmesser, Lichtbogenlänge und Eigenschaften der Schweißquelle und des Gases können die Metallübertragungsmethoden zwischen Kurzschluss-, Sprüh- und Impulsverfahren variieren. Die Hauptvorteile von MIG/MAG sind, dass das Schweißen in jeder Position erfolgen kann, dass es keine Spitzenverluste gibt und dass keine Schlacke entfernt werden muss. Außerdem wird eine hohe Schweißgutauftragsrate erzielt und es können hohe Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden.

    Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG)

    Beim WIG-Schweißen wird der Lichtbogen zwischen dem Werkstück und der nicht verbrauchten Wolframelektrode erzeugt. Das Schweißbad und die Elektrode werden durch ein inertes Gas, dessen Strom durch eine Düse geleitet wird, die die Elektrode umgibt, vor den Auswirkungen der atmosphärischen Luft geschützt, und bei Bedarf wird ein Zusatzwerkstoff hinzugefügt.

    Das WIG-Schweißen wird für schwierige Werkstoffe wie Aluminium und Magnesium in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Es bietet eine ausgezeichnete Kontrolle über das Schweißbad und ist daher ein sehr hochwertiges Schweißverfahren, das allerdings für die Bediener schwierig ist, da es höchste Präzision erfordert.

    Dieses Verfahren wird häufig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Es bietet ein ausgezeichnetes Finish der Schweißraupe und kann in jeder Position durchgeführt werden. Es ist jedoch langsamer in Bezug auf die Produktivität und verursacht hohe Implementierungskosten.

    Fülldrahtschweißen

    Diese Art des Schweißens ähnelt den MIG/MAG- und Unterpulverschweißverfahren. Es werden Hohldrähte mit pulverförmigen Flussmitteln verwendet, die verschiedene Bestandteile enthalten können, wie Mineralien, Eisenlegierungen, Desoxidationsmittel oder Mineralien, die Schutzgase liefern. Im letzteren Fall werden die Drähte als selbstschützend eingestuft, benötigen aber im Allgemeinen ein externes Schutzgas und sind wegen der hohen Qualität der Ergebnisse empfehlenswerter.

    Das Schweißen mit Fülldrähten wird wegen der hohen Qualität des aufgetragenen Materials und des späteren Schweißbildes häufig verwendet. Es hinterlässt jedoch einen Schlackenaufzug, der entfernt werden muss, und erzeugt erheblichen Rauch.

    Unterpulverschweißen (SAW)

    Das Unterpulverschweißen oder SAW-Schweißen nutzt ebenfalls die durch einen Lichtbogen erzeugte Hitze, um Metalle zu verschmelzen, bedeckt aber die Spitze des Schweißdrahtes und das zu schweißendes Material mit einem granulierten mineralischen Flussmittel. Dadurch werden Funken, Spritzer und Rauch unterdrückt. Diese Abdeckung rechtfertigt die Idee des Eintauchens des Bogens, der während des Prozesses nicht einmal sichtbar ist.

    Zu diesem Prozess gehören eine Stromquelle, ein Schweißdraht, ein Drahtvorschubgerät und das verwendete Flussmittel. Es wird immer automatisch durchgeführt, in einem einfachen Prozess mit sehr hoher Ausbeute, sehr zufriedenstellenden Ausscheidungsraten und hoher Sicherheit, aber es gibt einige Einschränkungen. Da es von der Verteilung des Flussmittels abhängt, wird es nur beim flachen und horizontalen Schweißen von Blechen mit einer Dicke von über 6 mm eingesetzt.

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    Die gängigsten Schweißpositionen

    Anders als beim Hartlöten, ist beim Schweißen die Arbeitstemperatur sehr hoch, was zu einer stärkeren Haltbarkeit in der Verbindung führt. Je nach Bedarf und Situation werden vier Schweißpositionen unterschieden:

    • Das Schweißen in flacher Position ist der Ausgangspunkt für die meisten Schweißer, wobei die zu schweißende Teile horizontal liegen. Der Schweißer arbeitet mit der Schwerkraft und hat eine bessere Kontrolle über das Schweißbad und die Verteilung des Zusatzwerkstoffs. Dieses Verfahren wird häufig in Werkstätten und bei einfachen Reparaturen eingesetzt.
    • Beim horizontalen Schweißen wird das Werkstück so positioniert, dass die Schweißachse ungefähr horizontal verläuft. Der Schweißer muss das Schmelzbad besser kontrollieren können, um zu verhindern, dass das Metall aufgrund der Schwerkraft fließt. Eine sorgfältige Kontrolle der Temperatur und der Schweißgeschwindigkeit ist unerlässlich, um eine gleichmäßige, qualitativ hochwertige Verbindung zu gewährleisten. Horizontales Schweißen ist bei größeren Strukturen üblich, bei denen die Beweglichkeit der Teile eingeschränkt ist, was vom Schweißer eine größere Anpassungsfähigkeit und Präzision erfordert.
    • Das vertikale Schweißen ist eine fortschrittlichere Technik und wird dort eingesetzt, wo die Teile nicht in eine flache oder horizontale Position gebracht werden können. Der Schweißer muss mit dem Metall in einer aufrechten Position arbeiten und mit der Tendenz des geschmolzenen Metalls umgehen, aufgrund der Schwerkraft nach unten zu fließen.
    • Das Schweißen in Überkopfposition ist definitiv die komplexeste und schwierigste Schweißposition, da sie außergewöhnliche Fähigkeiten und Vorsicht erfordert. Die Schweißnaht wird an der Unterseite der Verbindung angebracht, wobei der Schweißer gegen die Schwerkraft arbeitet. Eine genaue Kontrolle des Schweißbades ist unerlässlich, um zu verhindern, dass das Metall herunterfällt oder sich ungleichmäßig ansammelt. Diese Position wird häufig bei industriellen Reparaturen und im Bauwesen verwendet, wo die Teile nicht bewegt werden können.

    Schritt-für-Schritt-Anleitung für ein korrektes Schweißverfahren

    Der erste Schritt bei jeder Schweißarbeit besteht darin, die zu treffenden Sicherheitsvorkehrungen zu berücksichtigen. Der Schweiss-Schutz muss jederzeit getragen werden. Der Schweißbereich muss frei von brennbaren Materialien und gut belüftet sein, um das Einatmen schädlicher Dämpfe zu vermeiden. Für Notfälle muss ein Feuerlöscher in der Nähe bereitgehalten werden.

    Bevor mit dem eigentlichen Schweißen begonnen wird, müssen die Metalloberflächen nach Bedarf gereinigt werden; mit einer Drahtbürste können Rost, Farbe oder andere Verunreinigungen entfernt werden. Eine Schicht Flussmittel muss auf die Metalloberfläche aufgetragen werden, die zu schweißenden Metallteile müssen in der richtigen Ausrichtung platziert werden.

    Das Schweißgerät muss auf einer stabilen Unterlage stehen und an eine geeignete Stromquelle angeschlossen sein. Der Drahtvorschub und der Schneidbrenner müssen eingerichtet und der Erdungsdraht an das Schweißgerät angeschlossen werden.

    Nach dem Einschalten des Schweißgeräts kann die Stromstärke auf die für die Arbeit geeignete Amperezahl eingestellt werden, so dass mit dem Schweißen begonnen werden kann, wobei darauf zu achten ist, dass der Brenner in einer gleichmäßigen Bewegung über die Metallteile geführt wird. Die ideale Schweißgeschwindigkeit sollte bei etwa 80 liegen, kann aber je nach Material, Position und Schweißgerät variieren. Im Allgemeinen ist es am besten, die Schweißgeschwindigkeit unter 120 zu halten, um eine qualitativ hochwertige Schweißung zu gewährleisten.

    Die wichtigsten Schweißwerkzeuge und Komponenten

    Das richtige Schweißgerät hängt von der Art des gewählten Schweißverfahrens ab (siehe oben). Die Spitzen und Elektroden sind notwendig, um die zum Schweißen erforderliche Wärme zu erzeugen. Diese Elemente müssen von guter Qualität und in gutem Zustand sein, um Probleme während des Prozesses zu vermeiden.

    Zur Schutzausrüstung gehören spezielle Brillen, die die Augen vor Funken und Strahlung schützen. Schutzhandschuhe schützen die Hände vor möglichen Verbrennungen oder Schnitten, während ein Schweißhelm Gesicht und Augen vor der intensiven Strahlung schützt, die beim Schweißen entsteht. Sie muss über einen geeigneten Filter zum Schutz vor ultraviolettem und infrarotes Licht verfügen. Schürzen und Schutzkleidung verhindern Verbrennungen am Körper.

    Zangen oder ähnliche Werkzeuge sind nützlich, um die zu schweißenden Materialien zu halten, Elektroden einzustellen oder kleine Teile während des Prozesses zu manipulieren. Schließlich gehören auch Reinigungswerkzeuge und -produkte dazu, um die zu schweißenden Oberflächen vorzubereiten und das Endprodukt auf Hochglanz zu bringen.

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