Schweißen

Die Schweißverfahren im Überblick

Einteilung der Schweißverfahren

Es gibt mehrere Schweißverfahren, die je nach Werkstoff, Technik und Energie aufgegliedert sind. Hauptunterscheidungen sind zwischen Schmelz-Verbindungsschweißen und Press-Verbindungsschweißen zu treffen. Die Temperaturen können je nach Verfahren zwischen 1000 und 3200°C liegen.  

Die Schweißverfahren werden nach unterschiedlichen Kriterien eingeteilt:

• Werkstoff: Metalle, Thermoplaste (dazu gehört das Kunststoffschweißen) und weitere Materialien (auch Kombinationen mehrerer Werkstoffe möglich)
• Energie: Einsatz von thermischer oder mechanischer Energie
• Charakteristik/Technik: Schmelzschweißen und Pressschweißen
• Zweck: Fügen oder Beschichten
• Fertigung: manuell, teil- oder vollautomatisiert

Leitfaden: Auswahl eines Schweißverfahrens

Anhand obriger Kriterien kann entschieden werden, welches Schweißverfahren das Richtige ist. Bei der Auswahl müssen trotz allem zusätzliche Kriterien beachtet werden:

• Bauteilgeometrie
• Schweißposition
• Zugänglichkeit zur Schweißstelle
• Qualitätsanforderungen
• Stückzahlen
• Kosten
• Zeitaufwand

Unterscheidung von Schmelz- und Pressschweißverfahren

Die Schmelzschweißverfahren laufen ohne Kraftaufwand ab. Stattdessen werden die beiden Werkstücke (oftmals metallisch) an den Fügeflächen aufgeschmolzen. Der Fügeprozess kann dann mit oder ohne Zusatzstoffe ablaufen.

Die Pressschweißverfahren werden hingegen unter Kraft-/Druckaufwand angewandt. Hierbei werden die Fügepartner nicht aufgeschmolzen, sondern durch Zusammenpressen verbunden. Dies geschieht in der Regel ohne Zusatzstoffe und kann mit lokal eingesetzter Wärme kombiniert werden.

Verfahren im Schweißen

Viele der aufgelisteten Verfahren werden schon seit langer Zeit eingesetzt, manche sind aber auch nur für spezielle Fälle entwickelt worden.

Zu den Schmelzschweißverfahren zählen:

• Aluminothermisches Schweißen/Thermit-Schweißen
• Elektroschlackeschweißen (RES-Schweißen)
• Gasschweißen (G-Schweißen)
• Gießschmelzschweißen
• Widerstandsschmelzschweißen
• Strahlschweißen
  • Elektronenstrahlschweißen (EB-Schweißen)
  • Licht-/Laserschweißen, siehe Laserschweißmaschinen und Laserschweißanlagen

• Lichtbogenschweißen/Elektrodenschweißen (E/MMA-Schweißen)
  • Metalllichtbogenschweißen
  • Schutzgasschweißen (SG-Schweißen)
    • Metall-Aktivgasschweißen (MAG)
    • Metall-Inertgasschweißen (MIG)
    • Metallschutzgasschweißen (MSG)
    • Wolframinertgasschweißen (WIG/TIG)
    • Orbitalschweißen
    • Plasmaschweißen
  • Unterpulverschweißen (UP-Schweißen)

Zu den Pressschweißverfahren zählen:

• Diffusionsschweißen
• Feuerschweißen
• Gaspressschweißen
• Kaltpressschweißen
• Lichtbogenpressschweißen
• Pressstumpfschweißen
• Reibschweißen
  • Ultraschallschweißen
  • Rollnahtschweißen (RR-Schweißen)
  • Rotationsreibschweißen
• Widerstandsschweißen
  • Abbrennstumpfschweißen (RA-Schweißen)
  • Buckelschweißen (RB-Schweißen)
  • Punktschweißen (RP-Schweißen)

Ratgeber: Welches Verfahren wofür?

Da es beim Schweißen eine große Anzahl an Verfahren gibt und die jeweiligen Anforderungen variieren, werden wenige Verfahren am häufigsten eingesetzt.

Für Heimwerker und deren einfachen/alltäglichen Gebrauch empfiehlt sich das Lichtbogenschweißen bzw. Elektrodenschweißen (E-Schweißen). Hierfür benötigt es wenig Übung und das Werkstück kann auch unter widrigen Bedingungen ohne Verzug geschweißt werden. Allerdings können legierte Stähle (wie Edelstahl) nicht geschweißt werden und der Arbeitsschutz streng beachtet werden muss.

Sollen Nichteisen-Metalle oder nichtlegierte Stähle geschweißt werden, empfiehlt sich das [Schutzgasschweißen] mit seinen Varianten MIG und MAG. Diese Art des Schweißens ist sauberer und für Anfänger geeignet. Allerdings sind im Gegensatz zum E-Schweißen höhere Kosten zu beachten.

Ähnlich dem MIG/MAG-Schweißen kann auch das WIG-Schweißen für Anfänger angewandt werden, bei dem auch legierte Stähle schweißen kann. Auch hier sind die vglw. hohen Anschaffungskosten zu beachten.

Fazit: Ein Heimwerker-Schweißer sollte das MAG-Schweißen anwenden. Mit diesem Schweißverfahren lassen sich die meisten Arbeiten (mit unlegierten Stählen) einfach erledigen. Hier findest Du weitere Informationen dazu. Sollte nur selten geschweißt werden empfiehlt sich der Kauf eines Elektroden-Schweißtrafos.

Anwendungsgebiete von Schweißmaschinen

Die Schweißverfahren und damit Maschinen können für die unterschiedlichsten Bereiche eingesetzt werden. Die am meisten eingesetzten Verfahren hierbei sind MIG, MAG und WIG. Einsatzbereiche sind u.a.:

• Automobilindustrie
• Haushaltsindustrie
• Rohrleitungsbau

Beispiele für geschweißte Produkte sind u.a.:

• Bahnschnienen (Thermit-Schweißen)
• Karosserien
• Rohre
• Stangen
• Tanks

Arbeitsschutz und Sicherheit

Der Arbeitsschutz und die Sicherheit stehen beim (Elektro-)Schweißen an erster Stelle. Folgende Gefahren müssen dringend beachtet werden:

• die entstehende Hitze
• der Funkenflug
• die UV-Strahlen
• der helle Lichtbogen

Zum Arbeitsschutz zählt auch die Abdeckung des Körpers mit passender Arbeitskleidung, Handschuhen und Schürze. Eine einfache Schutzbrille schützt nicht vor UV-Strahlung, weshalb im besten Fall ein Schutzhelm zu tragen ist. Der Blick in den Lichtbogen soll hierbei auch durch eventuelle Zuschauer vermieden werden.

Da beim Elektroschweißen zusätzlich Spannung aufgebaut wird, soll der Arbeitsplatz immer vor Nässe geschützt werden. Bei vielen Schweißverfahren werden giftige Gase eingesetzt, denen durch einen belüfteten und feuerfesten Arbeitsbereich vorgebeugt werden kann.

Eine Einweisung ist für alle Arbeitskräfte Pflicht, so schreibt es das Arbeitsschutzgesetz vor. Die Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) führt zusätzlich eine Liste für alle weiteren Regeln beim Schweißen auf.

Arbeitstechnik/Anleitung

Grundsätzlich unterscheidet sich jedes Schweißverfahren voneinander. Folgende Dinge müssen bei der manuellen Bearbeitung der Werkstücke beachtet werden:

• Beim Schweißen müssen die jeweiligen Werkstücke rein sein. Daher sollte vor dem eigentlichen Schweißprozess Rost und eventell aufgetragene Farbe abgeschliffen werden.
• Zuerst müssen die Werkstücke mit einer punktuellen Schweißnaht an den Fügeflächen verbunden werden. So können im Nachhinein die Werkstücke noch bearbeitet werden und das Material verzieht sich beim Erhitzen nicht.
• Beim Schweißverfahren entsteht an der Schweißnaht Schlacke, die abgeklopft oder abgeschliffen werden muss. Schlacke bezeichnet dabei den Abfall, der durch das Schmelzen der Materialien zurückbleibt.
• Nach dem Entfernen von Schlacke werden die Nähte vollständig durchgeschweißt.
• Der eingesetzte Schweißstrom muss angepasst sein, damit die Verbindungen zwischen den Werkstücken richtig halten bzw. nicht durchschmelzen.
• Risse und ungenau Verbindungen sollten durch die richtige Haltung vermieden werden.
• Die richtigen Einstellungen von Gasfluss, Schweißstrom und Geschwindigkeit müssen beachtet werden.

Sowohol für den industriellen Großeinsatz als auch den Hausgebrauch ist eine entsprechende Qualität und Qualitätssicherung beim Schweißprozess notwendig. Am Ende ist daher darauf zu achten, dass die Schweißverbindungen und -nähte fest sitzen. Die Schweißverbindungsqualität sagt hierbei etwas dazu aus, wie akzeptabel Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht sind. Wikipedia liefert hierfür eigene Artikel zu folgenden Kriterien:

• Schweißfehler
• Schweißnahtfehler
• Qualität des Pressschweißens
• Qualität des Schmelzschweißens
• Qualitätssicherung beim Schweißen

Schweißer (Ausbildung)

Der Schweißer/Universalschweißer bezeichnet einen Beruf in der Metallverarbeitung. Sie sind Experten für die unterschiedlichsten Schweißverfahren und Schneidewerkzeuge und arbeiten in den unterschiedlichsten Branchen:

• Schlossereien
• Metallbau
• Maschinenhersteller

Schweißer setzen unterschiedliche Werkstoffe bei ihrer Arbeit ein. Dazu gehören verschiedene Metalle und/oder thermoplastische Kunststoffe. Ihre Werkzeuge sind meist Handschweißgeräte oder Schweißautomaten.

Der Beruf des Schweißers wird über eine Ausbildung erlernt. Dabei ist der Umfang der Ausbildung abhängig von den jeweiligen Betrieben. Obwohl der Der DVS (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V.) die Aus-und Weiterbildung regelt, gibt es keine einheitliche Dauer. Eine Umschulung zum Schweißer ist jederzeit z.B. durch den TÜV Rheinland möglich. Bestimmte berufliche Voraussetzungen hierfür gibt es nicht. Die Dauer kann auch hier variieren und zwischen sechs Wochen und mehreren Monaten reichen. Daneben gibt es noch die Möglichkeit Schweißkurse zu belegen, die meist nur eine Woche dauern und mit einer TÜV-Prüfung enden.

Das Gehalt eines Schweißers hängt von der Größe des Betriebs sowie der Aufgabengröße ab. Tarifliche Branchenzuschläge in der Metall- und Elektroindustrie kommen oftmals hinzu. So kann das Gehalt schon nach wenigen Wochen ansteigen.

Die Zukunftsaussichten für den Beruf des Schweißers stehen trotz vieler industrieller Entwicklungen nicht schlecht. In Deutschland arbeiten noch immer rund 70.000 Menschen in diesem Beruf.

Virtuelles Schweißen

Das Thema Virtual Welding ist gerade in Zeiten von Industrie 4.0 zu einem ständigen Thema geworden. Dabei bekommen sowohl Schweißanfänger als auch Experten die Möglichkeit mit Schweißsimulatoren während der Aus- oder Weiterbildung zu arbeiten. Vorteile dieser Technologie sind:

• Effizienz
• Risikominimierung
• Ressourcenschonung

Inzwischen arbeiten auch große Firmen wie Mercedes-Benz oder MAN Trucks & Bus mit virtuellem Schweißen. Daimler bietet den neuen Auszubildenden nun die Möglichkeit im eigenen Industrie 4.0-Labor per Tablet-PC Anlagen zu bedienen - darunter das virtuelle Schweißen. Fronius International bietet den Schweißroboter Virtual Welding an, der auch mit einer VR/3D-Brille funktioniert.

Einrichtungen

• DSV: Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V.
• GSI: Gewerkschaft für Schweißtechnik International GmbH
• SLV: Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt (z.B. Berlin, Duisburg, Fellbach, München)
• WorldSkills Germany e.V.: Berufswettbewerbe innerhalb Europas (EuroSkills) oder weltweit (WorldSkills)

Aufbau von Schweißgeräten

Einfacher Aufbau eines MIG-Schweißgeräts

Bevor der Aufbau von Schweißanlagen erklärt werden kann, müssen folgende Punkte berücksichtigt:

1. Wer bedient das Gerät?
2. Welche Erfahrungen besitzt dieser im Umgang mit Schweißgeräten?
3. Für welchen Zweck soll das Schweißgerät eingesetzt werden?
4. Welches Schweißverfahren passt dazu?
5. Welchen Einsatzort findet man vor?
6. Welches Budget ist vorhanden?
7. Wie viele Werkstücke müssen geschweißt werden?

Nachdem diese Punkte berücksichtigt wurden, ist klar, ob handbetriebene oder automatisierte Schweißanlagen eingesetzt werden.

Nebenstehende Abbildung zeigt den Aufbau von Schutzgasschweißgeräten (handbetrieben).

Details zu den automatisierten Schweißanlagen sind auf den jeweiligen Herstellerseiten zu finden.