Schweißen

Jedes Schweißverfahren, das mit einem elektrischen Lichtbogen arbeitet, wird als Lichtbogenschweißen bezeichnet. Zu den gängigen Formen des Lichtbogenschweißens gehören:

• Schutzgas-Metall-Lichtbogenschweißen (SMAW): Stumpfschweißen ist auch als "Stabschweißen" bekannt.
• Metallgas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW): MSG ist auch unter der Bezeichnung MIG (Metall-Schutzgasschweißen) bekannt.
• Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW): GTAW ist auch als WIG (Wolfram-Inertgasschweißen) bekannt.

Beim Lichtbogenschweißen werden Metalle erhitzt, indem ein Hochstrom-Lichtbogen zwischen den zu verbindenden Metallteilen und einer Elektrode erzeugt wird.

Die Verwendung der Elektrode variiert je nach Art des Schweißverfahrens. Bei MSG-, MSG- und verwandten Schweißverfahren wird die Elektrode verbraucht und wird Teil der Schweißnaht. Die Elektrode besteht in der Regel aus der gleichen Art von Metall, das geschweißt werden soll. Da die Elektrode durch den Schweißprozess verbraucht wird, muss die Elektrode ständig in die Schweißnaht eingeführt werden. Beim MSG-Schweißverfahren wird eine Stabelektrode, die mit einem Schweißpromotor, dem sogenannten Flussmittel, imprägniert und am Ende eingespannt ist, verwendet.

BeimMAW-Schweißverfahren wird ein dünner Draht auf einer rotierenden Spule als durchgehende Elektrode verwendet. Die Größe dieser Elektrode variiert von etwa 0,635 Millimeter bis etwa 4 Millimeter. Die Schweißmaschine hat im Inneren eine motorgetriebene Spule, die die Drahtelektrode in die Schweißnaht einführt.

Das WIG-Schweißen (GTAW) zeichnet sich durch eine Elektrode aus, die nicht durch den Schweißprozess verbraucht wird, da das Metall, aus dem die Schweißnaht besteht, von keinem Strom durchflossen wird. Die Elektrode besteht aus Wolfram und wird deshalb verwendet, da sie beim Eintauchen in den elektrischen Lichtbogen nicht schmilzt. Ein Schweißzusatzwerkstoff in Form eines Stabs kann verwendet werden, um Metall in den Schweißbereich einzubringen.

Beim Schweißen wird fast immer Schweißzusatzwerkstoff verwendet, um den schmalen Spalt zwischen den Metallteilen auszufüllen. Das zusätzliche Metall trägt dazu bei, die Schweißnaht fest zu machen. Manchmal müssen Schweißnähte ohne Zusatzmetall ausgeführt werden. Das Schweißen ohne Zusatzwerkstoff wird als autogenes Schweißen bezeichnet.

Abschirmung beim Lichtbogenschweißen

Alle Arten des Schweißens erfordern, dass das heiße Metall geschützt ist. Schmutz, Rost, Fett und sogar die Oxidation des Metalls während des Schweißprozesses können eine ordnungsgemäße Schweißverbindung verhindern. Daher verwenden alle Schweißverfahren eine von zwei Schutzmethoden: Flussmittel und Schutzgas.

Schweißpulver kann in fester, flüssiger oder pastöser Form verwendet werden. Während des Schweißens schmilzt das Flussmittel und ein Teil davon verdampft. Dadurch entsteht eine kleine Gasblase um die Schweißnaht herum. Diese Gasblase verhindert eine Oxidation des Metalls unter der Schweißnaht. Das geschmolzene Flussmittel reinigt durch eine korrosive Reaktion Verunreinigungen, die eine ordnungsgemäße Schweißung verhindern. Nach dem Schweißen verfestigt sich das Flussmittel. Diese Schicht aus festem Flussmittel wird Schlacke genannt und muss von der Schweißnaht entfernt werden. Beim Heizwendelschweißverfahren wird am häufigsten Flussmittel verwendet, am häufigsten wird es bei Stahl eingesetzt.

Schutzgas schützt die Schweißnaht, indem es eine Gasblase um die Schweißnaht herum ist. Der Zweck dieses Gases ist es, normale Luft, insbesondere Sauerstoff, fernzuhalten. Es unterscheidet sich von Flussmittel, da sich keine Flüssigkeit auf der Schweißnaht befindet. Um die Schweißnaht herum befindet sich nur ein Gas. Da sich keine Flüssigkeit auf der Schweißnaht befindet, reinigt es weder Schmutz noch andere Dinge auf dem Metall. Das bedeutet, dass das Metall sauber sein muss, bevor es geschweißt wird. Ist dies nicht der Fall, können Schmutz und andere Dinge Probleme verursachen. Die üblicherweise verwendeten Gase sind Argon, Helium und eine Mischung aus 3 Teilen Argon und einem Teil Kohlendioxid. Andere Gasgemische können Stickstoff, Wasserstoff oder sogar ein wenig Sauerstoff enthalten. Eine Art des Schweißens, bei der Schutzgas verwendet wird, ist das Metall-Lichtbogenschweißen mit Gas. Es wird normalerweise in Fabriken zur Herstellung von Gegenständen verwendet.

Schweißen unter Verwendung von Flussmittel ist im Freien bei Wind einfacher zu bewerkstelligen. Dies liegt daran, dass das flüssige Flussmittel das heiße Metall schützt und es nicht weggeblasen wird. Außerdem bildet das Flussmittel immer eine Gastasche, die verhindert, dass der Lichtbogen erlischt. Schweißen mit Schutzgas kann normalerweise nicht im Freien durchgeführt werden, da das Gas bei Wind wegblasen würde.

Bei einigen Schweißarten wird kein elektrischer Lichtbogen verwendet. Sie können eine Flamme, Elektrizität ohne Lichtbogen, einen Energiestrahl oder physikalische Kraft verwenden. Die häufigste Art des Schweißens ohne Lichtbogen wird als Gasschweißen bezeichnet. Beim Gasschweißen werden ein brennbares (d.h. es brennt) Gas und Sauerstoff kombiniert und brennen am Ende eines Brenners. Für das Gasschweißen ist keine besondere Abschirmung erforderlich, da eine richtig eingestellte Flamme keinen zusätzlichen Sauerstoff enthält. Es ist dennoch wichtig, sicherzustellen, dass das Metall sauber ist. Die Flamme heizt das Metall so stark auf, dass es schmilzt. Wenn die beiden Metallstücke an der Kante geschmolzen sind, wird das flüssige Metall zu einem Stück.

Die andere Art des Schweißens, bei der kein Lichtbogen verwendet wird, verwendet immer noch Elektrizität. Sie wird Widerstandsschweißen genannt. Bei dieser Art werden zwei dünne Metallstücke zusammengedrückt und dann elektrisch durch sie hindurchgeleitet. Dadurch wird das Metall sehr heiß und schmilzt dort, wo es zusammengedrückt wird. Die beiden Stücke schmelzen an dieser Stelle zusammen. Manchmal wird dies Punktschweißen genannt, weil das Schweißen jeweils nur an einer kleinen Stelle (oder einem kleinen Punkt) erfolgen kann.

Schmiedeschweißen ist die erste Art des Schweißens, die jemals verwendet wurde. Beim Schmiedeschweißen müssen die beiden Metallteile so heiß sein, dass sie fast schmelzen. Dann werden sie mit Hämmern zusammengeschlagen, bis sie ein einziges Stück sind.

Die anderen Schweißarten, bei denen kein Lichtbogen verwendet wird, sind schwer durchzuführen und in der Regel neu. Sie sind auch teuer. Die meisten dieser Schweißarten werden nur dort ausgeführt, wo sie speziell benötigt werden. Sie können einen Elektronenstrahl, einen Laser oder Ultraschallwellen verwenden.

Jede Art des Schweißens muss Energie verbrauchen. Diese Energie ist normalerweise Wärme, aber manchmal wird auch Kraft eingesetzt, um eine Schweißnaht herzustellen. Wenn Wärme verwendet wird, kann dies durch Elektrizität oder durch Feuer geschehen.

Stromversorgungen für Lichtbogenschweißen

Beim Lichtbogenschweißen wird viel Strom verbraucht. Einige Arten des Schweißens verwenden Wechselstrom wie die Elektrizität, die in Gebäuden verwendet wird. Andere Arten verwenden Gleichstrom, wie die Elektrizität in einem Auto oder die meisten Dinge mit einer Batterie. Fast alle Arten des Schweißens verwenden eine niedrigere Spannung als der Strom, der aus einem Kraftwerk kommt. Lichtbogenschweißen erfordert die Verwendung einer speziellen Stromversorgung, die den Strom aus dem Kraftwerk für das Schweißen nutzbar macht. Eine Stromversorgung senkt die Spannung und steuert die Strommenge. Die Stromversorgung verfügt normalerweise über Steuerungen, die es ermöglichen, diese Dinge zu verändern. Bei Arten des Lichtbogenschweißens, bei denen Wechselstrom verwendet wird, kann die Stromversorgung manchmal spezielle Dinge tun, um den Strom anders abwechseln zu lassen. Einige Stromversorgungen werden nicht an eine Steckdose angeschlossen, sondern erzeugen stattdessen ihren eigenen Strom. Diese Art von Stromversorgungen haben einen Motor, der einen Generatorkopf dreht, um den Strom zu erzeugen. Der Motor kann mit Benzin, Dieselkraftstoff oder Propan betrieben werden.

Energie für andere Arten des Schweißens

OFW verwendet eine Flamme aus brennendem Brenngas und Sauerstoff, um das Metall zu erhitzen. Dieses Brenngas ist fast immer Acetylen. Acetylen ist ein brennbares Gas, das sehr heiß verbrennt, heißer als jedes andere Gas. Aus diesem Grund wird es meistens verwendet. Es können auch andere Gase wie Propan, Erdgas oder andere Industriegase verwendet werden.

Bei einigen Schweißarten wird keine Wärme zur Herstellung der Schweißnaht verwendet. Diese Arten des Schweißens können heiß werden, aber sie bringen das Metall nicht zum Schmelzen. Das Schmiedeschweißen ist ein Beispiel dafür. Rührreibschweißen ist eine besondere Art des Schweißens, bei der keine Wärme verwendet wird. Es verwendet einen sehr leistungsstarken Motor und einen speziellen Drehstahl, um die Metalle an der Kante miteinander zu vermischen. Das erscheint seltsam, weil Metalle ein Festkörper sind. Deshalb erfordert es viel Kraft und ist sehr hart. Die Energie für diese Art des Schweißens ist die mechanische Energie des sich drehenden Bits.