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Zum Begriff „Schweißen“ im Sinne des elektrischen Verbindens von Installationsdraht siehe: Schweißen (Installationstechnik).

Schweißen mit a Schweißelektrode

Schweißen ist das Fügen von Materialien durch Druck und/oder Hitze, wobei das Material an der Fügestelle in einen flüssigen oder teigartigen Zustand gebracht wird (wobei es auch Ausnahmen gibt, siehe Kaltpressschweißen), während Material mit ungefähr derselben Zusammensetzung hinzugefügt wird oder nicht, wodurch eine Kontinuität zwischen den zu verbindenden Teilen entsteht.

Anders als bei Lot Beim Schweißen schmilzt auch das Material des Werkstücks, nicht nur der Zusatzwerkstoff.

Geschichte

Die Eiserne Säule von Delhi

Die ersten Schweißspuren stammen aus der Bronzezeit und der Eisenzeit im Europa und der Naher Osten. Der antike griechische Historiker Herodot beschrieben im 5. Jahrhundert v. Chr. in der 'Geschichtendass Glaukos von Chios der Mann war, der im Alleingang das Schweißen von Eisen erfand. Die Schweißtechnik wurde beim Bau des Eisenpfeilers in . verwendet Delhi, Indien, die um 310 n. Chr. CH. gebaut und wog 5,4 Tonnen.^[1]

In dem Mittelalter war mal Schmiede, wo ein Schmied Eisen hämmerte, bis die Teile zusammengefügt waren, das einzige Schweißverfahren. In dieser Hinsicht wurden allmählich Fortschritte erzielt, und 1540 veröffentlichte Vannoccio Biringuccio das erste europäische Buch über Schmiedekunst und Metallurgie: De la Pirotechnik. Die Handwerker aus dem Renaissance wurden in diesem Prozess sehr praktiziert, und die Industrie wuchs in den folgenden Jahrhunderten schnell. 1801 entdeckte Sir Humphry Davy der kurze gepulste Lichtbogen und ein Jahr später der russische Wissenschaftler Wassili Petrovi unabhängig vom dauerstabilen Lichtbogen. Dank späterer Entdeckungen in diesem Jahrhundert Lichtbogenschweißen wird die am häufigsten verwendete Form der metallurgisch Metalle verbinden.

1865 erhielt ein Engländer namens Wilde das erste Patent auf ein Schweißverfahren. Der Lichtbogen kam erst um 1881 zur praktischen Anwendung, als die Russen Nikolai Benardos erfand die erste nützliche Lichtbogenschweißtechnik mit Kohlenstoff Elektroden. Während dieses Jahrzehnts wurden viele Fortschritte bei den Lichtbogenschweißverfahren erzielt, darunter die Verwendung einer Metallelektrode (anstelle von Kohlenstoff) und eines isolierten Griffs, der das manuelle Schweißen ermöglichte (Patent von Benardos im Jahr 1887). Um 1900 entwickelte A.P. Strohmenger eine umhüllte Elektrode, die einen stabileren Lichtbogen lieferte. Anschließend wurden in den letzten beiden Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts zwei neue Schweißverfahren entwickelt, nämlich Widerstandsschweißen und Autogenschweißen. Sauerstoffschweißen war anfangs aufgrund seiner Kompaktheit und relativ geringen Kosten beliebter. Aber im Laufe der 20. Jahrhundert es verschwand langsam aus der Branche. Es wurde weitgehend durch das Lichtbogenschweißen ersetzt, als Elektrodenbeschichtungen entwickelt wurden, die den Lichtbogen stabilisieren und das Material vor Fehlstellen schützen.

In den Jahren 1920-'30 Schweißen wurde immer häufiger verwendet. Die Verwendung von Verkleidungen wurde billiger, als 1927 a Extrusionsverfahren wurde entwickelt. Diese Entwicklung führte im Laufe der Jahre zu einer enormen Zunahme der Rolle des Lichtbogenschweißens 1930-'40 und im Zweiten Weltkrieg. In diesen Jahren wurden mehrere große Entdeckungen im Bereich des automatischen Schweißens gemacht, das Schweißen mit abwechselnd und DC und Beschichtungsarten. 1930 wurde es Bolzenschweißen erfunden, 1932 war der erste Unterwasser gebogene Schweißnaht, und es wurden erstmals auch Versuche mit dem Einsatz von untätigSchutzgase, om unedle Metalle wenn Aluminium und Magnesium schweißen zu können. Dies wiederum führte 1948 zur Erfindung der neuen Schweißverfahren: WIG-Schweißen und das damit verbundene Plasmaschweißen.

Das Zweiter Weltkrieg führte zu einem starken Anstieg des Einsatzes von Schweißverfahren. Die verschiedenen Militärmächte versuchten herauszufinden, welches Verfahren das beste sei. Die Briten verwendeten hauptsächlich Lichtbogenschweißen. Sie bauten sogar Schiffe mit komplett geschweißten Rümpfen (was für die damalige Zeit außergewöhnlich war) namens Freiheitsschiffe. Nach dem Krieg dienten sie noch Jahre als Handelsschiffe. Heutzutage werden alle Schiffe geschweißt statt klang. Die Amerikaner zögerten zunächst, erkannten aber die Vorteile des Schweißens, als sie ihre Schiffe nach einem deutschen Angriff auf den Hafen von schnell reparieren konnten New York.

Eine der Einschränkungen des WIG-Schweißens besteht darin, dass es eine geringe Ablagerung (nach Gewicht) pro Zeiteinheit hat und daher für die Herstellung schwerer Schweißnähte nicht sehr geeignet ist. Dies führte zur Entwicklung eines konstanten Drahtvorschubprozesses, MIG/MAG-Schweißen, bekannt gegeben im Jahr 1948. Während dieser Zeit wurden einige wichtige Entdeckungen gemacht, wie die Verwendung von Metallpulver in der Ummantelung von Elektroden, die Verwendung von Argon/Helium Gasgemische und letztendlich die Verwendung der deutlich günstigeren Kohlendioxid. Es debütierte 1958 Fülldrahtschweißverfahren, wodurch die selbstschützende Drahtelektrode ohne oder mit wenig Gas und automatischer Ausrüstung verwendet werden konnte, was zu einer Erhöhung der Schweißgeschwindigkeiten (d. h. der Abscheidung) führte.

Schweißverfahren

Handschweißen

Ein Schweißroboter in Aktion

Unterwasserschweißen

Im Laufe der Zeit haben sich viele verschiedene Schweißverfahren mit spezifischen Eigenschaften und Anwendungsgebieten entwickelt. Grob lassen sie sich in 6 Hauptgruppen einteilen (die letzte Gruppe: Gruppe 7, als „Kollektivgruppe“).

Aufgrund der Breite des Themas werden diese Gruppen und die einzelnen Schweißverfahren in separaten Artikeln beschrieben, die über die nachfolgende Grafik zu erreichen sind:

Vor- und Nachteile von Schweißverbindungen

Leistungen

• Schweißverbindungen sind sehr stark, Licht und steif.
• Schweißverbindungen sind oft einfacher, kostengünstiger und schneller (automatisiert) zu realisieren als andere Verbindungstechniken wie Bolzen- oder Riegelverbindungen wo Löcher gebohrt und wo die Installation länger dauert. Außerdem schneller als Klebefugen, denn eine Schweißverbindung muss nicht trocknen oder aushärten.
• glatte Oberflächen; dies ist unter anderem wichtig für das Innere von Rohren aufgrund von Strömungswiderständen und im pharmazeutische und Nahrungsmittelindustrie wegen Hygiene.
• Beständig gegen hohe Temperaturen.
• Gute Kraftübertragung, keine Schwächung der Struktur, im Gegensatz zu Nieten und Schrauben ('Zähnung-bewirken').

Nachteile

• Schweißverbindungen können nicht demontiert werden.
• Beim Schweißen verändert sich das Gefüge geschweißter Werkstoffe, wodurch sich die mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Härte) des Materials an der Schweißstelle. (Siehe auch: Wärmeeinflusszone.)
• Der Schweißprozess kann die unmittelbare Umgebung negativ beeinflussen, zum Beispiel durch die freigesetzte Hitze, Rauch, Spritzer, Schnecke oder wegen verwendeter (Zusatz-)Mittel. Dadurch können auch gesundheitliche Risiken beim Schweißen entstehen.
• Schweißen und damit verbundene starke Erwärmung und Abkühlung verursacht Schwindung und deshalb Verformung.
• Bei den meisten Schweißverfahren können nur mehr oder weniger ähnliche Materialien miteinander verschweißt werden.

Materialien

Schweißbare Materialien

Dank aller technologischen Entwicklungen in der Schweißwelt können heute eine Vielzahl von Materialien geschweißt werden. Dies zeigt, dass es eine Bedingung ist, dass die Materialien schmelzbar sind. Daher ist es unmöglich, nicht schmelzbare Materialien zu verwenden, wie z Duroplaste Schweißen. Manchmal ist mehr möglich, als man erwarten würde, denn es hat sich sogar als möglich erwiesen Keramik^[3] und Holz^[4] Unter bestimmten Voraussetzungen ist es auch möglich, ungleiche Materialien miteinander zu verschweißen.

Einige Materialien erfordern jedoch besondere Vorkehrungen, zum Beispiel Vorwärmen, spezielle Additive oder eine Wärmebehandlung im Anschluss. Auch können nicht alle Schweißverfahren für alle Materialien verwendet werden.

Stahl wird am häufigsten verwendet, aber auch rostfreier Stahl und Nichteisenmetalle (wie Aluminium) und selbst viele Kunststoffe sind hervorragend schweißbar. Beispiele für das Schweißen mit Nichtmetallen sind:

• thermoplastisch Kunststoffe: u.a. Spiegelschweißen, Induktionsschweißen, Reibschweißen und Ultraschallschweißen
• Glasfasern: Schmelzschweißen

Aber auch Teile zusammen einfrieren Eis oder Scheiben zusammenschmelzen Käse kann unter diesem Gesichtspunkt als Schweißen angesehen werden.

Verbrauchsmaterial

Schweißen ist in der Praxis meist viel mehr als nur Schmelzen und erstarren lassen. Durch verschiedenste Zusätze, die unterschiedliche Funktionen haben können, ist es möglich, den Schweißprozess zu beeinflussen.

Merkmale von Füllmaterialien können sein:

• Schutz: Durch die Hitze während des Schweißprozesses können unerwünschte chemische Reaktionen auftreten, wie zum Beispiel: Verbrennung. Durch die Nutzung Schutzgas, Schweißpulver oder das Beschichten oder Füllen des Schweißdrahtes kann dies verhindert werden.
• Verbesserung des Schweißprozesses: Durch eine gute Wahl der Additive ist es möglich, die Stabilität eines Schweißlichtbogens zu verbessern, um einen tieferen oder weniger tiefen Einbrand zu erzielen.
• Einfluss des Schweißbades: Beim Vertikal- oder Überkopfschweißen ist darauf zu achten, dass das Schweißbad nicht tropft. Außerdem ist es oft wünschenswert, dass die Schweißnaht sofort glatt ist, sodass keine Nachbearbeitung erforderlich ist. Dabei kann die Wahl eines Schutzgases eine Rolle spielen, und Elektrodenschweißen Stoffe in der Polsterung können dies beeinflussen.
• Qualitätsverbesserung: Durch hohe Temperaturen beim Schweißen Legierungen (z.B. Edelstahl) auftreten, dass bestimmte Stoffe aus dem Schmelzbad oxidieren oder verdampfen, wodurch die Zusammensetzung und damit die Qualität des Werkstoffes reduziert wird. Additive können dies kompensieren, indem sie bewusst einen höheren Gehalt dieser Stoffe enthalten.
• Verarbeitbarkeit: Schweißdraht wird oft mit einer dünnen Kupferschicht zum Schutz gegen Korrosion, als Schmiermittel beim Transport (MIG/MAG-Schweißen) und zur Verbesserung des elektrischen Kontakts.

Qualität

Medien abspielen

Polygon-Journal aus dem Jahr 1939. Prüfung von Elektroschweißnähten mittels Röntgenfotografie. Ohne Ton.

Die Qualität der Schweißnaht wird von vielen Faktoren bestimmt. Dies beginnt beim Ausgangsmaterial und eventuellen Zusatzstoffen. Durch den Schweißprozess verändert sich das Material in der Nähe der Schweißnaht; in der Regel ungünstig. Diese Veränderungen treten insbesondere im sogenannten 'Wärmeeinflusszone'.

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Schweißqualität ist Schweißfehler.

In den letzten Jahrzehnten hat sich der Schwerpunkt der Entwicklungen in der Schweißwelt hauptsächlich auf die Qualitätsverbesserung verlagert. Dies kann durch die Entwicklung spezifischer Schweißverfahren erfolgen, erfolgt aber hauptsächlich durch die Optimierung bestehender Verfahren und die Ausbildung von Schweißern. Qualitätskontrolle des Schweißens erfolgt häufig mittels Röntgenuntersuchung oder z.B. mit Ultraschallgerät. Es gibt viele andere Forschungsmethoden. Sie alle zielen darauf ab, das Innere der Schweißnaht zu betrachten. Das nennt man zerstörungsfreie Prüfung (n.d.o.). In den Fällen, in denen n.d.o. trifft nicht zu wird auch genannt destruktives Testen benutzt. Dann werden zum Beispiel Teststreifen verschweißt, wo Biegeversuche / Zugversuche usw. hergestellt werden können.

Sicherheit

Moderner Schweißerschutz: Der violette Teil ist das Fenster; da oben sind die PV-Zellen die mit dem Schweißlicht Strom erzeugen, um das Fenster während des Schweißvorgangs abzudunkeln.

Beim Schweißen, wie bei jedem anderen Produktionsprozess, ist Sicherheit von großer Bedeutung.

Funken und glühende Metallspritzer können Verbrennungen verursachen. Deshalb lange Handschuhe und eventuell ein Schutz Schürze erforderlich. Es sollte sich auch kein brennbares Material in der Nähe befinden.

Bei Elektroschweißprozessen kann es zu Stromschlägen und Verbrennungen kommen. Daher ist es wichtig, dass Handschuhe und Schuhe gut isolieren.

Es werden auch schädliche Gase freigesetzt (einschließlich Ozon und Schweißrauch). Außerdem gebraucht Schutzgase Sauerstoff unbemerkt verdrängen. Daher ist eine Zwangsbelüftung vorzuziehen.

Ein Plasmalichtbogen strahlt ein sehr helles Licht aus, mit besonders schädlichen UV-Strahlen. EIN Schweißhaube mit dunklem Glas schützt die Augen (Siehe Schweißöse) und das Gesicht. Die dunkle Abstufung des Schweißglases (Schatten) wird in einer Zahl dargestellt. Diese Schweißbrillen sind nach Stärke nummeriert. Die Nummerierung reicht von 4 bis 16. Je höher die Zahl, desto mehr Strahlung wird absorbiert (gefiltert) Je nach verwendeter Stromstärke wird der richtige Filter (Schattennummer) ausgewählt Die folgende Tabelle zeigt, welche Abstufung verwendet werden sollte

Übrigens ist bei einigen Schweißverfahren (insbesondere beim WIG-Schweißen) die UV-Strahlung so stark, dass die Haut muss geschützt werden Verbrennung verhindern.

Schweißverbindungen

Mehrere Beispiele für Schweißnähte: 1A: Stumpfnaht, 1B: Stumpfnaht mit Fase, 2: Überlappnaht, 3: Stirnnaht, 4: T-Naht, 5: Kehlnaht, 6: Bördelnaht/Randnaht.

Geometrisch können Schweißnähte auf viele Arten hergestellt werden, sie können jedoch in mehrere Hauptgruppen unterteilt werden: Stumpfschweißung (oder Endschweißung), Überlappungsschweißung, Schweißen, T-Schweißnaht, Kehlnaht, Flanschschweißung.

Einige Schweißtechniken erfordern spezielle Verbindungsformen, während andere Schweißtechniken fast jede Verbindungsform schweißen können.

Bestimmte Techniken (z. Elektrodenschweißen, MIG/MAG-Schweißen) ist es wünschenswert, dass dicke Materialien vorher angefast werden, wobei diese V-Naht manchmal mehrlagig aufgeschweißt wird. Bei anderen Techniken (einschließlich derer, bei denen die Schlüsselloch-Schweißtechnik verwendet wird), sondern eine Stoßverbindung erforderlich ist.

Eine spezielle Technik, die verwendet wird, wenn eine Schweißung oder eine Überlappungsschweißung durchgeführt werden muss, bei der das verwendete Schweißverfahren keine ausreichende Durchgangsschweißung erzielen kann, ist Loch- oder Lochschweißen. In regelmäßigen Abständen werden Löcher in das zu schweißende Werkstück eingebracht, die dann zugeschweißt werden.

Externe Links

• Belgisches Institut für Schweißtechnik
• Niederländisches Institut für Schweißtechnik
• British Institute of Welding Engineering

Siehe auch

• Schweissbrillen
• Schweißfehler
• Schweißroboter
• Unterwasserschweißen
• Löten
• Verbindungstechniken

Siehe die Kategorie Schweißen von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.