Zehn verschiedene Schweißverfahren im Überblick~~~~~~~~~~~~

bg7.png II. Widerstandsschweißen unter Gasschutz – Dabei handelt es sich um eine Art Schweißen unter Gasschutz, bei dem ein Wolframstift verwendet wird. Der Stromfluss zwischen dem Wolframstift und der zu verschweißenden Werkstück führt dazu, dass das Metall schmilzt und so eine Naht entsteht. Während des Schweißvorgangs schmilzt der Tungststoffstab nicht, er dient lediglich als Elektrode. Gleichzeitig wird Argon oder Helium über die Düse der Schweißbrenneinheit zugeführt, um als Schutzgas zu dienen. Nach Bedarf können auch weitere Metalle hinzugefügt werden. (Weltweit allgemein als TIG-Schweißen bezeichnet.) Die Widerstandsschweißung mit Gasschutz ist aufgrund der guten Kontrolle der eingeleiteten Wärme eine hervorragende Methode zur Verbindung von dünnen Metallplatten sowie zum Vorbohren. Diese Methode kann fast für die Verbindung aller Metalle verwendet werden, insbesondere zur Schweißung von Aluminium und Magnesium – Metallen, die schwer entflammbare Oxide bilden – sowie von aktiven Metallen wie Titan und Zirkonium. Bei dieser Schweißmethode ist die Qualität der Schweißnaht hoch, doch im Vergleich zu anderen Bogenöfen ist die Schweißgeschwindigkeit langsamer.

bg7.png III. Schweißen mit Schutzgas bei geschmolzenem Elektrodenpol: Bei dieser Schweißmethode wird als Wärmequelle der Funke genutzt, der zwischen dem kontinuierlich zugeführten Schweißdraht und der Werkstückoberfläche entsteht. Der Funke wird dabei durch das aus der Schweißbrennerdüse strömende Schutzgas geschützt. Die üblicherweise verwendeten Schutzgase bei der Schweißung mit Schmelzstrom und Gasschutz sind Argon, Helium, CO2 oder Mischungen dieser Gase. Wenn Argon oder Helium als Schutzgas verwendet wird, bezeichnet man dies als Schweißen mit inertem Gas und geschmolzenem Elektrodenpol (international kurz MIG-Schweißen). Wenn als Schutzgas eine Mischung aus Inertgasen und oxidierenden Gasen (O2, CO2) verwendet wird, oder wenn als Schutzgas reines CO2-Gas oder eine Mischung aus CO2 und O2 verwendet wird, dann bezeichnet man dies gemeinsam als Schweißen mit aktiven Schutzgasen bei geschmolzenem Elektrodenpol (auf internationaler Ebene kurz MAG-Schweißen genannt). Der Hauptvorteil der Schweißung mit Gasschutz im Schmelzstromverfahren ist, dass man an verschiedenen Stellen problemlos schweißen kann. Zudem weist dieses Verfahren eine hohe Schweißgeschwindigkeit sowie einen hohen Materialauftrag auf. Die Schweißung mit aktiver Gasschutzatmosphäre eignet sich für die meisten wichtigen Metalle, einschließlich Kohlenstahl und Legierungsstähle. Die Schweißung mit geschmolzenem Elektroden und Inertgas-Schutz eignet sich für Edelstahl, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Titan, Zirkon sowie Nickellegierungen. Mit dieser Schweißmethode kann auch Schweißen mit Bogen erfolgen.

bg7.png IV. Plasmabogen-Schweißen Das Plasmabogen-Schweißen ist ebenfalls eine Art von Schweißen mit nicht schmelzendem Elektrodenbogen. Die Schweißung wird durch einen komprimierten Bogen zwischen Elektroden und Werkstück erreicht (er wird als Umleitungsbogen bezeichnet). Die verwendeten Elektroden sind in der Regel Wolframelektroden. Das Plasma, aus dem der Plasmabogen entsteht, kann aus Argon, Stickstoff, Helium oder einer Mischung dieser Gase bestehen. Gleichzeitig wird es durch einen Sprühkopf mit einem Inertgas geschützt. Beim Schweißen kann zusätzlich Füllmetall verwendet werden, es ist aber auch möglich, darauf zu verzichten. Beim Plasmabogenschweißen weist der Bogen aufgrund seiner Geradlinigkeit und hoher Energiedichte eine starke Durchdringungskraft auf. Das Lochbildungseffekt bei der Schweißung mit Plasmabogen ermöglicht es, bei den meisten Metallen in einem bestimmten Dickebereich ohne Vorbereitung der Schweißstellen zu schweißen – wodurch eine ausreichende Durchdringung des Materials sowie eine gleichmäßige Struktur der Naht gewährleistet werden. Daher weist die Plasmabogenschweißung eine hohe Produktivität sowie eine gute Schweißnahtqualität auf. Doch die Ausrüstung für die Plasmabogenschweißung (einschließlich der Düse) ist ziemlich komplex, und es werden hohe Anforderungen an die Kontrolle der Schweißprozessparameter gestellt. Die Plasmastrahlenschweißung kann zur Verarbeitung der überwiegenden Mehrheit der Metalle eingesetzt werden, die auch mit der Tungststift-Gas-Schutzschweißung verschweißt werden können. Im Vergleich dazu lässt sich das Schweißen von extrem dünnen Metallen mit einer Dicke von unter 1 mm mithilfe des Plasmaschweißens leichter durchführen.

bg7.png V. Schweißen mit zylindrischem Schweißdraht – Beim Schweißen mit zylindrischem Schweißdraht wird ebenfalls eine Glühkerze zwischen dem kontinuierlich zugeführten Schweißdraht und der zu schweißenden Werkstück verwendet, um Wärme zu erzeugen. Dabei handelt es sich um eine Art des Schweißens unter Gasschutz mit geschmolzenem Elektrodenende. Verwendet wird ein Rohrformiger Schweißdraht, in dem sich ein Schweißzusatz mit verschiedenen Bestandteilen befindet. Beim Schweißen wird ein Schutzgas zugeführt, hauptsächlich CO2. Der Schweißzusatz zerfällt oder schmilzt bei Erwärmung und dient dazu, einen Schlackenschutz für die Schmelzzone zu schaffen, Metalle einzubringen sowie den Lichtbogen zu stabilisieren. Die Schweißung mit tubulärem Schweißdraht weist neben den oben genannten Vorteilen der Schweißung mit geschütztem Lichtbogen und flüssigem Elektrodenmaterial auch durch die Wirkung des Schmelzmittels im Inneren der Röhre weitere metallurgische Vorteile auf. Die Schweißung mit tubulärem Schweißdraht und Lichtbogen kann zur Verbindung verschiedenster Verbindungen aus dunklen Metallen eingesetzt werden. Die Schweißung mit röhrenförmigem Schweißdraht wird in einigen industriell entwickelten Ländern bereits weit verbreitet eingesetzt. “„Röhrenförmiger Schweißdraht“ ist das, was heutzutage als „Schweißdraht mit Füllstoff“ bezeichnet wird.

bg7.png VI. Widerstandsschweißen – Dabei handelt es sich um eine Art Schweißverfahren, bei dem Wärme durch Widerstand erzeugt wird. Dazu gehören das Elektroschmelzschweißen, bei dem Wärme durch den Widerstand des Schlackenmaterials erzeugt wird, sowie das herkömmliche Widerstandsschweißen, bei dem Wärme durch den Widerstand fester Stoffe erzeugt wird. Da die Elektroschmelzschweißung besondere Eigenschaften aufweist, wird sie später vorgestellt. Hier werden hauptsächlich einige Arten der Schweißverfahren vorgestellt, bei denen Wärme aus festen Widerständen als Energiequelle genutzt wird. Dazu gehören unter anderem Punktschweißen, Nahtschweißen, Knopfschweißen sowie Linsenschweißen. Die Widerstandsschweißung ist in der Regel eine Schweißmethode, bei der die zu verbindenden Werkstücke unter einem bestimmten Elektrodendruck platziert werden und durch die durch die Durchflutung des Werkstücks mit Strom entstehende Wärmewirkung die Kontaktflächen zwischen den Werkstücken geschmolzen werden, um eine Verbindung herzustellen. In der Regel wird ein höherer Strom verwendet. Um einen Funkenflug an der Kontaktfläche zu verhindern und das Schweißmetall zu verdichten, muss während des Schweißvorgangs stets Druck ausgeübt werden. Bei dieser Art der Widerstandsschweißung ist die Oberfläche der zu verschweißenden Bauteile von entscheidender Bedeutung, um eine stabile Schweißqualität zu erzielen. Daher müssen vor dem Schweißen die Kontaktoberflächen zwischen Elektrode und Werkstück sowie zwischen den Werkstücken selbst gereinigt werden. Der Unterschied zwischen Punktschweißen, Nahtschweißen und Nadelnähen besteht darin, dass die Schweißstromstärke (einphasig) hoch ist – von einigen tausend bis zu mehreren zehntausend Ampere. Die Stromzufuhr dauert nur kurz – von einigen Hz bis zu einigen Sekunden. Zudem sind die Geräte teuer und kompliziert in der Handhabung. Dennoch weisen sie eine hohe Produktivität auf, wodurch sie für die Massenproduktion geeignet sind. Wird hauptsächlich zum Schweißen von dünnen Blechteilen mit einer Dicke von weniger als 3 mm verwendet. Alle Arten von Stählen, Aluminium, Magnesium sowie andere Metalle und ihre Legierungen, sowie Edelstahl können verschweißt werden.

bg7.png 7. Elektronenstrahlenschweißen: Das Elektronenstrahlenschweißen ist eine Schweißmethode, bei der durch den Einsatz eines konzentrierten, hochgeschwindigen Elektronenstrahls Wärme erzeugt wird, die wiederum zur Verbindung der Werkstückoberflächen verwendet wird. Beim Elektronenstrahlenschweißen wird ein Elektronenstrahl von der Elektronenkanone erzeugt und beschleunigt. Die gebräuchlichen Elektronenstrahlverschweißungsmethoden sind: Hochvakuum-Elektronenstrahlverschweißung, Niedrigvakuum-Elektronenstrahlverschweißung und Nichtvakuum-Elektronenstrahlverschweißung. Die ersten beiden Methoden werden beide in einem Vakuumraum durchgeführt. Die Vorbereitungszeit für das Schweißen (insbesondere die Zeit zum Entvakuumieren) ist lang, und die Abmessungen der Werkstücke werden durch die Größe des Vakuumraums begrenzt. Im Vergleich zur Schweißung mit Lichtbogen weist die Schweißung mit Elektronenstrahl vor allem die Eigenschaften auf, dass die Schweißnaht eine große Tiefe, eine geringe Breite sowie einen hohen Reinheitsgrad des Schweißmetalls aufweist. Es kann sowohl zur präzisen Schweißung sehr dünner Materialien als auch zur Schweißung sehr dicker Bauteile (bis zu 300 mm Dicke) verwendet werden. Alle Metalle und Legierungen, die mit anderen Schweißverfahren durch Schmelzschweißen verbunden werden können, können auch mit Strahlenschweißen verarbeitet werden. Wird hauptsächlich für das Schweißen von Produkten mit hoher Qualität verwendet. Es kann auch das Schweißen von Metallen unterschiedlicher Art, oxidierungsanfälligen Metallen sowie schwer schmelzbaren Metallen ermöglichen. Aber es eignet sich nicht für Massenproduktion.

bg7.png 8. Laserverschweißen: Beim Laserverschweißen wird ein Laserstrahl verwendet, der durch die Fokussierung eines hochleistungsreichen, kohärenten monochromatischen Photonenstroms erzeugt wird. Dieser Laserstrahl dient als Wärmequelle zur Verschweißung. Zu diesen Schweißverfahren gehören in der Regel das Laser-Schweißen mit kontinuierlicher Leistung sowie das Laser-Schweißen mit pulsierter Leistung. Der Vorteil der Laserbeschweißung ist, dass sie nicht im Vakuum durchgeführt werden muss. Der Nachteil ist hingegen, dass ihre Durchdringungskraft geringer ist als bei der Elektronenstrahlbeschweißung. Beim Laser-Schweißen ist eine präzise Energiekontrolle möglich, wodurch das Schweißen von präzisen Mikrokomponenten realisiert werden kann. Es kann auf vielen Metallen angewandt werden, insbesondere um das Schweißen einiger schwer zu schweißender Metalle sowie von Metallen unterschiedlicher Art zu ermöglichen.

bg7.png 9. Löten: Die Energie für das Löten kann entweder aus der Wärme chemischer Reaktionen stammen oder auch aus indirekter Wärmeenergie. Dabei wird ein Metall mit einem Schmelzpunkt, der niedriger ist als der des zu verbindenden Materials, als Lötmetall verwendet. Durch Erwärmung schmilzt das Lötmetall, und durch die Kapillarkräfte gelangt es in die Spalten zwischen den Kontaktflächen der zu verbindenden Materialien. Dadurch wird die Oberfläche des zu verbindenden Metalls benetzt, wodurch eine Wechselwirkung zwischen der flüssigen und der festen Phase entsteht – und so entsteht eine gelötete Verbindung. Daher ist das Löten eine Schweißmethode, die sowohl den festen als auch den flüssigen Zustand nutzt. Bei der Lötlötung ist die Heiztemperatur niedrig, das Grundmaterial schmilzt nicht, und es ist außerdem kein Druck erforderlich. Doch vor dem Schweißen müssen bestimmte Maßnahmen ergriffen werden, um Öl, Staub, Oxidschichten usw. von der Oberfläche der zu verschweißenden Bauteile zu entfernen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um eine gute Benetzung der Werkstücke zu gewährleisten und die Qualität der Verbindungen zu sichern. Wenn die Flüssigkeitsgrenze des Lötmetalls bei einer Temperatur von über 450 °C liegt, aber unter dem Schmelzpunkt des Grundmetalls, spricht man von Hartlöten ； Unter 450 °C wird es als Weichlöten bezeichnet. Je nach Wärmequelle oder Heizmethode kann das Löten in: Flammenlöten, Induktionslöten, Ofenlöten, Tauchlöten, Widerstandslöten usw. unterteilt werden. Beim Löten hat die relativ niedrige Erhitzungstemperatur nur geringen Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstoffs, wodurch auch die Spannungsdeformationen des verschweißten Bauteils gering ausfallen. Doch die Festigkeit von Schweißverbindungen ist im Allgemeinen eher gering, und ihre Wärmebeständigkeit ist schlecht. Löten kann zur Verbindung von Metallmaterialien wie Kohlenstahl, Edelstahl, Hochtemperaturlegierungen, Aluminium und Kupfer verwendet werden. Zudem ermöglicht es die Verbindung verschiedener Metalle sowie von Metallen mit Nichtmetallen. Es eignet sich für Schweißverbindungen, bei denen die Belastung gering ist oder die bei Raumtemperatur arbeiten. Insbesondere geeignet ist es für präzise, mikroskopische sowie komplexe Verbindungen mit mehreren Schweißnähten.

bg7.png Zehn: Elektroschmelzschweißen – Das Elektroschmelzschweißen ist eine Schweißmethode, bei der die Wärmekraft des Schmelzschlammes als Energiequelle verwendet wird. Der Schweißvorgang findet in der Aufrechten-Schweißposition innerhalb der Fügestasche statt, die durch die Endflächen der beiden Werkstücke sowie die wassergekühlten Kupfergleitblöcke an den Seiten gebildet wird. Beim Schweißen wird die Widerstandshitze, die durch den Stromfluss durch den Schlacke entsteht, genutzt, um die Enden der Werkstücke zu schmelzen. Je nach Form der beim Schweißen verwendeten Elektrode wird der Elektroschmelzschweiß in Drahtelektroden-Elektroschmelzschweißen, Plattenelektroden-Elektroschmelzschweißen und Düsen-Elektroschmelzschweißen unterteilt. Die Vorteile der Elektroschmelzschweißung sind: Es können Werkstücke mit großer Dicke geschweißt werden (von 30 mm bis zu mehr als 1000 mm), und die Produktivität ist hoch. Wird hauptsächlich zum Schweißen von Querschnittsverbindungen und T-Kopfverbindungen verwendet. Die Elektroschmelzschweißung kann zur Schweißung verschiedener Stahlkonstruktionen sowie zur Verbindung von Gussteilen verwendet werden. Bei Schweißnähten durch Elektroslagschweißen ist aufgrund der langsamen Erwärmung und Abkühlung die Wärmebeeinflusste Zone breit, die Mikrostruktur grob und die Zähigkeit gering. Deshalb muss nach dem Schweißen in der Regel eine Normalisierungsbehandlung durchgeführt werden.

bg7.png 11. Hochfrequenzschweißen – Beim Hochfrequenzschweißen wird Wärme durch den Widerstand fester Stoffe erzeugt. Beim Schweißen wird die Widerstandshitze, die durch einen Hochfrequenzstrom im Werkstück erzeugt wird, genutzt, um die Oberfläche des zu schweißenden Bereichs auf geschmolzener oder nahezu plastischer Zustand zu bringen. Anschließend wird eine Presskraft ausgeübt – oder auch nicht –, um eine Verbindung der Metalle herzustellen. Daher handelt es sich um eine Methode der Widerstandsschweißung im festen Zustand. Die Hochfrequenzschweißung kann je nach der Art und Weise, wie die Hochfrequenzströme Wärme im Werkstück erzeugen, in Kontakt-Hochfrequenzschweißen und Induktions-Hochfrequenzschweißen unterteilt werden. Beim Hochfrequenzschweißen wird die Hochfrequenzströmung durch mechanischen Kontakt mit der Werkstücke in diese eingeleitet. Bei der induktiven Hochfrequenzschweißung erzeugt die Hochfrequenzströmung durch die Kopplung mit den äußeren Induktionsspulen im Werkstück eine induzierte Strömung. Hochfrequenzschweißen ist eine stark spezialisierte Schweißmethode, für die spezielle Ausrüstung entsprechend dem Produkt erforderlich ist. Hohe Produktivität, die Schweißgeschwindigkeit kann bis zu 30 m/min betragen. Wird hauptsächlich zum Schweißen von Längs- oder Schraubenverbindungen bei der Herstellung von Rohren verwendet.

bg7.png Zwölf: Gasbrandschweißen – Das Gasbrandschweißen ist eine Schweißmethode, bei der eine Gasflamme als Wärmequelle verwendet wird. Am häufigsten wird eine Sauerstoff-Ethylen-Flamme eingesetzt, bei der Ethylengas als Brennstoff dient. Obwohl die Ausrüstung einfach zu bedienen ist, ist die Heizgeschwindigkeit sowie die Produktivität bei der Gas-Schweißung gering. Zudem ist das Wärmeeinflussgebiet groß, was zu erheblichen Deformationen führen kann. Gasbrand kann zur Schweißung vieler Schwarzmetalle, Nichtmetalle und Legierungen verwendet werden. Geeignet für Reparaturen sowie das Schweißen einzelner dünner Bleche.

bg7.png Dreizehn, Druckschweißen: Wie das GasSchweißen nutzt auch das Druckschweißen eine Gasmischung als Wärmequelle. Beim Schweißen werden die Enden der beiden zu verbindenden Werkstücke auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, anschließend wird ausreichender Druck ausgeübt, um eine feste Verbindung zu erzielen. Es handelt sich um eine Festkörperverschweißung. Beim Schweißen unter Druck wird kein Füllmetall verwendet; es wird häufig zum Schweißen von Eisenbahnschienen und Stahlbewehrungen eingesetzt.

bg7.png 14. Explosionsverschweißen – Auch das Explosionsverschweißen ist eine weitere Methode des Festkörperverschweißens, bei der die Energie aus der Wärme einer chemischen Reaktion bezieht wird. Aber es nutzt die durch die Explosion erzeugte Energie, um eine Verbindung zwischen den Metallen herzustellen. Unter dem Einfluss der Explosionswelle können zwei Metallteile in weniger als einer Sekunde so beschleunigt aufeinanderprallen, dass eine Verbindung zwischen den Metallen entsteht. Von allen Schweißverfahren ermöglicht das Explosionsschweißen die größte Vielfalt an Kombinationen verschiedener Metalle. Durch Schweißen unter Explosionsbedingungen können zwei metallurgisch inkompatible Metalle zu verschiedenen Übergangsschweißverbindungen verschweißt werden. Die Explosionsverschweißung wird hauptsächlich zur Verklebung von Platten mit einer relativ großen Oberfläche eingesetzt und ist eine effiziente Methode zur Herstellung von Verbundplatten.

bg7.png 15. Schweißen durch Reibung – Das Schweißen durch Reibung ist eine Festkörperschweißmethode, bei der mechanische Energie als Energiequelle verwendet wird. Es wird die Wärme genutzt, die durch den mechanischen Reibungskraftzwischen zwei Oberflächen entsteht, um Metalle miteinander zu verbinden. Die Wärme bei der Schweißung durch Reibung konzentriert sich an der Verbindungsfläche, wodurch die Wärmeeinflussschicht schmal ist. Zwischen den beiden Oberflächen muss ein Druck ausgeübt werden. In den meisten Fällen wird der Druck zum Zeitpunkt des Ende der Erhitzung erhöht, damit das heiße Metall durch Pressen miteinander verbunden werden kann. In der Regel schmilzt die Verbindungsfläche dabei nicht. Die Produktivität bei der Schmiedverbindung ist hoch; im Prinzip können fast alle Metalle, die durch Warmumformung verarbeitet werden können, auch per Schmiedverbindung miteinander verbunden werden. Die Schmierverbindung kann auch zur Verbindung von unterschiedlichen Metallen verwendet werden. Geeignet für Werkstücke mit kreisförmigem Querschnitt und einem maximalen Durchmesser von 100 mm.

bg7.png 16. Ultraschallverschweißen – Das Ultraschallverschweißen ist ebenfalls eine Verfahrensart des Festkörperverschweißens, bei der mechanische Energie als Energiequelle verwendet wird. Beim Ultraschallschweißen werden die zu verbindenden Werkstücke unter geringem statischem Druck behandelt. Die durch die Schallköpfe erzeugten Hochfrequenzvibrationen führen zu starkem Reibungswärmeentstehen an der Verbindungsfläche, wodurch diese auf die Schweißtemperatur erhitzt wird und so eine Verbindung entsteht. Die Ultraschallverschweißung kann zur Verbindung von den meisten Metallmaterialien verwendet werden und ermöglicht die Verschweißung von Metallen, unterschiedlichen Metallen sowie von Metallen mit Nichtmetallen. Eignet sich für die Serienfertigung von Verbindungen aus Draht, Folie oder dünnen Metallblechen mit einer Dicke von weniger als 2–3 mm.

bg7.png 17. Diffusionslöten: Diffusionslöten ist im Allgemeinen eine Verbindungsmethode im festen Zustand, bei der indirekte Wärmeenergie als Energiequelle verwendet wird. In der Regel findet dies im Vakuum oder in einer Schutzatmosphäre statt. Beim Schweißen werden die Oberflächen der beiden zu verbindenden Werkstücke bei hoher Temperatur und unter hohem Druck miteinander in Berührung gebracht und für eine bestimmte Zeit gehalten, damit die Abstände zwischen den Atomen ausreichen. Dadurch können sich die Atome gegenseitig durch Diffusion vermischen und miteinander verbunden werden. Vor dem Schweißen müssen nicht nur Oxide und andere Verunreinigungen auf der Oberfläche der Werkstücke entfernt werden, sondern auch die Oberflächenrauhigkeit muss unter einem bestimmten Wert liegen, um die Schweißqualität zu gewährleisten. Die Diffusionsverschweißung hat kaum negative Auswirkungen auf die Eigenschaften der zu verschweißenden Materialien. Es kann viele gleiche und unterschiedliche Metalle sowie einige nichtmetallische Materialien wie Keramik verschweißen. Diffusionslöten ermöglicht das Verbinden komplexer Strukturen sowie Werkstücke mit sehr unterschiedlichen Dicken.