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Einführung in das Autogenschweißen

Das Autogenschweißen ist ein Verfahren des Schmelzschweißens, bei dem zwei oder mehr Metalle ohne Zusatzwerkstoff zusammengefügt werden. Beim Autogenschweißen können verschiedenste Schweißverfahren als auch Materialien zum Einsatz kommen.

Die Frage stellt sich häufig: Ist überhaupt Füllmaterial für eine solide Schweißnaht erforderlich? Es ist richtig, dass beim dauerhaften Verbinden zweier Metalle Lücken entstehen, die gefüllt werden müssen. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass ein Zusatzwerkstoff erforderlich ist oder dass Zusatzwerkstoff die Schweißnaht fester macht. Das bedeutet: Trotz der weit verbreiteten Meinung, dass die Verwendung von Füllmaterial eine stärkere Schweißnaht erzeugt, lautet die Antwort „Nein“. „Denn das Autogenschweißen führt bei sachgemäßer Anwendung und dem Einsatz geeigneter Schutzgase zu hervorragenden Schweißnähten“, erklärt Dr. Dirk Kampffmeyer, Experte für Anwendungstechnik Schweißen & Schneiden bei Messer. „Das gilt sogar im Falle von kritischen Industrieanwendungen wie beispielsweise Kraftstoff- und Hydraulikleitungen.“

Kategorien der Grundwerkstoffe

Beim Schmelzschweißen können die zu verbindenden Grundwerkstoffe bzw. Metalle in drei Kategorien unterteilt werden: homogen, heterogen und autogen. Ist das Füllmaterial das gleiche wie das Grundmaterial, so nennt sich das Schmelzschweißen homogen. Unterscheidet sich das Füllmaterial vom Grundmaterial, so besteht der Füllstoff meist aus einer Stahl-, Kupfer-, Zirkonium-, Magnesium- oder Nickelbasislegierung. Der Füllstoff kann aber auch eine Elektrode sein, die während des Schweißprozesses verbraucht wird. Beim Autogenschweißen wird kein Füllmaterial verwendet.

Stattdessen wird das Grundmaterial miteinander verschmolzen, um auf diese Weise die Schweißnaht zu erzeugen. Das gilt auch für das Festkörperschweißen, bei dem die angewendeten Temperaturen niedriger sind als der Schmelzpunkt des Grundmaterials. Hierzu ist ebenfalls kein Zusatzwerkstoff erforderlich. Somit kann auch das Festkörperschweißen als autogen angesehen werden. Es gibt verschiedene Arten von Autogenschweißverfahren, wobei jedes über seine eigenen Vorteile und Einschränkungen verfügt.

Arten von Autogenschweißverfahren

Autogenschweißen kann für viele verschiedene Schweißverfahren verwendet werden. Einige Verfahren, wie beispielsweise das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen bzw. WIG-Schweißen, können entweder Füllmetall verwenden oder autogen sein. Verfahren wie das Schutzgasschweißen können dagegen niemals autogen sein, da der Schweißprozess durch die abschmelzende Zusatzelektrode bestimmt wird. Auf der anderen Seite sind Verfahren wie das Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen fast immer autogen, da sich bei diesen Methoden die Zugabe von Zusatzmetall schwierig gestaltet.

Am häufigsten wird das Autogenschweißverfahren auf folgende Arten verwendet:

  • Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (WIG-Schweißen)
    Beim WIG-Schweißen wird eine nicht abschmelzende Elektrode verwendet. Obwohl im Prinzip kein Füllmaterial erforderlich ist, kann bei Bedarf ein Fülldraht verwendet werden.

  • Laserstrahlschweißen (LBW)
    Anstelle eines Lichtbogens wird ein konzentrierter Laser benutzt, um das Metall zu schmelzen und die Schweißnaht zu erzeugen. Das Verfahren hat eine geringere Eindringtiefe als das WIG-Schweißen, erzeugt jedoch eine sehr kleine Wärmeeinflusszone.

  • Elektronenstrahlschweißen (EBW)
    Dieses Schweißverfahren verwendet einen Hochgeschwindigkeits-Elektronenstrahl und erfordert keinen Füllstoff. Es erzeugt eine ausgezeichnete Penetration und eine kleine Wärmeeinflusszone, ist jedoch teuer und muss in einer Vakuumkammer ausgeführt werden.

  • Plasmalichtbogenschweißen (PAW)
    Das Plasmalichtbogenschweißen ähnelt dem WIG-Schweißen, jedoch wird ein ionisiertes Plasma verwendet, um höhere Temperaturen zu erzeugen. Diese Methode ist schneller und bietet eine bessere Durchdringung als das WIG-Schweißen, ist aber vergleichsweise teurer.

  • Atomares Wasserstoffschweißen (AHM)
    Dies ist eine ältere Art des Schweißens, bei dem Wasserstoffgas zusammen mit zwei Wolframelektroden verwendet wird. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann ein Füllstoff zum Einsatz kommen.

Der Verzicht auf Zusatzwerkstoffe kann nicht nur den Schweißprozess vereinfachen, sondern auch für eine gute Schweißnaht sorgen.

Autogenschweißen auf dem Prüfstand

Während sich viele Schweißer der Vorteile des Schweißens mit Zusatzdraht – wie beispielsweise der höheren Schweißgeschwindigkeit – bewusst sind, erkennen vielleicht nur wenige die Vorteile des Autogenschweißens.

Vorteile des Autogenschweißens

  •  Autogenschweißen erzeugt optisch ansprechende Schweißnähte. Im Gegensatz zu Prozessen mit Zusatzdraht neigen autogene Schweißprozesse weniger dazu, ungleichmäßige Wulstmuster aufgrund von überschüssigem Füllmaterial und Unregelmäßigkeiten im Schweißspalt zu erzeugen.
  • Kosten für Füllmaterial entfallen.
  • Beste Methode zum Verschmelzen von Dünnblechen.
  • Nachschleifen entfällt, da kein zusätzliches Material hinzugefügt wird. Zudem muss nach dem Schweißen kein überschüssiges Material entfernt werden.
  • Prozesse lassen sich leicht automatisieren.

Nachteile des Autogenschweißens

  • Es sind nur stumpfe Verbindungen möglich.
  • Die Dicke der Platten ist ebenfalls auf nur 2 bis 3 mm begrenzt, um eine einwandfreie Verschweißung zu erzielen.
  • Da geschmolzenes Metall von Grundplatten verwendet wird, um den schmalen Spalt zwischen den Platten (Wurzelspalt) zu füllen, wird das geschweißte Teil etwas schwächer.
  • Die Verbindungen sind rissempfindlicher, da während der Erstarrung keine Schmelze zugeführt wird.
  • Die vollständige Entfernung von Öl, Rost oder Zunder ist für eine einwandfreie Schweißung unerlässlich.

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