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Kleine Geschichte des Schmelzschweißens

Das Schmelzschweißen umfasst alle Schweißverfahren wie zum Beispiel das Autogenschweißen, bei denen Wärme direkt von einer externen Quelle zugeführt wird, um Flächen von Grundmetallen zu verschmelzen und eine Schweißraupe zu bilden. Diese Wärme kann beispielsweise durch Lichtbogen, Brennen von Autogengas oder Laserstrahl aufgebracht werden.

Ein Entstehungsdatum des Schmelzschweißens lässt sich zwar nicht exakt bestimmen, aber Historiker glauben, dass erste Schweißverfahren um ca. 4000 v. Chr. in Ägypten angewendet wurden. Der Begriff „Schweißen“ kam jedoch erst viel später auf – etwa um 1600 n. Chr. Dieser Prozess des Schmiedens von Metallen wurde über die Jahrhunderte sukzessive weiter verbessert. Als der französische Wissenschaftler Sir Auguste de Meritens im Jahre 1881 zwei Metallplatten miteinander verband, war das Schmelzschweißen aus der Taufe gehoben. In dieser Zeit wurden auch wesentliche Voraussetzungen des Verfahrens wie das Acetylengas entdeckt als auch der Schweißbrenner erfunden.

Mit der Entdeckung des Acetylens im Jahre 1836 durch Edmund Davy und die Verflüssigung von Luft durch Carl von Linde 1895 war es nun möglich, das Schmelzschweißen mit einer hochenergetischen Flamme in Verbindung mit Sauerstoff durchzuführen. Henry Le Chatelier konnte experimentell nachweisen, dass mit einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme Temperaturen von über 3000 °C erzielt werden können. Das sind rund 500 °C mehr als bei einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme. Die Erfindung des Schweißbrenners für die Sauerstoff-Acetylen-Flamme geht auf Charles Picard und Edmond Fouché zurück. Damit konnte die Zeit des Gasschmelzschweißverfahrens, das unter bestimmten Voraussetzungen auch Autogenschweißen genannt werden kann, beginnen.

Arten der Schmelzschweißverfahren

Die verschiedenen Schmelzschweißverfahren lassen sich am besten anhand der verwendeten Wärmequelle unterscheiden, die die Grundlage für alle Schmelzschweißverfahren darstellt. Das Schmelzschweißen kann nach den Typen homogen, inhomogen und autogen kategorisiert werden. Homogen bedeutet, dass der Zusatzwerkstoff der Schweißnaht mit dem Grundwerkstoff der beiden zu verbindenden Metalle identisch ist. Bei einem heterogenen Verfahren stimmt das Füllmaterial nicht mit dem Grundmaterial überein und autogen heißt, dass die Schweißnaht kein Zusatzmaterial enthält.

Gase beim Autogenschweißen

Beim Autogenschweißen werden zwei verschiedene Arten von Gasen verwendet: Brenngase und Sauerstoff. Brenngase sind Gase, die entweder als Brennstoffe wie Methan bzw. Propan oder auch als Kraftstoffe wie zum Beispiel Erdgas verwendet werden können. Beim Autogenschweißen wird jedoch häufig Acetylen (C2H2) verwendet, da es die Flamme des Brenners zu Hochleistungen von über 3000 °C bringt.

Acetylen zerfällt bei hohem Druck und einer Temperatur ab 300 °C. Das heißt, es explodiert. „Daher muss es in besonderen Acetylenflaschen gelagert und transportiert werden“, erklärt Dr. Dirk Kampffmeyer, Experte für Anwendungstechnik Schweißen & Schneiden bei Messer. „Im Vergleich dazu hält Sauerstoff in Gasflaschen einem viel höheren Druck als Acetylen stand, sodass ein wesentlich größeres Volumen an Sauerstoff in eine Gasflasche passt als in Acetylenflaschen.“

Verschiedenste Anwendungsfelder

Das Schmelzschweißen wird in vielen Industriebereichen bzw. Branchen eingesetzt. Dazu gehören Biopharmazeutika, Nahrungsmittelverarbeitung, Kraftwerke, Wasserversorgung, Abwasserentsorgung, Flugzeug-, Automobil- und Schiffbau bis hin zu Luft- und Raumfahrt. Bei diesen weitreichenden industriellen Anwendungen wird das Schmelzschweißen häufig verwendet, um Rohre durch Verfahren wie Rohr-Rohrboden-Schweißen und Druckbehälterschweißen zu verbinden.

Industrielle Anwendungen können Schweißer vor viele Herausforderungen stellen, darunter Zugänglichkeitsprobleme sowie Sicherheitsrisiken. Diese Hindernisse lassen sich am besten mit dem Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) überwinden, das den Schmelzschweißprozess automatisiert und auch per Fernbedienung ausgeführt werden kann.

Die vielleicht häufigste Verbindungsart beim Autogenschweißen ist die Kantenverbindung. Weitere gängige autogene Schweißverbindungen sind die Überlappverbindung und die Eckverbindung. Die T-Verbindung ist eine Art von Schweißverbindung, die niemals autogen geschweißt werden sollte. Da der Verbindung kein zusätzliches Metall hinzugefügt wird, wird dem Grundwerkstoff Metall entzogen, wodurch die vorgesehene Festigkeit des Grundwerkstoffs verringert wird.

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