Überblick Verfahren zum Fügen

Verfahren zum Fügen

Fügen - Schweissen - Autogenschweissen - Flammlöten - MIG - MAG - WIG / TIG - Löten - Plasmaschweissen - Formieren - Schweissgase

Autogenschweissen

Das manuelle Autogenschweissen zählt zu den ältesten Fügeverfahren. Hierbei wird durch eine Brenngas / Sauerstoffflamme das zu fügende Metall im Fügebereich auf Schmelztemperatur erhitzt. Unter Zugabe eines Schweisszusatzwerkstoffes (Schweissdraht) verschmelzen die zu fügenden Bauteile und es entsteht eine stoffschlüssige Verbindung. Als Brenngas wird ausschliesslich Acetylen verwendet. Beliebt ist dieses Verfahren noch heute im Bereich Montage und Instandhaltung.

Vorteil des Autogenschweissens ist die reduzierende Flamme, die den Erfordernissen der Schweissaufgabe angepasst werden kann. Weitere Vorteile: gute Spaltüberbrückbarkeit, geringe Anforderungen an die Schweissfugenvorbereitung, Ortsunabhängigkeit des Verfahrens. Autogen geschweisst werden können sowohl Stahl als auch NE-Metalle.

 

Flammlöten

Auch beim Flammlöten kommt eine Brenngas / Sauerstoff-Flamme zum Einsatz. Die Oberflächen der Fügepartner werden jedoch nicht aufgeschmolzen sondern bis kurz oberhalb der Schmelztemperatur des Lotwerkstoffes erhitzt. Das meist drahtförmige Lot wird unter fortwährender Erhitzung zugegeben und aufgeschmolzen. Zwischen den Fügepartnern ist ein kleiner Spalt einzuhalten in den das Lot einfliessen kann (Kapillarwirkung). Durch Verwendung eines Flussmittels wird die Benetzung der Bauteile mit dem Lot verbessert. Hierdurch entsteht ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindung.

Das Löten (Hart- und Weichlöten) zählt ebenfalls zu den ältesten aber zugleich modernsten Verfahren des stoffschlüssigen Fügens. Der technische Fortschritt und seine Anforderungen sowie eine kostenbewusste Fertigungsplanung führen zum Einsatz aller gängigen, gasförmigen Kohlenwasserstoffe sowie von Wasserstoff als Brenngas.

Durch Zusatz eines Flussmittels in den Brenngasstrom (Fluxlöten) ist das Verfahren in Lötstrassen und Lötkarussells auch automatisierbar.

MSG-Schweissen

Das MSG-Schweissen (Metall-Schutzgas Schweissen) ist das meist verbreitete Schweissverfahren. In Abhängigkeit vom zu schweissenden Grundwerkstoff und der verwendeten Schutzgase werden die Verfahren unterteilt in:

  • Metall-Aktiv-Gas-Schweissen (MAG),
  • Metal-Inert-Gas-Schweissen (MIG).

Der Verfahrensaufbau ist in beiden Fällen gleich. Eine endlose Drahtelektrode wird von einer Drahtfördereinrichtung dem Lichtbogen zugeführt und unter einem Schutzgasmantel abgeschmolzen. Das Bild zeigt den Aufbau eines MSG-Schweiss-Prozesses.

Die Schutzgase haben je nach Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften und somit verschiedene Einflüsse auf das Schweissergebnis. Die Hauptaufgabe ist die Abschirmung der flüssigen Schmelze von der Atmosphäre. Diese enthält Stickstoff, Sauerstoff und Feuchtigkeit. Je nach zu schweissendem Werkstoff wirken sich diese negativ auf die Schweissnaht aus oder führen sogar zum Versagen der Schweissung.

Schutzgase beeinflussen die folgenden Aspekte:

  • die Art des Werkstoffüberganges,
  • das Fliessverhalten der Schmelze,
  • das Zündverhalten des Lichtbogens,
  • die Lichtbogenstabilität,
  • die Wärmeübertragung,
  • das Einbrandprofil,
  • die chemische Zusammensetzung des Schweissgutes,
  • die Spritzerhäufigkeit und -grösse.

MSG-Löten

Für das Fügen verzinkter Feinbleche (bis ca. 40 µm Schichtdicke) bietet das MSG-Löten (Metall-Schutz-Gas-Löten) im Vergleich zum Metall-Aktiv-Gas-Schweissen (MAG) wichtige Vorteile: hohe Prozesssicherheit, bessere Qualität der Lötnähte, sehr gute Verbindungsfestigkeit sowie sehr gute Korrosionsbeständigkeit. Aus diesem Grund hat das MSG-Löten im Automobilbau seinen festen Platz gefunden.

Das Metall-Schutzgas-Löten ähnelt dem MAG-Schweissen. Es wird lediglich der Schweisszusatzwerkstoff (SZW) durch einen Draht aus geeignetem Lot ersetzt. Durch die richtige Wahl der Parameter – Strom, Spannung, Drahtvorschub - wird das Anschmelzen der Oberflächen der zu fügenden Bauteile verhindert. Es entsteht eine Verbindung wie beim Flammlöten. Häufig verwendete Lot-Werkstoffe sind:

Bezeichnung


Schmelzbereich
[°C]


Streckgrenze
[N/mm²]


Zugfestigkeit
[N/mm²]


Dehnung
[%]


CuSi3


900 - 1'025


250>120


340 - 460


40 - 46


CuAl8


1'030 - 1'040


180


380 - 450


40


CuAl8Ni2


1'030 - 1'050


290


530 - 590


>30


CuAl5Mn1Ni1


1'043 - 1'074


-


430


35


Zum MSG-Löten wird Argon als Standard-Schutzgas eingesetzt. Dies führt aber nicht immer zu optimalen Ergebnissen. Aufgrund umfangreicher Erfahrungswerte und eigener Untersuchungen empfiehlt Messer, beim MSG-Löten ein Schutzgasgemisch aus Argon mit geringen Aktivgasanteilen einzusetzen. Das Ergebnis sind Lötnähte mit glatter Oberfläche und günstigen Nahtübergängen zum Grundwerkstoff.

WIG / TIG-Schweissen

Das WIG / TIG-Schweissen (Wolfram-Inert-Gas-Schweissen) unterscheidet sich in erster Linie von MSG-Schweissen durch die Zuführung des Schweisszusatzwerkstoffes (SZW), der nicht wie beim MSG-Schweissen als Elektrode kontinuierlich dem Prozess zugeführt wird. Beim WIG / TIG-Schweißen brennt der Lichtbogen zwischen dem Bauteil und einer nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode. Der SZW wird hier getrennt zugeführt, dies kann manuell oder mechanisiert erfolgen. Das Schutzgas hat die Aufgabe die Elektrode und das Schmelzbad vor den negativen Einflüssen der Atmosphäre zu schützen. Besonders der Sauerstoff würde zu einer Zerstörung der Elektrode führen.

Das WIG / TIG-Schweissen eignet sich besonders gut zum Schweissen hochlegierte Stähle, Aluminium und andere NE-Metalle. Bei hochlegierten Stählen und Ni-Basis-Werkstoffen wird als reduzierende Komponente ein kleiner Anteil (2 % bis 7.5 %) Wasserstoff zugemischt. Bei Leichtmetallen und Kupfer hat sich je nach Werkstückdicke ein Zusatz von Helium bewährt (bis zu 90 %). Der Prozess kann sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden. Gleichstrom mit positiv gepolter Elektrode wird üblicherweise zum Schweissen von Stählen, Kupfer, Nickellegierungen, Titan und Zirkonium verwendet. Bei Aluminium wird Wechselstrom eingesetzt.

Plasmaschweissen

Das Plasmaschweissen ist dem WIG / TIG-Schweissen ähnlich. Hierbei wird der Lichtbogen durch eine schmale Gasdüse verdeckt und durch den geringen Öffnungsquerschnitt und die hohe Austrittsgeschwindigkeit der Gase eingeschnürt.

Das Plasmaschweissen unterscheidet sich vom WIG / TIG-Schweissen durch den von einer wassergekühlten Düse eingeschnürten Lichtbogen. Dieser tritt als Plasmastrahl mit hoher Temperatur und Leistungsdichte aus der Düse aus. Ein zusätzlicher Schutzgasmantel umgibt den Plasmastrahl und schützt die Schmelze vor der umgebenden Luft. Das die Elektrode umgebende Plasmagas ist meistens Argon. Neben diesem Plasmagas wird das Schutzgas benötigt um die Oxidation des Schweissbades zu vermeiden (üblicherweise Argon mit 5 % Wasserstoff). Plasmaschweissen wird meistens bei Stumpfnähten von Blechen und Rohren angewendet. Sein Hauptvorteil ist ein kontrollierter Einbrand und eine hohe Schweissnahtgüte

Formieren

Beim Schweissen hochlegierter Stähle muss die Wurzel ebenfalls vor dem Kontakt mit Luftsauerstoff geschützt werden. Sowohl beim WIG / TIG- als auch beim MAG-Schweissen wird  mit Wurzelschutz gearbeitet. In der Regel ist an der Wurzel ein Restsauerstoffgehalt von weniger als 20 ppm gefordert. Welche Anlauffarben zulässig sind, hängt von der jeweiligen Bauteilverwendung ab.

Kleine Rohre werden zum Schutz der Schweisswurzel mit einem Schutzgas durchströmt. Wichtig ist hierbei die angepasste Auslassöffnung. Bei grösseren Rohren wird das Wurzelschutzgas gezielt mit Hilfsvorrichtungen zur Schweissnaht geführt. Auf eine ausreichend lange Vorströmzeit ist zu achten.

In der Regel werden sogenannte Formiergase, Stickstoff / Wasserstoff-Gemische, eingesetzt. Die Wasserstoffkomponente gibt mehr Sicherheit gegen Reste von Luftsauerstoff. Hierzu werden unter Baustellenbedingungen prinzipiell höhere Wasserstoff-Gehalte verwendet als in der Werkstatt. Versuche haben gezeigt, dass das Vorhandensein von Wasserstoff im Trägergas auch bei Duplex-Stählen keine negativen Auswirkungen hat.

Zur Überprüfung kann die Sauerstofffreiheit exakt gemessen werden. Wichtig ist bei diesem Verfahren die korrekte Vorgehensweise.

Das Formieren kann auch beim Schweissen unlegierter Stähle oder Aluminium eingesetzt werden. Hier erzeugt es eine gleichmässige, oxydfreie Wurzel. Als Formiergas kommt hier Schweissargon zum Einsatz

 

Wir beraten sie gerne bei allen Fragen zu den Verfahren und zur Auswahl Ihres Schweissschutzgases, sprechen Sie uns an.

Gas-Depot

Gas-Depot

Gas-Depot - Depotliste - Aktuelles - Depoteröffnung - Depotschliessung - Depot-Finder - Depot suchen

Contact form for every page

Contact us

select action

Formular

Action form

Bei der Verarbeitung Ihrer Registrierung ist ein Fehler aufgetreten. Bitte überprüfen Sie die eingegebenen Informationen.
Herr
Durch Anklicken akzeptiere ich die Datenschutzhinweise der Messer Schweiz AG. Diese Einwilligung kann jederzeit widerrufen werden.