Gasschweißstäbe
Beim Gasschmelzschweißen, oder auch Autogenschweißen, wird der Prozess von einer Gasflamme aufrechterhalten. Diese ist heiß genug, um sowohl Grundmaterial, als auch Zusatzwerkstoff zum Schmelzen zu bringen. Der Zusatzwerkstoff wird hierbei in Form von kurzen, geraden Stäben zugegeben, die im Schweißbad langsam abschmelzen.
Worauf ist beim Einsatz von Schweißstäben zu achten?
Beim Autogenschweißen wird die Energie, die zum Aufschmelzen der zu verbindenden Werkstoffe benötigt wird, durch Verbrennungswärme extern zugeführt. Verbrannt wird hierbei meist eine Mischung aus dem Brenngas Acetylen und Sauerstoff. Die so erzeugte Wärme von bis zu 3200 °C erzeugt ein Schweißbad, in das ein Schweißstab zur Spaltüberbrückung eingetaucht wird, wodurch dieser abschmilzt und auf der Oberfläche eine typische Schweißraupe hinterlässt. Deren Härte, Zähigkeit und sonstigen Materialeigenschaften werden vom Ausgangsmaterial und von der Schweißtechnik gleichermaßen beeinflusst.
Beim Einsatz von Autogenschweißstäben gilt es, einige wesentliche Punkte nicht zu vergessen. Eine wesentliche Begrenzung der Schweißstäbe ist ihre relativ geringe Länge. Da eine ununterbrochene Schweißnaht die Stabilität der Schweißnaht erhöht und somit in den meisten Fällen vorzuziehen ist, sollte vor Arbeitsbeginn die Länge der zu schweißenden Naht gegen die Stablänge abgeschätzt werden und eventuell ein neuer Stab eingesetzt werden. Zusätzlich zu beachten ist die Schweißrichtung. Beim Nach-Links-Schweißen zeigt die Flamme in Schweißrichtung. Dadurch kommt es zu einer Vorwärmung des Schweißgutes und die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht sich bei Verkleinerung des Schweißbades. So wird der Wärmeeinfluss verringert. Der Schweißstab wird hierbei unter der Flamme gehalten und regelmäßig in das Schweißbad getaucht, wobei er mit jedem Eintauchen etwas abschmilzt. Beim Nach-Rechts-Schweißen zeigt die Flamme auf den bereits geschweißten Bereich. Die Naht härtet so langsamer aus und die Verbindung der beiden Teile wird verfestigt. Der Schweißstab wird hierbei dauerhaft vor der Flamme im Schweißbad abgeschmolzen und dabei leicht kreisförmig bewegt. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Einstellung der Flamme auf den geplanten Schweißvorgang. Eine sogenannte neutrale Flamme, bei der Sauerstoff und Acetylen so gemischt werden, dass sämtlicher Sauerstoff verbrennt, ist die Grundeinstellung. Nach der Verbrennung liegen nur noch Wasserstoff und Kohlenmonooxid vor, die als inerte Gase keinen Einfluss auf das Material nehmen.
Wird mehr Sauerstoff als nötig zugeführt, kann schneller gearbeitet werden, da das Gas schneller und mit höherer Temperatur verbrennt. Der Restsauerstoff kann aber möglicherweise mit dem Schweißdraht oder der Schmelze reagieren und verbrennen, was die Qualität des Ergebnisses beeinflussen kann. Daher muss das Risiko, das beim Einsatz einer solchen oxidierenden Flamme entsteht, gut gegen den zu erwartenden Nutzen abgewogen werden. Bei Einstellung eines Acetylenüberschusses bleibt nach der Verbrennung Kohlenstoff zurück, der mit der Schweißnaht reagieren kann. Der Kohlenstoff härtet die Naht, was gewünscht ist, lässt sie aber auch spröder werden. Daher ist der Einsatz eines ungleichen Mischungsverhältnisses nur zu empfehlen, wenn der Stab und die Schweißmaterialien gleichermaßen entsprechend ausgewählt und angepasst werden.
Für welche Anwendungen eignet sich Autogenschweißen?
Autogenschweißen ist eine etablierte Schweißtechnik, die auch heutzutage noch in einigen wichtigen Arbeitsfeldern zum Einsatz kommt. Da Autogenschweißstäbe sich zum Verarbeiten in vielen verschiedenen Lagen und auch in Zwangslagen eignen, finden sie regelmäßig im Rohrleitungsbau Anwendung. Hier gibt es unterschiedliche Schweißstäbe, die mit ihren Materialeigenschaften für eine porensichere und verlässliche Verbindung sorgen. Außerdem zeichnen sich die Schweißstäbe in diesem Einsatzgebiet durch hohe Dehnbarkeit und Belastbarkeit aus.
Ein weiteres Einsatzgebiet sind Auftragsschweiß- und Reparaturarbeiten. Außerdem lassen sich mit dem richtigen Material auch Gusseisenwerkstoffe hervorragend verschweißen. Generell kann mit Autogenschweißstäben sowohl lokal in einer Werkstatt, als auch mobil auf einer Baustelle gearbeitet werden. Die Flamme schützt das flüssige Material vor Einflüssen des Luftsauerstoffs und sorgt für zuverlässige Ergebnisse auch im Außeneinsatz. Generell zeichnen sich Schweißstäbe in ihrer Anwendung durch ihre Positionsunabhängigkeit und die hohe Kontrollierbarkeit aus. Da der Schweißstab jedoch per Hand zugeführt werden muss, erfordert das Arbeiten ein gewisses Maß an Geschick und Erfahrung. Zusätzlich dazu kommt es durch die externe Wärmezufuhr und daraus resultierende große Wärmeeinflusszone potentiell zu einem gewissen Wärmeverzug im Bauteil. Die genaue Kontrolle von Flamme, Geschwindigkeit und Lage der Schweißnaht hat daher einen nicht unerheblichen Einfluss auf das Schweißergebnis.
Zum Autogenschweißen eingesetzte Autogenschweißstäbe
Das Autogenschweißen wird fachlich korrekt auch als Gasschmelzschweißen bezeichnet. Der Begriff Autogenschweißen entstand aus der Tatsache, dass außer der Metallschmelze selbst keine weiteren Stoffe beim Schweißvorgang mitwirken. Bei einer neutralen Einstellung des Brenners wird der Schweißstelle beziehungsweise der Flamme nur soviel Sauerstoff zugeführt, wie für die Verbrennung des Gases benötigt wird. Dadurch entsteht eine Abschirmung des Schweißbades von äußeren Einflüssen, beispielsweise durch Sauerstoff. Zum Schweißen verschiedener Stähle ohne Legierung jedoch werden oft Autogenschweißstäbe eingesetzt, die aus verschiedenen Grundwerkstoffen bestehen können. Solche Schweißzusatzwerkstoffe in Form von Autogenschweißstäben können zum Beispiel aus niedriglegiertem Stahl bestehen und eignen sich als Schweißgut für Betriebstemperaturen von bis zu etwa 350 °C. Autogenschweißstäbe, welche aus niedriglegiertem, molybdänhaltigem Stahl bestehen, werden zum Schweißen warmfester Stähle eingesetzt und eignen sich für Betriebstemperaturen von bis zu etwa 525 °C. Die Schweißstäbe für das Autogenschweißen sind in unterschiedlichen Durchmessern und Längen erhältlich. Sie können zum Schweißen von dünneren Blechen sowie verschiedenen Stahlrohren eingesetzt werden. Auch zum Schweißen von Stahlrohren für eine Druckbeanspruchung oder kreisförmigen Rohren aus unlegiertem Stahl eignen sich die Elektroden je nach Ausführung. Hochwertige Schweißstäbe eignen sich für den Einsatz mit weniger dünnfließendem Schweißgut und weisen eine geringe Spritzerbildung auf. Auch Gasschweißstäbe mit zähfließendem Schweißgut sind erhältlich. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass beim Schweißen keine Spritzer auftreten. Unterschieden wird hier zwischen Gasschweißstäben mit unterschiedlichen Kennzeichnungen. Stets beachtet werden sollte beim Schweißen mit Autogenschweißstäben die Einstellung der Schweißflamme, bei der das Mischungsverhältnis aus Schweißgas und Sauerstoff eine wichtige Rolle spielt.
