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Schweißverfahren in der Kfz-Werkstatt

Schweißen ist neben Löten und Kleben auch heute noch das wichtigste Fügeverfahren in der Kfz-Werkstatt, wenn es um unlösbare stoffschlüssige Verbindungen geht. Kfztech.de will die verschiedenen Schweißverfahren, die in den Kfz-Werkstätten und Karosseriebetrieben Verwendung finden kurz einmal vorstellen.

Zur Übersicht der Schweißverfahren

Beim Schweißen werden im Gegensatz zum Löten zumeist gleiche Werkstücke miteinander verbunden. Damit die beiden Werkstücke unlösbar miteinander verbunden werden können, ist an der Verbindungsstelle der Werkstücke sehr viel Wärme nötig, um einen flüssigen Zustand herzustellen. Schweißverfahren wie Gasschweißen, Metalllichtbogenschweißen oder Metallschutzgasschweißen finden unter dem Überbegriff Schmelzschweißen hier ihren Platz. Aber es gibt auch Schweißverfahren, die durch Druck und Wärme lediglich einen teigigen Zustand erzeugen und so die Schweißverbindung ermöglichen. Hierzu gehören z.B. Punkt- und Reibschweißen, die zu den Pressschweißverfahren gerechnet werden (s.a. Tabelle 1).

Tabelle 1 - Eigenschaften der Schweißverfahren

  Gasschweißen Metalllichtbogen-Schweißen Wolfram-Inertgas-Schweißen Metall - Inertgas-Schweißen Metall - Aktivgas-Schweißen Widerstandspress-Schweißen
Welchen "anderen" Namen hat das Schweißverfahren? Autogenschweißen Elektroden-Schweißen WIG-Schweißen MIG-Schweißen MAG-Schweißen Punktschweißen
Woraus wird die zum Schmelzen benötigte Wärme erzeugt? Acetylen/Sauerstoff Gemisch wird verbrannt Lichtbogen durch hohen Strom Lichtbogen über die Wolfram-Elektrode Lichtbogen durch Strom Druck und Strom
Wie wird das Zusatzmaterial zugeführt? von Hand automatisch von der Rolle ---
Wie wird das Schmelzbad vor "O" und "N" geschützt? durch die Brennerflamme ummantelte Elektrode bildet eine Schlackeschicht inertes Schutzgas, z.B.: Argon aktives Schutzgas kein Schmelzbad, teigiger Zustand

Gasschweißen

Gasschweißen, auch Gasschmelzschweißen oder Autogenschweißen genannt, hat einen unschlagbaren Vorteil. Es ist völlig unabhängig von einer Spannungsquelle. Deshalb wird es immer noch gerne an Baustellen eingesetzt. In der Kfz-Werkstatt spielt dieses Schweißverfahren mittlerweile keine so große Rolle mehr, da meist das ganze Werkstück erwärmt wird. Zum Erwärmen von Metallen oder beim Brennschneiden lässt es sich neben dem Schweißen aber auch gut einsetzen. Um die nötige Wärme für das Schmelzbad zu erzeugen, wird Acetylen und Sauerstoff in einem Mischungsverhältnis von 1:1 verbrannt. Die Drücke können der Tabelle 2 entnommen werden

Autogenschweißgerät

Ein Autogenschweißgerät - die Flaschenfarben sind noch nach alter Norm - Bild: Fa. Rothenberger

Die Flamme, die eine Temperatur von 3.200°C erreicht wird an die Verbindungsstelle gebracht und das Zusatzmaterial wird von Hand zugeführt. Das Schmelzbad wird durch die Brennerflamme vor Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft geschützt. Die Flaschenfarben sind bei Sauerstoff weiß (früher blau) und bei Acetylen braun (früher gelb). Nähere Infos zu Gasflschenfarben finden Sie hier. Beim Gasschweißen sind die Sicherheitsvorkehrungen strikt einzuhalten, da Acetylen bei fast jedem Mischungsverhältnis brennt. Beispiele für Sicherheitsbestimmungen stehen auch in der Tabelle 2.

Tabelle 2 - Besonderheiten der jeweiligen Schweißverfahren

  Gasschweißen Metalllichtbogen-Schweißen Wolfram-Inertgasschweißen Metall-Inertgas-Schweißen Metall-Aktivgas-Schweißen Widerstands-press-Schweißen
  Welche Farben haben die Flaschen? Von welchen Faktoren ist die einzustellende Höhe des Schweißstroms abhängig?  Aus welchem Material besteht die Elektrode und warum? Welches Schutzgas wird verwendet? Welches Schutzgas wird verwendet? Aus welchem Material bestehen die Elektroden?
Sauerstoff weiß (früher blau)Acetylen braun (früher gelb) Materialstärke, -art, Schweißposition, Sauberkeit Wolfram, hitzebeständig, brennt nicht ab Argon CO2, Corgon (Mischgas) Kupfer
Wie hoch ist der Druck beim Schweißen einzustellen? Wie hoch ist die vorgeschriebene maximale Leerlaufspannung? Welches Schutzgas wird beim WIG - Schweißen verwendet? Was bedeutet "INERT"? Aus welchem Material besteht in der Regel der Schweißdraht? Wie viel Schutzgas in l/min sind einzustellen?
O2: 2,5 bar, C2H2 0,2 -0,5 bar Gleichstrom 113 V Wechselstrom 80 V Argon, Argon-Helium reaktionsträge Stahl mit Kupfer ummantelt 8l bei 0,8 mm Drahtdurch-messer
 Welche Sicherheits maßnahmen müssen beavhtet werden? Flaschen vor Umfallen sichern, kein fett oder Öl an Armaturen, nicht zu viel Gas entnehmen, Drücke beachten, Gas zuletzt öffnen, zuerst schließen, Schutzkleidung Handschuhe, Schürze, Schutztschirm, ... Handschuhe, Schutzbrille vor Spritzern
Welche Vor- oder Nachteile hat das Verfahren? V: billiger, keine Spannungsquelle erforderlich, N: ganzes Werkstück wird erhitzt V: leicht zu transportieren, keine Flaschen erforderlich, N: Handhabung V: für besondere Nähte, N: Handhabung, V: gute Nahtqualität, N: Schutzgas teuer, nur in geschlossenen Räumen V: billiges Schweißverfahren, einfache Handhabung, N: keine Qualitätsansprüche, nur in geschlossenen Räumen V: kein Gas, läßt sich programmsteuern, N: man muss an beide Seiten herankönnen, nur Punkte
Wo, oder bei welchen Werkstoffen (Material) wird das Schweißver fahren angewandt? Stahl verschiedene Stärken Stahl verschiedene Stärken Stahl ab 3 - 5 mm, Alu, Kupfer, Legierungen daraus Stahl, Alu, Alulegierungen Stahl bis 3 mm Stahlblech; z.B.: Karosserie

Tabelle wurde von Schülern erarbeitet und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit

Metalllichtbogenschweißen

Das Metalllichtbogenschweißen ist in der Praxis auch als Elektrodenschweißen bekannt. Der große Vorteil liegt daran, dass man keine Gasflaschen benötigt. Das Schweißgerät nimmt nicht so viel Platz wie bei den anderen Verfahren ein und kann z.B. leicht in einem Auto mitgenommen werden. Die Wärme wird bei diesem Schweißverfahren durch einen elektrischen Lichtbogen erzeugt. Im Prinzip wird zwischen einer Stabeelektrode, die gleichzeitig das Zusatzmaterial bildet, und dem Werkstück kurzzeitig ein Kurzschluss erzeugt. Ein elektrisch leitendes und heißes Gas bringt das Werkstück und die Elektrode zum Schmelzen, es entsteht die Schweißraupe. Die Umhüllung der Stabelektrode schmilzt ebenfalls mit ab und bildet während dem Schweißen eine schützende Schlackeschicht über der Schweißraupe, die nach dem Erkalten mit dem Schlackehammer abgeklopft wird.

Elektrodenschweißen

Das Elektrodenschweißen wird gerne an Baustellen verwendet - Bild: Schweißgerät-Test

Als Schweißstromquellen werden einerseits Schweißtrafos für das Schweißen mit Wechselstrom und andererseits Schweißgleichrichter für das Schweißen mit Gleichstrom eingesetzt. In der Kfz-Werkstatt werden aus Sicherheitsgründen 48 V Schweißtrafos oder 113V Schweißgleichrichter eingesetzt.

Schutzgasschweißen

Das Schutzgasschweißen ist ebenfalls wie das Elektrodenschweißen ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem das Schmelzbad und der Lichtbogen von einem Schutzgas umhüllt sind. Dadurch können Sauerstoff und Stickstoff aus der umgebenden Luft nicht in die Schweißnaht eindringen. Das Schutzgas, das sich nach zu scheißenden Werkstoff und dem Verfahren richtet, kommt aus dem Schweißbrenner. Beim Schutzgasschweißen werden zwei grundsätzliche Arten unterschieden: Das Metall-Schutzgasschweißen und das Wolfram-Inertgasschweißen.

Wolfram-Inertgasschweißen (WIG)

Beim Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißen) brennt der Lichtbogen zwischen einer nicht abbrennenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Das Zusatzmaterial wird von Hand seitlich zugeführt. Als Schutzgas werden reaktionsunwillige (inerte) Gase wie Argon oder Argon-Helium-Gemische verwendet. Es wird je nach Werkstoff mit Wechselstrom oder Gleichstrom geschweißt. WIG-Schweißen eignet sich sehr gut für Bleche und Rohre aus nichtrostenden Stählen, Aluminium und Alu-Legierungen.

Metall-Schutzgasschweißen (MSG)

Beim Metall-Schutzgasschweißen sind Elektrode und Zusatzmaterial im Gegensatz zum WIG-Schweißen ein und dasselbe. Das Zusatzmaterial ist gleichzeitig eine Drahtelektrode und wird von einem Elektromotor von der Rolle über einen biegsamen Schlauch automatisch dem Brenner zugeführt, bildet den Lichtbogen, brennt ab und verbindet als Zusatzmaterial die Werkstücke. Es wird mit Gleichstrom geschweißt, die Elektrode liegt in der Regel an Plus, das Werkstück an Minus.

Beim MSG werden ebenfalls zwei Arten unterschieden: Das Metall-Inertgasschweißen (MIG) und das Metall-Aktivgasschweißen (MAG). Der Unterschied liegt dabei beim verwendeten Schutzgas. Beim MIG-Schweißen wird ein inertes Gas wie Argon verwendet, beim MAG-Schweißen dagegen Gasgemische aus Argon, Kohlendioxid und Sauerstoff. Aber im Grunde genommen benötigt man nur ein Schweißgerät, um sowohl MIG als auch MAG Schweißen zu können. Lediglich die Gase sind zu tauschen und das richtige Drahttrommel, passend zum Werkstück ist in einzulegen.

MIG/MAG-Schweißgerät

Ein MIG/MAG-Schweißgerät - Bild: teamwelder.com

Das MIG-Schweißen eignet sich zum Schweißen von dicken Blechen aus hochlegierten Stählen oder Aluminium. Es wird u.a. in der Karosserieherstellung bei Al-Legierungen verwendet. In der Kfz-Werkstatt wird überwiegend das MAG-Schweißen eingesetzt. Der Grund ist einfach: Die verwendeten Mischgase sind günstiger als reines Argon, reagieren jedoch mit dem Schmelzbad. Dies wird mit Legierungsbestandteilen in der Drahtelektrode (Silizium, Mangan) weitestgehend verhindert. Dass Spritzer entstehen kann bei Schweißen von unlegierten Stählen wie Baustählen eher vernachlässigt werden. In der Kfz-Werkstatt findet man überwiegend nur Drahtelektroden mit 0,8 mm Durchmesser.

Widerstandspress-Schweißen

Widerstandspress-Schweißen ist eher unter dem Begriff Punktschweißen bekannt. Dabei werden zwei Bleche mit zwei Elektroden fest gegeneinander gedrückt und durch Wärme und Druck miteinander verschweißt. Es entsteht eine punktförmige Schweißverbindung. Die Werkstücke gehen nicht wie bei den bisher beschriebenen Schweißverfahren in den flüssigen sondern lediglich in einen teigförmigen Zustand über. Zusatzmaterial ist nicht erforderlich. Den erforderlichen Druck übt der Schweißer über einen Handhebel auf die Schweißelektroden aus. In der Industrie werden überwiegend Roboter eingesetzt. In der Karosserie-Werkstatt gibt es kleine tragfähige Geräte (Punktschweißzangen) mit denen Reparaturarbeiten an Blechen durchgeführt werden können.

Punktschweißzange

Eine portable Punktschweißzange - Bild: atslamberti.com

Ein Stoßpunkter arbeitet ebenfalls nach dem Widerstandspress-Schweißverfahren und wird eingesetzt, wenn die Schweißstelle beispielsweise nur einseitig zugänglich ist oder wenn Bleche ausgebeult werden sollen. Mit ihm lassen sich aber auch kleine Gewindebolzen für die Karosseriereparatur aufschweißen.

Fazit

Um in der Kfz-Werkstatt oder im Karosseriebetrieb schweißen zu können, stehen viele verschiedene Schweißverfahren zur Verfügung. In unserem kurzen Artikel konnten auch nur die wichtigsten Verfahren angerissen werden.


Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 15.08.2016










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