Autogenschweißen

Leider wird des Autogenschweißen in vielen Betrieben nicht mehr angewendet, weil die Kosten des Schweißens relativ hoch sind, eine erhöhte Gefahrenlage beim Gasschweißen vorhanden ist und auch die heutige Ausbildungspläne im SHK-Handwerk die früher üblichen Schweißkurse nicht mehr vorsehen. Außerdem gibt es immer neue Rohrverbindungstechniken.

In der Praxis gibt es Probleme, wenn in den Aufträgen (z. B. Fernheizungen, Rohrleitungsbau) das Autogenschweißen gefordert wird. Hier fehlen oft die Monteure mit den entsprechenden Schweißberechtigungen (gültige Schweißpässe).

Beim Gasschmelzschweißen (Autogenschweißen oder Acetylenschweißen) wird das Metall mittels offener Flamme, die bei der Verbrennung von Ethin (C₂H₂ - Acetylen) und Sauerstoff (O₂) entsteht, erhitzt und direkt oder durch Zugabe von speziell legiertem Schweißdraht miteinander verbunden. Die Schweißgase werden auch bei dem Brennschneiden eingesetzt.

Zu einem Schweißgerät gehören mindestens je eine Acetylen- und Sauerstoffflasche. Auf den Flaschen ist jeweils ein Druckminderventil aufgeschraubt, um den Flaschendruck auf den jeweiligen Arbeitsdruck zu reduzieren. Danach sind Absperrventile und Flammensicherungen (auch Gebrauchsstellenvorlagen genannt) angeordnet, damit die Flamme nicht in die Flaschen zurückschlagen kann.

Die Schweißflamme wird am Handstück (Griffstück) eingestellt, wobei Acetylen und Sauerstoff im Verhältnis 1:1 bis 1,2:1 gemischt werden. Diese Flamme nennt man neutrale Flamme. Sie kann "hart" oder "weich" eingestellt sein, je nach der Geschwindigkeit, mit der das Gasgemisch aus der Brennermündung strömt. Die Einstellung ist von der Materialdicke abhängig. Die Flamme wirkt bei diesem Mischverhältnis reduzierend, d. h. dass kein Luftsauerstoff mit dem Werkstück eine Verbindung eingehen, und somit eine Oxidschicht bilden kann, die eine gute Verschweißung verhindern würde. Das Acetylen-Sauerstoffgemisch verbrennt in zwei Stufen. In der ersten Stufe findet an der Brennerspitze des Schweißbrenners (Schweißeinsatz) zunächst eine unvollständige Verbrennung statt. Die dadurch entstandenen Gase Kohlenmonoxid und Wasserstoff brauchen zu ihrer restlosen Verbrennung weiteren Sauerstoff, welchen sie aus der umgebenden Luft holen.

In Betrieben, in denen hauptsächlich hartgelötet wird, verwendet man statt Aceztylen aus wirtschaftlichen Gründen Propan in Verbindung mit Sauerstoff. Erfahrene Monteure können auch ohne einen Düsenwechsel damit schweißen und brennschneiden. Zu beachten ist, dass Flüssiggas schwerer als Luft ist, also bei Arbeiten unter Bodengleiche (Keller, Gruben.) nicht eingesetzt werden darf, und die Temperatur der Schweißflamme nur ca. 2.850 °C hat.

Eine leicht reduzierende Flamme wird für das Schweißen von Messing und Bronze verwendet und kann auch zum Fugenlöten eingesetzt werden. Die Flamme hat einen leichten Sauerstoffüberschuss.

Eine neutrale Schweißflamme werden für alle Schweißarbeiten an Stahl und Kupfer eingesetzt. Diese Flamme hat einen scharf abgegrenzten Flammenkegel, der kurz vor dem Übergang zum Kohlenstoffkegel erreicht ist.

Eine Acetylenüberschussflamme (leicht aufkohlende Flamme) wird für das Schweißen von Gusseisen, Aluminium, Blei und Zinklegierungen eingesetzt. Hier wird  Acetylen mit soviel Sauerstoff gemischt wird, dass sich eine deutlich leuchtende gelbe Zone (Aufkohlzone) vor der Kernflamme bildet.

Beim Gasschweißen und Flammlöten ist die Wärmequelle eine Flamme, die von einem Brenngas-Sauerstoff-Gemisch gespeist werden. Während beim Gasschweißen ausschließlich Acetylen als Brenngas benutzt wird, kommen beim Flammlöten auch Erdgas, Propan und Wasserstoff zum Einsatz. Brenngas-Luft-Gemische mit Acetylen sind bei 300 °C zündfähig, mit Propan bei 470 °C, mit Wasserstoff bei 560 °C und mit Erdgas bei 590 °C. Eine Explosionsgefahr besteht für Brenngas-Luft-Gemische ab 2 Vol.-% Brenngasanteil. Deshalb darf man Brenngas nie unnötig ausströmen lassen.
Sauerstoff ist selbst nicht brennbar, fördert aber jede Verbrennung erheblich und führt zu einen schneller und intensiver Verbrennung. Außerdem macht es die Flamme heißer und kann Öl und Fett schlagartig zünden. Deshalb darf man Sauerstoff nie zweckentfremden, nie mit Sauerstoff belüften oder kühlen, nie mit Sauerstoff die Kleidung ausblasen, nie Öl und Fett in den Sauerstoffstrom bzw. an die Sauerstoffarmaturen bringen und vorallen nie mit öligen oder fettigen Händen in den Sauerstoffstrom greifen.
Undichtigkeiten führen oft zu einem unbemerkten Austreten von Brenngas oder Sauerstoff. Deshalb muss man stets auf die Dichtigkeit aller Anschlüsse und Verbindungen achten und angeschlossene Brenner dürfen nicht in den Werkzeugkasten gelegt werden. Gasschläuche sind eine Schwachstelle und bedürfen besonderer Aufmerksamkeit. Gasschläuche müssen gegen Abrutschen von den Schlauchtüllen gesichert werden, poröse oder beschädigte Schläuche müssen ausgewechselt werden, die Gasschläuche müssen gegen Überfahren gesichert werden. Allgemein darf nur mit intakten Geräten gearbeitet werden und die Flaschenventile sollten langsam aber zügig geöffnet werden.
Bei Fehlbedienungen des Brenners oder bei Benutzung eines defekten Gerätes kann ein Flammenrückschlag die Folge sein. Mögliche Folgen sind ein Schlauch- oder Flaschenzerknall und Brandverletzungen des Schweißers.
Weitere Gefahren drohen durch die optische Strahlung beim Gasschweißen oder Flammlöten im sichtbaren oder infraroten Bereich. Auch ist die Blendwirkung zu beachten. Schutz bieten Schweißerschutzbrillen nach DIN 58112 Verwendungsbereich 6 ober 7 mit Schweißerschutzfilter nach DIN 4647 Schutzstufe 2 - 7 je nach Gasdurchsatz beim Flammlöten oder Schutzstufe 4 - 7 je nach Gasdurchsatz beim Gasschweißen.
Die Lärmentwicklung spielt beim Gasschweißen keine Rolle, da durch einen kleinen Brennereinsatz das Gasschweißen geräuscharm ist. Beim Flammlöten kann der Schallpegel durchaus über 85 dB(A) liegen. Deshalb sollte man entweder lärmarme Mehrlochdüsen verwenden oder Gehörschutz beim Flammlöten tragen.
Sowohl beim Gasschweißen wie beim Flammlöten entstehen bei der Verbrennung Schadstoffe, wobei die wesentlichen Gefährdungen von nitrosen Gasen (= Stickoxide = NO_X) ausgeht. Nitrose Gase sind im wesentlichen NO₂ (MAK: 5 ml/m³) und NO, N₂O₄, N₂O₃ und sind Reizgase mit einem stechenden Geruch, die zu Übelkeit und Kopfschmerzen und sogar zu schweren Lungenschäden führen können. Da beim Flammlöten ein Flußmittel eingesetzt wird, entstehen dort auch Fluor-, Kalium- und Borverbindungen. Bei beiden Verfahren können giftige Rauche beim Verarbeiten von Blei- und Kupferwerkstoffen, verzinkter oder cadmierter Teile oder farb- oder kunststoffbeschichteter Teile entstehen. Dann ist eine zusätzliche örtliche Absaugung notwendig.
Als Vorsichtsmaßnahme sollte man die Flamme nicht unnötig brennen lassen und den Brenner auch in kurzen Pausen zwischen den Arbeitsgängen abschalten. Außerdem ist eine gute allgemeine Raumlüftung notwendig und wegen dem Auftrieb der heißen Gase sollte die Entlüftungsöffnung oben angeordnet sein.

• Wolfram-Inert-Gas-Schweißen (WIG): Gleich- oder Wechselstrombetrieb, Lichtbogen zwischen nicht abbrennender Wolframelektrode und dem Werkstoff, Schutzgas: Helium oder Argon, geringe Abschmelzleistung, für dünne Bleche oder Aluminium geeignet.

• Plasmaschweißen: Der Plasmastrahl entsteht durch hocherhitztes, leitendes Gas, Schutzgas: Argon oder Wasserstoff, die starke Energiekonzentration führt zu hoher Schweißgeschwindigkeit, geringer Verzug, Einsatz auch in der Mikroschweißtechnik.

• Metall-Inert-Gas-Schweißen (MIG): Lichtbogen zwischen abschmelzender Drahtelektrode und Werkstück, hohe Abschmelzleistung, tiefer Einbrand, inertes Schutzgas: Argon oder Helium, wird für Aluminium und hochlegierte Stähle verwendet.

• Metall-Aktiv-Gas-Schweißen (MAG): Lichtbogen zwischen abschmelzender Drahtelektrode und Werkstück, hohe Abschmelzleistung, tiefer Einbrand, aktives Schutzgas: Argon mit CO2 oder O2, geringere Schweißgüte als MIG, Einsatz bei niedrig- und unlegierten Stähle.

• Unter-Pulver-Schweißen: Lichtbogen zwischen abschmelzender Drahtelektrode und Werkstück, Abdeckung der Schweißstelle durch Pulver, das durch Schlackenbildung als Schutz der Schmelze dient.

• Elektronenstrahlschweißen: Ein Elektronenstrahl trifft in der Vakuumkammer auf das zu fügende Werkstück, keine Schweißzusätze, kein Schutz gegen Oxidation nötig (Vakuum), hohe Schweißleistungen, verzugsfrei, aber weil sehr teuer auf große Werkstücke beschränkt.

• Laserstrahlschweißen: Ein Rubin- oder CO2-Laser dient als Energiequelle. Einsatzbereiche vor allem in der Mikroschweißtechnik, Feinmechanik sowie immer, wenn mit besonders hoher Präzision geschweißt werden muss.

• Punktschweißen: Schweißen durch Strom in Verbindung mit Presskraft, Übertragung durch zwei Kupferelektroden, Einsatz vorwiegend im Karosserie- und Fahrzeugbau, keine Dichtnähte, Spaltkorrosion.

• Buckelschweißen: Verfahren ähnlich wie das Punktschweißen, zusätzlich aber wird am Werkstück ein "Buckel" zur besseren Übertragung eingeprägt, Platten dienen als Elektroden, geringer Elektrodenverschleiß, durch Schweißroboter können viele Schweißpunkte auf einmal hergestellt werden.

• Rollennahtschweißen: Die Elektroden werden durch zwei sich drehende Kupferrollen geliefert, Schweißpunkte durch Stromimpulse, Dichtnähte bei hohem Impuls möglich, in der Regel noch schneller als Punktschweißen, deshalb große Bedeutung in der Industrie.

• Abbrennstumpfschweißen: Verbinden gleichförmiger, meist runder Querschnitte, Verschweißen der Teile durch wiederholtes Berühren und Trennen der unter Strom stehenden Werkstücke, dabei entstehen Lichtbögen, die das Gefüge auflösen. Anschließend werden die aufgeschmolzenen Enden mit Kraft zusammengepresst. Hohe Festigkeit, auch große Schweißflächen möglich.

• Lichtbogen-Bolzenschweißen (Varianten: Hub- oder Spitzenzündung): Ein Lichtbogen springt zwischen dem Werkstück und dem Bolzen in der Schweißpistole über, das Gefüge beginnt zu schmelzen, anschließend wird der Bolzen in das Werkstück gedrückt und fest verschweißt.

• Ultraschall-Schweißen: Schweißen mittels hochfrequenter, mechanischer Schwingungen (zwischen Amboss und Sonotrode), die die Oxidschichten der Werkstoffe zerstören, relativ geringe Wärmeentwicklung, dünne Schweißzone, immer als Verfahren des Punkt-, Stumpf- oder Rollenschweißens, nur das anstatt Strom und Kraft hier der Ultraschall zu einer Gefügeaufschmelzung und der anschließenden Verschweißung führt. Mittels des Ultraschallschweißens ist ein Verbinden unterschiedlichster Werkstoffe, wie z. B. Glas, Metall oder Kunststoffen, untereinander möglich.

• Reibschweißen: Eines der Werkstücke wird in schnelle Drehung versetzt und gegen das andere, stehende Teil gedrückt. Durch die Reibungswärme schmelzen beide Teile auf, bevor die Drehung gestoppt wird und beide Teile durch große Kraft zusammengedrückt und somit verschweißt werden. Auch mittels des Reibschweißens können unterschiedlichste Werkstoffe (z. B. Stahl mit Aluminium oder Stahl mit Kupfer) dauerhaft und belastungsresistent miteinander verbunden werden.
Quell e: Fachwissen-Technik - Ute Imkenberg und Thorsten Mauch Datenverarbeitung GbR