Das Schweißen von Blechen ist ein wichtiger Bestandteil der Metallherstellung. Die Schweißtechnik dient der Verbindung von Metallbauteilen. Es gibt eine beträchtliche Anzahl unterschiedlicher Schweißarten. Dabei handelt es sich um eine der am weitesten verbreiteten Techniken zum Verbinden von Metallgegenständen. Wissen Sie, welches der verschiedenen Blechschweißverfahren für Ihre Anwendungen am besten geeignet ist?
Das Schweißen von Blechen ist ein vielschichtiges Handwerk, das die Anwendung zahlreicher Techniken erfordert. Um beim Schweißen optimale Ergebnisse zu erzielen, ist es unerlässlich, sich die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten anzueignen.
In diesem Artikel werden die verschiedenen Techniken untersucht, die beim Schweißen eingesetzt werden Blechmaterialien, einschließlich ihrer Vorzüge und praktischen Anwendungen. Darüber hinaus werden die wichtigsten Richtlinien erläutert, die beim Schweißen dünner Metallbleche zu beachten sind, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Was ist Blechschweißen?
Beim Schweißprozess werden zwei oder mehr Komponenten durch Anwendung von Wärme, Druck oder beidem verschmolzen. Während die Komponenten abkühlen, verbinden sie sich anschließend. Obwohl Schweißen am häufigsten mit Thermoplasten und Metallen in Verbindung gebracht wird, kann es auch auf Holz angewendet werden.
Die verbundenen Komponenten werden als „Muttermaterial“ bezeichnet. Ein „Füllstoff“ ist jede Substanz, die eingearbeitet wird, um die Bildung der Verbindung zu unterstützen; Beispiele hierfür sind eine Platte, ein Rohr, ein Fülldraht und eine Elektrode. Die Zusammensetzung dieser Füllstoffe ähnelt häufig der des Ausgangsmaterials. Sie verbinden sich zu einer gleichmäßigen Schweißnaht. Umgekehrt gibt es Situationen, in denen ein alternativer Füllstoff erforderlich ist, beispielsweise bei der Arbeit mit zerbrechlichem Gusseisen.
Gängige Arten von Blechschweißverfahren
„Wie schweißt man Blech?“ ist die häufigste Frage, die im Folgenden gestellt wird. Es gibt eine Vielzahl von Techniken und Strategien zum Schweißen von Blechen, und jede hat ihre eigenen Anwendungen in bestimmten Situationen. Werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Blechschweißtechniken.
MIG-Schweißen
MIG-Schweißen (Gas-Metalllichtbogenschweißen) ist eine weithin anerkannte Technik. Bei dieser Methode wird durch den Einsatz einer Massivdrahtelektrode in einem Schweißgerät ein Pool aus geschmolzenem Draht erzeugt. Dieser Draht ist das Füllmaterial, das die Verbindung der Metallkomponenten erleichtert. Darüber hinaus ist in das MIG-Schweißgerät eine Schutzgasschicht integriert, um zu verhindern, dass der Schmelzstrom durch die umgebende Atmosphäre verunreinigt wird.
MIG-Schweißen wird in vielen Bereichen routinemäßig eingesetzt Branchen, einschließlich der Automobil- und Heimwerkerbranche. Der Hauptgrund dafür ist die Kombination aus Wirtschaftlichkeit und Effizienz. Diese Technik gilt für die meisten gängigen Bleche (einschließlich Edelstahl und Aluminium). Es erzeugt hochwertige Schweißnähte, ist relativ kostengünstig und erfordert keine komplexe Ausrüstung.
WIG-Schweißen
Diese Schweißtechnik basiert auf dem Prinzip des Lichtbogenschweißens, verwendet jedoch Strom, um den Schweißvorgang über eine nicht verbrauchbare Wolframelektrode durchzuführen. Es verwendet ein inertes Schutzgas, um die Elektrode abzuschirmen und eine atmosphärische Kontamination der Schweißnaht zu verhindern. Helium und Argon sind die am häufigsten verwendeten Schutzgasvarianten.
WIG-Schweißen ist am effizientesten bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen wie Titan, Nickel, Magnesium und Aluminium. Es gehört zu den am häufigsten verwendeten Methoden zur Herstellung von Rahmen in Feedern, Motorrädern und Türen. Die Fähigkeit von TIG, Nichteisenmetalle zu manipulieren, macht es zu einer optimalen Wahl für Sektoren, die mit der Luftfahrt verbunden sind, einschließlich Luft- und Raumfahrt und Luftfahrt.
Das WIG-Schweißen ermöglicht im Vergleich zu alternativen Techniken eine bessere Kontrolle über den Prozess und erzeugt eine robustere Schweißnaht. Allerdings erfordert es auch ein höheres Maß an Schweißerkompetenz und kann gelegentlich mehr Zeit in Anspruch nehmen.
Laser-/Elektronenstrahlschweißen
Laser- und Elektronenstrahlschweißen sind möglicherweise die teuersten Verfahren und ihre Einsatzmöglichkeiten sind recht begrenzt. Um die für den Schweißvorgang notwendige Wärme zu erzeugen, wird zunächst ein Laser oder ein Elektronenstrahl eingesetzt. Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht jedoch darin, dass ihr Betrieb den Einsatz spezieller, komplexer Geräte erfordert.
Diese Methoden sind sehr präzise, insbesondere im Hinblick auf Laserschweißen. Dadurch eignen sie sich ideal für die Herstellung von Metallbauteilen, die große Komplexität erfordern. Darüber hinaus können sie haltbarere Metallarten verarbeiten, darunter Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Titan, ohne dass die Gesamtästhetik der Schweißnaht darunter leidet.
Elektronenstrahlen und Laser können auch auf häufiger vorkommende Stoffe angewendet werden, darunter Thermoplaste und Aluminium. Dies ist jedoch möglicherweise nicht der wirtschaftlichste Ansatz.
Stabschweißen
Beim Stabschweißen wird als Elektrode ein mit Flussmittel beschichteter Stab verwendet. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass beim Stabschweißen kein Schutzgas eingesetzt wird. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es keine alternative Methode gibt, um die Schweißergebnisse vor atmosphärischer Kontamination zu schützen. Zu diesem Zweck wird der Elektrodenstab mit Flussmittel beschichtet.
Durch die Zersetzung durch die beim Schweißprozess entstehende Hitze kann dieses Flussmittel die Schweißnaht mit einer Schicht überziehen, die sie vor unbeabsichtigten Störungen schützt. Diese Technik ist im Wesentlichen ein direkter Ersatz für das Laserschweißen. Es ist nicht so präzise und erzeugt keine besonders schöne Schweißnaht, ist aber effizient und preisgünstig. Auch Branchen wie der Schiffbau, das Baugewerbe und die allgemeine Stahlverarbeitung können von der Portabilität profitieren.
Plasma-Lichtbogenschweißen
Dieses Schweißverfahren ist mit dem oben erwähnten WIG-Schweißen insofern vergleichbar, als das Schweißgerät auch eine Wolframelektrode enthält. Beim Plasmalichtbogenschweißen wird jedoch eine reduzierte Lichtbogengröße verwendet und ermöglicht den Kontakt der Elektrode mit dem Körper des Schweißwerkzeugs. Durch die Erzeugung von Plasma aus Druckgas können verschiedene Metallkomponenten miteinander verschmolzen werden.
Beim Plasmalichtbogenschweißen sind keine Füllmaterialien erforderlich und es entstehen qualitativ hochwertige Schweißnähte mit minimaler Nachreinigung. Darüber hinaus handelt es sich um eine vergleichsweise schnelle Methode, der es an Kraft mangelt und die über eine bemerkenswerte Präzision verfügt. Daher ist es in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Schifffahrtsindustrie weit verbreitet.
Gasschweißen
Eine weitere Möglichkeit, geschmolzene Blechabschnitte zu verbinden, ist die Verwendung eines gasförmigen Brennstoffs, Sauerstoff oder Autogen, um das Metall zu entzünden und zusammenzuschweißen. Dies ist eines der etablierteren Verfahren auf der Liste und in der Branche recht verbreitet.
Aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit und Wirksamkeit ist sie nach wie vor eine der am weitesten verbreiteten Methoden in der metallverarbeitenden Industrie. Metallbauer nutzen diese Methode für Lüftungsschächte, Rohrleitungen, Rohre, Klimaanlagen und mehr. Das Gasschweißen eignet sich sowohl für Eisen- als auch für Nichteisenmetalle, funktioniert ohne Strom, ist tragbar, preisgünstig und erfordert nur wenig Fachwissen für den Betrieb.
Die folgende Tabelle fasst die Vor- und Nachteile jedes Prozesses zusammen:
| Schweißtechnik | Beschreibung | Vorteile | Nachteile |
| MIG-Schweißen | Dabei wird eine Massivdrahtelektrode verwendet, um einen Pool aus geschmolzenem Metall zu erzeugen. | Effizient, kostengünstig, hochwertige Schweißnähte herstellen | Erfordert Schutzgas, nicht für dicke Metalle geeignet |
| WIG-Schweißen | Es verwendet eine nicht verbrauchbare Wolframelektrode und ein inertes Schutzgas, um eine präzise, hochwertige Schweißnaht zu erzeugen. | Hervorragende Kontrolle, geeignet für Nichteisenmetalle | Erfordert mehr Geschick als andere Techniken und ist langsamer |
| Laser-/Elektronenstrahlschweißen | Es nutzt einen Laser- oder Elektronenstrahl, um Wärme zum Schweißen zu erzeugen. | Sehr präzise, kann dicke Metalle schweißen | Sehr teuer, erfordert spezielle Ausrüstung |
| Stabschweißen | Zur Herstellung einer Schweißnaht wird eine mit Flussmittel umhüllte Stabelektrode verwendet. | Einfach, tragbar, kostengünstig | Nicht so präzise wie andere Techniken, führt zu einer weniger attraktiven Schweißnaht |
| Plasma-Lichtbogenschweißen | Es verwendet einen kleinen Lichtbogen und ein Plasma, um Metall zusammenzuschmelzen. | Schnell, erzeugt hochwertige Schweißnähte | Erfordert spezielle Ausrüstung |
| Gasschweißen | Es verwendet einen gasförmigen Brennstoff, um Metall zusammenzuschmelzen. | Vielseitig einsetzbar, ohne Strom einsetzbar | Nicht so präzise wie andere Techniken |
Welche Metalle eignen sich zum Blechschweißen?
Wie bereits erwähnt, ist Schweißen eine praktikable Technik für verschiedene Materialien. Die am häufigsten bei der Herstellung von Blechen verwendeten Metalle sind die folgenden:
Kohlenstoffstähle
Kohlenstoffstahl eignet sich für verschiedene Schweißverfahren und kann mit Maschinen mit kurzen oder langen Wellenlängen geschweißt werden. Aufgrund der minimalen Materialansammlung beim Laserschweißen können Stahlbauteile mit minimaler oder gar keiner anschließenden Reinigung direkt an der Lackierstraße befestigt werden.
Rostfreier Stahl
Zusätzlich rostfreier Stahl ist mit verschiedenen Arten von Schweißnähten und Maschinen kompatibel. Je nach Verwendungszweck des Produkts kann ein Nachschweißvorgang erforderlich sein, um thermische Verfärbungen zu beseitigen. Beim Schweißen von Edelstahl mit gebürsteter Oberfläche sind Nachkörnen und Beizen nicht erforderlich.
Aluminium
Schweißen Aluminium Aufgrund der geringeren Menge an wegreflektiertem Licht ist es notwendig, eine Maschine mit kurzer Wellenlänge einzusetzen. Aluminiumschweißen eignet sich sowohl für ästhetische als auch für funktionelle Zwecke.
Kupfer und Eisen
Kupfer und Eisen sind etwas schwieriger zu schweißen, da für jedes Metall unterschiedliche Klassifizierungen verwendet werden. Der Erfolg beim Kupferlaserschweißen wird durch die Modulation von Leistung und Geschwindigkeit erreicht. Üblicherweise werden sowohl MIG- als auch WIG-Schweißtechniken auf Kupfer und seine Legierungen angewendet. Die verschiedenen Gusseisensorten führen zu unterschiedlichen Schweißergebnissen.
So kontrollieren Sie Verformungen beim Blechschweißen
Beim Schweißen von Blechen kann es gelegentlich zu Verformungen kommen. Es ist möglich, den Schweißverzug zu verringern, indem die Parameter des Schweißverfahrens und der Konstruktion angepasst werden. Daher sind im Folgenden einige empfohlene Strategien zur Minderung von Schweißnahtverzug aufgeführt:
- Schweißnahtdimensionierung: Zusätzlich zur Minimierung von Verformungen sparen Sie Arbeitsaufwand und Schweißmaterial, indem Sie eine Schweißnaht entsprechend dimensionieren.
- Periodisches Schweißen: Entscheiden Sie sich für Intervalle über eine einzige längere Schweißnaht.
- Reduzierte Anzahl von Schweißdurchgängen: Es sollte versucht werden, die Anzahl der Schweißdurchgänge zu reduzieren, da dies die Wahrscheinlichkeit einer Materialschrumpfung erhöht.
- Schweißposition: Die Schweißung sollte in der Nähe der neutralen Achse oder Mitte des Blechs erfolgen. Beim Schweißen von Blechen sollte der Schweißaufbau von links nach rechts erfolgen.
- Verwenden Sie Klemmen: Dies ist eine gängige Methode zur Regulierung des Schweißverzugs bei Baugruppen und kleinen Bauteilen. Vorrichtungen, Klammern und Vorrichtungen helfen dabei, die Komponenten in der gewünschten Position zu befestigen.
- Reduzieren Sie die Schweißdauer: Die Wahrscheinlichkeit eines Verzugs steigt proportional zur Zeit, die zum Schweißen einer Blechtafel benötigt wird. Versuchen Sie, wenn möglich, die Schweißdauer zu verkürzen.
So verhindern Sie Durchbrennen beim Blechschweißen
Ein Durchbrand entsteht, wenn die Schweißelektrode tief genug eindringt, um die Schweißnahtwurzel zu erreichen. Im Grunde kann es passieren, dass Sie unbeabsichtigt die gesamte Dicke des Grundmetalls zum Schmelzen bringen. Dadurch wirkt sich der Durchbrand auf die endgültige Schweißverbindung in Form eines Lochs aus. Dieser Defekt tritt häufig an oder in der Nähe der Schweißverbindung auf.
Im Folgenden sind Blechschweißstrategien und Empfehlungen zur Vermeidung von Durchbrennen aufgeführt:
- Setzen Sie ein reduziertes Stromniveau ein
- Schneller schweißen
- Vermeiden Sie übermäßiges Honen der Grundmetallränder
- Stellen Sie vor dem Schweißen sicher, dass die Oberfläche gereinigt ist
- Behalten Sie eine moderate Bogenlänge bei
- Achten Sie während der gesamten Schweißverbindung auf die richtige Neigung
- Vermeiden Sie überflüssige Muster
- Wenn möglich, verwenden Sie Techniken mit geringer Intensität wie MIG oder WIG
- Überprüfen Sie die Konfiguration der Konfigurationsüberprüfung der Vorschweißausrüstung
Praktische Tipps zum Schweißen von Blechmaterialien
Ziel des Schweißens von Blechen ist es, sicherzustellen, dass die resultierenden Bauteile ausreichende mechanische Eigenschaften für den vorgesehenen Verwendungszweck behalten. Beachten Sie beim Schweißen die folgenden praktischen Tipps.
Wählen Sie die richtige Technik
Aber jedes Metall erfordert einen anderen Prozess und wir müssen den richtigen auswählen. Wir müssen entscheiden, wie wir die Arbeit erledigen. Nachfolgend sind die Oberflächen und Best Practices zum Schweißen von Blechen aufgeführt.
- Flache Oberflächen: Für eine erfolgreiche Schweißung auf einer ebenen Oberfläche muss der Schweißer den Spitzenwinkel im 45-Grad-Winkel zur Metalloberfläche fixieren und die Flamme präzise auf die Verbindungsstelle richten. WIG- und MIG-Schweißen funktioniert am besten auf ebenen Flächen. Flache Aufbauten eignen sich gut für Drahtvorschub und Gasflüsse.
- Horizontale Flächen: In der horizontalen Anordnung erscheinen Bleche für Schweißer horizontal. Beim Kehlnahtschweißen wird das obere Ende einer horizontalen Fläche mit einer vertikalen Fläche verschweißt. Die Verbindung sieht aus wie zwei senkrecht zueinander stehende Metallteile in L-Form. Stabschweißen eignet sich für horizontale Flächen, bei denen WIG- und MIG-Schweißen schwer auszugleichen sind.
- Vertikale Flächen: Beim Schweißen fließt geschmolzenes Metall nach unten und häuft sich an. Der Schweißer muss den Metallfluss kontrollieren. Dazu muss die Elektrode zwischen Schweißbad und Flamme gehalten und die Schweißpistole im 45-Grad-Winkel auf die Platte ausgerichtet werden. Die optimale Technik für diese Oberflächen ist das Stabschweißen. Schweißer streben aus Bequemlichkeitsgründen oft danach, die Schweißachse abzuflachen oder zu horizontalisieren.
- Überkopfflächen: Überkopfschweißen ist am schwierigsten. Der Name deutet darauf hin, dass man ein Werkstück über dem Kopf schweißt. Beim Schweißen fällt geschmolzenes Metall ab. Reduzieren Sie die Schweißpfütze, um das Überkopfschweißen zu erleichtern. Verwenden Sie ausreichend Füllmaterial für eine gute Schweißnaht. Stabschweißen eignet sich am besten für diesen Aufbau. Werkstätten für kundenspezifische Blechbearbeitung schweißen selten überstehende Flächen.
Führen Sie einen Testlauf durch
Es empfiehlt sich, vor Beginn des Schweißens einen Probelauf auf dem Metall durchzuführen. Viele Variablen können die Qualität einer Schweißnaht beeinflussen. Daher ist eine Prozessoptimierung unerlässlich, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Dazu gehört, sicherzustellen, dass Ihre Instrumente sauber und trocken sind und die richtige Stromstärke und Spannung verwenden. Dadurch erhalten Sie einen Prototypen Ihres Produktes, unabhängig vom aktuellen Entwicklungsstand.
Wählen Sie die richtigen Zusatzmetalle aus
Es ist wichtig, ein Füllmetall zu verwenden, dessen mechanische Eigenschaften denen der Blechfertigung entsprechen. Damit das Blech dünner wird, muss die Füllung dünner sein. Wenn Sie beispielsweise ein 1 mm dünnes Metall schweißen, beträgt der optimale Fülldurchmesser 0.6 mm.
Ein dünnerer Draht kann mit einer geringeren Wärmemenge geschmolzen werden. Somit besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit einer übermäßigen Wärmeansammlung und eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, mit der Schweißung optimale Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus verringert die Auswahl des richtigen Füllmetalls die Wahrscheinlichkeit von Rost, Rissen und anderen potenziellen Fehlern.
Verwenden Sie ein Schutzgas
Ein Schutzgas ist für das Aussehen der Schweißnaht von größter Bedeutung. Wählen Sie Schutzgase mit einer höheren Argonkonzentration zur Verwendung bei Schweißparametern. Die optimale Zusammensetzung ist 75 % Argongas und 25 % Kohlendioxid. Die Schweißspritzer werden reduziert, da Argon deutlich weniger Wärme leitet als Kohlendioxid.
Verwenden Sie kleine Elektroden und Drahtdurchmesser
Verwenden Sie eine Elektrode, die nicht größer als ein Achtel Zoll ist. Durch die Verwendung einer kleineren Elektrode kann ein engerer Lichtbogen erzeugt werden, wodurch der Durchbrand verringert und eine kompaktere Abmessung ermöglicht wird.
Beim Schweißen muss das verwendete Material berücksichtigt werden. Beispielsweise ist beim Schweißen von Aluminium eine andere Drahtstärke erforderlich als beim Schweißen von Stahl. Darüber hinaus sollte Ihr Fachwissen bei der Auswahl der richtigen Drahtgröße berücksichtigt werden. Erwägen Sie die Verwendung eines kleinen Drahtes, wenn Sie mit dem Schweißen beginnen, da dies Ihnen dabei helfen kann, den Prozess besser zu beherrschen. Mit etwas Übung wird man den Umgang mit größeren Durchmessern leichter bewältigen können.
Verwenden Sie Heftschweißen für dünne Metallbleche
Heftschweißen ist eine außergewöhnliche Technik zum Verbinden dünner Stahlbleche. Bei Heftnähten handelt es sich um extrem kleine Schweißnähte, die zu keiner Oberflächenbeschädigung des Materials führen. Beim Verbinden zweier Metallteile muss zwischen ihnen ein Abstand von 1 mm eingehalten werden. Anschließend wird ein Riegel genau in der Mitte der Öffnung positioniert. Üben Sie nach dem Anbringen des Nagels erheblichen Druck auf beide Oberflächen des Nagels aus, bis er sich vollständig auflöst. Das geschmolzene Lot haftet am Metall und sorgt für eine stabile Verbindung.
Probieren Sie die Skip-Schweißtechnik aus
Bei der als „Sprungschweißen“ bezeichneten Methode werden mehrere kurze Schweißnähte oder Stiche strategisch platziert, um die Position des dünnen Metallblechs zu sichern. Durch den Einsatz des Sprungschweißens können Metallverzerrungen und -verformungen reduziert werden.
Passen Sie die Wärmenutzung entsprechend an
Beim Blechschweißen ist die Wärme die einflussreichste Variable. Eine übermäßige Hitzeeinwirkung löst das Metall auf, wodurch die Verbindung beschädigt wird. Um dies zu verhindern, werden je nach Metallart unterschiedliche Erwärmungsformen eingesetzt.
Um eine Schweißnaht von höchster Qualität zu erzeugen, wird bei der Arbeit mit dichteren Materialien wie Stahl das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) eingesetzt. Beim Schweißen dünnerer Materialien wie Aluminium kommt das Stabschweißen zum Einsatz, da es die Positionierung der Schweißnaht in jedem beliebigen Winkel ermöglicht. Darüber hinaus ist es am besten, einen Brenner zu verwenden, der die Hitze auf die Spitze des Elektrodendrahts und nicht auf dessen Basis leitet. Dadurch wird die Wärme genau dort konzentriert, wo die Schweißung erfolgen soll.
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