Evolution des Lichtbogenschweißens
Zu den Innovationen des Lichtbogenschweißens dieser Zeit gehört die Verwendung eines dreiphasigen Lichtbogens und einer Wechselstromquelle.
Das erste erfolgreiche Lichtbogenschweißen wurde 1881 durchgeführt, als Nikolai Benardos, ein russischer Erfinder, auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung in Paris ein Lichtbogenschweißen von Metallen zeigte. Er verwendete eine Kohleelektrode und ließ sich zusammen mit dem polnischen Erfinder Stanislaw Olszewski das Kohlelichtbogenschweißverfahren patentieren.
Ebenfalls 1881 entdeckte und patentierte der französische Elektroingenieur Auguste de Méritens ein weiteres Verfahren zum Kohlelichtbogenschweißen. Im späten 19. Jahrhundert gab es zahlreiche Weiterentwicklungen im Lichtbogenschweißen. So wurden 1888 Metallelektroden und 1900 beschichtete Metallelektroden entwickelt, die einen stabileren Lichtbogen erzeugten. Weitere Innovationen beim Lichtbogenschweißen dieser Zeit waren die Verwendung eines dreiphasigen elektrischen Lichtbogens und einer Wechselstromquelle.
Von den 1920er bis zu den 1960er Jahren gab es eine rasante Entwicklung der Lichtbogenschweißverfahren. Das automatische Schweißen, bei dem eine kontinuierlich zugeführte Elektrode verwendet wurde, begann Mitte der 1920er Jahre. Etwa zur gleichen Zeit suchten Wissenschaftler nach Möglichkeiten, das geschmolzene Metall in den Schweißnähten vor Nitriden und Oxiden in der Atmosphäre zu schützen, die strukturelle Defekte, nämlich Sprödigkeit und Porosität, verursachen können. Dies führte zur Entwicklung des Schutzgasschweißens. 1930 entstand das Unterpulverschweißverfahren und 1941 wurde nach jahrzehntelangen Entwicklungsversuchen schließlich das Wolframschweißen perfektioniert.
Unterschiedliche Formen des Lichtbogenschweißens
Das Lichtbogenschweißen ist die am weitesten verbreitete Form des Schweißens und auch eine der vielfältigsten. Es nutzt die konzentrierte Hitze, die durch einen elektrischen Lichtbogen erzeugt wird, um Metalle zu verschmelzen. Es gibt sechs verschiedene Methoden des Lichtbogenschweißens, die heute populär sind.
Das Metallschutzgasschweißen, oder SMAW, ist die älteste und einfachste Form des Lichtbogenschweißens. Es ist auch das vielseitigste. Wenn die Elektrode, manchmal auch Schweißstab genannt, das Arbeitsmaterial berührt und wieder entfernt wird, schmilzt ihre Spitze und wird zum Material, das die Schweißnaht bildet. Nitride und Oxide in der Luft können sich in Stumpfschweißnähten einbinden und müssen nach jedem Durchgang des Stabs entfernt werden, da sonst die Integrität der Schweißnaht beeinträchtigt werden kann.
Es erzeugt eine höhere Auftragungsrate des Schweißguts und ist daher ideal zum Schweißen dicker Metalle.
Beim Gas-Metall-Lichtbogenschweißen, auch bekannt als GMAW- und MIG-Schweißen, werden Gase wie Helium oder Argon verwendet, um das geschmolzene Metall von den Oxiden und Nitriden in der Luft abzuschirmen. Das MAG-Schweißen erzeugt relativ niedrige Temperaturen und eignet sich am besten für dünne Blechschweißnähte.
Das Wolfram-Lichtbogenschweißen, auch als WIG-Schweißen bekannt, verwendet eine Wolframelektrode und nutzt ebenfalls Helium oder Argon, um die Schweißnaht vor Oxiden und Nitriden zu schützen. Beim WIG-Schweißen wird die Elektrode nicht wie bei anderen Lichtbogenschweißverfahren verbraucht. Dadurch können damit autogene Schweißnähte erzeugt werden. Es erfordert mehr Fachwissen vom Schweißer, kann aber auch sauberere Schweißnähte erzeugen, die weniger Nacharbeit benötigen.
Beim Farblichtbogenschweißen, auch FCAW-Schweißen genannt, werden Elektroden verwendet, die mit Flussmittel gefüllt sind. Dieses dient dazu, das geschmolzene Metall vor den Nitriden zu schützen und oxidiert auf die gleiche Weise, wie Gase bei anderen Lichtbogenschweißverfahren verwendet werden.
Plasmaschweißen oder PAW-Schweißen nutzt ionisierte Elektroden und Gase, um heiße Plasmastrahlen zu erzeugen, die auf die Schweißnaht gerichtet sind. Diese superheißen Plasmastrahlen sind extrem konzentriert und ermöglichen schnellere und tiefere Schweißnähte.
Auch beim UP-Schweißen (UP = Unterpulverschweißen) wird ein körniges Flussmittel verwendet. Während der Schweißung wird das Flussmittel zugeführt und bildet eine Schutzschicht, die Spritzer und Funken verhindert. Wie das PAW-Schweißen kann auch dieses Verfahren eingesetzt werden, wenn tiefere Schweißnähte erforderlich sind, es ist jedoch auf horizontale Schweißnähte beschränkt.
Sicherheitstipps für das Lichtbogenschweißen
Das Schweißen sollte immer in gut belüfteten Bereichen durchgeführt werden. Um einen Bereich zum Atmen sicher zu halten, sollte der Schweißrauch unter 5 mg pro Kubikmeter Frischluft gehalten werden. Dieser niedrige Grenzwert kann sehr schnell erreicht werden, wenn keine ausreichende Belüftung vorhanden ist. Führen Sie Schweißarbeiten immer in offenen Räumen durch. Wenn in einem geschlossenen Raum geschweißt werden muss, sollten eine Rauchmaske und ein luftgekühlter Helm getragen werden.
Während der Abkühlphase ziehen sich Schweißnähte zusammen und können Schlackenstücke abwerfen, die das Auge verbrennen können.
Beim Schweißen entstehen auch gefährliche Mengen an ultraviolettem Licht und Infrarotstrahlen. Wenn man nicht richtig geschützt ist, können sie einen sonnenbrandähnlichen Effekt auf der Haut und Photokeratitis oder Hornhautverbrennungen an den Augen verursachen. Um dies zu verhindern, tragen Sie immer einen Schweißhelm, Schweißerhandschuhe und Kleidung, die die Haut weitgehend bedeckt.
Beim Lichtbogenschweißen entsteht eine große Menge an Funken und Spritzern. Je unerfahrener ein Schweißer ist, desto mehr Funken werden erzeugt. Das ist zwar auf Dauer nicht gefährlich, kann aber extrem störend sein, wenn man versucht, sich auf die Arbeit zu konzentrieren. Dicke Kleidung und eine Schweißerkappe, die den Hals bedeckt, können helfen, die Belästigung durch Funken und Spritzer zu reduzieren. Wegen der großen Menge an Funken, die das Lichtbogenschweißen erzeugt, sollte der unmittelbare Bereich auch von allen brennbaren Flüssigkeiten oder Materialien befreit werden. Ein Feuerlöscher, der CO2 oder Trockenpulver enthält, sollte ebenfalls griffbereit aufbewahrt werden.
Auch nach der Fertigstellung der Schweißnaht sollte man diese nicht mit ungeschützten Augen betrachten, bis sie vollständig abgekühlt ist. Während der Abkühlzeit ziehen sich Schweißnähte zusammen und können Schlackestücke abwerfen, die das Auge verbrennen können.