Schweißen [3]

[572] Schweißen, a) Elektrisches Schweißen. Unter der Einwirkung des Krieges hat besonders in England und Amerika das elektrische Schweißverfahren auf Grund großzügig durchgeführter Studien und Versuche eine außerordentliche Förderung erfahren. In erster Linie handelt es sich um Anwendung der Widerstands- und Lichtbogenschweißung als Ersatz für die Nietung im Schiffsbau; den Anstoß hierzu gab die Notwendigkeit der raschen und wirtschaftlichen Durchführung eines großzügigen Schiffsbauprogrammes zum Zweck des Ersatzes für die im Kriege versenkten Frachtschiffe und der Instandsetzung der in feindlichen Häfen befindlichen deutschen Schiffe. Für den genannten Zweck hat sich neben der mit Rollenelektroden arbeitenden Nahtschweißung das Punktschweißverfahren mit Stiftelektroden als hervorragend geeignet erwiesen und sich zur kraftschlüssigen Verbindung von zwei Blechen bis zu 25 mm Einfachblechstärke anwendbar gezeigt, während bislang dieses Verfahren nur für Heftnietung in der Emailgeschirr- und leichten Metallwarenerzeugung angewandt wurde.

In Amerika sind für die Zwecke des Schiffsbaues bewegliche Punktschweißmaschinen, die in ihrem Aufbau den bekannten Druckluftnietmaschinen nachgebildet sind, also ein U-förmiges stahlgegossenes oder genietetes Maschinengestell zum Einschieben der zu verbindenden Bleche in seine Oeffnung besitzen und mittels eines Hebezeuges oder von Hand nach Belieben versetzt werden, und ortsfeste Maschinen gebaut worden. Die Erfahrung zeigt, daß etwa 4/5 der im Schiffsbau vorkommenden Niet- bezw. Punktschweißarbeiten durch eine Maschine von etwa 300 mm Maultiefe und 250 kVA-Leistung erledigt werden können. Eine zweite bewegliche Maschine amerikanischen Ursprungs hat etwa 700 mm Ausladung und eine um 33% größere Leistung, eine ortsfeste amerikanische Maschine mit zwei Elektroden für Doppelpunktschweißung hat 1850 mm Maultiefe und eine Transformatorleistung von 2 × 450 kVA.

Zur Erzielung einer guten Punktschweißung, die in einer örtlich begrenzten Erhitzung des Materials auf Schweißtemperatur, die durch den dem elektrischen Strom gebotenen Uebergangswiderstand erzeugt wird, besteht, ist vor allem ein richtig bemessener, der zu schweißenden Blechstärke entsprechender Preßdruck erforderlich, der durch einen auf die beabsichtigte Schweißstelle zusammengefaßten Druck den Stromdurchgang auf diese Stelle beschränkt, während durch die natürlichen Unebenheiten des Bleches die entfernteren Stellen größeren Widerstand bieten und nicht erhitzt werden. Metallisch reine Schweißstellen verursachen zu geringen Uebergangswiderstand, also ungenügende Erhitzung, günstig dagegen wirkt die Walzhaut mit hohem Ohmschem Widerstand; die Oxyde dieser Walzhaut werden in der Schweißtemperatur abgeschieden und durch den Preßdruck seitlich herausgequetscht, so daß eine reine metallische Verbindung durch die Schweißung zustande kommt. Die Pressung wird bei den amerikanischen Maschinen über die Elektrodenstifte durch einen mit 7 Atm. Druck arbeitenden Preßluftzylinder mit Kniehebelübersetzung auf die Schweißstellen ausgeübt; sie ist regelbar und beträgt bei den erstgenannten Maschinen etwa bis 11 t; für die Schweißung zweier 12,5 mm starker Bleche genügt 8 t Preßdruck.

Die Elektroden, deren Ausgestaltung ebenso wichtig für gutes Gelingen der Schweißung ist, bestehen aus Kupferstiften mit kegelstumpfförmiger Spitze. Die außerordentliche Beanspruchung der Elektrodenspitzen, elektrisch mit über 9000 Amp./qcm und mechanisch mit 2000–3000 Atm. Druck, verlangt natürlich, abgesehen von einer ausreichenden Wasserkühlung, eine besondere Durchbildung derselben; vorteilhaft hat sich der Schutz der Elektrodenspitzen, die an sich leicht auswechselbar sein müssen, durch besondere 1,6mm dünne Kupferkappen, die rasch und billig zu ersetzen sind, erwiesen.

Die genannten beweglichen Maschinen amerikanischer Erzeugung arbeiten mit einphasigem Wechselstrom von 534 bis 267 Volt bei 60 Perioden/Sek. Die Regelung der Spannung und Stromstärke, die Höchstwerte bis zu 37500 Amp. erreicht, erfolgt je nach der Blechstärke. Bemerkenswert ist die Ausbildung der Transformatoren, die mit der Schweißmaschine unmittelbar zusammengebaut sind. Die Leiter für die Primärwicklung sind wasserdurchflossene Kupferrohre, für die Sekundärwicklung zwei U-förmige 10 mm starke, 160 mm breite Kupferplatten, deren Zwischenraum gleichfalls von Kühlwasser durchflossen wird.

Als Maß für die Leistungsfähigkeit solcher beweglichen Schweißmaschinen sei angeführt, daß zwei Bleche von 13 mm Stärke mit Schweißpunkten von 25 bis 30 mm Durchmesser in je 12–15 Sekunden geschweißt werden können; nach 160 Schweißungen wird eine Auswechslung der Kupferschutzkappen erforderlich.

Für die die Nietung ersetzende Verschweißung starker Bleche mit zwei gleichzeitig erzeugten Schweißpunkten bauen die Amerikaner ortsfeste Maschinen mit Doppelelektroden, die mit zwei Einphasentransformatoren ausgestattet sind, die wieder in engster Verbindung mit dem Maschinengestell stehen und bei einer Leistung von je 450 kVA durch stärkste Ausnutzung der Materialien auf einen Raumbedarf von nur 0,05 cbm beschränkt sind. Die freien Leitungsenden der Sekundärwicklungen sind zu den beiden benachbarten, fest in einem Kupferquerhaupt eingebauten unteren Stiftelektroden geführt, die beweglichen oberen Elektroden, durch biegsame Kupferbänder angeschlossen, besitzen je einen Druckluftkolben für 13,6 t Preßdruck.[572]

Die größte Sekundärstromstärke ist 50000 Amp. Die Schweißdauer beträgt für ein Punktpaar von 32 rum Durchmesser 25 Sekunden, für 44 mm 35 Sekunden.

Die Transformatoren solcher Schweißmaschinen werden zweckmäßig an einen Schwungradumformer angeschlossen, um die Stromstöße auszugleichen, die meist vorhandenen Drehstromnetze nicht ungleich zu belasten und den schlechten Leistungsfaktor (cos φ) des Schweißtransformators nicht in das allgemeine Netz zu übertragen. Anderenfalls ist die Verteilung mehrerer Maschinen auf die einzelnen Drehstromphasen empfehlenswert.

Die Vorzüge der Punktschweißung mit Sondermaschinen gegenüber der Nietung von Harken Blechen besteht in der besseren Materialausnutzung infolge Wegfalles der Nietlöcher, die es möglich macht, Schweißnähte mit der Fertigkeit des vollen Materiales zu erzeugen, ferner in der Zeitersparnis infolge der raschen Arbeitsweise der Schweißmaschine, vor allem aber infolge des Wegfalles aller Vorarbeiten (Anreißen, Lochen, Ausreiben, Anwärmen der Nieten u.s.w.). Nacharbeiten ungenau gebohrter Nietlöcher entfällt, falsch gebohrte Nietlöcher können nach Einsetzen eines Stopfens zugeschweißt werden.

Von hohem Interesse ist eine Zusammenstellung über Zerreißfestigkeiten folgender Probestücke (nach dem Bericht von Schwarz in [3]).


Schweißen [3]

Ein Zeitgewinn besteht in der Verminderung der Anzahl der Schweißpunkte gegenüber der von Nieten gleicher Uebertragungsfähigkeit. Die Zeitersparnis zugunsten der elektrischen Schweißung beträgt 25–30%. Zu diesem wirtschaftlichen Vorteil kommt noch der weitere der besseren Materialausnutzung und Gewichtsersparnis, da die Ueberlappung der zu verschweißenden Bleche auf ein Mindestmaß beschränkt werden darf. Diese Gewichtsersparnis spielt im Schiff-, Automobil-, Flugzeug- und Luftschiffbau eine wesentliche Rolle.

Die Entwicklungsmöglichkeit der Punktschweißmaschine liegt in der Ausbildung beweglicher Maschinen für schwere Arbeiten als Ersatz für große Nietmaschinen, wie sie im Schiffbau beim Zusammenbau des Schiffskörpers zur Anwendung kommen.

Auch im Eisenbahnwagenbau kommt schon jetzt in Amerika die Punktschweißmaschine mit Vorteil zur Verwendung, da sich damit über 4/5 aller vorkommenden Nietungen durch Schweißpunkte ersetzen lassen. Auch bei diesen hochbeanspruchten und dauernden Erschütterungen ausgesetzten Konstruktionen hat sich das Schweißverfahren voll bewährt.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß das in Amerika bereits weitgehend ausgebildete Punktschweißverfahren als Ersatz der Nietung stärkerer und stärkster Bleche dank seiner unverkennbaren Vorzüge ohne Zweifel allenthalben im Eisenbau Eingang finden wird.

In der zweiten Art der elektrischen Widerstandsschweißung, dem Stumpfschweißverfahren, ist in Deutschland durch die Ausbildung des Abschmelzverfahrens ein wesentlicher Fortschritt erzielt.

Das elektrische Stumpfschweißverfahren mit Widerstandserhitzung und darauffolgender Zusammenpressung(Stauchung) der zu verbindenden Stücke mittels zweier stromführender Klemmvorrichtungen versagt bei seiner Anwendung auf verschiedenartig gestalteten Querschnitte, namentlich solchen mit geringer Materialstärke und großer Breite (Radfelgen, Formeisen) insofern, als die schwachen und stark ausgezogenen Querschnittsteile infolge zu starker Wärmeentwicklung verbrennen, ehe die stärkeren Teile auf Schweißhitze gebracht sind. Durch eine Umkehrung der Reihenfolge der beim Stumpfschweißen vorzunehmenden Handgriffe läßt sich dieser Uebelstand ausschalten. Die zwischen den Klemmbacken einer elektrischen Stumpfschweißmaschine eingespannten Teile werden erst nach dem Einschalten des Stromes einander langsam so weit genähert, bis der Strom in Form von Funken übergehen kann. Durch weitere Annäherung wird der Funkenübergang dermaßen gesteigert, daß die Endquerschnitte der Schweißstücke bis zur Schmelztemperatur erhitzt werden und abzuschmelzen beginnen. Nach Ausschaltung des Stromes werden jetzt erst die zu schweißenden Teile kräftig aneinander gepreßt und hierbei die etwa noch im Innern der Schweißstelle haftenden geschmolzenen Metallteile seitlich herausgepreßt. An sich ist letztere Menge infolge der abschleudernden Wirkung des Stromüberganges in Form eines Funkenregens erheblich geringer als beim ursprünglichen Verfahren mit den von vornherein gegeneinander gepreßten Schweißstücken; da auch die Erhitzung sich weitgehender auf die Endquerschnitte beschränkt, entsteht beim Stauchen der vorher erhitzten Teile kein so starker Stauchwulst wie beim alten Verfahren. Die die Schweißstelle bedeckenden Metallperlen können vor dem Erkalten leicht durch Abmeißeln entfernt werden.

Das neue Abschmelzverfahren hat ferner den Vorzug, daß die Schweißenden nicht besonders vorbereitet werden müssen, da sie sich unter Abschmelzen ungleich vorstehender Teile der Schnittflächen von selbst in aufgeweichtem Zustand ineinander passen. Dieser Vorzug macht sich besonders beim Verschweißen von dünnwandigen Rohren größerer Durchmesser vorteilhaft bemerkbar; außerdem fallen solche Schweißungen insofern sauberer als nach dem alten Stumpfschweißverfahren aus, als sich das Rohr an der Schweißstelle nicht mehr ausbaucht und der unbedeutende Stauchgrat sich leicht entfernen läßt. Auch Formeisen (Schweißen [3]-, Schweißen [3]-, ⊤-Eisen), glatt oder auf Gehrung geschnitten, läßt sich nach dem Abschmelzverfahren leichter als nach dem früheren Stauchverfahren schweißen, wobei Fertigkeiten auf Biegung und Zug von 98% der[573] des vollen Materiales festzustellen sind. – Sehr bemerkenswert ist die mit dem neuen Verfahren gegebene Möglichkeit der Verschweißung von Stahl, insbesondere von hochwertigen mit minderen Sorten, wie sie bei der neuerdings viel geübten Zusammensetzung von Drehstählen, Spiralbohrern, Reibahlen u.s.w. aus einer aus Schnellstahl (Rapidstahl) bestehenden schneidenden und einer aus weichem Stahl oder Eisen bestehenden Einspannhälfte und Verlängerung vorkommt. Beim Verschweißen von Stahl muß die Schweißstelle vor der Funkenbildung auf Hellglut angewärmt werden, was auf der Schweißmaschine selbst geschehen kann. Stromverbrauch und Schweißdauer sind ähnlich wie bei dem Stumpfschweißverfahren. (Nach Elektrotechn. Zeitschr. 1917, S. 485.)

Zugleich mit der Widerstandsschweißung hat auch das elektrische Lichtbogenschweißverfahren in Amerika während des Krieges eine Weiterbildung erfahren. Während das mit einer blanken oder mit einer Kupferschicht überzogenen Kohlenelektrode arbeitende bekannte Verfahren von Bernados hauptsächlich in Eilen- und Stahlgießereien zum Entfernen der Gußtrichter, verlorenen Köpfe, zur Ausfüllung von Blasen und zur Wiederherstellung gebrochener oder mangelhafter Gußstücke verwendet wird, wo es in manchen Punkten der Acetylensauerstoffschweißung überlegen ist, kommt das mit Metallelektroden arbeitende Lichtbogenverfahren von Slavianoff vor allem zum Schweißen von Schmiedeeisen in Frage, da hier das Uebergehen von Kohlenstoff von der Kohlenelektrode in die Schweißstelle schädlich wirken würde. Das Lichtbogenschweißverfahren mit Metallelektroden verdankt seine Fortschritte in den letzten Jahren der Einführung überzogener Elektroden (nach Kjellberg). Hierbei ist die Metallelektrode mit einer Schicht eines Flußmittels überzogen, das in geschmolzenem Zustand eine Schutzschicht gegen Oxydation der Schweißstelle und die daraus entspringenden Nachteile, Sprödigkeit und Blasenbildung der Schweißnaht, liefert. Von Vorteil ist auch die dadurch bewirkte Verzögerung in der Abkühlung der Schweißstelle. Gute Lichtbogenschweißung bedingt hohe Geschicklichkeit des Arbeiters, hauptsächlich insofern, als Stromstärke und Temperatur der Schweißstelle in enger Abhängigkeit von der Länge des erzeugten Lichtbogens stehen. Allgemein ergibt ein kurzer Lichtbogen (von 3 bis 5 mm Länge) infolge höherer Temperatur bessere Schweißung. Zu große Stromstärke führt zu ungleichmäßigen Ergebnissen. Die Abhängigkeit der Güte der Schweißung von der Größe des Lichtbogens führte zur Ausbildung besonderer Schweißdynamomaschinen, unter welchen die der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft (Patent Krämer) zu nennen ist. Sie erzeugt Gleichstrom und ist zum Schütze gegen eigene Beschädigung oder solcher der Leitung durch Kurzschluß beim Ansetzen des Lichtbogens auf eine größte, nicht überschreitbare Kurzschlußstromstärke einstellbar. Da die genannte Maschine bei Erhöhung der Klemmenspannung infolge Vergrößerung der Lichtbogenlänge ihre Stromstärke verringert, so daß schließlich der Lichtbogen abreißt, ist der Schweißer zum Einhalten einer möglichst kleinen Lichtbogenlänge gehalten. Wechselstrom verlangt im allgemeinen die Einschaltung einer geringeren Lichtbogenlänge als Gleichstrom.

Ein reiches Anwendungsgebiet findet die Lichtbogenschweißung in der Lokomotivreparaturwerkstätte, wo sie oftmals sonst überhaupt nicht ausführbare Wiederinstandsetzungen ermöglicht. Am vorteilhaftesten wirkt sie hier durch ihre Anwendung zum Einschweißen der Rauch- und Siederohre in die Rohrplatten, ein Verfahren, das in Amerika fast allgemein angewandt ist und überraschende Erfolge zeitigte. Allerdings setzt das Gelingen peinlich saubere Arbeit und gute Erfahrung voraus. Beachtenswert ist, daß das Einschweißen der Rohre in Amerika bei voll angeheizter und probeweise schon gefahrener Lokomotive vorgenommen wird. In einem Falle beträgt das Verhältnis Fahrt-Kilometer/Rohrwandfehler bei ungeschweißten Rohrbörteln 28500 gegen 383000 bei eingeschweißten Rohrenden. Weitere Anwendungsfälle im Lokomotivbau sind Aufschweißen abgefahrener Radkränze, Achsenverstärkungen, Ausbesserungen an Zylindern, Feuerbüchsen, Rahmen u.s.w.

Ein anderes ausgedehntes Arbeitsgebiet findet die Lichtbogenschweißung im Behälterbau, und zwar mit Kohlenelektroden zur Heftverbindung leichter Blechteile, mit Metallelektroden, als welche sich solche ausgleichmäßig in kleinen Tröpfchen abschmelzendes schwedisches Eisen am besten bewähren, für die Verschweißung stärkerer Bleche. Näheres über die Art der Zubereitung der Schweißstellen an glatten Blechen, Ecken, Rohren, Abzweigungen u.s.w. in [1]. Besondere Vorsicht bei Herstellung langer Schweißnähte erfordert die Zusammenziehung des Bleches mit fortschreitender Schweißung.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Lichtbogenschweißverfahrens beim Bau von Transformatorengehäusen, die infolge der Leichtflüssigkeit erwärmten Oeles besonders dichte Blechverbindung erheischen. Als weiteres Anwendungsgebiet ist das Verschweißen von Straßenbahnschienen zu erwähnen, wodurch besondere Verbindungen für die Erdrückleitung entbehrlich werden. Angaben über die Kosten der Anlage und des Betriebs der elektrischen Lichtbogenschweißung für die Wiederherstellung von Gußstücken u.s.w. in [2].

Bezüglich der höchst beachtenswerten Versuche über die Brauchbarkeit elektrisch geschweißter Verbindung, angestellt von dem technischen Komitee von Lloyds Register of Shipping und die daraus gefolgerten »Richtlinien für den Bau elektrisch geschweißter Schiffe« s. [3]. Ueber Fortschritte im elektrischen Schweißverfahren s.a. [4].

Ueber die Beziehung zwischen den Werkstücken und den Spannbacken elektrischer Widerstandsschweißmaschinen, namentlich über den bei verschiedenen zu schweißenden Materialien (Eisen, Kupfer, Messing) einzuhaltenden Abstand der Backen, über die Ausführungsformen der letzteren für die Herstellung von Schweißen [3]- und ⊤-Stücken, Ringen, schließlich über eine Widerstandsschweißmaschine zum Schweißen ungleicher Querschnitte, die mit einem Transformator zum Vorwärmen der Schweißenden und einem zweiten für die eigentliche Schweißung versehen ist, s. [5] u. [6].[574]

Maschinen und Verfahren zur Herstellung von Ketten mit elektrisch geschweißten Gliedern sind beschrieben in [7]. Der Vorgang hierbei ist folgender: Der Kettendraht wird selbsttätig bis an einen Anschlag vorgeschoben, die nötige Länge für ein Glied abgeschnitten und die Enden durch seitlich wirkende Schieber umgebogen; hierauf wird die Biegung durch einen mittleren Schieber vollendet unter gleichzeitiger Einfügung des neuen Gliedes in das vorhergehend schon fertiggestellte. Nach erfolgter Widerstandsschweißung kommt das neue Glied in eine Abgratpresse, die es von dem Schweißgrat befreit. Von Kettengliedern aus 6 mm starkem Draht können 10–12 Stück in der Minute auf einer solchen Sondermaschine fertiggestellt werden. Bei Ketten mit gewundenen Gliedern schließt sich noch das Verdrehen obigen Vorgängen an. Auf selbsttätig arbeitenden elektrischen Kettenschweißmaschinen hergestellte Erzeugnisse zeichnen sich durch besondere Gleichmäßigkeit gegenüber handgeschweißten Ketten aus.

Bei den Sondermaschinen für Kettenschweißung, Bauart Pfretzschner, ist entweder der Arbeitsvorgang derartig, daß die Kette zweimal die Maschine durchläuft, wobei zuerst das erste, dritte, fünfte u.s.w., sodann das zweite, vierte, sechste Glied geschweißt wird, oder es werden zwei Maschinen für die gerad und ungerad nummerierten Glieder aufgestellt. Näheres über letztere Maschine s. [8].

Zum elektrischen Schweißen langer Rohre bedient sich die Firma Pfretzschner einer Schweißrolle, die, mit einem Kranz von Elektrodenstiften versehen, über die Schweißstelle geführt wird und ohne Stromunterbrechung dicht nebeneinander sitzende Schweißpunkte erzeugt (D.R.P. Nr. 300536 und 304780); an jedem Ende des das zu schweißende Rohr tragenden Schweißarmes ist ein Transformator angeschlossen.

b) Autogenes Schweißen. Eine bemerkenswerte Anwendung findet das autogene Schweiß verfahren neuerdings im Eisenbetonbau, unter anderem bei der Auskleidung von Eisenbetonbehältern mit eingepaßten Blechen, die die Dichtheit des Behälters erhöhen bezw. denselben zur Aufnahme von bestimmten Flüssigkeiten (Oel, Säure u.s.w.) geeignet machen sollen. Zu diesem Zweck werden z.B. Bleche oder Formeisen bis auf eine schmale vorstehende Kante einbetoniert und die umgebördelten Ränder der Blechauskleidung mit letzteren verschweißt (D.R.P. Nr. 311266). Unzweifelhaft wird dieses Verfahren im Eisenbetonschiffbau vorteilhafte Verwendung finden können.

Neuerdings werden auch ganze Rohrleitungsstränge aus einzelnen Rohren, mein solche mit geschweißten Längsnähten, durch autogene Schweißung verbunden. Zur Aufnahme von Längsdehnungen infolge von Temperaturänderungen, die der Schweißnaht gefährlich werden können, werden nach dem D.R.P. Nr. 287008 der Firma G. Kuntze in Göppingen beiderseits der Schweißnaht Rillen eingewalzt; eine Verschweißung von Muffenröhren ist durch D.R.P. Nr. 266317 geschützt. Näheres s. [9].

Um das Einbrennen von Löchern in das Metall beim Abstellen der Schweißmaschine zu verhindern, wird nach dem D.R.P. Nr. 285352 der Brenner von Längsnahtschweißmaschinen (für die Herstellung von Rohren u.s.w.) selbsttätig durch Senderdruck vom Werkstück abgehoben.

Bei der elektrischen oder autogenen Verschweißung von flußeifernen Behältern u.s.w., die durch inneren Druck beansprucht sind, also insbesondere im Kesselbau, kann die Güte der Schweißnaht durch das sogenannte »Verpuddeln« derselben ganz erheblich gesteigert und damit die Anwendung des Schweißverfahrens auf dem genannten Gebiet erheblich gefördert werden. Das Verpuddeln der Schweißnaht wird in der Weise ausgeführt, daß die eingeschmolzenen Mengen des Zusatzmateriales untereinander und mit den durch die Schweißflamme auf Schweißtemperatur erhitzten Stellen des Bleches in der Schweißfuge in gleicher Weise durchgeknetet und miteinander vermengt werden, wie dies bei der Herstellung des Puddeleisens im Puddelofen bewirkt wird. Man bedient sich hierzu eines kleinen Hammers mit runder Schlagfläche und verhindert den Zutritt des Luftsauerstoffes dadurch, daß man die Schweißstelle durch die reduzierende Flammenhülle des Schweißbrenners schützt Um eine genügende Verschweißung des Materiales über seine ganze Stärke hin zu erreichen, muß mit dem Abhämmern der Schweißstelle schon bei der Bildung der ersten Lagen der allmählich aufzubauenden Schweißnaht begonnen werden.

Wichtig für das Gelingen der Schweißung ist es, die durch örtliche Erhitzung größerer Blechteile erzeugten Materialspannungen unschädlich zu machen, wozu unter anderem folgendes Verfahren geübt wird (nach Zeitschrift »Autogene Metallbearbeitung« 1914, S. 162): Nach keilförmigem Ausmeißeln der Schweißstelle werden die erhitzten Schweißränder bogenförmig nach unten ausgebaucht und unter leichtem Hämmern miteinander verschweißt. Unter steter Zuführung von Zusatzmaterial und Anwendung des erwähnten Puddelverfahrens wird die entstandene Mulde allmählich aufgeschweißt. Nach dem völligen Verschweißen der Naht und Rißstelle läßt man die Schweißstelle vollständig erkalten, worauf man erst nach nochmaligem Erhitzen der benachbarten Blechteile unter stetem Puddeln die Stelle mit einem flachen Ueberschußwulst überschweißt, welch letzterer schließlich vermittels leichter flacher Hämmer geglättet wird. Die beim Einschweißen der zweiten Lage eintretende Dehnung wird elastisch von den anstoßenden Blechteilen aufgenommen und nach erfolgter Erkaltung die Schweißnaht auf Druck statt auf Zug beansprucht. Näheres über dieses Verfahren s. a.a.O.

Der Gefahr einer Ueberhitzung des Materiales bei der autogenen Schweißung und daraus folgender Vergröberung des Gefüges, die beim Erkalten zu Rißbildung führt, will das D.R.P. Nr. 292712 dadurch entgehen, daß der zu schweißende Körper von einer Flüssigkeit (Wasser) umgeben ist, die an der Schweißstelle selbst durch den Schweißbrennerstrahl beiseitegedrängt[575] wird, so daß hier die Schweißung wie an der Luft sich vollzieht, während die vom Wasser berührten Nachbarstellen wirksam gekühlt werden. Das Verfahren eignet sich besonders für die Schweißung von Säure-, Benzin- und anderen Flüssigkeitsbehältern, die gut dicht sein müssen.

Eine neue Art von Schweißbrennern mit Düsenkühlung durch einen von Sauerstoff durchströmten Kühlmantel mit dem Vorteil der Sauerstofferwärmung, wird von der Autogenen Gasakkumulatoren-A.-G., Berlin, hergestellt. Da Temperaturänderungen des Schweißbrenners eine Veränderung des Mischungsverhältnisses zwischen Sauerstoff und Acetylen, Wasserstoff u.s.w. verursacht, werden namentlich die bei der Rohrschweißerei verwendeten Schweißbrenner auch mit Wasserkühlung versehen. – Für Anlagen, in welchen sowohl Acetylen- wie Wasserstoffschweißung vorkommt, ist die Verwendung kombinierter Brenner vorteilhaft, die in einfachster Weise rasch auf das gerade zu verwendende Heizgas umgestellt werden können. Solche Brenner liefert die chemische Fabrik Elektron-Griesheim, Messer & Co. in Frankfurt a.M. und die Drägerwerke in Lübeck. – Eine Sonderausführung eines Schneidbrenners zum Abbrennen von Nietköpfen unmittelbar am Blech, gekennzeichnet durch die seitlich dicht vor dem dumpfen Ende des Brenners austretende Schneidflamme, ist Sache des D.R.P. Nr. 305928.

Zu erwähnen ist auch die Verbindung eines Schweiß- oder Schneidbrenners mit einem Werkzeug (Druckluftmeißel oder ähnliches), durch das die Schweiß- oder Schnittstelle unmittelbar bearbeitet werden kann (D.R.P. Nr. 299866).

An Stelle der Benutzung eines Schweißdrahtes, der z.B. bei Verschweißung starker Bleche in die Schweißfuge eingeschweißt wird, um eine Verstärkung dieser Stelle zu erzielen, wird eine Verbindung des zum Ueberziehen von Flächen mit einer feinverstäubten Metallschicht bekannten Metallspritzverfahren mit dem autogenen Schweißverfahren vorgeschlagen. Bei diesem Spritzschweißverfahren wird z.B. Eisendraht durch eine Schmelzflamme stetig abgeschmolzen und auf die zu schweißende Stelle geschleudert. Letztere wird durch die Flamme selbst erwärmt. Für dieses Verfahren läßt sich eine Schweißpistole, ähnlich der für das Metallspritzverfahren (Ergbd. I, S. 525) verwenden. Näheres s. [10].

Bei der Verwendung von gelöstem, unter hohem Druck stehenden Acetylen lassen sich erheblich bessere und größere Leistungen erzielen als bei Lieferung eines gewöhnlichen Gaserzeugungsapparates; es braucht nämlich der Druck des Sauerstoffstrahles nicht mehr unnötig groß werden, um den Acetylenstrom zu beschleunigen; damit entfällt auch die Gefahr, daß unverbrannter Sauerstoff schädlich auf den Schmelzfluß wirkt.

Bei der hohen Bedeutung, die das in Deutschland selbst in großen Mengen zu erzeugende Aluminium als Ersatz für das vom Ausland einzuführende Kupfer in der elektrotechnischen und chemischen Industrie u.s.w. gewinnt, ist das Verschweißen von Aluminiumteilen besonders zu erwähnen. Bei der großen Verwandtschaft des Aluminiums zum Sauerstoff tritt beim Schmelzen von Aluminium sofort eine starke Oxydation des Metalls ein; das in Form eines Häutchens die Schweißstelle überdeckende Oxyd (Tonerde), dessen Schmelzpunkt bei 3000° gegenüber 650° des Metalls liegt, verhindert die innige Verbindung der Schweißstücke.

Die Beseitigung des Oxydhäutchens erfolgt auf mechanische oder chemische Weise, mechanisch in der Art, daß die metallisch reinen Schweißflächen miteinander verbunden, erhitzt und in teigigem Zustand leicht und rasch abgehämmert werden, wobei die trennende Oxydschicht aus der Verbindung herausgedrückt wird. Zum gleichen Ziel führt die Bearbeitung der Schweißstellen durch Walzen. Dieses mechanische Aluminiumschweißverfahren wird z.B. von der Firma Heräus in Hanau beim Bau von Aluminiumbehältern in ausgedehntem Maße angewandt.

Bei starkwandigen oder massiven Aluminiumteilen führt das Herumrühren mit einem reinen Aluminiumschweißstab in der auf Schweißtemperatur erhitzten Schweißstelle zu einer Zerstörung der Oxydschicht und einer Vereinigung der losen Metallteile. Die Gefahr des Rückstandes trennender Oxydteile und des Entstehens poröser Stellen durch eingeschlossene Gasteile läßt sich bei dem letzteren Verfahren nicht ganz vermeiden.

Nach einem Vorschlag von C.E. Skinner und L.W. Chubb erfolgt die Verschweißung von Aluminiumteilen durch eine stoßartige Vereinigung unter gleichzeitiger Entladung eines elektrolytischen Kondensators, dessen Kurzschlußstrom eine so starke Erhitzung hervorruft, daß die Aluminiumdrahtenden, um die es sich hierbei stets handelt, geschmolzen und verdampft werden, und die Verschmelzung erfolgt, ehe eine Oxydschicht sie verhindern kann. Dieses Verfahren eignet sich auch zur Verbindung von Metallen mit verschiedener Leitfähigkeit und verschiedenem Schmelzpunkt [11].

Die zuverlässigste Art der Aluminiumschweißung besteht in der Verwendung eines die entstandenen Aluminiumoxyde zerstörenden (reduzierenden) Flußmittels.

Nach M.U. Schoop verwendet man als letztere Gemische von Alkalichloriden allein oder mit Fluorverbindungen in folgender Zusammensetzung (aus Kautny, Leitfaden für Acetylenschweißer, Halle a.d.S. 1914)


Schweißen [3]

Die einzelnen Bestandteile werden sehr sein gemahlen und gut gemischt; da das Gemisch stark hygroskopisch ist, muß es gut unter Verschluß gehalten werden. Auch in Form einer Paste wird das Flußmittel hergestellt (Aktiengesellschaft für autogene Aluminiumschweißung in Zürich), mit der die Schweißstelle und der aus besonders reinem Aluminium bestehende Schweißstab bestrickten wird. Bei guter Ausführung der Aluminiumschweißung, die allerdings hohe Geschicklichkeit und Uebung erfordert, kann die Schweißstelle die Festigkeit des vollen Materiales erreichen.[576]

Die Aluminiumschweißung spielt außer in der elektrotechnischen Industrie im Flugzeug-, Kraftwagen-Behälterbau u.s.w. eine große Rolle. Zu erwähnen ist, daß das Aluminium selbst stark desoxydierend wirkt, wovon in der Stahlgießerei, beim Kupferschweißen u.s.w. Gebrauch gemacht wird.


Literatur: [1] Helios 1919, S. 339, nach einem Bericht über ein Sammelreferat in General Electric Review 1918. – [2] Glasers Annalen 1917, S. 148. – [3] Elektrotechnik und Maschinenbau 1919, S. 407. – [4] Autogene Metallbearbeitung, Halle a. d. S. 1917, S. 17 u. 53. – [5] Werkstattstechnik 1917, S. 261. – [6] Die Werkzeugmaschine 1918, S. 97. – [7] Werkstattstechnik 1917, S. 370. – [8] Die Werkzeugmaschine 1918, S. 97. – [9] Autogene Metallbearbeitung 1915, S. 85; 1916, S. 149. – [10] Ebend. 1918, S. 7. – [11] Die Werkzeugmaschine 1918, S. 99.

Treiber.

Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 1 Stuttgart, Leipzig 1920., S. 572-577.
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