Schweißverbindungen – pro und contra

Aus der Metallverarbeitung ist das Schweißen nicht mehr wegzudenken. Das Verfahren, das übrigens nicht nur für Metall verwendet wird, bezeichnet eine Technik, Bauteile untrennbar miteinander zu verbinden. Im Bauwesen ist diese Technologie heute für die Verbindung von Stahlelementen unverzichtbar. Stahlkonstruktionen wie Träger oder Stützen, Rohre, Treppen, Tore, Anlagenteile, Geländer – you name it, überall kommen Schweißverbindungen zum Einsatz. Genau genommen kann man beispielsweise auch Bitumenbahnen miteinander verschweißen. Aber das hier zu behandeln, würde zu weit führen. Bleiben wir also vorrangig beim Stahl.

Sollen Bauteile durch Schweißen untrennbar miteinander verbunden werden, passiert das ganz allgemein mit Druck und Wärme. Zusätzliche Stoffe, auch als Schweißwerkstoffe bezeichnet, können hinzugefügt werden. Es geht aber auch ohne Zusatzstoffe. Im Vergleich zu anderen sogenannten Fügeverfahren hat das Schweißen Vor- und Nachteile. Ein Vorteil ist, dass sich das Verfahren gut für Reparaturen eignet. Obwohl Schweißnähte relativ dünn sind, können hohe Kräfte übertragen werden. Gegenüber anderen Arten der Verbindung von Werkstoffen kann beim Schweißen außerdem Gewicht gespart werden.

Als Nachteile werten Experten, dass sich innerhalb der Schweißzone durch Hitze und Druck auch das Gefüge verändert. Zudem erfordern qualitativ hochwertige Schweißnähte erfahrene Arbeiter. Etwaige Fehler an einer Schweißnaht konnten bisher nur am fertiggestellten Werkstück mit Ultraschall oder Röntgen festgestellt werden. Deshalb sind Prüftechniken, wie sie beispielsweise in Kanada entwickelt wurden, so wichtig für die Qualitätskontrolle von Schweißverbindungen.

Forscher arbeiteten an der University of Windsor an einer Technik, um Schweißpunkte mit Hilfe von Ultraschall schon während der Produktion prüfen zu können. Damit soll die Qualität von Aluminium-Schweißpunkten bereits beim Schweißen überwacht werden. Durch die Technik könnte der Ausschuss, zum Beispiel beim Verschweißen von Aluminium im Kraftfahrzeugbau, reduziert werden. Die Universität im kanadischen Ontario hatte zuvor bereits ein ähnliches Verfahren zum Schweißen bei Stahlblechen entwickelt.

Beim Verschweißen von Werkstoffen gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Methoden. Beim Press-Verbindungsschweißen werden die Teile mit Kraftaufwand (= Druck) verbunden. Sie werden in einen teigigen Zustand gebracht, an der Verbindungsstelle zusammengepresst und so vereint. Ein dafür typisches Verfahren ist das Reibschweißen. Dabei wird ein Werkstück in eine schnelle Drehung gebracht und dann gegen ein anderes, stehendes Teil gedrückt. Die Reibungswärme schmilzt die Teile auf, die Drehung stoppt, beide Teile werden kraftvoll zusammengedrückt und verschweißt.

Wesentlich häufiger angewandt wird das Schmelz-Verbindungsschweißen. Es verbindet die Teile ohne Kraftaufwand miteinander. Die dafür nötige Energie kommt von außen. Das macht das Schmelzschweißen wesentlich eindrucksvoller. Denn bei den typischen Verfahren, wie Laserstrahlschweißen oder Lichtbogen-Bolzenschweißen, entstehen die spektakulären Lichtbögen, die man vom Schweißen kennt. Hierbei werden gleichartige Stoffe an ihren Verbindungsstellen mit großer Hitze geschmolzen und zusammengefügt. Die Verbindung kann als Schweißpunkt, Schweißnaht oder Schweißfläche ausgeführt werden. Zum Einsatz kommen unterschiedliche Schweißgeräte, die für Handwerker auch in Industriequalität angeboten werden.

Doch auch ein Heimwerker kann schweißen. Selbst das optisch beeindruckende Schmelz-Verbindungsschweißen kann man unter Einhaltung von Sicherheitsvorschriften in der heimischen Werkstatt ausführen. In Baumärkten gibt es Geräte für Lichtbogen- oder Elektroschweißen, mit denen schon gute Ergebnisse möglich sind. Allerdings braucht es etwas Übung, bis sich das richtige Gefühl für Gerät, Werkstücke, Elektroden und Schweißnähte einstellt. Zur Sicherheit sollten stets Handschuhe, eine Schweißerbrille, ein Schild und eventuell ein Schweißhelm genutzt werden. Schutzglas verhindert schwere Verletzungen der Augen durch grelle Lichtbögen. Ideal sind Helme mit einer automatischen Abdunkelung, wodurch man beide Hände für die Arbeit frei hat.

Für einen Heimwerker sollte das akute Gesundheitsrisiko damit auch abgedeckt sein. Handwerker oder Industriearbeiter werden unter Umständen ganz anderen Risiken ausgesetzt als der Heimwerker. Hierbei geht es um die Gesundheitsgefährdung des Schweißers durch Schadstoffe, denen dieser während des Schweißprozesses vornehmlich durch entstehende Rauchgase ausgesetzt wird. Beim Schweißen von Stahl, der viel Chrom oder Nickel enthält, ist beispielsweise Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) anderen Verfahren wie Lichtbogenhandschweißen, Metall-Aktivgasschweißen (MAG) und Metall-Inertgasschweißen (MIG) vorzuziehen. Rauchgase können ebenso durch niedrigere Schweißspannung, Schweißstromstärke und Schutzgasmenge verringert werden. Außerdem sollten Schweißstellen gereinigt werden und Beschichtungen dort im Optimalfall nicht vorhanden sein. Und nicht zuletzt sollten Räume, in denen geschweißt wird, immer gut belüftet sein bzw. Rauchgase abgesaugt werden.

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