Was ist Autogenschweißen?
Neben den vielen Lichtbogenschweißverfahren bevorzugen viele Handwerker Gasschweißen. Gasschmelzschweißen, das auch Autogenschweißen genannt wird, ist in der Kategorie Schmelzschweißen einzuordnen. Dabei wird ein Schweißbrenner (Autogenschweißgerät) verwendet, dessen Flamme das Metall zwar zum Schmelzen bringt, gleichzeitig aber die Schmelze vor der Oxidation schützt.
Der Brenner erhitzt dabei die Fügestellen der zwei Werkstücke so lange bis sie schmelzen. Meistens werden hier Zusatzstoffe wie Schweißstäbe aus Stahl verwendet, die ebenfalls geschmolzen werden und zwischen den beiden Schweißwerkstoffen in der Fuge erkalten. So lässt sich das Schweißgut besser miteinander verbinden.
Die Zusatzstoffe werden beim Autogenschweißen nicht über den Brenner zugeführt. So kann die Hitze die Zusatzstoffe je nach Bedarf modifizieren und anpassen. Der Schweißzusatz, der die Schweißnaht unterstützt, kann somit auch einen großen Spalt zwischen den 2 Werkstücken überbrücken.
Nicht nur dient die Flamme als Heizquelle, um das Schweißgut zu schmelzen, sie ist gleichzeitig auch Schutzmittel der Schmelze vor unliebsamen Reaktionen mit der Umgebungsluft. Im Autogenschweißgerät wird das Brenngas nicht komplett verbrannt. Der Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, wird dieser für weitere Verbrennungen entzogen. Das Schweißergebnis ist damit vor unerwünschten Reaktionen mit der Luft gesichert und der Schweißer, der Verbrennungen riskieren würde, auch.
Der Begriff Autogenschweißen stammt von der Selbständigkeit des Prozessverlaufs - das autogene Schweißverfahren. Im Gegensatz zu dieser Prozedur müssen bei anderen Schweißmethoden zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Schmelze vor Oxidation zu schützen. So müssen beim Schutzgasschweißen zusätzliche Schutzgase verwendet werden.
Wo findet Autogenschweißen seine Anwendung?
Da das Gasschmelzschweißen leichten Zugang zu schwer erreichbaren Stellen ermöglicht, wird es meistens zum Schweißen von Blechen, Rohren, Karosserien, Kesselen und Apparaten in chemischer, thermischer, mechanischer oder in der Energieverfahrenstechnik angewendet.
Gasschweißen kann aber auch als Beschichtungsverfahren zum Auftragsschweißen genutzt werden. Bei dieser Vorgangsweise können sehr niedrige Schmelzgrade von 10% oder sogar 5 % zustande kommen. Insbsondere für dünne Bleche bis zu 8mm ist diese Schweißanwendung gut geeignet, da die Schweißarbeit kontrollierter und akkurater bleibt. Durch den vom Brenner unabhängigen Zusatzstoff bleibt die Schweißarbeit flexibel, auch in Zwangslagen bei schwer zugänglichen Stellen.
Unerwünschte plastische Verformungen durch Eigenspannungen entstehen kaum. Doch da die Wärmeeinflusszone breitflächig ist, kann es beim Schweißgut doch zur Formveränderung kommen, die die Festigkeit des Materials beeinträchtigt.
Die Ausrüstungskosten bleiben aber niedrig. So profitieren meistens Handwerker und Bauarbeiter von dieser günstigeren Schweißmethode.
Welche Gase werden beim Autogenschweißen verwendet?
Beim Autogenschweißen werden zwei Arten von Gasen verwendet: Brenngase und Sauerstoff.
Brenngase
Brenngase sind brennbare Gase, die entweder als Brennstoffe, wie Methan oder Propan Wasserstoff, oder auch als Kraftstoffe, wie zum Beispiel Erdgas, verwendet werden können.
Beim Autogenschweißen wird jedoch meistens Acetylen (C2H2) verwendet, da es die Flamme des Brenners zu Hochleistungen von bis zu 3200 °C bringt.
Acetylen zerfällt bei hohem Druck und einer Temperatur ab 300 °C, was im Klartext heißt: das Gas explodiert. Es wird daher in besonderen Acetylenflaschen gelagert und transportiert - akkurater, fachmännischer Umgang mit diesem Brenngas hat daher hohe Priorität.
Sauerstoff
Auch Sauerstoff wird in Gasflaschen gefüllt, doch hält das Gas einem viel höheren Druck als Acetylen stand, sodass ein wesentlich größeres Volumen an Sauerstoff in eine Gasflasche passt als in Acetylenflaschen.
Welche Arten der Brennerflamme gibt es beim Autogenschweißen?
Damit die Schweißarbeit mit dem Autogenbrenner am effektivsten ist, solltest du als Schweißer folgendes über die verschiedenen Bereiche der Brennerflamme wissen:
Neutrale Flamme: Bei der neutralen Flamme ist das Verhältnis von Acetylen und Sauerstoff ausgeglichen. Diese Art von Flamme wird meist beim Schweißen von Eisenwerkstücken verwendet. Nahe der Düse am Brenner ist ein kleiner, leuchtender Flammenkegel, dort verbrennt das Acetylen zusammen mit dem zugeleiteten Sauerstoff zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff.
Acetylen (C2H2) + Sauerstoff (O2) --------------> Kohlenstoffmonoxid (2 CO) + Wasserstoff H2
Da die Menge an Sauerstoff aus dem Brenner nicht ausreicht, wird der Umgebungsluft Sauerstoff entnommen, um die Schmelze vor der Oxidation zu schützen.
Die Höchsttemperatur von 3200°C wird 2 bis 4 mm außerhalb des Flammenkegels gemessen und zwar an der Spitze. Der Wasserstoff, der dabei entsteht, wirkt schmälernd auf das Schweißgut. So entsteht eine glatte, oxidfreie Oberfläche.
Streuflamme: Die Streuflamme befindet sich noch weiter außen und ist mit 1200 bis 2600 °C wesentlich kälter als die neutrale Flamme. Dort verbrennt das Kohlenstoffmonoxid mit dem Wasserstoff und dem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf.
Kohlenstoffmonoxid (4 CO) + Wasserstoff (2 H2) + Sauerstoff (O2) --------------> Kohlenstoffdioxid (4 CO2) + Wasser (2 H2O)
Oxidierende Flamme: Die oxidierende Flamme entsteht bei einem Überschuss an Sauerstoff. Beim Einsatz dieser Flamme steigt die Schweißgeschwindigkeit an, es können sich Funken bilden und das Metall kann regelrecht verbrennen. Zu erkennen ist die Flamme an ihrer Kürze und Härte und auch an der bläulich-violetten Farbe.
Das Acetylen wird sehr schnell vollständig verbrannt. Die Flamme ist sehr heiß, da zusätzliche Energie freigesetzt wird. Dieser Typ Flamme wird meist beim Verschmelzen von Messing angewendet. Da kein Oxidationsschutz besteht, ist die Nahtoberfläche rau und leicht oxidiert und es entstehen Schlacke.
Aufkohlende Flamme: Die aufkohlende Flamme entsteht bei einem Überschuss an Acetylen. Dabei wird Kohlenstoff freigesetzt, der sich mit dem flüssigen Schweißgut verbinden kann. So wird zwar die Härte des Werkstücks erhöht, doch auch die Wahrscheinlichkeit, dass es spröde wird.
So beeinflusst du die Flamme:
Bevor du dich nun an den Autogenbrenner wagst, behalte folgendes im Auge:
Du kannst die Hitze der Flamme beeinflussen, indem du auf die Größe des Schweißeinsatzes achtest, der aus dem vorderen Bereich des Schweißbrenners besteht.
Je nach Dicke deines Werkstücks variieren diese Größen. So wählst du beispielsweise Größe 1 bei einer Dicke von 0,5 - 1mm.
Doch achte darauf, wenn du Aluminium verschweißt, dass die Schweißeinsätze 2 Größen extra beinhalten sollten, aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums.
Beachte auch die Ausströmgeschwindigkeit der verwendeten Gase. Eine weiche Flamme hat eine Ausströmgeschwindigkeit von 80 m/s, wogegen eine harte Flamme eine Geschwindigkeit von 160 m/s erreicht.
Auch der Abstand zwischen Flamme und Werkstück kann das Schweißergebnis beeinflussen aufgrund der Unterschiede in der Wärmeleistung.
Wie wird der Schweißbrenner verwendet?
Ausgehend von dem Fall, dass du Acetylen und Sauerstoff beim Autogenschweißen verwendest, so öffne zuerst das Sauerstoffventil und dann das Acetylenventil. Zünde dann das Mundstück des Gemischs und justiere die Flamme mittels Ventile zurecht.
Willst du die Flamme nach dem Schweißen wieder löschen, so schließe zunächst das Acetylenventil und dann den Sauerstoff. Wenn du ein anderes Brenngas nutzt, ist die Reihenfolge umgekehrt.
Obacht auch vor möglichem Zurückschlagen der Flamme in den Brenner, denn beim Schweißen kann es doch ziemlich heiß werden. Der Rückschlag würde sich mit einem lauten Knall bemerkbar machen. Kontrolliere sofort, ob die Flamme im Brenner weiterbrennt, denn das kann den Schweißbrenner komplett beschädigen. Ist dies der Fall, so schließe sofort das Sauerstoffventil, dann das Brenngasventil.
Fazit
Handwerker und Baumeister profitieren von der günstigen Autogenschweißmethode, die sich auch Zwangslagen flexibel zeigt. Für eine qualitativ hochwertige Schweißraupe solltest du wissen, wie du die Flamme beeinflussen kannst, um das optimale Schweißergebnis erzielen zu können. Behalte die Eigenschaften der Gase, die du zum Autogenschweißen verwendest im Auge, sodass dein Schweißerlebnis sicher bleibt.
Über die Autorin
Inara Muradowa ist SEO-Expertin und Corporate Blogger. Neben technischer Suchmaschinenoptimierung und SEO-Beratung steht sie Unternehmen mit Konzeption und Verfassen von professionellen Blogposts tatkräftig zur Seite.