Startseite  >>  Technische Chemie  >>  Schweißtechnik

Autogenschweißen

Beim Autogenschweißen wird in einem Schweißbrenner ein Brenngas mit Sauerstoff so gemischt, dass eine Flamme entsteht, die das Eisen zum Schmelzen bringt, aber nicht oxidiert. So können zwei Werkstücke miteinander verbunden werden.


Zoom
Bild vergrößern


Zonen der weggefahrenen Autogenflamme   
 

Um mit einem Autogenbrenner wirkungsvoll arbeiten zu können, benötigt es Kenntnisse über die Zonen der Brennerflamme. Im kleinen, hell leuchtenden Flammenkegel in der Nähe der Düse verbrennt das Acetylen mit dem zugeführten Sauerstoff zu Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff: 
  
Acetylen  +  Sauerstoff  reagiert zu  Kohlenstoffmonooxid  +  Wasserstoff 
C2H2  +  O2 reagiert zu   2 CO  +  H2

  
Die höchste Temperatur wird an der Spitze 2 bis 4mm außerhalb des hell leuchtenden Kegels erreicht. In dieser Arbeitszone erreicht man Temperaturen von 3200°C. Der hier vorliegende, elementare Wasserstoff wirkt reduzierend auf das Werkstück, so dass man eine blanke, oxidfreie Oberfläche erhält.

   
Korrekter Abstand beim Schweißen
Bild vergrößern


Korrekter Abstand beim Schweißen mit der Arbeitsflamme

  
In der noch weiter außen liegenden Streuflamme verbrennt das Kohlenstoffmonooxid mit dem Wasserstoff und dem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf: 
  
Kohlenstoffmonooxid + Wasserstoff + Sauerstoffreagiert zu  Kohlenstoffdioxid + Wasser 
4 CO   +  2 H2  +  3 O2reagiert zu   4 CO2  +  2 H2

 
Die Streuflamme ist kälter, sie erreicht nur 1200 bis 2600°C. Wird beim Verwenden von Acetylen und Sauerstoff am Brenner ein Verhältnis von 1:1 eingestellt, dann erhält man die „neutrale“ Flamme. Diese wird normalerweise beim Schweißen von Eisenstücken verwendet. Bei einem Überschuss an Sauerstoff in der "oxidierenden Flamme" erhöht sich die Schweißgeschwindigkeit, es besteht aber die Gefahr der Funkenbildung und der Verbrennung des Metalls. Ein Überschuss an Sauerstoff im Brenner wird vor allem beim Schweißen von Messing eingesetzt. Ein Überschuss von Acetylen bewirkt die "aufkohlende" Flamme. Der dabei frei werdende Kohlenstoff kann sich mit dem flüssigen Schweißgut verbinden. Dies erhöht zwar die Härte des Stahls, birgt aber die Gefahr, dass er spröde wird.  
 
Zur Inbetriebnahme eines Autogenbrenners mit Acetylen als Brenngas wird zuerst das Sauerstoffventil und dann das Acetylenventil geöffnet. Dann entzündet man das Gasgemisch am Mundstück und reguliert die Schweißflamme mit den Ventilen nach. Würde man das Acetylen zuerst ohne Sauerstoffzufuhr zünden, könnte die stark rußende Flamme den Schweißbrenner beeinträchtigen. Beim Löschen wird zuerst das Acetylenventil geschlossen. Bei der Verwendung von Wasserstoff oder den anderen Flüssiggasen wird nur der Brenngashahn geöffnet und dann gezündet. Sauerstoff gibt man erst danach hinzu. Auch beim Löschen wird der Sauerstoff als erstes wieder abgesperrt. 
   
Beim Schweißen kann so viel Wärme entstehen, dass dies ein Zurückschlagen der Flamme in den Brenner verursacht. Der Flammenrückschlag ist an einem knallenden Geräusch erkennbar. Sollte die Flamme im Brenner weiterbrennen, muss man sofort zuerst das Sauerstoffventil schließen und dann das Brenngasventil. Eine im Brenner weiter brennende Flamme könnte den Schweißbrenner zerstören.

  
Zoom
Bild vergrößern



Beim sogenannten Injektorbrenner oder Saugbrenner wird Brenngas und Sauerstoff über Ventile in die Mischdüse geleitet. Der Sauerstoff strömt in die innere Druckdüse mit einem Druck von 2,5bar, das Acetylen strömt mit wesentlich geringerem Druck von etwa 0,4bar in einem Ringraum um die Druckdüse in das Mischventil. Der mit hohem Druck in die Mischdüse strömende Sauerstoff erzeugt im Ringraum einen Unterdruck, so dass das Brenngas angesaugt wird. Beim sogenannten Druckbrenner wird Sauerstoff und Brenngas mit gleichem Druck zugeführt. Allerdings wird diese Brennerart eher selten eingesetzt. Die Öffnung der Brenngaszufuhr erfolgt über Ventile, die farblich gekennzeichnet sind: 
  
Sauerstoff: blau      Acetylen: gelb      Flüssiggas: orange     übrige Brenngase: rot 
  
Wasserstoff wird nur selten verwendet. Man benötigt es zum Autogenschweißen von Blei und Aluminium oder zum Schneidbrennen von dicken Stahlblechen. Als Flüssiggas kommt vor allem Propan zum Einsatz, gelegentlich auch Erdgas.

   
Zoom
Bild vergrößern


Schweissbrenner (oben) und Schneidbrenneraufsatz
  

Beim Schneidbrenner kann über einen Schneidzusatz reiner Sauerstoff auf das Werkstück geblasen werden. Zum Schneidbrennen erhitzt man zunächst die Schnittstelle, dann stellt man das Brenngas ab und bläst mit dem großen Hebel punktgenau reinen Sauerstoff auf die Schnittstelle. Unter starker Funkenbildung verbrennt das Eisen in einer Oxidation zu Eisenoxid, zurück bleibt ein Spalt.

   
Zoom
Bild vergrößern


Beim Schneidbrennen entstehen viele Funken
 
   
Beim Gasschmelzschweißen werden zwei Werkstücke an der Fuge solange erwärmt, bis das Metall schmilzt. Dann wird ein stabförmiger Schweißzusatz (in der Regel aus Stahl) zugegeben, der zur Unterstützung der Schweißnaht dient. Somit kann auch ein relativ großer Spalt überbrückt werden. Das geschmolzene Metall, das Schweißbad, ist gut einsehbar, daher kann man diese Form des Schweißens relativ gut beherrschen. Die Gasflamme verhindert die Oxidation durch Luft.


Zoom
Bild vergrößern


Beim Gasschmelzschweißen wird ein Schweißzusatz eingesetzt    
   

Da man mit dem Brenner gut an schwer zugänglichen Stellen herankommt, wird dieses Verfahren zum Schweißen von Rohren eingesetzt. Es eignet sich für niedrig legierte Stähle. Das Autogenschweißen wird dagegen eher für hochlegierte Stähle und andere Metalle wie Aluminium und Kupfer eingesetzt. Bei dünnen Blechen bis zu 3mm wird das "Nachlinksschweißen" eingesetzt. Die Bewegung des Brenners erfolgt dabei von rechts nach links in Richtung der Flamme. Bei dickeren Blechen benötigt man höhere Temperaturen und einen besseren Schutz vor der Atmosphäre. Hier gelangt das "Nachrechtsschweißen" zum Einsatz. 

Copyright: T. Seilnacht
 www.seilnacht.com