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.

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: 

Die höchste Temperatur wird an der Spitze 2 bis 4 mm 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.

In der noch weiter außen liegenden Streuflamme verbrennt das Kohlenstoffmonooxid mit dem Wasserstoff und dem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf: 

Die Streuflamme ist kälter, sie erreicht nur 1200 bis 2600 °C. Wird beim Verwenden von Acetylen und Sauerstoff am Brenner ein Verhältnis eins zu eins 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.

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 2,5 Bar, das Acetylen strömt mit wesentlich geringerem Druck von etwa 0,4 Bar 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: 

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.

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.

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.

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 drei Millimeter 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.


Literatur- und Quellenauswahl
Dillinger, Josef, et. al (2007): Fachkunde Metall, Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten
Gebrüder Gloor AG (ohne Jahrgang): Betriebsanleitungen und Prospekte, Burgdorf
Interviews und Verfilmungen mit Aschi Graber, Rohrbachgraben
Matthes, Klaus-Jürgen und Richter, Erhardt (2008): Schweißtechnik, Hanser, Leipzig