Gas-Schweißen erklärt: Prozess, Teile & Anwendungen

Was ist Gas-Schweißen?

Gas-Schweißen ist ein Flüssigphasenschweißverfahren, bei dem Brenngase verbrannt werden, um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme wird genutzt, um die Grenzflächen der zu verbindenden Schweißplatten zu schmelzen, die zusammengefügt werden, um eine Naht zu bilden. Meist wird Oxy-Acetylen-Gas als Brenngas verwendet.

Der Prozess kann mit oder ohne Zusatzwerkstoff durchgeführt werden. Wird Füllmaterial verwendet, wird es manuell direkt in den Schweißbereich eingebracht. Gas-Schweißen ist eine der wichtigsten Schweißarten aufgrund ihres Anwendungsbereichs.

Es ist eine der ältesten wärmebasierten Schweißformen und bleibt für viele Industrien die erste Wahl. Der Grund für die anhaltende Beliebtheit liegt in der einfachen Handhabung und den geringen Kosten. Gas-Schweißen ist relativ einfach und erfordert nicht zwingend Experten.

Bei Verwendung von Acetylen als Brennstoff kann die Flamme Temperaturen von knapp über 5.700 °F (3.200 °C) erreichen. Dies ist niedriger als beim Lichtbogenschweißen, aber die genannten Vorteile überwiegen diesen Nachteil für verschiedene Reparatur- und Bauarbeiten.

Wie wird Gas-Schweißen durchgeführt?

Beim Schweißen von Metallen mit Gas-Schweißgerät werden Brenngase mit Sauerstoff gemischt, um eine konzentrierte Flamme hoher Temperatur zu erzeugen. Diese Flamme trifft direkt den Schweißbereich und schmilzt die betreffenden Materialien (oft, aber nicht immer, mit Zusatzwerkstoff).

Der geschmolzene Abschnitt jedes Metallstücks bildet eine Schmelze oder Schweißpfütze, in der die flüssigen Metalle ineinander diffundieren und nach Abkühlung eine feste Verbindung bilden. Diese Schweißform kann für viele gängige Metalltypen verwendet werden.

Das Abschließen des Schweißens erfordert, dass der Schweißer die Flamme langsam von der Naht entfernt, damit sie Zeit hat, ohne Oxidation zu härten.

Am häufigsten wird Sauerstoff mit Gasen wie Acetylen, Wasserstoff, Propylen, Butan und anderen gemischt. Die Gaswahl hängt von Projektart, Kosten und Flammenkontrolle ab.

Das am häufigsten verwendete Brenngas ist Acetylen. Es ist so populär, dass der Begriff Gas-Schweißen oft durch Oxy-Acetylen-Schweißen ersetzt wird, je nach verwendetem Brennstoff.

Hauptteile des Gas-Schweißens

Sie können wahrscheinlich bereits einige Hauptkomponenten eines Gas-Schweißsystems erraten, aber welche weiteren Teile werden benötigt?

Sehen wir uns an:

• Brennstoffzylinder: Eines der wichtigsten Teile ist das Brenngas, meist in einem Zylinder gespeichert. Der Zylinder ist versiegelt und aus dickwandigem Stahl, um das komprimierte Gas zu halten. Meist maroon lackiert.
• Sauerstoffzylinder: Kritischer Bestandteil für konstanten Reinstsauerstoff. Hält komprimierten Sauerstoff für den Schweißprozess. Beide Zylinder halten dem Druck stand. Meist schwarz lackiert.
• Druckminderer: Da beide Gase unter hohem Druck gespeichert sind, ist eine Druckreduzierung für sichere Nutzung nötig. Der Druckminderer liefert Sauerstoff bei ca. 70–130 kN/m² und Brenngas bei 7–103 kN/m².
• Steuerventile: Jedes Gas hat separate Steuerventile zur Regelung der Gasmenge und des Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnisses.
• Mischkammer: Zum sicheren Mischen von Brennstoff und Oxidationsmittel. Steuerventile regeln den Gasfluss von den Zylindern zur Mischkammer.
• Schweißbrenner: Das „Geschäftsende“ der Ausrüstung. Enthält meist Mischkammer und Steuerventile. Am anderen Ende befindet sich eine Düse, wo das Gemisch verbrannt wird für einfache Anwendung.

Anwendungen des Gas-Schweißens

• Verbinden von Eisen- und Nichteisenmetallen.
• Oxy-Acetylen-Schweißen für Kohlenstoffstähle, Legierungsstähle, Gusseisen, Aluminium und Legierungen, Kupfer und Legierungen, Nickel, Magnesium etc.
• Breit eingesetzt in Automobil- und Flugzeugindustrie.
• In Blechverarbeitungsbetrieben.
• Verbindung von Materialien, die relativ langsame Aufheiz- und Abkühlraten erfordern.

Vorteile des Gas-Schweißens

• Tragbar und vielseitigster Prozess: Gas-Schweißen ist wahrscheinlich der tragbarste und vielseitigste Prozess. Das Produktspektrum ist sehr breit. Anwendbar auf vielfältige Fertigungs-, Wartungs- und Reparaturarbeiten.
• Bessere Temperaturkontrolle: Gas-Schweißen bietet bessere Kontrolle über die Metalltemperatur in der Schweißzone durch Steuerung der Gasflamme.
• Bessere Kontrolle über Füllmetall-Auftragsrate: Bei Gas-Schweißen sind Wärmequelle und Füllmetall getrennt (im Gegensatz zum Lichtbogenschweißen). Dies ermöglicht bessere Kontrolle über die Füllmetall-Auftragsrate.
• Geeignet für ungleiche Metalle: Mit passendem Füll- und Flussmaterial können ungleiche Metalle geschweißt werden.
• Geringe Kosten und Wartung: Kosten und Wartung der Gas-Schweißausrüstung sind im Vergleich zu anderen Verfahren gering. Die Ausrüstung ist vielseitig, autark und tragbar.

Nachteile des Gas-Schweißens

• Nicht für dicke Wandstärken geeignet: Da die erzeugte Wärme nicht ausreicht, können dicke Abschnitte nicht wirtschaftlich verbunden werden.
• Niedrigere Flammentemperatur: Flammentemperatur niedriger als Lichtbogentemperatur.
• Langsame Aufheizrate: Aufheiz- und Abkühlrate relativ langsam. In manchen Fällen vorteilhaft.
• Nicht für feuerfeste und reaktive Metalle: Wolfram, Molybdän und reaktive Metalle wie Titan, Zirconium können nicht gasgeschweißt werden.
• Größere Wärmeeinflusszone: Durch verlängertes Erhitzen der Naht entsteht größere Wärmeeinflusszone.
• Flußschutz weniger effektiv: Fluss-Schutz beim Gas-Schweißen nicht so effektiv wie bei WIG oder MIG. Oxidation nicht vollständig vermeidbar.
• Probleme bei Lagerung und Handhabung von Gasen: Mehr Sicherheitsprobleme bei Lagerung und Handhabung explosiver Gase wie Acetylen und Sauerstoff.