Freiformschweißen (Schmiedeschweißen): Prinzip, Techniken, Anwendungen, Vor- & Nachteile

Freiformschweißen (Forge Welding)

In diesem Artikel lernen Sie Prinzip, Funktionsweise, Anwendungen, Vor- und Nachteile des Freiformschweißens kennen. Es ist ein Festkörperschweißverfahren, bei dem die Metallverbindung durch intermolekulare Diffusion entsteht. Wie bekannt, ist Schmieden eine Technik zur Formgebung von Metall durch hohen Druck und Temperatur. Dieses Schweißverfahren nutzt die Grundtechnik des Schmiedens zum Verbinden gleicher oder ungleicher Metalle. Es wird seit sehr alten Zeiten zum Verbinden von Eisen- oder Stahlwerkstücken eingesetzt. Einst war es das einfachste Verfahren zum Verbinden zweier Metalle, wurde aber heute durch geeignetere und einfachere Verfahren wie Lichtbogenschweißen und Gasschweißen abgelöst.

Prinzip

Beim Freiformschweißen werden beide Platten auf eine Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt erhitzt (ca. 50–90 % der Schmelztemperatur). Diese Erwärmung bewirkt plastische Verformung. Nun wird durch wiederholtes Hämmern oder hohen Druck auf die zusammengepressten Platten die intermolekulare Diffusion an den Grenzflächen eingeleitet, was eine feste Schweißverbindung schafft. Eine Grundvoraussetzung: saubere Grenzflächen, frei von Oxiden oder Verunreinigungen. Um Oxidation während des Erhitzens und Hämmerns zu verhindern, wird Flussmittel verwendet, das sich mit dem Oxid verbindet, dessen Schmelztemperatur und Viskosität senkt und so das Abfließen der Oxidschicht ermöglicht.

Funktionsweise

Freiformschweißen war in der Antike eines der am häufigsten angewandten Schweißverfahren. Es ist der Grundprozess aller Festkörperschweißverfahren. Ablauf:

• Beide Werkplatten werden gemeinsam erhitzt. Temperatur: ca. 50–90 % der Schmelztemperatur. Beide Platten werden mit Flussmittel beschichtet.
• Manuelles Hämmern durch den Schmied mit dem Schmiedehammer zur Verbindungsherstellung. Wiederholung bis zur ordnungsgemäßen Verbindung.
• Für große Werkstücke wird maschinelles Hämmern eingesetzt (elektromotorisch oder hydraulisch angetrieben). Manchmal werden Matrizen für eine fertige Oberfläche verwendet.

Anwendungen

• Verbinden von Stahl oder Eisen.
• Herstellung von Toren, Gitterzellen etc.
• Breite Verwendung in Kochgeschirr.
• Früher für Kesselleisten (vor Einführung anderer Schweißverfahren).
• Waffenschmieden (Schwerter etc.).
• Schrotflintenläufe.

Vor- und Nachteile

Vorteile

• Einfach und unkompliziert.
• Keine teure Ausrüstung für kleine Werkstücke nötig.
• Verbindung gleicher und ungleicher Metalle möglich.
• Eigenschaften der Schweißnaht entsprechen dem Grundmaterial.
• Kein Füllmaterial erforderlich.

Nachteile

• Nur kleine Objekte schweißbar. Große Objekte erfordern große Pressen und Öfen – unwirtschaftlich.
• Hohe Fertigkeit nötig, da übermäßiges Hämmern die Platten beschädigen kann.
• Hohe Anzahl an Schweißfehlern.
• Nicht für Massenfertigung geeignet.
• Meist nur für Eisen und Stahl geeignet.
• Langsamer Schweißprozess.

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