Schweißflammen verstehen: Neutral, Karburisierend & Oxidierend

Was ist eine Schweißflamme?

Eine Schweißflamme dient zum Erhitzen von Metall oder Thermoplasten, die beim Abkühlen verschmelzen. Die meisten Gas-Schweißverfahren nutzen das Oxyfuel-Schweißen. Es ist eines der ältesten Schweißverfahren, erstmals 1903 entwickelt. Beim Oxyfuel-Schweißen, auch Oxyacetylen-Schweißen genannt, benötigen Sie einen flüssigen Brennstoff oder ein Gas wie Acetylen. Das Gas wird mit Sauerstoff gemischt, um die Flammentemperatur zu erhöhen.

Der Brenner hat Schläuche, die mit Gasflaschen verbunden sind. Zum Schweißbeginn öffne ich die Ventile und zünde das Gas an, während es den Brenner verlässt. Anschließend kann ich die Ventile justieren, um den Durchfluss jedes Gases anzupassen und das Gasverhältnis zu verändern.

Jede Flamme hat zudem mehrere Zonen, sogenannte Kegel. Der innere Kegel ist der heißeste Teil der Flamme. Hier verbinden sich Acetylen und Sauerstoff. Der äußere Kegel ist kühler, da er mehr Sauerstoff aus der Umgebungsluft erhält. Er wird auch häufig als äußere Hülle oder Mantel bezeichnet.

Arten von Schweißflammen

Es gibt drei Flammentypen: neutrale Flamme, carburisierende Flamme und oxidierende Flamme.

• Neutrale Flamme hat ein synchronisiertes Gemisch aus Brennstoff und Sauerstoff,
• Die karburisierende Flamme hat mehr Brennstoff, und
• Die oxidierende Flamme hat mehr Sauerstoff.

1. Neutrale Flamme

Wie der Name impliziert, hat diese Flamme gleiche Mengen an Sauerstoff und Brenngas nach Volumen. Diese Flamme verbrennt den Brennstoff vollständig und erzeugt keine chemische Wirkung auf das zu schweißende Metall. Sie wird meist zum Schweißen von Baustahl, rostfreiem Stahl, Gusseisen usw. verwendet. Sie erzeugt wenig Rauch.

Diese Flamme hat zwei Zonen. Die innere Zone ist weiß und hat eine Temperatur von ca. 3100 °C, die äußere Zone ist blau und hat eine Temperatur von ca. 1275 °C.

2. Karburisierende Flamme

Diese Flamme hat einen Überschuss an Brenngas. Sie reagiert chemisch mit dem Metall und bildet Metallkarbid. Aus diesem Grund wird diese Flamme nicht bei Metallen eingesetzt, die Kohlenstoff aufnehmen. Es ist eine rauchige, ruhige Flamme. Diese Flamme hat drei Bereiche.

Die innere Zone ist weiß, die intermediäre Zone rot und der äußere Kegel blau. Die Temperatur des inneren Kegels beträgt ca. 2900 °C. Diese Flamme wird zum Schweißen von mittelkohlenstoffhaltigem Stahl, Nickel usw. verwendet.

3. Oxidierende Flamme

Wenn die Acetylenmenge von der neutralen Flamme reduziert oder die Sauerstoffmenge erhöht wird, neigt der innere Kegel dazu, zu verschwinden, und die erhaltene Flamme wird als oxidierende Flamme bezeichnet. Sie ist heißer als die neutrale Flamme und hat zwei klar definierte Zonen.

Die innere Zone hat eine sehr helle weiße Farbe und eine Temperatur von ca. 3300 °C. Die äußere Flamme ist blau. Diese Flamme wird zum Schweißen von sauerstofffreien Kupferlegierungen wie Messing, Bronze usw. verwendet.

Welches Gas für eine ideale Flamme?

Acetylen ist das am häufigsten verwendete Gas für die besprochenen Gas-Schweißflammen, aber nicht die einzige Option. MAPP und Wasserstoff werden oft als Alternativen zu Acetylen aufgeführt. Acetylen hat eine „Dreifachbindung“, die Kohlenstoffatome einzigartig verbindet.

Wenn andere Gase ihre Zündtemperatur erreichen, bricht die Bindung. Die Gase absorbieren dann Energie. Wenn die Bindung bei Acetylen bricht, wird Energie freigesetzt. Dies ermöglicht Acetylen, höhere Temperaturen zu erreichen.

Im Vergleich zu anderen Gasen hat Acetylen auch weniger oxidierende Eigenschaften. Es entzündet sich jedoch leicht. MAPP wurde als sicherere Option entwickelt. MAPP-Gas ist ein verflüssigtes Petroleumgas, gemischt mit Propan und Acetylen. Es kann in kleineren Behältern versendet werden als Standard-Acetylen, hat eine höhere Zündtemperatur und funktioniert mit deutlich höheren Drücken.

Der Nachteil von MAPP ist die Temperatur. Die mit MAPP erzeugten Flammen erreichen niedrigere Temperaturen als Acetylen-Flammen. Es eignet sich nicht für die meisten Stähle, kann aber gut für Aluminium funktionieren. Wasserstoff ist ein weiteres Gas, das Aluminium leicht schweißt. Wie bei MAPP erreichen Wasserstoffflammen niedrigere Temperaturen und arbeiten mit höheren Drücken.

Wenn Sie nicht vorhaben, Aluminium zu verschmelzen, bleiben Sie bei Acetylen. Die niedrige Temperatur und Entnahmerate verhindern, dass MAPP und Wasserstoff härtere Metalle ordnungsgemäß verschmelzen. Obwohl MAPP und Wasserstoff nicht die besten Wahl für das Gas-Schweißen sind, sind sie beliebte Optionen für das Gas-Schneiden geworden. Bei Verwendung mit einem Hochdruckbrenner liefern MAPP und Wasserstoff saubereres Schneiden.

Die niedrigeren Temperaturen machen MAPP und Wasserstoff auch zu gängigen Wahl für Erhitzen, Biegen und Hartlöten.

Gängige Verhältnisse für Oxyacetylen-Flammen

Neutrale Gas-Schweißflammen haben ein gleiches Gemisch aus Sauerstoff und Gas. Karburisierende Flammen haben weniger Sauerstoff, oxidierende Flammen enthalten mehr Sauerstoff. Wie bestimmen Sie das Verhältnis?

Unabhängig vom Projekt beginnen Sie mit einer neutralen Flamme. Die carburisierende und oxidierende Flamme werden durch Erhöhen der Acetylen- oder Sauerstofffreigabe nach Erreichen einer neutralen Flamme erzeugt.

Hier ist eine Aufschlüsselung der typischen Sauerstoff-Acetylen-Verhältnisse für jede Flamme:

• Karburisierende Flamme: 0,8 bis 1,0
• Neutrale Flamme: 1,0 (ausgeglichen)
• Oxidierende Flamme: 1,0 bis 2,5

Wenn Sie den Acetylendurchfluss erhöhen, beginnt sich ein deutlicher „Feder“-Bereich vom inneren Kegel zu erstrecken. Die Feder sollte etwa die zwei- bis dreifache Länge des inneren Kegels erreichen. Das Verhindern der vollständigen Verbrennung senkt auch die Temperatur.

Für eine oxidierende Flamme erhöhen Sie stattdessen den Sauerstoffdurchfluss. Der zusätzliche Sauerstoff erzeugt den oxidierenden Effekt und lässt das Gas schneller verbrennen, was zu höheren Temperaturen führt.

Wie erstellt man eine neutrale Flamme beim Gas-Schweißen?

Da die neutrale Flamme der Ausgangspunkt für andere Flammen ist, ist sie die erste Flamme, die man lernt zu erzeugen. Beginnen Sie mit der Einstellung der Regler. Sauerstoff- und Acetylenflasche haben jeweils einen Regler mit zwei Manometern. Eines zeigt den Restdruck, das andere den Arbeitsdruck an.

Durch Drehen der Reglerschraube wird der Arbeitsdruck justiert, sodass Sie den Sauerstoff- oder Gasdurchfluss erhöhen oder verringern können. Vor dem Anzünden des Brenners stehen Sie abseits der Reglerfront und öffnen langsam die Sauerstoffflasche und dann die Acetylenflasche. Drehen Sie die Reglerschrauben, um die Druckeinstellungen anzupassen.

Mit eingestellten Reglerdrücken können Sie den Brenner anzünden und justieren. Öffnen Sie das Acetylenventil um eine Vierteldrehung und zünden Sie den Brenner. Öffnen Sie das Sauerstoffventil langsam, bis Sie drei deutliche Zonen sehen. Sie sollten den inneren Kegel, den federförmigen Acetylenkegel und die äußere Hülle sehen. Öffnen Sie das Sauerstoffventil weiter langsam, bis die Feder in den inneren Kegel verschwindet. Sie haben nun eine neutrale Flamme.

Für eine carburisierende Flamme öffnen Sie das Ventil an der Acetylenflasche langsam, bis die Feder die zwei- bis dreifache Länge des inneren Kegels erreicht. Für eine oxidierende Flamme erhöhen Sie den Sauerstoffdurchfluss, bis der innere Kegel etwa ein Viertel seiner ursprünglichen Größe beträgt. Sie sollten auch das charakteristische Zischen hören.