11 Schweißverfahren im Überblick: Lichtbogen, Gas, Widerstand, Laser & mehr

Schweißen verbindet Werkstoffe (meist Metalle) durch Wärme und/oder Druck, oft mit Zusatzwerkstoff. Es gibt über 100 Verfahren – dieser Artikel strukturiert die 11 wichtigsten Gruppen nach Energiequelle und Physik, mit Typen, Prinzipien und typischen Anwendungen.

Klassifizierung der Schweißverfahren (nach DIN EN ISO 4063)

1. Lichtbogenschweißen (Arc Welding) – Energie: Elektrischer Lichtbogen

Lichtbogen zwischen Elektrode & Werkstück (oder zwei Elektroden) → ~3000–6000 °C. Schutzgas/Schlacke schützt Schmelzbad.

• E-Hand (MMA / SMAW / 111): Umhüllte Stabelektrode (schmilzt ab = Zusatzwerkstoff). Universal, mobil, alle Positionen. Bau, Rohrleitungen, Reparatur.
• MIG/MAG (GMAW / 131/135): Endlosdraht + Schutzgas (Aktiv MAG: CO₂/Ar-CO₂ für Stahl; Inert MIG: Ar/He für Al, Cu, Ni). Hohe Leistung, automatisierbar. Auto, Apparate, Behälter.
• WIG (GTAW / 141): Wolfram-Elektrode (nicht schmelzend) + Schutzgas (Ar/He) + separater Zusatzdraht. Höchste Qualität, alle Werkstoffe, dünne Bleche. Rohrleitungen, Apparate, Luftfahrt.
• Fülldraht (FCAW / 136/138): Draht mit Füllstoff (Schlackebildner, Legierung). Mit/ohne Schutzgas. Hohe Abscheidung, gut für Dickwand, Außenbereich. Schiffbau, Offshore.
• UP-Schweißen (SAW / 121): Lichtbogen unter Schicht Granulatschlacke. Sehr hohe Leistung, tiefe Einbrandtiefe, keine Lichtbogenstrahlung. Längsnähte (Rohre), Behälterböden, Großkonstruktionen.
• Plasmalichtbogenschweißen (PAW / 15): Konstriktorischer Lichtbogen (Wasserstoff/Ar) durch Wasserkühlungdüse. Höhere Energiedichte, stabilerer Bogen als WIG. Feinblech, Präzision, Mikroplasma (< 1 mm).

2. Thermochemisches Schweißen (Thermochemical Welding)

• Gasschweißen (OAW / 311): Acetylen/Sauerstoff-Flamme (~3100 °C). Langsam, mobil, keine Stromversorgung nötig. Reparatur, Installation, Kunsthandwerk, Weichlöten.
• Thermitschweißen (Aluminothermic / 32): Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + Fe (flüssig, ~2500 °C). Für Schienenstoßschweißen, Reparatur massiver Gussteile, Kupferverbindungen (Erdung).

3. Widerstandsschweißen (Resistance Welding) – Energie: Joulesche Wärme (I²Rt)

Kraft + Strom durch Fügezone → Wärme an Grenzflächen (höchster Widerstand). Kein Zusatzwerkstoff. Hohe Rate, automatisierbar.

• Punktschweißen (Spot / 21): Überlappende Bleche. Elektroden drücken & leiten Strom. Auto-Karosserie (tausende Punkte/Auto).
• Nahtschweißen (Seam / 22): Rollende Elektroden → überlappende Punkte / dichte Naht. Behälter, Tanks, Rohre.
• Buckelschweißen (Projection / 23): Erhebungen (Buckel) auf einem Teil konzentrieren Strom. Mehrere Punkte simultan. Muttern, Bolzen, Verschraubungen.
• Blitzschweißen (Flash / 24): Teile stoßen an, Funken (Blitz) reinigen/erhitzen → Upsetting. Wellen, Kettenglieder, Schienenstöße.
• Hochfrequenz-Schweißen (HF / 25): Induktiver Strom in Rohrnaht (Längsnaht). Rohrproduktion (ERW).

4. Kaltdruckschweißen (Cold Pressure Welding / 27)

Keine Wärme! Hoher Druck bei Raumtemperatur → plastische Verformung, Aufbruch Oxidhaut → Kaltverschweißung. Für Drähte, Folien, Al/Cu-Leiter (Kabelschuhe). Hohe Drücke nötig (Al ~1400–2800 MPa).

5. Reibschweißen (Friction Welding / 42/43) – s. Artikel 1001043573

6. Laserschweißen (Laser Beam Welding / 52)

Fokussierter Laserstrahl (Faser, Scheibe, CO₂) →极高 Energiedichte (~10⁶ W/cm²). Schlüsselloch-Effekt (Keyhole) → tiefe, schmale Naht. Hohe Geschwindigkeit, geringer Wärmeeintrag, automatisierbar. Auto (Getriebe, Karosserie), Medizintechnik, Elektronik, Batteriezellen. Hybrid: Laser + MIG (Laserhybrid).

7. Elektronenstrahlschweißen (Electron Beam Welding / 51)

Fokussierter Elektronenstrahl im Vakuum (oder Teilvakuum). Extrem hohe Energiedichte, tiefe Naht (Verhältnis Tiefe/Breite > 20:1). Kein Schutzgas nötig. Hohe Investition (Vakuumkammer). Luftfahrt (Titan), Nuklear, Medizintechnik, Getriebe.

8. Ultraschallschweißen (Ultrasonic Welding / 44)

Hochfrequente Schwingung (20–40 kHz) + Kraft → Reibung an Grenzfläche → Wärme → Bindung. Für Dünnbleche, Drähte, Kunststoffe, Batteriepole (Al/Cu-Folien). Zykluszeit < 1 s.

9. Diffusionsschweißen (Diffusion Bonding / 45)

Hohe Temperatur + Druck + Zeit (Stunden) im Vakuum/Schutzgas → Atomare Diffusion an Grenzfläche. Keine makroskopische Verformung. Für komplexe interne Kanäle (Wärmetauscher), dissimilar Metals, Keramik-Metall. Luftfahrt, Mikrosystemtechnik.

10. Explosionsschweißen (Explosion Welding / 46)

Sprengstoff beschleunigt Flyer-Platte auf Base-Platte → Stoßwelle → Jet-Bildung (Reinigung) + Hochdruckverformung → metallurgische Bindung (Wellennaht). Für großflächige Plattenverbunde (Cladding): Titan/Stahl, Cu/Stahl, Al/Stahl. Reaktorböden, Wärmeübertrager, Schiffsrümpfe.

11. Freiformschweißen / Schmiedeschweißen (Forge Welding / 41)

Ältestes Verfahren: Erhitzen im Schmiedefeuer + Hämmern/Pressen. Heute künstlerisch (Damast, Messer), Restaurierung, Spezialanwendungen. Erfordert hohe Schmiedekunst.

Sicherheit & Auswahl

Jedes Verfahren hat spezifische Gefahren: Lichtbogenstrahlung (UV/IR), Rauch/Gase, elektrischer Schlag, Brand/Explosion (Gas, Pulver), Lärm. Persönliche Schutzausrüstung (PSA), Absaugung, Brandschutz, Qualifikation (Schweißerprüfung nach ISO 9606) sind Pflicht.

Die Verfahrenswahl hängt ab von: Werkstoff, Dicke, Geometrie, Nahtqualität (Zugfestigkeit, Dichtheit, Optik), Losgröße, Automatisierbarkeit, Kosten, Umgebungsbedingungen (Baustelle vs. Werkstatt). Moderne Fertigung kombiniert oft Verfahren (z. B. Laserhybrid, MIG für Fülle + Laser für Tiefe).