Gasschweißflammen: Neutral, Karburisierend, Oxidierend – Einstellung & Anwendung

Die Flamme ist das Herzstück des Gasschweißens. Durch das Mischungsverhältnis von Sauerstoff und Acetylen (oder anderem Brenngas) lassen sich drei charakteristische Flammentypen einstellen, die Metallurgie, Nahtqualität und Eignung für Werkstoffe bestimmen. Dieser Artikel erklärt Einstellung, Erkennungsmerkmale und Anwendungen.

Die drei Flammentypen im Detail

1. Neutrale Flamme (Neutral Flame) – Der Standard

Einstellung: Stöchiometrisches Verhältnis O₂ : C₂H₂ ≈ 1,1 : 1 (Volumen). Praktisch: Erst leicht carburisierend einstellen (Feder sichtbar), dann O₂ zudosieren bis Feder gerade verschwindet.
Struktur (3 Zonen):

1. Innerer Kegel (Inner Cone): Hell, scharf begrenzt, bläulich-weiß. Temperaturspitze ~3100–3300 °C (Spitze ~3300 °C, Basis ~2300 °C). Zone der vollständigen Verbrennung zu CO₂ + H₂O.
2. Reduzierende Zone (Reducing Zone / Acetylene Feather): Bei neutraler Flamme minimal/abwesend. Bei carburisierender Flamme: weiße "Feder" (ungespaltener C₂H₂, C).
3. Außenhülle (Outer Envelope / Flame Sheath): Hellblau, leuchtend. Nachverbrennung von CO & H₂ mit Umgebungsluft-O₂. Temperatur ~1200–1500 °C.

Anwendung: Universell für Schweißen von: Baustählen, Feinkornstählen, Gusseisen, Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel, Aluminium (mit Flussmittel), Edelstahl (mit Flussmittel). Nicht für Messing (Zn-Verdampfung), hochfeste Stähle (H₂-Gefahr), reaktive Metalle (Ti, Zr).

2. Karburisierende Flamme (Carburizing Flame) – Reduzierend, Kohlenstoff-reich

Einstellung: Acetylen-Überschuss. Von neutraler Flamme: Acetylen-Ventil weiter öffnen → weiße "Feder" (Acetylene Feather) wächst am inneren Kegel. Länge der Feder ≈ 1–2 × Kegellänge = Maß für Überschuss.
Struktur (3 Zonen):

1. Bläulich-weißer innerer Kegel (verkürzt).
2. Deutliche weiße Feder (Acetylen-Überschuss, 2× C).
3. Hellblaue Außenhülle.

Geräusch: Grobes, rauschendes Zischen.
Metallurgische Wirkung: Kohlenstoff diffundiert in Schmelzbad → Erhöhung C-Gehalt. Bei Stahl: Härtung der Naht, Versprödung, Rissgefahr!
Anwendung:

• Hartlöten (Schutz vor Oxidation).
• Auftragsschweißen (Hartauftragung, Stellit).
• Schweißen von Nickel-Legierungen (Monel, Inconel), Grauguss (C-Ausgleich).
• Nicht für Stahl-Schweißnähte (außer gezielter Karburierung).

3. Oxidierende Flamme (Oxidizing Flame) – Sauerstoff-Überschuss

Einstellung: O₂-Überschuss. Von neutraler Flamme: O₂-Ventil öffnen → innerer Kegel verkürzt sich stark (~1/10), wird spitz, leicht violett. Pfeifendes Geräusch.
Temperatur: Höchsttemp. an Kegelspitze ~3300–3500 °C (höchste der drei Flammen!).
Metallurgische Wirkung: Stark oxidierend. Fe → FeO (Schlacke), Legierungselemente (Mn, Si, Cr) oxidieren. Bei Stahl: Poröse, oxidierte, spröde Naht. Zn (Messing) verdampft stark.
Anwendung:

• Schweißen von Messing (Zn-Verdampfung durch Überschuss-O₂ kompensieren – "Bronzeschweißen").
• Schweißen von Bronze, Kupfer (oxidierende Schlacke schützt).
• Manganhaltige Stähle (Hadfield-Stahl), Gusseisen (Si-Oxidation).
• Nicht für: Baustähle, Edelstähle, Al, Ni-Basis (Versprödung, Porosität, Korrosionsminderung).

Flammenwahl-Leitfaden

Werkstoff	Empfohlene Flamme	Bemerkung
Unlegierter / Legierter Stahl (Schweißen)	Neutral	Standard. Karburisierend → Rissgefahr. Oxidierend → Porosität/Versprödung.
Edelstahl (austenitisch)	Neutral (leicht reduzierend)	Mit Flussmittel. Oxidierend → Cr-Verlust → Korrosionsminderung.
Aluminium & Legierungen	Neutral (leicht carburisierend)	Mit Flussmittel (entfernt Oxydhaut). Kein O₂-Überschuss!
Kupfer & Legierungen (Messing, Bronze)	Oxidierend (Messing), Neutral (Bronze)	Messing: Oxidierende Flamme bindet Zn-Dampf. Bronze: Neutral.
Nickel & Legierungen (Monel, Inconel)	Leicht carburisierend	Schützt vor Oxidation, verbessert Benetzung.
Grauguss	Karburiierend / Neutral	C-Ausgleich, Graphitbildung fördern.
Hartlöten / Auftragsschweißen	Karburiierend	Reduzierende Atmosphäre, C-Schutz.

Praxistipps zur Flammen einstellung

1. Brennerdüse passend zur Blechdicke wählen (Hersteller-Tabelle).
2. Brenngas (Acetylen) öffnen → anzünden → gelbe Rußflamme.
3. O₂ zudosieren → Ruß verschwindet → helle, rauschende Flamme (carburisierend).
4. O₂ weiter zudosieren → weiße Feder am Kegel verkürzt → verschwindet → Neutrale Flamme (Ziel für 90 % Anwendungen).
5. O₂ weiter → Kegel spitz, violett, pfeifend → Oxidierende Flamme.
6. Immer von carburisierend → neutral → oxidierend einstellen (nicht umgekehrt – Überhitzung Düse).
7. Flamme regelmäßig nachjustieren (Druckschwankungen, Düsenverschleiß).

Die Beherrschung der drei Flammentypen und ihre werkstoffgerechte Wahl ist Grundvoraussetzung für qualitativ hochwertige Gasschweißnähte. Die neutrale Flamme ist der universelle Standard – Abweichungen nur bei spezifischen metallurgischen Erfordernissen (Karbidbildung, Oxidationsschutz, Zn-Kontrolle) und mit Fachkenntnis!