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Welche Werkstoffe sind schweißbar?

Da die Schweißmöglichkeit und Schweißsicherheit durch Maschinen und Hilfsmittel stark beeinflusst werden können, ist die Betrachtung der grundsätzlichen Schweißeignung eines Stoffes meist am wichtigsten.

Dabei kann es vorkommen, dass ein Stoff, der zur Schmelzschweißung nicht geeignet ist, für eine Pressschweißung sehr gut geeignet sein kann. Die Schweißeignung kann also immer nur in Bezug auf ein Schweißverfahren bewertet werden.

 

Werkstoffe und Metallguss

Schweißbarkeit von Bauteilen

Die Schweißbarkeit von Bauteilen wird anhand von drei Kriterien entschieden.

  1. Bei der Schweißeignung betrachtet man die Fähigkeit des Stoffes, sich beim Anwenden einer Schweißtechnik untrennbar mit einem gleichen oder anderen Stoff zu verbinden.
  2. Die Schweißmöglichkeit bezieht sich auf eine angemessene Ausstattung zur Durchführung des geplanten Schweißverfahrens, richtet sich also nach einem geeigneten Arbeitsplatz.
  3. Bei der Schweißsicherheit wird die Wahrscheinlichkeit abgewogen, mit welcher es durch die Einflüsse während des Schweißens zu Verformungen oder anderen Fehlern kommen kann.

Welche Eigenschaften sollte ein schweißbarer Werkstoff aufweisen?

Generell gilt laut einem Auszug des DVS – Merkblatt 2902-2:[1] „Schweißeignung ist vorhanden, wenn unter Beachtung qualitativer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte eine den Anforderungen genügende Punktschweißung hergestellt werden kann.“ (Zu den DVS Merkblättern)

Die wichtigste Fähigkeit eines Stoffes ist, dass er seine Festigkeit nach der Schweißung und nach dem Erkalten wiedererlangt. Gleichzeitig ist aber eine hohe Warmverformbarkeit zuträglich für gute Schweißergebnisse.

Bei Schmelzschweißverfahren sollten die Schmelztemperaturen der zu verschweißenden Stoffe möglichst nah beieinander liegen. Zu große Differenzen der Schmelztemperaturen erschweren den Vorgang oder können ihn sogar unmöglich machen.

Eine geringe thermische Leitfähigkeit vereinfacht das Verfahren, weil weniger Wärme eingebracht werden muss. Verfügt der Stoff über eine große thermische Leitfähigkeit, muss aufgrund der Wärmeableitung von der Schweißstelle in den Werkstoff deutlich mehr Hitze zugeführt werden. Stoffe mit einer extrem niedrigen Leitfähigkeit allerdings (Glas, Kunststoff) neigen häufig zum Reißen und Brechen.

Die Rolle der Chemie beim Schweißen

Durch die Erwärmung bis zum Schmelzpunkt oder die große Krafteinwirkung werden die betroffenen Bereiche der Werkstücke in ihrer chemischen Zusammensetzung verändert. Diese Veränderung kann bei einigen Werkstoffen zu einer gravierenden Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen und disqualifiziert diese Stoffe für eine Schweißung.

Bei Stählen hängt die Schweißeignung stark mit dem Kohlenstoffgehalt zusammen. Bei einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,2 % sollten Vorkehrungen getroffen werden, da diese zur Rissbildung neigen. Diese Gefahr wird durch Vorwärmen und Spannungsarmglühen deutlich reduziert.

Vorsicht ist beim Schweißen von Legierungen geboten, da bereits ein geringer Legierungsanteil von wenigen Prozent die Eigenschaften des Stoffes maßgeblich verändern kann. Die Schweißeignung des Stoffes verändert sich also möglicherweise durch die Legierung, wodurch ein anderes Schweißverfahren besser geeignet ist als für den Stoff in Reinform.

Welche Stoffe sind zum Schweißen geeignet?

Alle Stoffe, deren Erhitzung mit einer Brandgefahr oder Explosionsgefahr verbunden ist, eignen sich nicht zum Schmelzschweißen. Beispiele sind Behälter, in denen sich brennbare Flüssigkeiten befinden oder befanden. Das gleiche gilt für die Arbeit in der Nähe derartiger Gefahrenstoffe. Bei einer Schmelzschweißung ist immer eine offene Zündquelle vorhanden, die Flüssigkeiten oder Gasgemische in der Nähe entzünden kann.

Generell sind alle Metalle zum Schweißen geeignet, da diese über eine Duktilität verfügen. Das bedeutet, dass sich Metalle verbiegen lassen, anstatt zu brechen. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um Stähle, andere eisenhaltige Metalle oder Nichteisenmetalle handelt.

Weiterhin können mit einigen Schweißverfahren auch Kunststoffe und sogar Glas verschweißt werden. Bei diesen Stoffen ist allerdings eine möglichst geringe und zielgerichtete Wärmezufuhr wichtig, da Glas bei großen Temperaturunterschieden zum Reißen neigt und Kunststoffe nur bedingt feuerfest sind.

Werkstoffe und Schweißverfahren

Schweißverfahren Werkstoff
Gasschmelzschweißen Unlegierte Stähle
E-Handschweißen Alle Stähle
Widerstandspunktschweißen Alle Metalle
WIG-Schweißen Alle Metalle
MIG-Schweißen Legierte Stähle, Nichteisenmetalle
MAG-Schweißen Alle Stähle
Laserstrahlschweißen Alle Stähle, Leichtmetalle, Glas
Plasma-Schweißen Alle Stähle, Leichtmetalle
Kaltpressschweißen Nichteisenmetalle, Keramik
Reibschweißen Metalle, Kunststoffe
Ultraschallschweißen Metalle, Kunststoffe
Sprengschweißen Metalle
Elektromagnetisches Pulsschweißen ferromagnetische Metalle

 

Dokumentationen über Schweißen

Es lohnt sich auch einen Blick in Youtube und Co. zu werfen, dort gibt es anschauliche Informationen zu Schweißverfahren und Hintergründen.


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