Mit Schweißen assoziieren wir in erster Linie Verfahren zum Verbinden von Werkstoffen bei hohen Temperaturen unter Verwendung von Gasen oder Elektrizität, wie das Gasschweißen oder das Lichtbogenschweißen. Es gibt aber auch andere Schweißverfahren, die zum Thema Schweißen gehören. Dazu gehören Techniken:
- elektrisches Widerstandsschweißen
- Reibschweißen
- Löten
- Verklebung
ELEKTRISCHES SCHWEISSEN
Bei dieser Methode werden die Materialien durch Druck lokal verbunden, begleitet von einer Erwärmung oder einem Schmelzen der Materialien durch die Wärme eines elektrischen Widerstandsstroms, der durch sie fließt, unter Anwendung der Joule-Lenz-Beziehung. Es werden keine Fremdmaterialien als Bindemittel benötigt. Diese Methode wird am häufigsten beim Verbinden von Blechen, Profilen oder Teilen in Konstruktionen mit einer bestimmten Konstruktion verwendet. Die Qualität der Schweißverbindung wird maßgeblich von der Wärmemenge und dem Anpressdruck beeinflusst, wobei der Widerstand der zu schweißenden Teile, der Übergangswiderstand zwischen den Teilen und dem Material sowie die Schweißelektrode berücksichtigt werden. Diese bestimmen die erforderliche Wärmemenge, den Stromstärkebereich und die Dauer des Schweißvorgangs in einem bestimmten Verfahren. Beim Elektroschweißen sind die am häufigsten verwendeten Verfahren:
- Punkt
- linear
- Bottom-up
- Buckel
Die Wahl der geeigneten Methode hängt von den verwendeten Konstruktionslösungen ab. Das Widerstandsschweißen ist in der Industrie weit verbreitet, da eine Vielzahl von Materialien mit diesem Verfahren verbunden werden kann. Dazu gehören Eisen- und Nichteisenmetalle, Kohlenstoffstähle, legierte Stähle und hochlegierte Stähle, Aluminium, Nickel, Kupfer, Titan und deren Legierungen. Es können auch Stahlbleche mit Zink-, Aluminium- oder Kadmiumbeschichtung verbunden werden.
REIBSCHWEISSEN
Bei diesem Verfahren werden die Bauteile durch die Temperatur, die durch die Reibung ihrer Oberflächen aneinander entsteht, miteinander verbunden. Dabei wird eines der Bauteile fixiert und das andere unter Druck in eine Drehbewegung relativ zu ihrer gemeinsamen Achse versetzt. Die Technik nutzt das Phänomen des Kriechens und der Diffusion von Partikeln, wenn feste Materialien miteinander verbunden werden. Bei diesem Vorgang wird Energie gewonnen, die in Wärme umgewandelt wird, die benötigt wird, um die Oberflächen der zu verbindenden Metalle auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des betreffenden Materials zu erhitzen. Die Temperatur wird durch die aus der Klemmkraft gewonnene Energie gesteuert, und zwar nach der folgenden Formel: höhere Klemmkraft = höherer Energiegewinn = höhere Temperatur. Sobald durch Reibung eine ausreichende Duktilität erreicht ist, werden die zu verbindenden Objekte fixiert und dann einer Kontaktkraft ausgesetzt, die in den meisten Fällen größer ist als die Kontaktkraft, die bei der Erwärmung der Kontaktflächen angewendet wird. Das Reibschweißen ist eine relativ junge Entwicklung, die in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts aufkam, aber heute in der Metallindustrie in großem Umfang eingesetzt wird, insbesondere bei der Herstellung von Großserien wie Werkzeugen, Autoteilen und Aluminiumfelgen. Die Technologie wird ständig weiter erforscht und verbessert, und es gibt neue und immer breitere Anwendungen.
BUTTING
Es handelt sich um ein anderes Verfahren als das Schweißen, bei dem die Bauteile verbunden werden, ohne sie zu schmelzen. Nur das Füllmaterial wird geschmolzen. Das zum Kleben verwendete Material muss einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als die zu lötenden Teile. Das am häufigsten verwendete Verbindungsmaterial im Lötprozess ist Flussmittel und Lot. Ein wichtiges und charakteristisches Merkmal dieser Technik ist der Spalt zwischen den zu lötenden Bauteilen, der so genannte Lötspalt, und seine Kapillareigenschaften. Das heißt, die Fähigkeit des flüssigen Lots, den Spalt zu füllen, hängt eng mit dem Innendruck des Spalts und dem Umgebungsdruck zusammen. Die Breite des Schweißspaltes hat neben der Dichte und Viskosität des Lotes und der Oberflächenspannung den größten Einfluss auf die Kapillarität. Wenn das Fügeverfahren einen nicht-kapillaren Spalt oder eine Abschrägung der zu schweißenden Teile beinhaltet, wird der Vorgang als Hartlöten bezeichnet. Das Hartlöten kann je nach den dabei verwendeten Temperaturen in zwei Verfahren unterteilt werden. Weichlöten, bei dem die Verbindung bei Temperaturen bis 450 °C erfolgt, und Hartlöten, bei dem der Prozess bei Temperaturen über 450 °C abläuft. Hartlöten ist eine der beliebtesten und ältesten Techniken zum Verbinden von Materialien, die bereits 5.000 v. Chr. bekannt war. In der Archäologie gibt es zahlreiche Beispiele für Artefakte in Form von Ornamenten oder Schmuck, die mit dieser Technologie aus Edelmetallen hergestellt wurden. Heute ist das Löten neben dem Schweißen das am häufigsten verwendete Verbindungsverfahren. Wir verwenden es sowohl für Metalle als auch für Nichtmetalle, wie Keramik, Glas, Graphit und viele andere, und zwar nicht nur für homogene Verbindungen, sondern auch für das Verbinden strukturell unterschiedlicher Materialien.
GLUING
Es handelt sich um ein Verfahren zum Verbinden von uniformen und unähnlichen Materialien unter Verwendung einer nichtmetallischen Substanz als Bindemittel in Form eines Klebstoffs. Die Wahl des richtigen Klebstoffs ist ein besonders wichtiger technologischer Faktor, da er die Funktionalität der Verbindung bestimmt, da er einen erheblichen Einfluss auf die mechanische Festigkeit der Verbindung, die Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, die Elastizität der Verbindung und ihre Haltbarkeit unter ungünstigen Umweltbedingungen hat. Um die richtige Verbindung zu finden, müssen wir die Art der zu verbindenden Materialien in einem bestimmten technologischen Prozess berücksichtigen, wobei die Art der Konstruktion und ihr Zweck sowie der Einfluss der Betriebsbedingungen auf die Funktion der Verbindung zu berücksichtigen sind. Der erste Schritt bei der Verklebung ist die richtige Vorbereitung der zu verbindenden Elemente, die sich auf die Qualität und die Eigenschaften der Verbindung auswirkt. Ein wichtiges Element des Klebeprozesses ist die Art des Auftragens des Klebstoffs, sei es manuell oder maschinell. Wichtig ist die richtige Dicke der aufgetragenen Klebeschicht und ihre gleichmäßige Verteilung auf den zu verbindenden Flächen. Die Methode zum Auftragen des Klebstoffs wird anhand seiner Eigenschaften wie Viskosität, Konsistenz und Verwendungsdauer ausgewählt. Je nach Art des Klebstoffs und seiner Anwendung wird er auf eine oder beide zu verbindenden Flächen durch Punkt, Linie, Stich oder Fläche aufgetragen. Das letzte Element des Klebeprozesses ist die Aushärtung. Sie hängt von der Art des verwendeten Klebstoffs ab und kann durch einen physikalischen Prozess oder eine chemische Reaktion unter Verwendung von Wärme oder ultravioletter Strahlung erfolgen. Zeit, Temperatur, Druck und Fixierung der zu verklebenden Teile sind wichtig für die Aushärtung.
