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Schweißer verwenden seit den 1920er Jahren Schutzgase, um ihre Arbeit zu schützen, aber mit Beginn des Zweiten Weltkriegs wurden diese Gase von einer Nischenpraxis zu einem kommerziellen Standard.
Wenn Sie Schweißer sind oder werden wollen, müssen Sie diese Gase kennen und wissen, wie sie beim Schweißen eingesetzt werden. Sie werden auf jeder Baustelle und bei jedem Projekt verwendet.
Warum sind Schutzgase beim Schweißen wichtig?
Schutzgase werden hauptsächlich verwendet, um das geschmolzene Metall vor der Verunreinigung und Oxidation zu schützen, die durch diese schädlichen Gase in der Atmosphäre verursacht werden:
- Sauerstoff
- Kohlendioxid
- Stickstoff
- Wasserdampf
Sie beeinflussen auch wichtige Teile des Schweißprozesses 1:
- Lichtbogen- und Metallübertragungseigenschaften
- Breite der Schmelzzone
- Schweißgeschwindigkeit
- Schweißeindringung
- Oberflächenformmuster
- Neigung zu Unterschnitten
Warum ist das alles wichtig? Die Eigenschaften der verschiedenen Gase, die in der Schweißausbildung verwendet werden, werden in realen Schweißprojekten eingesetzt. Und die Wahl des falschen Gases kann zu Schweißfehlern und Unterbrechungen führen. 2
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Was sind Schutzgase?
Schutzgase sind inerte oder halbinerte Gase, die die Schweißnaht vor diesen schädlichen Gasen in der Atmosphäre schützen:
- Sauerstoff
- Kohlendioxid
- Stickstoff
- Wasserdampf
Diese Gase können die Schweißnaht beschädigen. 3 Schutzgase können auch die Wärmemenge, die der Lichtbogen erzeugt, und das Aussehen der entstehenden Schweißraupe beeinflussen. 4
Um zu verstehen, warum diese Gase wichtig sind, müssen wir aufschlüsseln, wie genau sie das Schweißen beeinflussen.
Wie werden Schutzgase beim Schweißen verwendet?
Auch als Edelgase bekannt, sind Schutzgase farblos, geruchlos und nicht chemisch reaktiv. 5 Beim Schweißen werden Argon und Helium als Schutzgase verwendet. Sehen wir uns ihre Eigenschaften an. 6
Argon
Argon macht 1 Prozent der Luft aus und ist ein Nebenprodukt der Luftreduktionsprozesse, die zur Herstellung von Sauerstoff verwendet werden. Dieses Gas eignet sich gut für Schutzgasschweißungen in flacher Lage und in tiefen Einstichen.
Argon ist für leichtere Starts und Wechselstromanwendungen sowie für längere Lichtbögen bei niedrigeren Spannungen geeignet. 7 In reiner Form wird Argon häufig mit Aluminium und Nichteisenmetallen verwendet.
Der Zusatz von Helium verbessert die Wärmeübertragungseigenschaften von Argon, und die Kombination von Argon mit Kohlendioxid oder Sauerstoff kann zur Stabilisierung des Lichtbogens beitragen. 8
Helium
Helium eignet sich gut für maschinelle Anwendungen, ist aber beim manuellen Schweißen weniger fehleranfällig. Da reines Helium einen unregelmäßigen Lichtbogen erzeugt, kann es bei der Arbeit mit Stahl zu Spritzern kommen.
Reines Helium ist jedoch ideal für Magnesium, Kupfer und Aluminium. Im Gemisch mit Argon kann Helium zur Kathodenreinigung eingesetzt werden. Andere Mischungen können für Aluminium und Edelstahl verwendet werden. 9 10
Wie werden semi-inerte Gase beim Schweißen verwendet?
Gase mit geringer Reaktivität werden als semi-inert bezeichnet. Diese semi-inerten Gase werden beim Schweißen verwendet:
- Wasserstoff
- Sauerstoff
- Kohlendioxid
- Stickstoff
Sie können rein oder als Gemisch verwendet werden. In der richtigen Menge eingesetzt, können Halbschutzgase die Qualität einer Schweißnaht verbessern. 11
Wasserstoff
Wasserstoff wird oft in Kombination mit anderen Gasen verwendet. Als Zusatz zu Argon kann er den Einbrand vertiefen und die Schweißgeschwindigkeit erhöhen. Bei Edelstahlsorten, die empfindlich auf Sauerstoff reagieren, kann er zu saubereren Schweißflächen und besseren Raupenprofilen führen.
Die Mischung aus Argon, Kohlendioxid und Wasserstoff kann die Lichtbogentemperatur erhöhen, den Lichtbogen verengen und den Einbrand verbessern.
Wasserstoff ist jedoch nicht perfekt. Bei unsachgemäßer Anwendung kann er zu Schweißporosität führen, ein Phänomen, das durch zu viel eingeschlossenes Gas hervorgerufen wird und zur Bildung von runden Löchern führt. Bei kohlenstoffhaltigen und niedrig legierten Stählen kann es auch zu Rissen unter der Schweißraupe kommen. 12 13
Stickstoff
Stickstoff erhöht den Einbrand und die Lichtbogenstabilität. Stickstoffhaltige Gasgemische können die mechanischen Eigenschaften von stickstoffhaltigen Legierungen verbessern und Lochfraß und Stickstoffverlust aus dem Metall verhindern. 14
Sauerstoff
Wie Wasserstoff wird auch Sauerstoff in der Regel zusammen mit anderen Gasen zum Schutz der Schweißnaht verwendet.
Sauerstoff wird zum Beispiel in der Regel in Kombination mit Argon während des Schweißprozesses verwendet, um folgende Vorteile zu erzielen:
- Stabilisierung des Lichtbogens
- Minimierung der Spritzer
- Verbesserung des Metalltransfers
Dieses Gas kann jedoch Oxidation verursachen, weshalb es bei Kupfer, Aluminium oder Magnesium nicht verwendet werden kann.
Und seien Sie vorsichtig bei der Verwendung: Ein Übermaß an Sauerstoff kann zu Sprödigkeit führen. 16
Kohlendioxid
Kohlendioxid eignet sich am besten für Stahl und ist besonders beim Metall-Inertgasschweißen (MIG) nützlich, da es die Schweißgeschwindigkeit, die Eindringtiefe und die mechanischen Eigenschaften erhöht.
Kohlendioxid ist zwar kostengünstig, hat aber beim Schweißen auch seine Tücken. Es verursacht einen wackeligeren Lichtbogen und Spritzerverluste, und bei der Arbeit mit Kohlendioxid kann es zu einer starken Rauchentwicklung auf der Baustelle kommen. Durch Mischen von Kohlendioxid mit Argon können jedoch Spritzer minimiert werden. 17 18
Kohlendioxid sollte auch nicht für dünne Metalle wie Aluminium verwendet werden. Es ist in der Regel zu heiß für dünnes Metall.
Jeder, der sich zum Schweißer ausbilden lässt oder daran interessiert ist, muss wissen, welche wichtige Rolle diese Gase beim Schweißen spielen. Der beste Weg, um zu lernen, wie man diese Gase bei Schweißprojekten anwendet, ist, Werkzeuge in der Hand zu haben und einen Ausbilder an seiner Seite zu haben, aber dieser Spickzettel wird Ihnen helfen, sich im Voraus vorzubereiten.
Die kleinen Details sind beim Schweißen von großer Bedeutung. Überprüfen Sie die mechanischen Eigenschaften von Metallen, um Ihr Verständnis für die wissenschaftlichen und technischen Aspekte der Arbeit eines Schweißers zu erweitern.
Zusätzliche Quellen
1 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuch Seite 274
2 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
3 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
4 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuch Seite 387
5 – http://www.dictionary.com/browse/inert-gas
6 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
7 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuch Seite 387
8 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
9 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuchseite 387
10 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
11 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
12 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuch Seite 388
13 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
14 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
15 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuch Seite 274
16 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/
17 – Titel: Welding Principles and Applications; Author: Larry Jeffus; Delmar Cengage Learning; Siebte Auflage; Lehrbuchseite 274
18 – https://www.bakersgas.com/weldmyworld/2011/05/09/shielding-gases-used-in-welding/