| Fachbericht - Schweißtechnik So oder so! Formieren führt zu besseren Nähten. Bessere Qualität bei weniger Nacharbeit Wir können nicht schön, wir können nur billig? Wer sich diese Philosophie zu Eigen macht, braucht sich nicht zu wundern, wenn ihm die Kunden die Teile um die Ohren hauen. Wer zum Beispiel Behälter oder Rohre schweißt, muss deshalb formieren. Denn das Auge isst mit. Autor: Thomas Preuß, Stuttgart
Das Innenleben eines selbst kühlenden Bierfasses, eines so genannten „Cool Kegs“, sieht sich sicher kaum jemand genauer an. Die meisten freuen sich, dass sie an einem heißen Sommertag am Badesee den Nippel ziehen können, der auch bei über 30 Grad Celsius die eingebaute Selbstkühlung in Gang setzt: Nach kürzester Zeit hat das Bier frische 7 bis 9 Grad. Und das Fass hält die Temperatur für einen ganzen Tag lang. Wie das funktioniert, soll hier nicht beschrieben werden (Interessenten können sich auf den Internet-Seiten der Tucher-Brauerei einen Kurzfilm dazu ansehen: www.tucher.de). Aber wie es geht, dass das Innenleben auch etwas fürs Auge ist (oberes Bild), sollte doch mal jemand hineinschauen – das wollen wir erklären. Die Innenbehälter solcher Cool Kegs bestehen aus hochlegiertem, austenitischem Stahl. Wer einen derartigen Werkstoff schweißt, der muss die Schweißnaht vor zu starken Verzunderungen schützen. Das gilt überhaupt für alle hochlegierten Stähle – Verbindungen aus Eisen, Chrom, Nickel oder Molybdän. Denn sobald sich diese Metalle über eine kritische Grenze von etwa 250 Grad Celsius hinaus erwärmen, können sie oxidieren. Vorausgesetzt, sie kommen mit Sauerstoff in Berührung. Die Folge sind hübsche Anlauffarben: Blau, Schwarz oder Gelb. Nur: Bunt ist beim Schweißen nicht schön, sondern ein Qualitätsmangel. Wer die Farben wieder entfernen will, kann das Material beizen. Das ist allerdings ein erheblicher Aufwand, kostet Zeit und Geld, von den zu entsorgenden Chemikalien nicht zu reden. Und: Das Ergebnis lässt gelegentlich trotzdem zu wünschen übrig. Einfacher ist es, die Oxidation von vornherein zu verhindern. Dazu muss die Naht während des Schweißprozesses formiert werden. Das klingt schwieriger, als es ist – und lohnt sich. Das Verfahren besteht darin, den Sauerstoff aus den Nahtbe-reichen an der Ober- wie der Wurzel-seite zu verdrängen. Dafür werden Schutzgase eingesetzt, wie Argon (Ar), Argon-Wasserstoff (ArH2) oder Argon-Helium (ArHe). Ein klassisches Formiergas ist auch Stickstoff-Wasser-stoff (NH2). Welches Gas verwendet wird, hängt vom Werkstoff ab. Manche Materialien reagieren mit Wasserstoff, so dass er nicht eingesetzt werden kann und Argon sehr häufig das Mittel der Wahl ist. Wer bei Längsnäh-ten die Wurzelseite schützen will, kann auf der Rückseite der beiden aneinander zu fügenden Teile oder Enden eines Werkstückes eine Kupfer-schiene mit kleinen Bohrungen anbringen, durch die das Gas zugeführt wird (Bild rechts). Die Naht auf der Oberseite wird durch eine Schleppdüse formiert; das ist eine Zusatzdüse, die hinter der Elektrode herläuft („geschleppt“ wird). Sie ist am Brenner befestigt und kann unterschiedlich lang sein: von etwa sechs bis 25 Zentimetern, je nach Blechdicke und Stromstärke. Etwas aufwendiger gestaltet sich die Sache, wenn Rohrleitungen oder Behälter formiert werden sollen. Hier heißt es, im Innern des Bauteils eine Atmosphäre zu schaffen, in der der Werkstoff nicht mit Sauerstoff reagieren oder verbrennen kann. Dazu wird Schutzgas in die Rohre oder Behälter geleitet, zum Beispiel über einen Schlauch. Strömt das Gas zu schnell ein, entstehen Turbulenzen im Innern der zu schweißenden Teile: Das Schutzgas und der vorhandene Luft-Sauerstoff verwirbeln und vermischen sich. Dadurch bleibt immer etwas Sauerstoff im Behälter, der Anlauffarben auf der Wurzelseite der Naht verursachen kann. Oben schützt die Schleppdüse, unten eine Kupferschiene Um das zu verhindern, muss das Schutzgas langsam eingeleitet werden. Es füllt dann, wenn es schwerer ist als Luft - was bei Argon der Fall ist -, das Rohr oder den Behälter allmählich von unten nach oben aus. Man nennt das auch „Fluten“ des Behälters. Dazu muss das Formiergas am tiefsten Punkt der Rohrleitung oder des Behälters einströmen. Die Öffnung, durch die der Sauerstoff nach außen getrieben werden soll, muss dann im oberen Teil des Werkstücks liegen. Umgekehrt verhält es sich mit Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen. Sie sind leichter als Luft. Wer diese Gase zum Formieren einsetzt, muss sie von oben in das Rohr oder Gehäuse einleiten. Die Öffnung für den zu verdrängenden Sauerstoff beziehungsweise die zu verdrängende Luft muss entsprechend im unteren Bereich des Bauteiles liegen.
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