Schweißen richtig gemacht

Stahl ist ein weit verbreitetes Material, aus dem viele Haushaltsgegenstände, Fahrzeuge und Konstruktionen bestehen. Brüche und Risse in Stahlobjekten lassen sich oft durch Schweißen reparieren, wodurch eine Neuanschaffung vermieden werden kann. Auch bei DIY-Projekten ist es hilfreich, schweißen zu können. Wir erklären, was man dafür benötigt und wie dabei vorzugehen ist.

Wie schweißt man? Grundlagen und Technologien

Beim Schweißen werden zwei Metallteile dauerhaft miteinander verbunden, indem sie an der Verbindungsstelle aufgeschmolzen werden und ggf. zusätzliches Material in Stabform zugeführt wird. Die meisten gebräuchlichen Metalle lassen sich auf diese Art verbinden, allerdings können sog. NE-Metalle spezielle Verfahren erfordern. Man kann jedoch mit allen wichtigen Technologien Stahl verbinden, deshalb beschränken wir uns auf die Arbeit mit diesem Material. Die meisten gebräuchlichen Metalle lassen sich auf diese Art verbinden, allerdings können sogenannte NE-Metalle spezielle Verfahren erfordern. Während Stahl mit fast allen gängigen Methoden dauerhaft gefügt werden kann, stellen bestimmte Metalle besondere Anforderungen. Aluminium beispielsweise leitet Wärme stark, wodurch sich die Schmelze schnell ausbreitet. Daher kommen meist das WIG- oder MIG-Verfahren mit Wechselstrom (AC) zum Einsatz, um eine kontrollierte Naht zu erzeugen. Edelstahl erfordert spezielle Zusatzwerkstoffe, um Korrosion zu vermeiden. Besonders geeignet sind hier das WIG- oder MIG-Fügen mit Schutzgasen wie Argon oder Argon-Helium-Gemischen. Für Heimwerker ist das Verschmelzen von Aluminium anspruchsvoller als das von Stahl, da es eine präzisere Temperaturkontrolle und eine geeignete Ausrüstung erfordert.

Wie wähle ich das richtige Schweißverfahren?

Die Wahl des passenden Verfahrens hängt nicht nur vom Material, sondern auch von der Materialstärke und der geplanten Anwendung ab. Dünne Bleche bis etwa 2 mm lassen sich am besten mit dem WIG- oder MIG-Verfahren fügen, da diese eine präzisere Steuerung der Wärmeeinbringung ermöglichen und das Risiko von Materialverzug verringern. Für mittlere Materialstärken zwischen 2 und 10 mm ist das MIG/MAG-Schweißen besonders gut geeignet, da es hohe Abschmelzleistungen bietet und vergleichsweise einfach zu handhaben ist. Massive Stahlträger oder dickwandige Bauteile erfordern hingegen Verfahren mit besonders tiefem Einbrand, wie das Elektrodenschweißen oder das MAG-Schweißen mit höheren Stromstärken. Hier kommt es darauf an, dass die Verbindung genügend Festigkeit für hohe Belastungen aufweist.

Autogenschweißen

Allen Schweißverfahren ist gemein, dass das flüssige Metall vor Luftzutritt geschützt werden muss, damit es nicht verbrennt. Dazu dient entweder ein Gas oder aufschmelzende Schlacke, die sich um die Schweißnaht legt. Die Erhitzung des Metalls kann auf verschiedene Arten erfolgen. Im handwerklichen Bereich kommt entweder eine Gas-Sauerstoff-Mischung (Autogenschweißen) oder Elektrizität zum Einsatz. Beim Autogenschweißen verdrängen die entstehenden Verbrennungsgase die Umgebungsluft, sodass kein zusätzliches Schutzgas erforderlich ist. Zudem ist man nicht auf einen Stromanschluss angewiesen. Allerdings ist diese Ausrüstung und das Verbrauchsmaterial teurer und die Handhabung nicht gerade trivial. Deswegen wird hauptsächlich im professionellen Bereich mit Gas geschweißt.

Lichtbogenschweißen

Für Heimwerker besser geeignet ist das sogenannte Lichtbogenschweißen, bei dem das Metall durch einen elektrischen Lichtbogen aufgeschmolzen wird. Hier gibt es wiederum verschiedene Verfahren. Die herkömmliche Technologie ist das sogenannte Elektrodenschweißen.

Dabei werden stabförmige Elektroden verwendet, die mit einer speziellen Schicht aus Schlacke ummantelt sind. Diese schmilzt beim Schweißvorgang und legt sich um die Schweißnaht. Die Elektrode dient gleichzeitig als Füllmaterial für die Naht, da sie ebenfalls abschmilzt. Sowohl die Geräte als auch das Verbrauchsmaterial für das Elektrodenschweißen sind recht günstig. Allerdings ist es anspruchsvoller als andere Schweißverfahren und deswegen für Heimwerker nur eingeschränkt zu empfehlen.

MIG/MAG-Schweißen

Deutlich einfacher ist das sogenannte MIG/MAG-Verfahren. Dabei besteht die Elektrode aus einem Draht, der abschmilzt und kontinuierlich nachgeschoben wird. Der Schutz der heißen Schweißnaht wird durch sogenanntes Schutzgas gewährleistet, das auf die Schweißstelle geblasen wird und die Umgebungsluft verdrängt. Es besteht aus inerten Gasen (z. B. Argon), außerdem wird für das Stahl-Schweißen oft CO² beigemischt. Das dafür nötige spezielle Schweißgerät ist relativ teuer und durch die Gasflasche recht schwer, dafür ist das MIG/MAG-Verfahren am einfachsten und komfortabelsten. Deswegen befassen wir uns im weiteren Artikel nur mit diesem Verfahren.

Stechend oder schleppend – Die richtige Brennerführung beim MIG/MAG-Schweißen

Beim MIG/MAG-Schweißen gibt es zwei Führungsarten:

• Beim stechenden Schweißen wird der Brenner in Schweißrichtung nach vorne geneigt. Dadurch entsteht eine breitere, flachere Naht mit weniger Einbrand, was ideal für dünnere Bleche ist.
• Beim schleppenden Schweißen wird der Brenner entgegen der Schweißrichtung geneigt. Dies führt zu einem tieferen Einbrand und einer schmaleren, höheren Naht, was bei dickeren Werkstücken von Vorteil sein kann.
• Für Anfänger ist das stechende Schweißen meist leichter zu kontrollieren, da es weniger Spritzer verursacht und die Schmelze besser sichtbar bleibt.

Die Vorbereitung für Schweißarbeiten

Selbst MIG/MAG gehört noch zu den schwierigeren handwerklichen Tätigkeiten. Fehler können dazu führen, dass die Schweißnaht bei Belastung bricht. Deswegen ist eine gründliche Vorbereitung sehr wichtig. Am besten ist es, sich umfassend dazu einzulesen. Neben Anleitungen im Internet lassen sich auch in der örtlichen Bücherei oft Bücher zu handwerklichen Themen finden.

Ist die Ausrüstung angeschafft, sollte erst ausgiebig an Reststücken aus Stahl geübt werden, bevor das eigentliche Werkstück dran ist. Noch besser fährt, wer sich von einem ausgebildeten oder zumindest geübten Schweißer einweisen lässt. Gibt es im Bekanntenkreis niemanden, der einem weiterhelfen kann, wendet man sich am besten an berufliche Bildungszentren und ähnliche Bildungsträger. Oft lassen sich deren Kurse auch für Laien buchen. Eine weitere Möglichkeit ist, mit einem entsprechenden Handwerksbetrieb eine individuelle Vereinbarung zu treffen.

Selbst mit ausreichender Einweisungen sollte man bestimmte Schweißarbeiten unbedingt dem Fachmann überlassen. Dazu zählen insbesondere Arbeiten an tragenden Teilen und über Kopf.

Die Ausrüstung

Als Nächstes geht es an die Anschaffung der Ausrüstung. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass beim MIG/MAG-Schweißen selbst ein relativ günstiges Schweißgerät gute Ergebnisse liefern kann. Dies gilt insbesondere, falls man nur Stahl verbinden will. Eine gute Wahl ist z. B. das Modell „GYS GYSMI E160“. Es ist für alle gängigen an Gleichstrom zu verschweißenden rutil- und basisch umhüllten Stabelektroden geeignet  (Stahl, Edelstahl, Guss etc.).

Arbeitsschutz bei Schweißarbeiten

Neben dem Schweißgerät ist auch die Schutzausrüstung sehr wichtig. Dazu zählt vor allem das Schutzvisier, das der Schutzstufe DIN 9 entsprechen muss. Eine Schutzbrille ist nicht ausreichend, da sie das Gesicht nicht vor der entstehenden starken UV-Strahlung schützt.

Die Hände müssen ebenfalls mit speziellen Schweißerhandschuhen geschützt werden. Da glühende Spritzer aus Stahl umherfliegen, ist darüber hinaus das Tragen einer Schweißerschürze Pflicht. Der Rest des Körpers muss ebenfalls abgedeckt sein, um ihn vor der UV-Strahlung zu schützen. Wegen des Funkenflugs sollte die Kleidung aus Baumwolle oder einem anderen schwer entzündlichen Material bestehen.

Es versteht sich von selbst, dass der Arbeitsplatz feuerfest und trocken sein muss. Da bei Schweißarbeiten außerdem verschiedene Gase und Aerosole entstehen können, ist eine gute Belüftung empfehlenswert. Unmittelbar im Freien zu arbeiten, ist allerdings keine gute Idee, da der Wind das Schutzgas von der Schweißstelle blasen kann. Eine Garage mit geöffnetem Tor ist günstiger.

Das richtige Vorgehen beim Schweißen

Ist die Ausrüstung angeschafft und das Schweißgerät in Betrieb genommen, geht es an die eigentliche Arbeit. Zunächst ist es wichtig, die Werkstücke an der Stelle, an der sie verschweißt werden sollen, vollständig blank zu bekommen. Zur Entfernung von Farbe und anderen organischen Rückständen eignen sich Lösungsmittel wie Aceton. Es ist auch möglich, das Werkstück direkt abzuschleifen. Das Schleifen ist in jedem Fall – selbst bei fabrikneuen Halbzeugen aus Stahl – notwendig, um die Oxidschicht vom Stahl zu entfernen.

Anschließend werden die zu verbindenden Werkstücke aufeinandergelegt und ggf. mittels Zwingen o. Ä. fixiert. Dann wird der Massepol an einem der Werkstücke befestigt. Dabei ist unbedingt auf sicheren Halt zu achten – löst sich das Massekabel während den Arbeiten ab, sucht sich der Strom einen anderen Weg! Ist alles an der richtigen Stelle, kann der Lichtbogen gezündet werden. Dazu schaltet man das Schweißgerät ein und berührt die Schweißfuge kurz mit dem Schweißdraht.

Dies sollte nur an einer Stelle erfolgen, die anschließend nochmals aufgeschmolzen und überschweißt wird, da der Stahl dort sonst brüchig wird. Der Schweißbrenner wird dann gleichmäßig und um ca. 10-20 Grad geneigt über die Fuge geführt.

Die Führung erfolgt dabei in der Regel „stechend“, d. h. der Brenner ist entgegen der Führungsrichtung geneigt. Ist die Verbindung fertig geschweißt, sollte man den Brenner langsam abziehen, damit der Lichtbogen erlöschen kann. Keinesfalls sollte der Schweißstrom einfach abgeschaltet werden, während der Lichtbogen noch brennt.

Einstellungen am Schweißgerät

Am Schweißgerät lassen sich Gasfluss, Schweißstrom und Drahtvorschubgeschwindigkeit einstellen. Normalerweise fährt man mit der mittleren Einstellung am besten, je nach Werkstoff und Drahtdicke können aber Anpassungen nötig werden. Wer den Rat aus dem ersten Absatz dieses Artikels befolgt und vorher an Probestücken geübt hat, kennt die richtige Einstellung noch vor Beginn der eigentlichen Arbeit. Beim MIG/MAG-Schweißverfahren lässt sich die Qualität der Schweißnaht relativ einfach kontrollieren, da vorher keine Schlacke entfernt werden muss. Wenn das aufgeschmolzene Material nur auf der Oberfläche sitzt, war der Schweißstrom nicht stark genug und die Verbindung wird nicht besonders fest sein. Wenn dagegen gar kein Wulst erkennbar ist, war der Schweißstrom zu hoch. Das ist zu vermeiden, da gerade dünnere Werkstücke dabei komplett durchbrennen können.