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Kann Schweißen cool sein? Oh ja!

Stand: 10.12.2018, 12:40 Uhr

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Beim Thema Schweißen hat der geneigte Heimwerker meist nur sich selbst vor dem inneren Auge, wie er mit einem günstigen Elektrodenschweißgerät mit 220-Volt-Anschluss versucht, irgendwelche Dinge zu reparieren.

Nicht immer von Erfolg gekrönt. Doch allein die Tatsache, dass hier durch schiere Energie Metalle jeglicher Art (und so manche Kunststoffe obendrein) miteinander buchstäblich verschmolzen werden, birgt schon genug Stoff für sehr coole Anwendungen – auch wenn manche davon nicht wirklich heimwerkertauglich sind.

1. Reibungsschweißen

Es ist ein Phänomen, das so bekannt ist, dass es bei den meisten Menschen im Unterbewusstsein abläuft: Wenn es kalt ist, reiben wir die Hände gegeneinander. Warum? Weil wir wissen, dass Reibung Wärme erzeugt. Nun hat vielleicht der eine oder andere schon seine eigenen Versuche mit dem Leben seiner urzeitlichen Vorfahren gemacht und versucht, Hölzer so lange aneinander zu reiben, bis dabei Glut entstand. Doch ist mit der Zündtemperatur von Holz die Obergrenze erreicht? Mitnichten. Denn Reibung kann, wenn sie nur stark genug ist, sogar die hitzebeständigsten Metalle verflüssigen. Ja, allein die Reibung der Luftmoleküle auf der Außenhaut eines Raumschiffs sorgt beim Wiedereintritt dafür, dass es wie ein Meteor glüht.

Einmal kommt dieses Prinzip beim Reibungsschweißen von Metall zu Ehren. Das klingt nicht nur spannend, es sieht auch noch spektakulär aus und ist unheimlich schnell.

Doch die Technik steht nicht still. Basierend auf dem Prinzip von Druck und Bewegung haben Ingenieure mittlerweile sogar ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Holz schweißen lässt. Der einzige echte Nachteil: Heimwerkertaugliche Geräte nach diesem Prinzip sind schlicht nichtexistent.

2. Bolzenschweißen

Wenn ein Bolzen mit Gewinde, an dem später große Lasten hängen sollen, auf ein Blech geschweißt werden muss, dann ist das, insbesondere im industriellen Maßstab, schwierig. Es ist kein Unterfangen, bei dem man einfach den Bolzen auf das Blech aufsetzen und dann händisch mit dem Schweißgerät einen Kreis drumherum ziehen kann. Das funktioniert vielleicht, wenn man sich zuhause einen Wandhalter basteln möchte. Aber nicht, wenn man binnen einer Schicht mehrere hundert solcher Verbindungen machen muss. Und vor allem ist diese Variante auch schwer zu erlernen. Einfacher und viel schneller geht es heute durch eine coole Technik namens Bolzenschweißen – genauer „Lichtbogen-Bolzenschweißen“. Und das funktioniert auf zweierlei Arten:

• Beim Bolzenschweißen mit Spitzenzündung sitzt an der Unterseite des Bolzens eine kleine Metallnase, die wesentlich dünner ist als der Bolzen selbst. Mithilfe einer automatischen Haltezange wird der Bolzen so dicht an das Blech gebracht, bis zwischen diesem und der Metallnase ein Lichtbogen überspringt. Der schmilzt die Nase sofort auf, gleichzeitig wird der Bolzen immer weiter abgesenkt.
• Beim Bolzenschweißen mit Hubzündung indes gibt es keine Metallnase. Da sitzt der Bolzen direkt auf dem Blech, wenn die Spannung eingeschaltet wird. Die Zange hebt ihn nun bei Betätigung für einige Millimeterbruchteile an, bis ebenfalls ein Lichtbogen entsteht, der die ganze Bolzenunterseite aufschmelzt.

Beides funktioniert zwar prinzipiell wie jede andere elektrische Schweißform. Allerdings braucht es dazu spezielle Bolzenschweißgeräte. Dann aber kann jeder eine solche Verbindung herstellen – wesentlich hochwertiger als die eingangs beschriebener Freihand-Methode. 

3. Feuerschweißen

Das Feuerschweißen ist die mit Abstand älteste Schweißtechnik. Tatsächlich war sie schon bekannt und im Gebrauch, bevor irgendjemand an den Begriff des Schweißens dachte. Es kommt ohne Gas aus. Auch ohne Strom. Es braucht nur die Höllenglut eines gut mit Luft versorgten Schmiedefeuers. Dort drin wird ein Stück Metall „richtig“ zum Glühen gebracht – etwa ein längliches Stück Weichstahl, welches U-förmig gebogen wurde und nun mithilfe eines zwischen die beiden Enden geschobenen Stück hochwertigen Stahls zu einer Beilklinge verschweißt werden soll.

Heute gibt der Schmied dazu Borax auf die zu verschweißenden Flächen. Das schmilzt aufgrund der Hitze und schützt vor Oxidation, welche das Ergebnis verschlechtern könnte. Und wenn dann das Stahlstück hellgelb glüht und mindestens 1200 Grad erreicht hat, braucht es nur noch starke Arme, einen schweren Hammer, einen Amboss und viele, viele Schläge.

Bei diesen Temperaturen hat der Stahl eine schon teigige Konsistenz, ist aber nicht so weich wie bei neueren Schweißverfahren. Durch die Hammerschläge werden die Stahlschichten regelrecht ineinander gehämmert. Ganz so, als würde man zwei Stücke Teig miteinander verkneten. Nach dem Abkühlen ist daraus ein Stück entstanden, welches bei sorgfältiger Ausführung nicht mal unter dem Röntgengerät erkennen ließe, dass hier geschweißt wurde.

Allerdings sei unterstrichen, dass diese Technik heute fast ausschließlich im traditionellen Hobbybereich verwendet wird. Sie ist vergleichsweise langwierig und braucht viel Training.

4. Sprengschweißen

Wenn Sprengstoff zum Einsatz kommt, ist der Sinn und Zweck dahinter immer, etwas kaputt zu machen – oder etwa nicht? Zumindest meistens. Und wenn mal wieder ein Blindgänger gefunden wird, wie erst jüngst in Frankfurt-Gallus, bekommen das auch Außenstehende zu spüren. Aber: Sprengungen sind nicht immer kriegerisch und müssen auch nicht einmal Zerstörung beinhalten. Das zeigt uns die letzte Schweißtechnik, das sogenannte Sprengschweißen.

Strenggenommen handelt es sich dabei nicht einmal um Schweißen im klassischen Sinn, denn es wird dabei nicht etwa die Hitze des detonierenden Sprengstoffs genutzt, um die Metallstücke auf Schmelztemperatur zu bringen. Tatsächlich ist Wärme sogar völlig egal – dafür aber wirklich pure Gewalt. Sprengschweißen kommt überall dort zum Einsatz, wo die zahlreichen anderen Schweißverfahren aus irgendwelchen Gründen nicht oder nicht sinnvoll verwendet werden können. Etwa dann, wenn zwei große, unterschiedliche Materialien verschweißt werden sollen, beispielsweise Stahl und Aluminium. Auf herkömmlichem Weg wäre das ob der unterschiedlichen Schmelztemperaturen nur sehr schwer möglich und birgt generell viele Risiken für Fehler.

Sprengschweißen ist dagegen eine geradezu einfache Sache: Auf den beiden Außenseiten der zu verschweißenden Werkstücke befindet sich Sprengstoff. Allerdings keine kiloschweren Pakete, wie man es aus dem Film kennt. Hier kommt dünngewalzte Folie zum Einsatz. Wird diese nun gezündet, entsteht eine Detonationswelle, die bis zu 5000 Meter in der Sekunde überwindet (das sind 18.000km/h!). Mit dieser Gewalt werden die beiden Werkstoffe buchstäblich aufeinander geschossen. Kollidieren sie, passiert das gleiche, was bei zwei Crashtest-Autos passiert, die mit Höchstgeschwindigkeit frontal aufeinanderprallen würden: Sie verschmelzen regelrecht. Beim Sprengschweißen sogar bis auf einer atomaren Ebene. Die innersten Bestandteile der beiden Metalle bilden ein neues Kristallgitter, welches überlegene Belastungseigenschaften hat.

Der Vorteil: Selbst größte Bauteile können damit binnen Sekundenbruchteilen miteinander verschweißt werden. Und weil selbst großflächig ausgewalzter Sprengstoff zeitgleich zündet, gibt es auch keine Verzugsprobleme.