Schweißen von Kupfer und Legierungen: Techniken, Fehler und Sicherheit

Einflussfaktoren auf die Schweißeignung von Kupfer und seinen Legierungen

Die Schweißeignung von Kupfer und seinen Legierungen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter:

• Hohe thermische Leitfähigkeit
• Hohe Wärmeausdehnungskoeffizienten
• Gestaltung der Verbindungsstelle
• Position beim Schweißen
• Oberflächenbeschaffenheit
• Verdampfung von Legierungselementen

Verwendete Gase beim Schweißen

Sauerstoff wird als Brenngas verwendet und kann Temperaturen zwischen 800 und 1000 °C erreichen. Als Brenngase können auch Wasserstoff, Erdgas, Propan oder andere Brennstoffe eingesetzt werden. Die Sauerstoff-Acetylen-Flamme wird jedoch bevorzugt, da sie höhere Temperaturen und somit mehr Wärme liefert als andere Gasgemische.

Typische Fehler in Schweißnähten

• Mangelnde Sauberkeit
• Verformung der Werkstücke
• Änderung der chemischen Zusammensetzung durch Reaktion der Flamme mit unedlen Metallen

Porosität

• Unsachgemäße Gasauswahl
• Mangelnde Reinigung der unedlen Metalle
• Bindefehler oder mangelnde Durchschweißung
• Übermäßige Schweißgeschwindigkeit
• Nahtunterbrechung an der Wurzel
• Schlackeneinschlüsse durch schlechte Reinigung

Mischkammer

In der Mischkammer findet die innige Vermischung von Brennstoff und Oxidationsmittel statt. Es gibt zwei Haupttypen:

• Überdruck: Sauerstoff und Brenngas werden mit gleichem Druck und gleicher Geschwindigkeit zugeführt.
• Injektions- oder Saugverfahren: Das Brenngas wird durch den Sauerstofffluss und die Geschwindigkeit angesaugt. Dieses System verwendet eine Düse und wird eingesetzt, wenn das Brenngas mit zu niedrigem Druck zugeführt wird, um eine ordnungsgemäße Verbrennung zu gewährleisten.

Schweißdüsen

Schweißdüsen sind austauschbare Einsätze am Ende des Brenners, die den Gasfluss durch ihren Austrittsdurchmesser steuern. Es sind folgende Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:

• Düsen müssen sauber gehalten werden.
• Gewinde und Dichtflächen müssen intakt sein, um Leckagen und Rückschläge zu verhindern.
• Düsen sollten mit den entsprechenden Bohrern gereinigt werden.

Rückschlagsicherungen (Flammsperren)

Rückschlagsicherungen verhindern Explosionen, die durch folgende Ursachen entstehen können:

• Eintritt von Sauerstoff in den Kanal, der zur Acetylenflasche zurückführt.
• Flammrückschlag im Brenner, Schlauch, Rohrleitung, Zylinder oder in den Einlagen.

Diese Ventile verfügen über Sicherheitsmerkmale:

• Ein Rückschlagventil ermöglicht den Gasdurchgang nur in eine Richtung.
• Ein Sinterkörper verhindert eine Flammenrückführung.
• Ein thermisches Schneidventil schließt bei steigender Temperatur.

Schmelzschweißen von Kupfer und seinen Legierungen

Beim Schmelzschweißen werden am häufigsten WIG- und MIG-Verfahren mit Sauerstoffzufuhr eingesetzt.

Schweißen von Kupfer

Das Hauptproblem beim Kupferschweißen ist die Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft oder dessen Anwesenheit in der Schweißnaht. Daher kann sauerstoffhaltiges Kupfer nicht im Schmelzschweißverfahren geschweißt werden, da Rissbildung auftritt. Stattdessen werden Verfahren des Festkörper-Schweißens wie Löten oder Reibschweißen angewendet. Beim Schmelzschweißen sollten Schweißzusätze verwendet werden, um Schwingungen zu vermeiden. Am gebräuchlichsten sind WIG (Wolfram-Inertgas) mit Argon oder Argon/Helium-Gemischen und MIG (Metall-Inertgas).

Schweißen von Messing

Das Hauptproblem beim Messingschweißen ist die Verdampfung von Zink. Zink schmilzt und verdampft bei sehr niedrigen Temperaturen. Die Hitze des Schweißlichtbogens oder einer anderen Wärmequelle führt zur Verdampfung von Zink, was nicht nur die Schweißnaht beeinträchtigt, sondern auch zu einer Dampfbildung führt.

Schweißen von Bronzen

Das Hauptproblem bei der Bronze ist die leichte Rissbildung. Es wird empfohlen:

• Das Material zu hämmern, um innere Spannungen und Verformungen zu reduzieren.
• Die Schmelze klein zu halten.

Das Schweißen sollte mittels WIG, MIG oder mit umhüllten Elektroden erfolgen. Schweißen mit Sauerstoff wird nicht empfohlen.

Weichlöten von Kupfer und seinen Legierungen

Die meisten Kupfer und seine Legierungen lassen sich gut durch Lötverfahren verbinden. Dies bietet erhebliche Vorteile, reduziert Verformungen und vermeidet Nachteile wie die Sauerstoffaufnahme bei Kupfer. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Gefahr der Verdampfung von Legierungselementen und Verformung.

Kommerzielle Kupfer und seine Legierungen lassen sich perfekt miteinander verbinden, indem sie gelötet werden.