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Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme und/oder Druck Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Das Schweißen ist eine Gruppe von Fügeverfahren zum dauerhaften Fügen (Verbinden) von zwei oder mehr Werkstücken. Das Schweißen gilt als wichtigste Gruppe der Fügeverfahren. Nach DIN 8580 Hauptgruppe 4 Teil 6 wird es als Fügen durch Schweißen definiert. Die meisten Schweißverfahren eignen sich auch zum Beschichten, was in der Praxis und Fachliteratur als Auftragschweißen bezeichnet wird – definiert in der DIN 8580 Hauptgruppe 5 Teil 6 als Beschichten durch Schweißen.
Unter Schweißen versteht man gemäß EN 14610[1] und DIN 1910-100[2] „das unlösbare Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme und/oder Druck, mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffe“. Die Zusatzwerkstoffe werden üblicherweise in Form von Stäben oder Drähten zugeführt, abgeschmolzen und erstarren in der Fuge zwischen den Fügepartnern, um so die Verbindung zu erzeugen. Sie entsprechen somit dem Lot beim Löten oder dem Klebstoff beim Kleben. Die nötige Schweißwärme wird von außen zugeführt oder entsteht beim Reibschweißen durch Reibung an der Fuge im Material selbst. Schweißhilfsstoffe, wie Schutzgase, Schweißpulver, Flussmittel, Vakuum (beim Elektronenstrahlschweißen) oder Pasten, können das Schweißen erleichtern oder auch erst möglich machen. Schweißen kann durch Wärmezufuhr bis zum Schmelzen des Werkstoffs oder durch Wärmezufuhr und zusätzliche Krafteinwirkung (Druck) auf das Werkstück erfolgen.
Das Schweißen zählt zu den stoffschlüssigen Verbindungsmethoden zusammen mit dem Löten und Kleben. Beim Schweißen werden Verbindungen mit hoher Festigkeit erzeugt; beim Schmelzschweißen durch das lokale Schmelzen der zu verbindenden Bauteile. Beim verwandten Löten wird dagegen nur das Lot flüssig, während die Bauteile zwar erwärmt, aber nicht geschmolzen werden. Lötverbindungen weisen daher eine geringere Festigkeit auf, eignen sich aber auch für Verbindungen von Werkstoffen mit stark unterschiedlichem Schmelzpunkt. Solche Werkstoffpaarungen können jedoch auch mit dem Pressschweißen hergestellt werden.
Die (zwischenzeitlich zurückgezogene) DIN EN 14610:2005:02 definierte das Metallschweißen als einen „Vorgang, der Metall(e) unter Aufwand von Wärme und/oder Druck derart verbindet, dass sich ein kontinuierlicher innerer Aufbau des verbundenen Metalles bzw. der verbundenen Metalle ergibt.“ Das heißt, die verschweißten Bauteile werden durch die gleichen molekularen und atomaren Kräfte zusammengehalten, die auch den Werkstoff der Einzelteile zusammenhalten. Schweißverbindungen sind in der Regel dadurch gekennzeichnet, dass sie artgleich erfolgen, d. h. die Bauteile sowie eventuelle Schweißzusätze zu der gleichen Werkstoffgruppe, z. B. zu den Stählen oder den Aluminiumlegierungen gehören. Das unterscheidet sie vom ebenfalls in die Gruppe der stoffschlüssigen Fügeverfahren einzuordnenden Löten und Kleben, bei dem der Verbund durch Zusatzwerkstoffe entsteht, die einer anderen Werkstoffgruppe als die Bauteile zuzuordnen sind.
Es stehen heute eine Vielzahl von Schweißverfahren zur Verfügung, die sich in der Art der verwendeten Wärmequelle und/oder dem Prozessablauf unterscheiden und in der Folge unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die eine weitgehende Anpassung an die Fügeaufgabe ermöglichen.
Die Einteilung der Schweißverfahren kann vorgenommen werden nach
Um ein Bauteil schweißen zu können, muss es schweißbar sein. Darunter versteht man, dass durch das Zusammenwirken der Eignung des Werkstoffs zum Schweißen (Schweißeignung), einer schweißgeeigneten Konstruktion (Schweißsicherheit) und einer geeigneten Fertigungsorganisation (Schweißmöglichkeit) Einzelteile zu Bauteilen mit gewünschter Qualität zusammengeschweißt werden können. Wird dies nicht beachtet, kann das zur Unbrauchbarkeit des Bauteils führen.
Infolge der thermischen Einwirkung auf die Schweißteile während des Schweißens ändern sich deren metallurgische Eigenschaften. Je nach Materialzusammensetzung und Art des Temperaturzyklus können Gefüge entstehen, die negative Qualitätseinflüsse haben. Die Schweißeignung beschreibt, inwieweit ein Werkstoff unter jeweils bestimmten Bedingungen qualitativ befriedigend durch Schweißen verbunden werden kann.
Für das Fügen von Einzelteilen zum Werkstück stehen zahlreiche Schweißverfahren zur Verfügung. Bei der Auswahl sollten folgende Gesichtspunkte in Betracht gezogen werden: Aus verfahrenstechnologischer Sicht spielen der Werkstoff, die Bauteilgeometrie, die Zugänglichkeit zur Schweißstelle und die mögliche Schweißposition eine Rolle, ebenso die Qualitätsanforderungen an das geschweißte Produkt. Aus wirtschaftlicher Sicht sind die Stückzahl der herzustellenden Werkstücke, die Kosten für die erforderlichen Schweißeinrichtungen und diejenigen für die Durchführung der Fertigungsarbeiten bei der Verfahrenswahl zu berücksichtigen.
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| Bereich | Schweißen | ||
| Titel | Schweißen und verwandte Prozesse - Liste der Prozesse und Ordnungsnummern | ||
| Kurzbeschreibung: | In dieser Norm wird eine numerische Einteilung für Schweiß-, Schneid-, Ausfug-, Hartlöt-, Weichlöt- und Fugenlötverfahren festgelegt. | ||
| Letzte Ausgabe | März 2011 | ||
Die Festlegung umfasst die Hauptgruppen der Prozesse (eine Ziffer), Gruppen (zwei Ziffern) und Untergruppen (drei Ziffern). Die Referenznummer besteht aus maximal drei Ziffern.
| Die Referenznummern der Schweißprozesse | ||
|---|---|---|
| Hauptgruppennummer | Gruppennummer | Untergruppennummer |
| 1 Lichtbogenschweißen | 11 Metall-Lichtbogenschweißen ohne Gasschutz | 111 Lichtbogenhandschweißen |
| 112 Schwerkraft-Lichtbogen-schweißen | ||
| 114 Metall-Lichtbogenschweißen mit Fülldrahtelektrode ohne Schutzgas | ||
| 12 Unterpulverschweißen | 121 Unterpulverschweißen mit Massivdrahtelektrode | |
| 122 Unterpulverschweißen mit Massivbandelektrode | ||
| 124 Unterpulverschweißen mit Metallpulverzusatz | ||
| 125 Unterpulverschweißen mit Fülldrahtelektrode | ||
| 126 Unterpulverschweißen mit Füllbandelektrode | ||
| 13 Metall-Schutzgasschweißen | 131 Metall-Inertgasschweißen mit Massivdrahtelektrode | |
| 132 Metall-Inertgasschweißen mit schweißpulvergefüllter Drahtelektrode | ||
| 133 Metall-Inertgasschweißen mit metallpulvergefüllter Drahtelektrode | ||
| 135 Metall-Aktivgasschweißen mit Massivdrahtelektrode | ||
| 136 Metall-Aktivgasschweißen mit schweißpulvergefüllter Drahtelektrode | ||
| 138 Metall-Aktivgasschweißen mit metallpulvergefüllter Drahtelektrode | ||
| 14 Wolfram-Schutzgasschweißen | 141 Wolfram-Inertgasschweißen mit Massivdraht- oder Massivstabzusatz; WIG-Schweißen | |
| 142 Wolfram-Inertgasschweißen ohne Schweißzusatz | ||
| 143 Wolfram-Inertgasschweißen mit Fülldraht- oder Füllstabzusatz | ||
| 145 Wolfram-Schutzgasschweißen mit reduzierenden Gasanteilen im ansonsten inerten Schutzgas und Massivdraht- oder Massivstabzusatz | ||
| 146 Wolfram-Schutzgasschweißen mit reduzierenden Gasanteilen im ansonsten inerten Schutzgas und Fülldraht- oder Füllstabzusatz | ||
| 147 Wolfram-Schutzgasschweißen mit aktiven Gasanteilen im ansonsten inerten Schutzgas | ||
| 15 Plasmaschweißen | 151 Plasma-Metall-Inertgasschweißen | |
| 152 Pulver-PlasmaLichtbogenschweißen | ||
| 153 Plasma-Stichlochschweißen | ||
| 154 Plasmastrahlschweißen | ||
| 155 Plasmastrahl-Plasmalichtbogen-Schweißen | ||
| 185 Lichtbogenschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen | ||
| 2 Widerstandsschweißen | 21 Widerstandspunktschweißen | 211 indirektes Widerstandspunktschweißen |
| 212 direktes Widerstands-punktschweißen | ||
| 22 Rollennahtschweißen | 221 Überlapp-Rollennahtschweißen | |
| 222 Quetschnahtschweißen | ||
| 223 Rollennahtschweißen mit Kantenvorbereitung | ||
| 224 Rollennahtschweißen mit Drahtelektrode | ||
| 225 Folien-Stumpfnahtschweißen | ||
| 226 Folien-Überlappnahtschweißen | ||
| 23 Buckelschweißen | 231 einseitiges Buckelschweißen | |
| 232 zweiseitiges Buckelschweißen | ||
| 24 Abbrennstumpfschweißen | 241 Abbrennstumpfschweißen mit Vorwärmung | |
| 242 Abbrennstumpfschweißen ohne Vorwärmung | ||
| 25 Pressstumpfschweißen | ||
| 26 Widerstandsbolzenschweißen | ||
| 27 Widerstandspressschweißen mit Hochfrequenz | ||
| 29 andere Widerstands-schweißverfahren | ||
| 3 Gasschmelzschweißen | 31 Gasschweißen mit Sauerstoff-Brenngas-Flamme | 311 Gasschweißen mit Sauerstoff-Acetylen-Flamme |
| 312 Gasschweißen mit Sauerstoff-Propan-Flamme | ||
| 313 Gasschweißen mit Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme | ||
| 4 Pressschweißen | 41 Ultraschallschweißen | |
| 42 Reibschweißen | 421 Reibschweißen mit kontinuierlichem Antrieb | |
| 422 Reibschweißen mit Schwungradantrieb | ||
| 423 Reibbolzenschweißen | ||
| 43 Rührreibschweißen | ||
| 44 Schweißen mit hoher mechanischer Energie | 441 Sprengschweißen | |
| 442 Magnetpulsschweißen | ||
| 45 Diffusionsschweißen | ||
| 47 Gaspressschweißen | ||
| 48 Kaltpressschweißen | ||
| 49 Heißpressschweißen | ||
| 5 Strahlschweißen | 51 Elektronenstrahlschweißen | 511 Elektronenstrahlschweißen unter Vakuum |
| 512 Elektronenstrahlschweißen in Atmosphäre | ||
| 513 Elektronenstrahlschweißen unter Schutzgas | ||
| 52 Laserstrahlschweißen | 521 Festkörper-Laserstrahlschweißen | |
| 522 Gas-Laserstrahlschweißen | ||
| 523 Dioden-Laserstrahlschweißen, Halbleiter-Laserschweißen | ||
| 7 andere Schweißverfahren | 71 aluminothermisches Schweißen | |
| 72 Elektroschlackeschweißen | 721 Elektroschlackeschweißen mit Bandelektrode | |
| 722 Elektroschlackeschweißen mit Drahtelektrode | ||
| 73 Elektrogasschweißen | ||
| 74 Induktionsschweißen | 741 induktives Stumpfschweißen | |
| 742 induktives Rollennahtschweißen | ||
| 743 induktives Hochfrequenzschweißen | ||
| 75 Lichtstrahlschweißen | 753 Infrarotschweißen | |
| 78 Bolzenschweißen | 783 Hubzündungs-Bolzenschweißen mit Keramikring oder Schutzgas | |
| 784 Kurzzeit-Bolzenschweißen mit Hubzündung | ||
| 785 Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen mit Hubzündung | ||
| 786 Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen mit Spitzenzündung | ||
| 787 Bolzenschweißen mit Ringzündung | ||
Durch Schweißen sollen Bauteile so miteinander verbunden werden, dass diese die an sie gestellten Anforderungen über eine erwartete Lebensdauer erfüllen können. Dazu müssen die Verbindungen anforderungsgerechte Qualitätskriterien oder Gütemerkmale erfüllen. Generelle Festlegungen zu den Gütemerkmalen können nicht getroffen werden, denn diese sind immer eng an die jeweiligen Bauteilanforderungen im Einsatz gebunden.
Ausreichende Qualität ist dann zu erwarten, wenn auftretende Unregelmäßigkeiten der Schweißnaht, die während oder nach dem Schweißen entstehen, für die Nutzung des geschweißten Bauteils toleriert werden können. Sind sie nicht mehr akzeptabel, werden die Unregelmäßigkeiten als Verbindungsfehler bezeichnet.[5]
Schweißteile werden durch sogenannte Schweißstöße verbunden, die oftmals eine spezielle Fugenvorbereitung benötigen. Der Bereich, in dem Schweißteile miteinander vereinigt werden, wird Schweißstoß genannt. Die Stoßarten unterscheiden sich je nach konstruktiver Anordnung der Teile und der Fugenvorbereitung, die eine fachgerechte Ausführung und Prüfung der Schweißnaht ermöglicht.[6]
Je nach Anordnung der Schweißteile und der Zugänglichkeit des Brenners und der Schweißelektrode zur Naht ergeben sich beim Schweißen in der Norm DIN EN ISO 6947:2011-08 definierte Schweißpositionen.[7]
Beim Gasschmelzschweißen oder Autogenschweißen wird das Metall durch die Verbrennung von Brenngasen erhitzt. Das in der Regel verwendete Brenngas ist Acetylen (Ethin), welches mit Sauerstoff in einem Acetylen-Sauerstoff-Gemisch die Schweißflamme erzeugt. Die Temperatur der Flamme beträgt dabei etwa 3200 °C. In der Regel wird ein Schweißdraht als Zusatzwerkstoff verwendet.
Das Gasschmelzverfahren eignet sich sowohl für Schweißarbeiten im Werk als auch auf der Baustelle. Das langsame Verfahren eignet sich in erster Linie zum Schweißen dünner Bleche und einiger NE-Metalle sowie für Reparatur- und Auftragsschweißung. Besonders im Heizungs-, Installations- und Rohrleitungsbau kommt dieses Verfahren zur Anwendung, hat aber nur noch geringe Bedeutung.[8]
Beim Lichtbogenschweißen brennt ein elektrischer Lichtbogen (Schweißlichtbogen) zwischen Werkstück und einer Elektrode, die je nach Verfahren abschmelzen kann und dann gleichzeitig als Zusatzwerkstoff dient oder nicht-abschmelzend ist.
Die wichtigsten Verfahren sind
Durch den Elektronenbeschuss heizt sich die Anode (Pluspol) stärker auf. Bei den meisten Schweißverfahren betreibt man sich verzehrende Elektroden als Anoden, das Werkstück also als Kathode (Minuspol). Bei umhüllten Stabelektroden hängt die Polarität von der Elektrodenumhüllung ab. Besteht die Umhüllung aus schlecht ionisierbaren Bestandteilen, wie dies bei basischen Elektroden der Fall ist, wird die Elektrode am heißeren Pluspol geschweißt, anderenfalls wegen der geringeren Strombelastung am Minuspol.
Siehe auch: Sensoren für das Lichtbogenschweißen
Das Lichtbogenhandschweißen oder Elektrodenschweißen ist ein rein manuelles Verfahren (Handschweißen) mit abschmelzender Elektrode. Diese Stabelektroden besitzen eine Umhüllung, die ebenfalls abschmilzt und teils verdampft und dabei Schutzgase und Schlacke bildet, die beide die Schmelze vor ungewollten Einflüssen der Umgebung schützen. Die Schlacke kann außerdem die metallurgische Zusammensetzung der Schmelze ändern, sodass das Verfahren an viele Anwendungsfälle angepasst werden kann. Es ist sehr einfach und mit geringen Investitionen in die Anlagen verbunden, aber nicht besonders produktiv, sodass es vor allem bei Reparaturarbeiten, in Werkstätten und auf Baustellen genutzt wird.
Beim Schutzgasschweißen werden Schutzgase verwendet, die die Elektrode und die Schmelze umströmen. Die Zufuhr der Schutzgase ist im Brenner integriert. Die Verfahren des Schutzgasschweißens sind produktiver als das Elektrohandschweißen und lassen sich auch mechanisieren, manche sogar vollständig automatisieren. Die Kosten sind noch gering und die Flexibilität in der Anwendung deutlich besser als die produktiveren Strahlverfahren (Laser-/Elektronenstrahlschweißen). Das Schutzgasschweißen ist daher bezüglich der Anwendungshäufigkeit die wichtigste Gruppe der Schweißverfahren.
Das Unterpulverschweißen (UP-Schweißen, EN ISO 4063: Prozess 12) ist ein Lichtbogenschweißverfahren mit abschmelzender Draht- (Prozess 121) oder Bandelektrode (Prozess 122), bei dem hohe Abschmelzleistungen erzielt werden können.[9] Es wird industriell vor allem zum Schweißen langer Nähte eingesetzt und eignet sich nicht zur manuellen Ausführung.
Beim Unterpulverschweißen wird das Schweißbad von einer Schicht aus grobkörnigem mineralischem Schweißpulver bedeckt. Dieses schmilzt durch die vom Lichtbogen emittierte Wärme und bildet eine flüssige Schlacke, die aufgrund ihrer geringeren Dichte auf dem metallischen Schmelzbad schwimmt. Durch die Schlackeschicht wird das flüssige Metall vor Zutritt der Atmosphäre geschützt. Der Lichtbogen brennt in einer gasgefüllten Kaverne unter Schlacke und Pulver. Nach dem Schweißvorgang löst sich die Schlackeschicht oft von selbst ab; das nicht aufgeschmolzene Pulver kann wiederverwendet werden.
Besonders hervorzuheben ist die weitgehende Emissionsfreiheit dieses Verfahrens, da der Lichtbogen unter der Pulverschicht brennt und nur geringe Mengen Rauch freigesetzt werden. Es ist kein Sichtschutz notwendig. Wegen der Abdeckung des Prozesses hat das Verfahren einen hohen thermischen Wirkungsgrad, was jedoch den Einsatz auf große Blechdicken beschränkt. Gleichzeitig ist hierdurch keine unmittelbare Sichtkontrolle des Prozesses möglich. Jedoch werden im Allgemeinen spritzerfreie Nähte sehr hoher Qualität erzielt, sofern geeignete Schweißparameter verwendet werden.
Durch die Auswahl einer bestimmten Kombination aus Draht und Pulver kann die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes beeinflusst werden, da durch die Reaktionen von metallischer Schmelze und Schlacke in der Kaverne ein Abbrand oder Zubrand von Legierungselementen erfolgen kann.
Wegen der großen Schmelzbäder kann das UP-Verfahren nur in Wannenlage oder mit Pulverabstützung auch in Querposition angewandt werden.[10]
Das Laserschweißen (EN ISO 4063: Prozess 52) wird vor allem zum Verschweißen von Bauteilen eingesetzt, die mit hoher Schweißgeschwindigkeit, schmaler und schlanker Schweißnahtform und mit geringem thermischem Verzug gefügt werden müssen. Das Laserschweißen oder Laserstrahlschweißen wird in der Regel ohne Zuführung eines Zusatzwerkstoffes ausgeführt. Die Laserstrahlung wird mittels einer Optik fokussiert. Die Werkstückoberfläche der Stoßkante, also der Fügestoß der zu verschweißenden Bauteile, befindet sich in der unmittelbaren Nähe des Fokus der Optik (im Brennfleck). Die Lage des Fokus relativ zur Werkstückoberfläche (oberhalb oder unterhalb) ist ein wichtiger Schweißparameter und legt auch die Einschweißtiefe fest. Der Brennfleck besitzt typische Durchmesser von einigen Zehntel Millimetern, wodurch sehr hohe Energiekonzentrationen entstehen, wenn der eingesetzte Laser die typischen Leistungen von einigen Kilowatt Laserleistung besitzt. Durch Absorption der Laserleistung erfolgt auf der Werkstückoberfläche ein extrem schneller Anstieg der Temperatur über die Schmelztemperatur des Metalls hinaus, so dass sich eine Schmelze bildet. Durch die hohe Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht wird diese je nach Werkstoff sehr hart und verliert in der Regel an Zähigkeit.[11]
Beim Elektronenstrahlschweißen (EN ISO 4063: Prozess 51) wird die benötigte Energie von durch Hochspannung (60–150 kV) beschleunigten Elektronen in die Prozesszone eingebracht. Die Strahlbildung erfolgt im Hochvakuum (< 10−4 mbar). Der Schweißvorgang erfolgt meistens im Vakuum, kann aber auch unter Normaldruck durchgeführt werden. Hier wird dann mit einer Strahlleistung von bis zu 30 kW gearbeitet, wobei der Arbeitsabstand zwischen Strahlaustritt und Werkstück zwischen 6 und 30 mm liegen sollte.
Das Elektronenstrahlschweißen bietet eine etwa gleich große Leistungsflussdichte wie das Laserstrahlschweißen bei höherem Wirkungsgrad der Strahlerzeugung (Laser: 3 bis 40 %, Elektronenstrahl: etwa 70 %). Darüber hinaus entfällt beim Elektronenstrahlschweißen im Vakuum die Verwendung von Schutzgasen. Beides wirkt sich direkt auf die Betriebskosten aus, sodass eine Elektronenstrahlanlage in der Summe und über die Lebensdauer preiswerter sein kann als ein vergleichbares Lasersystem.
Das Elektronenstrahlschweißen erlaubt hohe Schweißgeschwindigkeiten mit extrem tiefen, schmalen und parallelen Nähten. Durch die geringen Nahtbreiten und die hohe Parallelität kann der Verzug extrem klein gehalten werden. Daher kann dieses Verfahren auch am Ende der Fertigungskette eingesetzt werden. Das Verfahren eignet sich auch für kleine, kompliziert geformte Schweißnähte, da der Elektronenstrahl durch elektrische oder magnetische Felder exakt und schnell abgelenkt werden kann. Damit kann auf die Bewegung des Bauteils verzichtet werden, der Elektronenstrahl führt die Bewegung selbst aus. Das Spektrum möglicher Nahttiefen liegt zwischen 0,1 mm und 300 mm (Aluminium), (Stahl) 150 mm, (Kupfer) 100 mm, (Titan): 100 mm.
Elektronenstrahlschweißanlagen werden häufig in der Massenfertigung von Getriebebauteilen in der Automobilindustrie eingesetzt (vor allem Japan und Deutschland). Neben einfachen und preisgünstigen Lohnaufträgen werden auch Bauteile für die Luft- und Raumfahrt, den Schienenverkehr, die Medizintechnik und die Nahrungsmittelindustrie elektronenstrahlgeschweißt.[12]
Aluminothermisches Schweißen ist auch unter dem Namen Thermit-Schweißen bekannt und wird vor allem beim Verschweißen von Bahnschienen angewendet. In einem Tiegel mit einem Loch an der Unterseite, der auf der Verbindungsstelle steht, wird (mit Hilfe eines Magnesiumspanes) eine Mischung aus Eisenoxidpulver und Aluminiumpulver entzündet, woraus sich bei einer Temperatur von circa 2450 °C flüssiges Eisen und darauf schwimmende Aluminiumoxid-Schlacke bilden.
Zur Datenübertragung genutzte Lichtwellenleiter werden mittels Lichtbogenschweißen ohne Zusatzwerkstoff miteinander verbunden. Der Vorgang wird als Spleißen bezeichnet. Die Kerndurchmesser der zu verbindenden Glasfasern liegen zwischen 3,5 und 1500 µm, die Manteldurchmesser zwischen 125 und 1550 µm. Zur Schweißverbindung genutzte Geräte positionieren die Glasfasern vor der Verbindung entweder automatisch oder manuell mittels Mikroskop und Mikrometerschraube, anschließend erfolgt durch einen Lichtbogen eine Erwärmung bis auf die Schmelztemperatur des Glases und eine Verschmelzung der beiden Fasern. An der Verbindungsstelle werden Signaldämpfungen unter 0,1 dB erreicht.
Thermoplastische Kunststoffe können mit folgenden Schmelzschweißverfahren verbunden werden:
Beim Feuerschweißen werden die zu verbindenden Metalle im Feuer unter Luftabschluss in einen teigigen Zustand gebracht und anschließend durch großen Druck, zum Beispiel durch Hammerschläge, miteinander verbunden. Diese dürfen anfangs nicht zu stark sein, da sonst die zu verbindenden Teile wieder auseinandergeprellt werden. Im Gegensatz zu den meisten anderen Schweißmethoden wird der Stahl hierbei nicht aufgeschmolzen, sondern bei Schweißtemperatur (1200 bis 1300 °C) gefügt. Zur Vorbereitung des Schweißvorgangs im Schmiedefeuer muss bei den zu verbindenden Werkstücken auf Luftabschluss geachtet werden, damit die Oberflächen nicht oxidieren. Ursprünglich wurde Luftabschluss durch eine stark reduzierende Flamme und feinkörnigen Flusssand erreicht, wobei es schwierig war, einen solchen Sand mit dem richtigen Schmelzpunkt zu finden. Heutzutage benutzt man meist Borax, welches sich ähnlich wie beim Sand als eine flüssige, glasige Haut über die Stahlteile legt und versiegelt. Diese werden dadurch vor Oxidangriff geschützt.
Beim Widerstandsschweißen wird der elektrische Widerstand der Fügepartner genutzt. Sie werden zusammengepresst und von Strom durchflossen. An den Berührstellen ist der Widerstand am größten, so dass dort die meiste Wärme frei wird und die Werkstoffe am stärksten erhitzt werden.
Verbindungen mittels Kaltpressschweißen (EN ISO 4063: Prozess 48) erfolgen unter hohem Druck und unterhalb der Rekristallisationstemperatur der Einzelteile. Hierbei bleiben die Partner im festen Zustand. Allerdings ist eine plastische Verformung erforderlich, um die Atomlagen der Werkstückoberflächen in engen Kontakt miteinander zu bringen. Der Pressdruck erzeugt bei Materialien mit ausreichender Kaltverformbarkeit zwischenatomare Bindekräfte. Verbinden lassen sich etwa Kupfer und Aluminium miteinander und untereinander. Kaltpressschweißen wird unter anderem zur Herstellung stromleitender Verbindungen eingesetzt. Bei Aluminium ist eine vorherige Entfettung und ein Aufreißen der oberflächlichen Oxidschicht hilfreich (Beispiel: Aluminium-Kontaktfahnen von Elektrolytkondensatoren). Unter Hochvakuum können Metalle sogar mit keramischen Werkstoffen kaltpressverschweißt werden.
Beim Reibschweißen (EN ISO 4063: Prozess 42) werden die Kontaktflächen unter Druck relativ zueinander bewegt. Durch die entstehende Reibung kommt es zur Erwärmung und Plastifizierung des Materials. Die sogenannte Wärmeeinflusszone ist bei diesem Verfahren deutlich kleiner als bei anderen Schweißverfahren. Es können eine Vielzahl von Werkstoffen, wie beispielsweise Aluminium mit Stahl, miteinander verschweißt werden. Auch die Verbindung von metallischen Werkstoffen, die keine Legierungen miteinander eingehen, ist vielfach möglich.[14]
Verfahrensvarianten sind:
Das Ultraschallschweißen (EN ISO 4063: Prozess 41) ist ein Verfahren zum Fügen von thermoplastischen Kunststoffen und metallischen Werkstoffen. Das Verfahren findet in vielen Bereichen der Industrie Verwendung. So werden z. B. in der Verpackungsindustrie Kunststoffverpackungen oder in der Automobilindustrie Kabelbäume mittels Ultraschall geschweißt. Bei den metallischen Werkstoffen kommt es vor allem bei Aluminium, Kupfer und deren Legierungen zum Einsatz. Die Verschweißung wird durch eine hochfrequente mechanische Schwingung im Bereich von i. d. R. 20 bis 35 kHz erreicht, welche zwischen den Bauteilen zu Erwärmung durch Molekular- und Grenzflächenreibung, bei Metallen auch zur Verzahnung und Verhakung der Fügepartner führt.[15][16] Somit gehört das Ultraschallschweißen zur Gruppe der Reibschweißungen.
Mit Hilfe eines Generators wird hochfrequenter Wechselstrom erzeugt und über ein Koaxialkabel zu einem Ultraschallwandler, dem sogenannten Konverter, übertragen, der daraus mit Hilfe des piezoelektrischen oder des magnetostriktiven Effekts eine mechanische Ultraschallschwingung erzeugt. Diese Schwingungen werden über ein Amplitudentransformationsstück auf die Sonotrode übertragen. Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Bauformen von Sonotroden, die meist aus Stahl, Aluminium oder Titan hergestellt werden. Die Amplitude der Schwingung und die Impedanzanpassung wird durch die Form und Masse des Amplitudentransformationsstückes beeinflusst. Die Schwingungen werden unter Druck über die strukturierte, oft geriffelte Arbeitsfläche der Sonotrode auf die zu verbindenden Werkstücke übertragen.
Beim Schweißen von Kunststoff wird die Schwingung meist vertikal zu den Fügepartnern eingeleitet. Diese erhitzen sich und beginnen zu erweichen, wodurch der Dämpfungskoeffizient ansteigt. Die Zunahme des Dämpfungskoeffizienten führt zu höherer innerer Reibung, was die Temperaturerhöhung weiter beschleunigt. Die aufgeschmolzenen Werkstoffe verbinden sich und sind nach dem Abkühlen und Erstarren miteinander verschweißt.
Beim Ultraschallschweißen von Metallen wird die Schwingung horizontal zu den Fügepartnern eingeleitet, so dass diese aneinanderreiben. Die Verbindung entsteht nach dem Abscheren von Rauigkeitsspitzen und dem Aufbrechen der Oxidschicht im Wesentlichen durch ein Ineinanderverzahnen und -verhaken der Fügepartner. Dies geschieht durch plastisches Fließen, ohne dass die Materialien schmelzen, was insbesondere bei empfindlichem Material, wie Folien und dünnen Blechen vorteilhaft ist. Drähte werden durch das sogenannte Drahtbonden miteinander verbunden.
Neben punktförmigen Schweißungen sind mit abrollenden Sonotroden auch Nahtschweißungen möglich, so z. B. bei der Fertigung von Solarkollektoren.[16]
Das Verfahren ermöglicht schnelle Taktzeiten und ist besonders wirtschaftlich.[17] Es lassen sich unterschiedliche Materialien miteinander verbinden. Die Werkstücke werden nur im Schweißbereich geringfügig erwärmt, das umliegende Material somit nicht geschädigt.
Mit Hilfe des Sprengschweißverfahrens ist es möglich, zwei nicht schmelzschweißbare Materialien dauerhaft und fest miteinander zu verbinden. Dabei prallen die beiden Schweißflächen unter Zuhilfenahme von Sprengstoff mit mindestens 100 m/s[18] unter einem Winkel von 2° bis 30° aufeinander. Die Kollisionsenergie bringt die Schweißpartner bis zur atomaren Ebene zusammen, so dass auch die Gitterkräfte (bei Metallen) wirken. Da die Schmelztemperatur nicht erreicht wird, können sich keine intermetallischen Phasen bilden. In der industriellen Anwendung werden auf diese Art meist zwei auf konventionelle Weise nicht schweißbare Metallpartner miteinander verbunden, beispielsweise Titan und Kupfer. Als Sprengstoffe kommen vorwiegend hochbrisante plastische PETN-, RDX- und HMX-Sprengstoffe, wie Semtex mit Detonationsgeschwindigkeiten von mehr als 5000 m/s zum Einsatz. Durch den Aufprall der Schweißpartner entstehen an den Grenzflächen wellenartige Verwerfungen, die eine stoffschlüssige Verbindung herstellen.
Das elektromagnetische Pulsschweißen, kurz EMP-Schweißen oder EMPW kann ohne Wärme mithilfe des Verfahrens des Magnetumformens (auch Elektromagnetische Pulstechnik, kurz EMPT) Werkstoffmischverbindungen, aber auch artgleiche Werkstoffe, binnen etwa 25 μs miteinander verbinden, indem einer der Fügepartner mittels eines Magnetfeldes berührungslos einen Impuls erfährt und gegen den anderen Partner prallt. Das Verfahren ist daher mit dem Sprengschweißen und -plattieren verwandt. Es können Rohre, Bleche und Zylinder verschweißt werden. Bei dem Verfahren befinden sich die Bauteile in der Nähe einer Spule, durch die ein sehr hoher Stromimpuls fließt welcher aus einem Impulsgenerator gewonnen wird. Es können zumindest als einer der Fügepartner nur gut leitfähige Materialien wie Aluminium verarbeitet werden. Durch die hohe Geschwindigkeit des Zusammenpralls der Fügepartner kommt es wie beim Sprengschweißen zu einer stoffschlüssigen Verbindung in der festen Phase.[19]
Beim Verbinden von Blechen (Plattieren) beschleunigt der Impuls eines der beiden zu fügenden Bleche über eine Distanz von 0,3–2 mm auf Geschwindigkeiten über 200 m/s. Beim Aufprall dieses Blechs auf ein stationäres Gegenblech werden im Aufschlagbereich die auf beiden Oberflächen haftenden Oxidschichten gelöst und die sich zwischen den Blechen befindliche Luft ausgeblasen. Die so erzeugten reinen Oberflächen sind nun hoch reaktiv und werden mit hohem Druck aufeinandergepresst. Dies bewirkt eine ggf. heliumdichte metallische Bindung durch Elektronenaustausch.[20]
Die Methode bringt kaum Wärme in die Bauteile ein. Daher ist es möglich, metallische Werkstoffe mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten zu verschweißen. Zudem tritt keine Gefügebeeinflussung durch Wärme auf. Daher können beispielsweise auch Verbindungen zwischen Blechen aus Aluminiumlegierungen und hochfesten Stählen hergestellt werden, ohne deren festigkeitsbestimmendes Gefüge zu ändern.
Das Diffusionsschweißen (EN ISO 4063: Prozess 45) ist eine etwa 50 Jahre alte Schweißtechnik, um vorwiegend metallische Werkstücke miteinander zu verbinden. Die Qualität der Schweißverbindungen ist außerordentlich hoch und die Zugfestigkeit kann im Bereich des verwendeten Materials liegen.
Diffusionsschweißen erfolgt bei hohem Druck (typische Größenordnung: Fließgrenze) und etwas unterhalb der Solidustemperatur. Aber auch unter Raumtemperatur und ohne nennenswerten Anpressdruck können Metalle zu Diffusionsverschweißen neigen, sofern ihre Flächen außerordentlich eben und glatt ausgebildet sind. Endmaße beispielsweise können schon nach kurzer Zeit miteinander kaltverschweißen, wenn sie angesprengt sind, also sehr nah beieinander liegen.
Das MBP-Schweißen (Pressschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen)[21] ist ein Lichtbogenpressschweißverfahren nach DIN 1910-100:2008-02[2] und hat die Ordnungsnummer 185 nach EN ISO 4063.[3] Das Verfahren wird auch als MBL- oder Magnetarc-Schweißen bezeichnet. In der englischsprachigen Literatur ist es bekannt als MIAB Welding – magnetically impelled arc butt welding. Mit dem Verfahren werden Profile mit geschlossenem Querschnitt stumpf miteinander verbunden.
Lichtbogenbolzenschweißen (Kurzform: Bolzenschweißen, engl.: stud welding, Ordnungsnummer 78 EN ISO 4063[3]) gehört zu den Lichtbogenpressschweißverfahren. Mit dem Verfahren werden bolzenförmige Elemente (z. B. Gewindebolzen, Stifte, Buchsen, Haken, Ösen) mit größeren Bauteilen (z. B. Karosseriebleche, Gehäuse, Heizkörper) dauerhaft verbunden.
Thermoplastische Kunststoffe können mit folgenden Pressschweißverfahren verbunden werden:
Die Schweißsimulation ist ein Werkzeug zur Klärung schweißtechnischer Fragestellungen, die auf der numerischen Lösung eines mathematischen Modells beruht. Ziel ist es, einerseits durch das Ersetzen zahlreicher praktischer Versuche Kosten in den Unternehmen zu senken und andererseits Informationen zu gewinnen, die über Messungen nicht oder nur mit einem sehr hohen Aufwand zu erreichen wären.
Zur schweißtechnischen Ausbildung werden durch einige Schweißtechnik-Hersteller Schweißsimulatoren angeboten. Diese können WIG-, MAG- und Lichtbogenhandschweißen simulieren. Mit dem Simulator können in Echtzeit und unter realitätsnahem Bedingungen verschiedene Schweiß-Aufgaben trainiert werden. Gegenüber dem normalen Schweißen bieten derartige Geräte zum virtuellen Schweißtraining einige Vorteile. Unter anderem wird kein Material verbraucht, es müssen keine Arbeitsschutzmaßnahmen beachtet werden, auch seltene Arbeitsaufgaben bzw. Kombinationen von Materialien und Werkstoffen können genutzt werden, durch die Variation von Parametern kann ein Verständnis für die Abhängigkeiten der Schweißergebnisse erreicht und je nach Brennerhaltung und -Führung die Ergebnisse sofort analysiert und Fehler korrigiert werden. Einzelne Simulatoren nutzen auch reale Lichtbögen.[22]
Die Betriebsfestigkeit dynamisch belasteter geschweißter Metallkonstruktionen wird in vielen Fällen durch die Schweißnähte – insbesondere die Schweißnahtübergänge – bestimmt. Verschiedene Methoden der Nachbehandlung von Schweißnähten erlauben es, Druckeigenspannungen einzubringen, die Randschicht zu verfestigen und die Kerbwirkung zu verringern.[23]
Die Kerbwirkung lässt sich durch das Ausschleifen der Naht sowie durch das WIG- oder Plasma-Aufschmelzen reduzieren.[23]
Autofrettieren, Laserpeening, Kugelstrahlen, Nadeln, Hämmern sowie hochfrequentes Hämmern eignen sich zum Einbringen von Druckspannungen, wobei insbesondere die letzten drei auch die Randschicht verfestigen. Speziell das hochfrequente Hämmern mildert darüber hinaus auch die Kerbwirkung ab.[23]
Schweißen ist mit Gefährdungen verbunden, die sich aus der Verwendung von elektrischem Strom, durch unter Druck stehende Gase, Wärme sowie aus dem Freiwerden von optischer Strahlung und Gefahrstoffen ergeben können. Die Gefährdungen sind davon abhängig, welches Schweißverfahren angewendet wird.
Gefahrstoffe in Form von Schweißrauch und Schweißgasen werden aus der Schmelze – insbesondere aus abschmelzenden Schweißzusätzen – freigesetzt. Durch Überhitzen der Schmelze bzw. des Schweißzusatzes verdampft Metall. Der Dampf steigt über der Schmelze auf, kühlt ab und bildet durch Kondensation Metallpartikel. Luftgetragene Metallpartikel werden als Schweißrauch bezeichnet. Die Zusammensetzung des Rauches ist abhängig von der Zusammensetzung der zu schweißenden Werkstoffe. Rauche, die beim Schweißen von un- und niedriglegierten Stählen frei werden, bestehen überwiegend aus Eisen und Mangan oder deren Oxiden. Beim Schweißen von Aluminiumwerkstoffen besteht der Rauch vorrangig aus Aluminium bzw. Aluminiumoxiden, das Schweißen von korrosionsbeständigen Chrom-Nickel-Stählen setzt Nickel- und Chromverbindungen frei. Eingeatmete Eisen- und Aluminiumverbindungen können die Atemwege belasten und die Lungenfunktion beeinträchtigen. Eine akute Vergiftung durch Einatmen von Stäuben mit einem sehr hohen Mangangehalt kann zu entzündlichen Reaktionen in der Lunge führen. Diese Toxizität manifestiert sich als Bronchitis und kann sich zu einer fibrösen Lungenerkrankung entwickeln. Manganhaltige Rauche können auch neurologische Störungen, ähnlich einer Parkinson-Krankheit, verursachen[24], sechswertige Chromverbindungen und Nickeloxid sind als krebserzeugend eingestuft. Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) stuft Schweißrauch generell als krebserzeugend ein.[25]
Schweißgase wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid und Ozon können ebenfalls die Atemwege schädigen. MSG-Schweißen setzt diese Gase nur in geringen Mengen frei, sodass die damit verbundenen Gesundheitsgefahren im Allgemeinen als gering eingeschätzt werden. Wird jedoch in engen, schlecht belüfteten Räumen geschweißt, können die Gase den Luftsauerstoff verdrängen, sodass Erstickungsgefahr besteht.
Die deutsche Gesetzgebung hat zum Schutz der Beschäftigten Grenzwerte für die Luftqualität an Arbeitsplätzen festgelegt, die für die Verfahren der Schweißtechnik z. B. in der Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 528 „Schweißtechnische Arbeiten“ aufgeführt sind. Die TRGS 528 beschreibt auch die Vorgehensweise zur Ermittlung der prozessbedingten Gefährdungen und gibt Hinweise zu Schutzmaßnahmen und arbeitsmedizinischer Vorsorge.[26]
Als technische Schutzmaßnahme sollten üblicherweise Filteranlagen und -geräte zum Absaugen und Abscheiden von Schweißrauch eingesetzt werden. Wird die so gereinigte Luft in den Arbeitsbereich zurückgeführt, werden besondere Anforderungen u. a. an die filtertechnischen Eigenschaften der Geräte gestellt. Dies betrifft insbesondere Geräte zur Abscheidung krebserzeugender Rauche, die z. B. beim Schweißen von Chrom-Nickel-Stählen frei werden. In diesen Fällen ist eine Luftrückführung nur für Geräte zulässig, die nach EN ISO 21904 positiv geprüft wurden.[27] Das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) bietet für die Gerätehersteller und Inverkehrbringer Prüfungen nach diesen Normen auf freiwilliger Basis an.[28] Die Herstellerfirmen von positiv geprüften Filteranlagen und -geräten erhalten eine DGUV Test-Prüfbescheinigung. Filteranlagen und -geräte, die die sicherheitstechnischen Anforderungen der Norm erfüllen, sind in einer Positivliste aufgeführt.[29]
Es ist für Schweißarbeitsplätze eine Gefährdungsbeurteilung zu erstellen. Hier sind alle Inhaltsstoffe des Schweißrauches zu berücksichtigen, unter anderem Titandioxid, Fluoride, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Eisenoxide und dessen Legierungsbestandteile wie Nickel, Cobalt, Chrom und Mangan. Bei hochlegierten Stählen ist, wenn möglich, auf Elektrodenschweißungen zu verzichten und auf Schutzgasschweißen oder automatisierte Verfahren auszuweichen, denn durch die fehlende Ummantelung der Elektrode werden weniger Chromate freigesetzt.
Eine entsprechend fachkundige Einweisung ist für alle abhängig Beschäftigte nach dem Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) erforderlich; weiterhin ist ein Ausbildungsnachweis (Facharbeiterbrief oder Lehrgangsprüfung einer Handwerkskammer) üblich. In vielen Industriebereichen, beispielsweise bei Bahnanwendungen, ist eine Schweißaufsicht erforderlich.
Beim Schweißen benötigt man optische Filter, damit man blendfrei den Schweißvorgang beobachten kann. Weiters dient der Augenschutz auch dazu, damit keine Teile oder Funken von der Schweißstelle in die Augen gelangen.
Beim Lichtbogenschweißen entsteht unter anderem Ultraviolettstrahlung, welche insbesondere die Augen schädigt. Weiterhin entsteht Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung), die nicht nur auf ungeschützten Körperteilen Verbrennungen erzeugen, sondern auch die Netzhaut schädigen kann. Deshalb müssen optische Schutzgläser verwendet werden welche UV und Infrarotstrahlung ausfiltern. Die Schutzklassen für derartige Gläser sind in der Europäischen Norm EN 169 festgelegt. So sind zum Autogenschweißen die Schutzklassen 2 bis 8, für offenes Lichtbogenschweißen mit höheren Strahlenwerten die Klassen 9 bis 16 vorgesehen. Die Schutzgläser tragen eine Beschriftung, welche die Eigenschaften des Glases charakterisiert. Die Angabe ist wie folgt: Schutzklasse, Herstellerkürzel, optische Klasse 98, Norm.
Die Abdunklung war früher durch eine dunkle Färbung des Glases unveränderlich eingestellt. Ohne das helle Licht der Schweißlichtquelle ist durch diese Gläser kaum die Umgebung zu erkennen, womit die Schutzeinrichtung für die notwendigen Vor- und Nacharbeiten abgesetzt werden müssen. Diese Gläser sind in einfachen Schutzhelme mit Visieren eingearbeitet, welche kurz vor dem Schweißvorgang mit einer Hand schnell herunter geklappt werden oder bei Schildern permanent mit einer Hand vor das Gesicht gehalten werden müssen, und es dabei, meist beim Zünden des Lichtbogens, wiederholend zu kurzzeitigen Blendungen kommt.
Seit Anfang der 2000er Jahre kommen üblicherweise automatische Schweißerschutzfilter zu Anwendung, welche in Form eines Schutzhelms permanent aufgesetzt bleiben können und ohne Schweißlichtquelle durch das Sichtfenster fast transparent sind. Damit können ohne optische Beeinträchtigungen die Vor- und Nacharbeiten durchgeführt werden. Die automatischen Schweißschutzfilter verdunkeln automatisch sobald der optische Sensor eine helle Schweißlichtquelle im Sichtfeld erkennt. Bei automatischen Schweißschutzfiltern sind üblicherweise der Grad der Abdunklung in einen bestimmten Bereich elektronisch einstellbar und die Verdunklung erfolgt innerhalb weniger Millisekunden, was eine Blendung bei Einsetzen des Schweißvorgangs vermeidet. Automatische Schweißerschutzfilter sind sowohl bei Autogenschweißen mit geringeren Verdunklungswerten als auch bei Lichtbogenschweißen mit hohen UV-Werten und einer stärkeren Verdunklung einsetzbar.
Da die UV-Strahlung auch Haut schädigt und zu dem Effekt eines Sonnenbrandes führt, muss vor allem bei hohen Schutzklassen wie bei dem Lichtbogenschweißen ungeschützte Haut im direkten Strahlungsfeld des Lichtbogens generell vermieden werden. Das betrifft unter anderem das Gesicht und den Halsbereich. Zusätzlich ist spezielle schwer entflammbare Schweißerkleidung und passende Handschuhe zu tragen, die alle freien Hautflächen sicher abdeckt. Manche Schweißverfahren sind laut, ein angemessener Gehörschutz kann daher nötig sein.
Eine weitere Gefahrenquelle stellen in diesem Zusammenhang auch thoriumhaltige und damit schwach radioaktive Wolframelektroden zum WIG-Schweißen dar. So heißt es in der DGUV Information 209-049 (Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. DGUV)
„Werden thoriumoxidhaltige Schweißelektroden angeschliffen oder wird damit WIG-Schweißen mit Wechselstrom durchgeführt, müssen Unternehmerinnen und Unternehmer innerhalb von sechs Monaten nach Beginn der Arbeiten eine auf den Arbeitsplatz bezogene Abschätzung der Körperdosis durchführen (§ 95 Abs. 1 Strahlenschutzverordnung). Werden die zuvor genannten Arbeitsplätze so verändert, dass höhere Strahlenexpositionen auftreten können, ist eine Abschätzung erneut unverzüglich durchzuführen.“
Beim Schweißen entstehen auch feinste Staubpartikel, die abgesaugt werden müssen, damit sie nicht in die Lunge des Schweißers gelangen und von dort in die Blutbahn diffundieren können. Zu diesem Zweck werden mobile oder stationäre Schweißrauchfilter eingesetzt, die diesen Feinstaub absaugen und filtern. Stand der heutigen Technik sind so genannte ePTFE-Filter (Oberflächenfiltration). Wenn keine effektive Absaugung des Schweißrauchs sichergestellt werden kann, muss der Schweißer durch eine persönliche Schutzausrüstung in Form eines Gebläsefiltergerätes (PAPR) geschützt werden. Vor Sauerstoffmangel oder schädlichen Gasen in Schächten und Behältern schützen diese Geräte nicht. Wenn keine ausreichende Belüftung möglich ist, müssen umluftunabhängige Atemschutzgeräte getragen werden. Besondere Vorsicht ist beim Flammrichten und Vorwärmen mit Gasbrennern, in unzureichend belüfteten engen Räumen geboten, da die Flamme einen Teil des Atemsauerstoffs verbraucht.
Beim Schweißen müssen auch die Personen in der Umgebung vor der Strahlung und Lärm geschützt werden. Dazu gibt es Schweißlamellen- und Schweißervorhänge sowie Schallschutztrennwandsysteme. Bei Lichtbogenhandschweißungen ist die elektrische Gefährdung des Schweißers besonders zu beachten. Die Lichtbogenspannung liegt zwar unter dem – im Allgemeinen – gefährdenden Bereich, jedoch ist vor allem bei Arbeiten unter besonderer elektrischer Gefährdung, also beispielsweise bei Arbeiten in engen elektrisch leitenden Räumen (Kessel, Röhren etc.) eine Reihe von Vorsichtsmaßnahmen zu beachten, die unter anderem im Merkblatt BGI 553 der Metallberufsgenossenschaft vorgeschlagen werden.[31]
Beim Laserschweißen ist der Laserstrahl selbst eine zusätzliche Gefahrenquelle. Er ist in der Regel unsichtbar. Während Strahlung im Nahen Infrarotbereich (Festkörperlaser, Faserlaser, Diodenlaser) in die Haut und das Auge eindringt und auch bei geringen Intensitäten (Streustrahlung) Netzhautschäden verursacht, wird die Strahlung des CO2-Lasers (Mittleres Infrarot) auf der Oberfläche (Haut und Hornhaut des Auges) absorbiert und verursacht oberflächliche Verbrennungen. Hautverbrennungen durch Laser im Nahen Infrarot sind unter anderem auch deshalb gefährlich, da die Strahlung in tiefen Gebieten unter der Haut absorbiert wird, wo sich keine temperaturempfindlichen Nerven befinden. Laser-Schweißgeräte sind in der Regel sicher gehaust (verriegelte Schutztüren, Laserschutzfenster), sie fallen dann unter die Laserklasse I und können gefahrlos ohne Laserschutzbrille bedient werden.
Gegen abspritzende Schlacken- und Schweißgutpartikel wird der Schweißer durch geeignete Bekleidung geschützt, die gegen heiße Partikel widerstandsfähig sein muss, z. B. eine Lederschürze, und die keine Falten bilden darf, in denen sich diese Partikel festsetzen können.
Die nationale und internationale Zusammenarbeit bei der Ausbildung, Zertifizierung, Normung und technisch-wissenschaftlichen Weiterentwicklung im Bereich Schweiß- und Fügetechnik wird in Deutschland durch den DVS, in Europa durch die EWF und weltweit durch das IIW koordiniert.
Schweißingenieure verwenden die nach DIN EN ISO 2553:2014 genormten Schweißsymbole bei der symbolischen Darstellung von Schweißverbindungen in technischen Zeichnungen.[32]
Begriffe und Bezeichnungen werden in der ISO/TR 25901:2007 geregelt.
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