Dieses Quiz als Battle spielen: Deutsch, Klasse 5-6, G-Niveau

Legierte Stähle und Aluminium schweißen - Schmied

Einleitung

Beim Schmieden entstehen Bauteile, Werkzeuge, Beschläge und Konstruktionen, die nach dem Umformen häufig durch Schweißen gefügt, ergänzt oder repariert werden. Bei legierten Stählen und Aluminiumlegierungen reicht handwerkliche Routine allein jedoch nicht aus: Legierung, Lieferzustand, Bauteildicke, Wärmeeintrag, Zusatzwerkstoff und Schutzgas beeinflussen die Qualität der Verbindung. Ein Werkstoff kann sich beim Schweißen aufhärten, an Festigkeit verlieren, zu Poren oder Rissen neigen oder seine Korrosionsbeständigkeit einbüßen.

Dieser aiMOOC richtet sich an Auszubildende im metallverarbeitenden Handwerk mit Schwerpunkt Schmied, Metallbau und Schweißtechnik. Du lernst, Werkstoffe sicher zu unterscheiden, geeignete Verfahren auszuwählen, eine Arbeitsfolge nach Zeichnung und Schweißanweisung zu planen sowie typische Fehler zu erkennen. Praktische Schweißarbeiten dürfen nur nach Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung und unter fachkundiger Aufsicht ausgeführt werden.

Lernziele

Nach der Bearbeitung kannst Du:

Werkstoffe identifizieren und erklären, warum die genaue Werkstoffbezeichnung wichtiger ist als die bloße Angabe „Stahl“ oder „Aluminium“.
Schweißverfahren wie WIG, MIG, MAG und Lichtbogenhandschweißen fachlich unterscheiden.
die Bedeutung von Wärmeeinflusszone, Vorerwärmung, Zwischenlagentemperatur, Wärmeeinbringung und Schutzgas erläutern.
eine Arbeitsfolge für legierte Stähle und Aluminium nach Werkstoffdatenblatt, Zeichnung und WPS planen.
typische Schweißnahtunregelmäßigkeiten erkennen und geeignete Vorbeugemaßnahmen begründen.
zentrale Regeln des Arbeits- und Gesundheitsschutzes anwenden.

Grundlagen der Werkstoffkunde

Was bedeutet legiert?

Eine Legierung ist ein metallischer Werkstoff aus mindestens zwei chemischen Elementen. Bei Stahl werden Elemente wie Chrom, Nickel, Molybdän, Mangan, Silizium, Vanadium oder Bor gezielt zugesetzt, um beispielsweise Festigkeit, Härtbarkeit, Warmfestigkeit, Verschleißbeständigkeit oder Korrosionsbeständigkeit zu verändern. Die Bezeichnung legierter Stahl sagt noch nicht, ob ein Werkstoff gut schweißgeeignet ist. Entscheidend sind die genaue Werkstoffnummer, die chemische Zusammensetzung, der Gefügezustand, die Bauteildicke und die Beanspruchung.

Für die Ausbildung ist folgende Unterscheidung hilfreich:

Niedriglegierte Stähle enthalten Legierungselemente in begrenzter Menge. Dazu gehören viele Feinkornbaustähle, Vergütungsstähle und warmfeste Stähle.
Hochlegierte Stähle besitzen mindestens ein Legierungselement mit einem Massenanteil von mindestens fünf Prozent. Dazu zählen viele nichtrostende Chrom- und Chrom-Nickel-Stähle.
Werkzeugstähle können hohe Kohlenstoff- und Legierungsgehalte besitzen. Reparaturschweißungen sind häufig nur mit genauer Arbeitsanweisung, abgestimmter Vorerwärmung und Nachbehandlung zulässig.

Merksatz: Schweiße keinen unbekannten Stahl nach Gefühl. Prüfe Werkstoffkennzeichnung, Zeugnis, Zeichnung und betriebliche Schweißanweisung.

Aluminium und Aluminiumlegierungen

Aluminium ist ein Leichtmetall mit geringer Dichte, hoher Wärmeleitfähigkeit und einer fest haftenden Oxidschicht. Durch Zusätze wie Magnesium, Silizium, Mangan, Kupfer oder Zink entstehen Legierungen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften. Viele Legierungen der Reihen 1xxx, 3xxx, 5xxx und 6xxx sind mit geeigneten Verfahren schweißbar. Zahlreiche hochfeste Legierungen der Reihen 2xxx und 7xxx sind beim Schmelzschweißen rissanfällig oder nur eingeschränkt schweißgeeignet. Deshalb muss auch bei Aluminium die konkrete Legierung bekannt sein.

Die Oxidschicht aus Aluminiumoxid schmilzt erst bei ungefähr 2050 °C, während der metallische Grundwerkstoff bereits bei ungefähr 660 °C schmilzt. Diese große Differenz erklärt, warum Oberflächenvorbereitung und beim WIG-Schweißen die reinigende Wirkung des Wechselstroms besonders wichtig sind.

Wärmeeinflusszone und Gefügeänderung

Die Wärmeeinflusszone liegt neben dem aufgeschmolzenen Schweißgut. Sie wird nicht flüssig, aber so stark erwärmt, dass sich Gefüge und Eigenschaften verändern können. Bei härtbaren Stählen kann schnelles Abkühlen zu einem harten, spröden Gefüge und damit zu Kaltrissen führen. Bei nichtrostenden Stählen können zu hoher Wärmeeintrag und zu hohe Zwischenlagentemperaturen die Korrosionsbeständigkeit oder Zähigkeit beeinträchtigen. Bei aushärtbaren Aluminiumlegierungen kann die Festigkeit in der Wärmeeinflusszone deutlich sinken.

Geeignete Schweißverfahren

WIG-Schweißen

Das WIG-Schweißen wird nach EN ISO 4063 als Prozess 141 bezeichnet. Der Lichtbogen brennt zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Ein Zusatzwerkstoff wird bei Bedarf getrennt zugeführt. WIG ermöglicht einen gut kontrollierbaren Wärmeeintrag, saubere Nähte und eine präzise Wurzelgestaltung. Das Verfahren eignet sich besonders für dünne Bauteile, anspruchsvolle Wurzellagen, nichtrostende Stähle und Aluminium.

Stähle werden im Regelfall mit Gleichstrom und negativ gepolter Wolframelektrode geschweißt. Aluminium wird beim manuellen WIG-Schweißen meist mit Wechselstrom geschweißt, damit die Oxidschicht aufgebrochen und gleichzeitig der Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird.

MIG- und MAG-Schweißen

Beim Metallschutzgasschweißen ist die Drahtelektrode zugleich Lichtbogenträger und Zusatzwerkstoff. Sie wird kontinuierlich durch den Brenner gefördert.

MIG-Schweißen mit Massivdrahtelektrode, Prozess 131, arbeitet mit inertem Schutzgas wie Argon oder Argon-Helium. Es wird häufig für Aluminium und andere Nichteisenmetalle eingesetzt.
MAG-Schweißen mit Massivdrahtelektrode, Prozess 135, arbeitet mit aktivem Gas oder aktivem Mischgas. Es wird häufig für unlegierte, niedriglegierte und auch hochlegierte Stähle eingesetzt. Gas und Draht müssen zum Werkstoff und zur geforderten Nahtqualität passen.

MIG und MAG sind keine zwei Gerätegruppen, sondern Varianten des Metallschutzgasschweißens, die sich durch die Wirkung des Schutzgases unterscheiden. Beim Aluminium-MIG-Schweißen müssen Drahtförderung, Führungsspirale, Stromkontaktrohr und Antriebsrollen für den weichen Draht geeignet sein. Häufig werden U-förmig profilierte Rollen sowie Push-Pull-Systeme oder Spool-Guns verwendet.

Lichtbogenhandschweißen

Das Lichtbogenhandschweißen wird als Prozess 111 bezeichnet. Die umhüllte Stabelektrode schmilzt ab und bildet Schweißgut, Schutzgas und Schlacke. Das Verfahren ist robust und für Montage- oder Reparaturarbeiten an vielen Stählen geeignet. Für Aluminium ist es im üblichen Ausbildungs- und Werkstattbetrieb gegenüber WIG und MIG nur von untergeordneter Bedeutung. Bei legierten Stählen sind Elektrodenart, Rücktrocknung beziehungsweise trockene Lagerung, Polung und Vorerwärmung entsprechend Herstellerangabe und WPS einzuhalten.

Legierte Stähle fachgerecht schweißen

Werkstoff prüfen und Schweißbarkeit bewerten

Vor Arbeitsbeginn musst Du die Werkstoffbezeichnung ermitteln. Ein Funkenbild oder eine Feilprobe kann in der Schmiedewerkstatt einen ersten Hinweis geben, ersetzt aber keine sichere Werkstoffidentifikation. Verbindlich sind Materialkennzeichnung, Werkstoffzeugnis, Zeichnung und Fertigungsunterlagen.

Bei ferritischen und niedriglegierten Stählen dient das Kohlenstoffäquivalent als ein Hinweis auf Aufhärtungs- und wasserstoffunterstützte Kaltrissneigung. Es berücksichtigt neben Kohlenstoff weitere Legierungselemente. Ein einzelner Grenzwert reicht für die Praxis nicht aus, weil auch Blechdicke, Einspannung, Wasserstoffangebot, Wärmeeinbringung und Abkühlbedingungen wirken. Vorerwärmtemperatur und Zwischenlagentemperatur werden daher nicht geschätzt, sondern aus Norm, Werkstoffdatenblatt oder WPS übernommen.

Kaltrisse vermeiden

Wasserstoffunterstützte Kaltrisse entstehen bei einer kritischen Kombination aus diffusiblem Wasserstoff, rissanfälligem Gefüge, Zugspannungen und niedriger Temperatur. Sie können zeitverzögert auftreten. Vorbeugend sind folgende Maßnahmen wichtig:

trockene und saubere Zusatzwerkstoffe nach Herstellerangabe verwenden;
Fugen von Öl, Wasser, Rost, Farbe und Zunder befreien;
vorgeschriebene Vorerwärmung gleichmäßig herstellen und kontrollieren;
Wärmeeinbringung sowie Zwischenlagentemperatur nach WPS einhalten;
unnötig starre Einspannung und ungünstige Heftfolge vermeiden;
bei geforderter Qualität die vorgeschriebene Wartezeit vor der Prüfung beachten.

Vorerwärmen verlangsamt die Abkühlung, begünstigt die Wasserstoffdiffusion und kann harte Gefügebestandteile in der Wärmeeinflusszone vermindern. Zu hohe Temperaturen sind ebenfalls schädlich. Deshalb wird die Temperatur mit geeignetem Messmittel kontrolliert und dokumentiert.

Nichtrostende und hochlegierte Stähle

Nichtrostender Stahl und Edelstahl sind keine Synonyme: Edelstahl bezeichnet einen Stahl mit besonderem Reinheitsgrad, während „nichtrostend“ die Korrosionsbeständigkeit beschreibt. Austenitische Chrom-Nickel-Stähle werden häufig mit WIG oder MAG geschweißt. Dabei sind folgende Punkte besonders wichtig:

Zusatzwerkstoff und Schutzgas müssen zur Stahlsorte und zur Korrosionsbeanspruchung passen.
Werkzeuge, Bürsten und Schleifmittel müssen ausschließlich für nichtrostenden Stahl verwendet werden, damit keine Eisenpartikel eingetragen werden.
Der Wärmeeintrag und die Zwischenlagentemperatur sind zu begrenzen, um Gefügeschädigungen, Verzug und Heißrisse zu vermeiden.
Die Nahtwurzel wird bei korrosionsbeanspruchten Bauteilen häufig durch Formieren vor Oxidation geschützt.
Anlauffarben und Verunreinigungen werden nach betrieblicher Vorgabe entfernt; anschließend kann eine fachgerechte Passivierung erforderlich sein.

Besonderheiten für den Schmied

Geschmiedete Bauteile können örtlich unterschiedliche Gefüge, Restspannungen und Querschnitte besitzen. Nach dem Härten oder Vergüten ist eine Schweißung besonders kritisch. Bei Werkzeugen, Gesenken, Äxten oder hochbeanspruchten Beschlägen darfst Du eine Reparaturschweißung nur nach einer geeigneten Reparaturanweisung ausführen. Vorerwärmung, Schweißfolge, Zwischenlagentemperatur, langsames Abkühlen und gegebenenfalls eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen müssen auf den Werkstoff abgestimmt sein.

Das Feuerschweißen ist ein eigenständiges stoffschlüssiges Fügeverfahren im Schmiedehandwerk. Es ist nicht mit WIG-, MIG-, MAG- oder Lichtbogenhandschweißen gleichzusetzen.

Aluminium fachgerecht schweißen

Vorbereitung der Oberfläche

Aluminium reagiert empfindlich auf Feuchtigkeit, Fett und Oxide. Wasserstoff ist im flüssigen Aluminium wesentlich besser löslich als im erstarrten Metall. Beim Erstarren kann er deshalb Poren bilden. Die Vorbereitung erfolgt in einer festgelegten Reihenfolge:

Werkstoff, Legierung und Zusatzwerkstoff eindeutig bestimmen.
Oberfläche mit einem dafür zugelassenen, rückstandsfrei verdunstenden Reiniger entfetten.
Oxidschicht mit einer ausschließlich für Aluminium verwendeten Edelstahlbürste oder nach Arbeitsanweisung mechanisch entfernen.
Fuge danach nicht mehr mit bloßen Händen berühren.
Werkstück, Zusatzdraht, Gasleitungen und Brenner trocken halten.
Zugluft vermeiden und Schutzgasabdeckung prüfen.

Stahlbürsten, Schleifscheiben oder Werkbänke, die zuvor für Stahl benutzt wurden, können Eisenpartikel übertragen. Solche Fremdpartikel fördern Korrosion und Schweißfehler.

WIG-Schweißen von Aluminium

Beim WIG-Schweißen wird Aluminium in der Regel mit Wechselstrom, hochfrequenter Zündung und inertem Schutzgas geschweißt. Argon ist häufig das Grundgas; Argon-Helium-Gemische können bei größeren Wanddicken den Wärmeeintrag in das Bauteil erhöhen. Elektrodendurchmesser, AC-Balance, Frequenz, Stromstärke, Gasmenge und Brennerführung werden nach WPS, Gerätedaten und Werkstückdicke eingestellt.

Der Lichtbogen soll kurz und stabil sein. Der Zusatzstab bleibt innerhalb der Schutzgasglocke und wird nicht mit der Wolframelektrode berührt. Am Nahtende wird der Endkrater gefüllt, damit kein Kraterriss entsteht. Die Gasnachströmzeit schützt die heiße Elektrode und das erstarrende Schweißbad.

MIG-Schweißen von Aluminium

MIG eignet sich besonders für längere Nähte und größere Querschnitte, weil die Abschmelzleistung höher als beim manuellen WIG-Schweißen ist. Aluminiumdraht ist weich und neigt zum Knicken. Eine angepasste Drahtförderung verhindert Förderstörungen und Drahtstau. Beim Schweißen werden Lichtbogenart, Drahtdurchmesser, Drahtvorschub, Spannung, Induktivität beziehungsweise Pulsparameter und Gasmenge aufeinander abgestimmt.

Ein zu langer Lichtbogen, Zugluft, verschmutzte Oberflächen oder eine undichte Gasführung können Oxide und Poren verursachen. Ein ungeeigneter Zusatzwerkstoff kann die Heißrissneigung erhöhen. Deshalb wird der Zusatzwerkstoff nicht allein nach Festigkeit, sondern auch nach Legierungsverträglichkeit, Risssicherheit, Korrosion und späterer Oberflächenbehandlung ausgewählt.

Typische Fehler bei Aluminium

Poren: entstehen vor allem durch Feuchtigkeit, Fett, verschmutzten Zusatzdraht oder gestörte Schutzgasabdeckung.
Bindefehler: entstehen unter anderem durch unzureichende Oxidentfernung, falschen Brennerwinkel oder zu geringe Wärmeeinbringung.
Heißrisse: werden durch ungünstige Legierungskombination, hohe Schrumpfspannung, ungeeignete Nahtform oder einen nicht gefüllten Endkrater begünstigt.
Einbrandkerben: können durch falsche Parameter, zu hohe Schweißgeschwindigkeit oder ungünstige Brennerhaltung entstehen.
Verzug: wird durch die hohe Wärmeausdehnung, falsche Schweißfolge oder unnötig hohen Wärmeeintrag verstärkt.

Stahl und Aluminium im Vergleich

Merkmal	Legierte Stähle	Aluminiumlegierungen
Oxidschicht	Je nach Stahlsorte Zunder oder Passivschicht; bei nichtrostenden Stählen korrosionsrelevant	Sehr fest haftende, hochschmelzende Aluminiumoxidschicht
Wärmeleitung	Im Allgemeinen geringer als bei Aluminium	Hoch; Wärme wird schnell aus der Schweißzone abgeführt
Häufige Verfahren	WIG, MAG, Lichtbogenhandschweißen	WIG mit Wechselstrom, MIG mit inertem Gas
Typische Risiken	Kaltrisse, Aufhärtung, Heißrisse, Korrosionsverlust	Poren, Heißrisse, Bindefehler, Festigkeitsabfall in der Wärmeeinflusszone
Reinigung	Werkstoffabhängig; getrennte Werkzeuge für nichtrostenden Stahl	Entfetten und Oxidschicht mit aluminiumgeeignetem Werkzeug entfernen
Temperaturführung	Vorerwärmung und Zwischenlagentemperatur je nach Stahlsorte	Wärmeeintrag begrenzen; Vorerwärmung nur nach WPS und bei Bedarf

Mischverbindungen aus Stahl und Aluminium

Stahl und Aluminium lassen sich mit üblichen Lichtbogenschweißverfahren nicht ohne Weiteres direkt schmelzschweißen. Beim Vermischen entstehen spröde intermetallische Phasen, außerdem unterscheiden sich Schmelztemperatur, Wärmeausdehnung und elektrochemisches Verhalten stark. In der Praxis werden daher mechanische Verbindungen, Kleben, Übergangselemente, spezielle Löt- oder geregelte Lichtbogenprozesse sowie Reibschweißverfahren eingesetzt. Jede solche Verbindung benötigt eine geprüfte Verfahrenslösung und einen geeigneten Korrosionsschutz.

Arbeitsplanung in der Ausbildung

Eine fachgerechte Arbeitsfolge könnte so aussehen:

Auftrag klären: Zeichnung, Nahtsymbol, Werkstoff, Abmessungen, Toleranzen und Prüfanforderungen lesen.
Unterlagen prüfen: WPS, Betriebsanweisung, Werkstoffdatenblatt und Zusatzwerkstofffreigabe bereitlegen.
Gefährdungen beurteilen: Brandlast, elektrische Gefährdung, Strahlung, Rauch, Gase, Lärm und heiße Bauteile berücksichtigen.
Arbeitsplatz vorbereiten: Absaugung, Sichtschutz, Masseanschluss, Gasversorgung, Brenner und Kühlung prüfen.
Fuge vorbereiten: Kanten herstellen, reinigen, Spalt und Versatz kontrollieren.
Heften: Heftstellen nach Plan setzen und auf Risse, Bindefehler sowie Maßhaltigkeit prüfen.
Parameter einstellen: nur Werte aus WPS oder Ausbildungsauftrag verwenden; Probenähte auf gleichartigem Material durchführen.
Schweißen: Brennerwinkel, Lichtbogenlänge, Geschwindigkeit, Zusatzführung und Temperatur kontrollieren.
Nacharbeiten: Spritzer, Schlacke oder Oxide werkstoffgerecht entfernen; keine unzulässige Kerbe einschleifen.
Prüfen und dokumentieren: Sichtprüfung, Maße, Nahtoberfläche, Verzug, Temperatur- und Parameterangaben festhalten.

Qualitätssicherung und Nahtprüfung

Die erste Prüfung ist die Sichtprüfung. Sie beginnt bereits vor dem Schweißen mit der Kontrolle von Fuge, Sauberkeit, Heftstellen und Bauteillage. Nach dem Schweißen werden Nahtform, Übergänge, Einbrandkerben, Oberflächenporen, Risse, Endkrater, Spritzer, Verzug und Maßhaltigkeit beurteilt.

Je nach Auftrag folgen weitere Prüfverfahren:

Farbeindringprüfung für oberflächenoffene Fehler an geeigneten metallischen Werkstoffen;
Magnetpulverprüfung für oberflächennahe Fehler an ferromagnetischen Stählen;
Ultraschallprüfung oder Durchstrahlungsprüfung für innere Unregelmäßigkeiten;
Härteprüfung, Makroschliff oder Biegeprobe bei Verfahrens- und Ausbildungsprüfungen.

Für die Bewertung von Schweißnahtunregelmäßigkeiten werden je nach Werkstoff und Auftrag geeignete Normen und Bewertungsgruppen herangezogen, beispielsweise EN ISO 5817 für viele Schmelzschweißverbindungen an Stahl und EN ISO 10042 für Aluminium. Maßgeblich bleibt die im Auftrag festgelegte aktuelle Ausgabe.

Arbeits- und Gesundheitsschutz

Beim Schweißen entstehen Gefährdungen durch elektrische Spannung, heiße Oberflächen, Schweißspritzer, UV- und IR-Strahlung, Lärm, Druckgasflaschen, Brand und Gefahrstoffe. Schweißrauch muss möglichst an der Entstehungsstelle erfasst werden. Bei hochlegierten Stählen können unter anderem Nickel- und Chromverbindungen relevant sein; beim WIG-Schweißen von Aluminium und hochlegierten Stählen kann Ozon entstehen. Die Schutzmaßnahmen werden nach dem STOP-Prinzip geplant: Substitution, technische, organisatorische und persönliche Maßnahmen.

Schweißarbeitsplatz freigeben, brennbare Stoffe entfernen und Brandwache nach Vorgabe organisieren.
Wirksame Punktabsaugung einsetzen, ohne die Schutzgasglocke zu stören.
Schweißschutzhelm mit geeigneter Schutzstufe, schwer entflammbare Kleidung, Schweißerhandschuhe und Sicherheitsschuhe tragen.
Haut vollständig bedecken und andere Personen durch Schweißschutzwände vor optischer Strahlung schützen.
Gasflaschen gegen Umfallen sichern, Armaturen sauber halten und nur passende Druckminderer verwenden.
Masseanschluss sicher befestigen, Leitungen prüfen und feuchte Arbeitsbedingungen vermeiden.
Heiße Bauteile kennzeichnen und nur mit geeigneten Hilfsmitteln bewegen.
Reinigungs- und Beizmittel nur nach Betriebsanweisung und mit dafür vorgesehener Schutzausrüstung einsetzen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Warum muss beim Schweißen die genaue Werkstoffbezeichnung bekannt sein? (Weil Legierung und Lieferzustand die Schweißeignung bestimmen) (!Weil alle Stähle dieselben Parameter benötigen) (!Weil nur die Bauteilfarbe entscheidend ist) (!Weil Zusatzwerkstoffe immer beliebig austauschbar sind)

Welche Elektrode wird beim WIG-Schweißen verwendet? (Eine nicht abschmelzende Wolframelektrode) (!Eine abschmelzende Kupferelektrode) (!Eine umhüllte Aluminiumelektrode) (!Eine Kohlebürste)

Welches Verfahren wird nach EN ISO 4063 als Prozess 131 bezeichnet? (MIG-Schweißen) (!MAG-Schweißen) (!WIG-Schweißen) (!Lichtbogenhandschweißen)

Warum wird Aluminium beim WIG-Schweißen meist mit Wechselstrom geschweißt? (Um die Oxidschicht aufzubrechen und den Grundwerkstoff aufzuschmelzen) (!Um ohne Schutzgas arbeiten zu können) (!Um den Zusatzwerkstoff zu härten) (!Um die Wärmeleitung vollständig zu stoppen)

Welche Maßnahme vermindert die Gefahr wasserstoffunterstützter Kaltrisse bei geeigneten Stählen? (Vorgeschriebene Vorerwärmung und wasserstoffarme Arbeitsweise) (!Abschrecken der Naht mit Wasser) (!Schweißen auf öligen Oberflächen) (!Beliebiges Erhöhen der Zwischenlagentemperatur)

Was bedeutet Formieren beim Schweißen nichtrostender Stähle? (Schutz der Nahtwurzel durch zugeführtes Gas) (!Schleifen der Decklage mit Stahlwerkzeugen) (!Abkühlen der Naht in einem Wasserbad) (!Erwärmen des gesamten Bauteils bis zur Rotglut)

Welche Reihenfolge ist bei der Aluminiumreinigung fachgerecht? (Zuerst entfetten und danach die Oxidschicht entfernen) (!Zuerst ölen und danach heften) (!Zuerst mit einer gebrauchten Stahlbürste bürsten) (!Zuerst schweißen und danach den Spalt einstellen)

Was ist eine häufige Ursache für Poren in Aluminiumschweißnähten? (Feuchtigkeit oder Verunreinigungen im Schweißbereich) (!Ein eindeutig gekennzeichneter Werkstoff) (!Eine saubere Gasdüse) (!Eine passende Schweißanweisung)

Welche Aussage zur Wärmeeinflusszone ist richtig? (Sie wird erwärmt und kann ihre Gefügeeigenschaften verändern) (!Sie besteht ausschließlich aus Zusatzwerkstoff) (!Sie bleibt während des Schweißens immer kalt) (!Sie ist nur bei Kunststoff vorhanden)

Warum sollen Werkzeuge für nichtrostenden Stahl und Aluminium getrennt verwendet werden? (Um Fremdpartikel und Korrosionsprobleme zu vermeiden) (!Um den Schweißstrom zu verdoppeln) (!Um Schutzgas einzusparen) (!Um jede Sichtprüfung zu ersetzen)

Memory

WIG	Nicht abschmelzende Wolframelektrode
MIG	Inertes Schutzgas und abschmelzender Draht
MAG	Aktives Schutzgas für viele Stähle
Formieren	Schutz der Nahtwurzel vor Oxidation
Wärmeeinflusszone	Thermisch veränderter Grundwerkstoff
Oxidhaut	Hochschmelzende Schicht auf Aluminium
Kohlenstoffäquivalent	Hinweis auf Aufhärtungsneigung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Bedeutung
Vorerwärmung	Verlangsamt die Abkühlung eines rissgefährdeten Stahls
Zwischenlagentemperatur	Temperatur vor dem Schweißen der nächsten Lage
Formiergas	Schützt die Rückseite einer empfindlichen Naht
Aluminiumbürste	Ist ausschließlich für Aluminium reserviert
Endkraterfüllung	Vermindert Risse am Ende einer Aluminiumnaht
Punktabsaugung	Erfasst Schweißrauch nahe der Entstehungsstelle

...

Kreuzworträtsel

Austenit	Welches Gefüge ist typisch für viele Chrom-Nickel-Stähle?
Formieren	Wie heißt der Schutz der Nahtwurzel mit Gas?
Argon	Welches Edelgas wird häufig beim WIG- und MIG-Schweißen eingesetzt?
Oxidhaut	Welche Schicht muss bei Aluminium besonders beachtet werden?
Vorwärmen	Welche Maßnahme kann die Abkühlung rissgefährdeter Stähle verlangsamen?
Porosität	Wie heißt das Auftreten vieler Gasporen im Schweißgut?

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Lückentext

Beim WIG-Schweißen brennt der Lichtbogen an einer nicht abschmelzenden

. Beim MIG-Schweißen schützt ein

Gas den Lichtbogen. Beim MAG-Schweißen wird ein

Schutzgas oder Mischgas verwendet. Die thermisch veränderte Zone neben dem Schweißgut heißt

. Bei rissgefährdeten Stählen kann eine vorgeschriebene

notwendig sein. Die Rückseite einer empfindlichen Naht kann durch

geschützt werden. Vor dem Aluminiumschweißen wird zuerst entfettet und danach die

entfernt. Feuchtigkeit kann in Aluminiumschweißnähten zu

führen. Die verbindlichen Parameter für eine Schweißaufgabe stehen in der

. Schweißrauch soll möglichst nahe an seiner Entstehungsstelle durch eine

erfasst werden.

Offene Aufgaben

Leicht

Werkstoffvergleich: Erstelle eine Tabelle mit fünf Unterschieden zwischen einem niedriglegierten Stahl, einem nichtrostenden Stahl und einer Aluminiumlegierung.
Arbeitsplatzcheck: Fotografiere oder skizziere einen Ausbildungsschweißplatz und markiere Absaugung, Sichtschutz, Masseanschluss, Gasflaschensicherung und persönliche Schutzausrüstung.
Fachbegriffe: Erkläre WIG, MIG, MAG und Formieren in jeweils zwei eigenen Sätzen.
Fehlerbilder: Sammle Bilder von vier Schweißnahtunregelmäßigkeiten und beschreibe, woran Du sie erkennst.

Standard

Arbeitsplan: Erstelle einen vollständigen Arbeitsplan für eine WIG-Kehlnaht an nichtrostendem Stahl einschließlich Vorbereitung, Heften, Schweißen, Nacharbeit und Sichtprüfung.
Aluminiumreinigung: Entwickle eine bebilderte Arbeitsanweisung für das Entfetten und Oxidentfernen an Aluminium.
Parametervergleich: Schweiße unter Aufsicht Proben mit drei freigegebenen Parametersätzen und dokumentiere Unterschiede bei Einbrand, Nahtform, Spritzern und Verzug.
Interview: Befrage eine Schweißaufsichtsperson zu typischen Fehlern bei Reparaturen an geschmiedeten Bauteilen und fasse die Antworten fachlich zusammen.

Schwer

WPS-Analyse: Analysiere eine betriebliche Schweißanweisung und begründe die Auswahl von Verfahren, Gas, Zusatz, Stromart, Position und Temperaturgrenzen.
Reparaturkonzept: Entwickle für ein beschädigtes geschmiedetes Werkzeug ein Entscheidungsschema, das Werkstoffidentifikation, Rissprüfung, Wärmebehandlung und mögliche Ablehnung der Reparatur berücksichtigt.
Mischverbindung: Vergleiche drei geeignete Fügelösungen für Stahl und Aluminium und bewerte Festigkeit, Korrosion, Fertigungsaufwand und Reparierbarkeit.
Qualitätsprojekt: Fertige unter Aufsicht ein Prüfstück, dokumentiere alle Prozessdaten, führe eine Sichtprüfung durch und leite aus den Befunden konkrete Verbesserungen ab.

Lernkontrolle

Verfahrensauswahl: Für ein dünnes Gehäuse aus nichtrostendem Stahl und einen dickwandigen Aluminiumrahmen stehen WIG und MIG zur Auswahl. Begründe für beide Bauteile eine sinnvolle Verfahrenswahl und nenne mögliche Alternativen.
Fehleranalyse: Eine Aluminiumschweißnaht zeigt Poren und einen Riss im Endkrater. Entwickle eine Ursachenanalyse und ordne jeder Ursache eine passende Vorbeugemaßnahme zu.
Temperaturführung: Erkläre anhand eines rissgefährdeten niedriglegierten Stahls, wie Vorerwärmung, Wärmeeinbringung, Zwischenlagentemperatur und Abkühlung zusammenwirken.
Korrosionsschutz: Eine WIG-geschweißte Rohrwurzel aus nichtrostendem Stahl ist stark oxidiert. Beurteile die mögliche Ursache, die Folgen und notwendige Korrekturmaßnahmen.
Transfer Schmiedewerkstatt: Entscheide, welche Informationen vor der Reparaturschweißung an einem geschmiedeten und gehärteten Werkzeug zwingend benötigt werden. Begründe auch, wann die Reparatur abgelehnt werden muss.
Arbeitsschutzplanung: Plane Schutzmaßnahmen für eine Schweißaufgabe an hochlegiertem Stahl in einem engen Werkstattbereich nach dem STOP-Prinzip.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema solltest Du zeigen, dass Du:

Werkstoffbezeichnungen, Legierungsgruppen und Lieferzustände aus Unterlagen entnehmen kannst;
WIG, MIG, MAG und Lichtbogenhandschweißen fachlich richtig unterscheidest;
eine geeignete Schweißanweisung lesen und ihre Parameter auf den Arbeitsauftrag übertragen kannst;
die Fuge werkstoffgerecht vorbereitest und getrennte Werkzeuge verwendest;
Vorerwärmung, Zwischenlagentemperatur und Wärmeeinbringung kontrollierst;
typische Fehlerbilder an Stahl- und Aluminiumnähten erkennst und Ursachen begründest;
eine Sichtprüfung strukturiert durchführst und Ergebnisse dokumentierst;
Schutzmaßnahmen gegen Strahlung, Rauch, Brand, elektrische Gefährdung und heiße Bauteile sicher anwendest;
die Grenzen der eigenen Qualifikation erkennst und bei unbekannten oder kritischen Werkstoffen die Schweißaufsicht einbeziehst.