Das Schweißen hat seine Wichtigkeit längst unter Beweis gestellt. Allein die Unzahl an Verfahren und Unterverfahren beweist, dass diese Möglichkeit, Bauteile dauerhaft und stabil zu verbinden, eine immer größere Bedeutung erhält. Damit ist es dann auch wichtig, zu verstehen, was denn überhaupt geschweißt werden kann. Welche Materialien eignen sich dazu und bei welchen Materialien ist das Schweißen eher nicht angeraten?

Für die Frage, ob sich ein Material schweißen lässt, muss auf verschiedene Faktoren abgestellt werden. Dazu gehören die Schweißeignung, die Schweißsicherheit und die Schweißmöglichkeit. Diese Kriterien richten sich auf die Werkstoffe selbst und auf die Umgebung.

Das Material muss sich selbst zum Schweißen eignen. Darüber hinaus muss sich die Schweißumgebung absichern lassen. Das heißt, es muss möglich sein, Wärme einzubringen, ohne dass dadurch Fehler und Verformungen hervorgerufen werden.

Welches Material nicht zum Schweißen geeignet ist

Einige bestimmte Materialgruppen lassen sich für das Schweißen von Anfang an ausschließen. Dazu gehören alle Materialien, von deinen eine Brand- oder eine Explosionsgefahr ausgeht. Damit ist zumindest das Schmelzschweißen auf keinen Fall möglich. Das heißt aber auch, dass im Falle eines Schmelzschmeißens diese Materialien nicht nur nicht bearbeitet werden können, sie müssen auch aus der Umgebung der Schweißarbeiten entfernt werden.

Ebenfalls kann nicht verschweißt werden, was unter der Hitzeeinbringung eher bricht, als sich verformt. Das ist der Hauptgrund, warum Metall verschweißt werden kann. Es verbiegt sich, aber es bricht nicht. Mit neuen Schweißverfahren kann dem Brechen entgegengewirkt werden. Das erlaubt es auch inzwischen, Glas und Kunststoffe mittels Schweißen zu verbinden. Hierbei ist es aber unbedingt wichtig, auf eine geringe und vor allem präzise gesteuerte Wärmezufuhr zu achten.

Das Schweißverfahren

Das Schweißverfahren ist ebenfalls ein bestimmender Faktor dafür, ob ein Material verschweißt werden kann oder nicht. Selbst für Metalle, die gewöhnlich alle verschweißt werden können, hängt es mitunter davon ab, welches Schweißverfahren gewählt wird, ob diese damit verbunden werden können oder nicht.

Geht es um nicht-metallische Werkstoffe, wird die Auswahl an verfügbaren Verfahren noch weiter eingeschränkt. So kann Glas nur mit dem Laserstrahlschweißen verbunden werden. Für Kunststoffe eignet sich nur das Reib- und Ultraschallschweißen.

Die Schweißeignung

Die Schweißeignung bezieht sich auf die Eigenschaften des Stoffes selbst. Dieser muss in der Lage sind, sich mit der gewählten Schweißvariante untrennbar mit dem gleichen oder einem anderen Stoff zu verbinden.

Daraus folgt zum ersten, dass damit überhaupt eine Schweißung hergestellt werden kann. Darauf folgt die Fähigkeit, diese Schweißung auch fortlaufend zu ermöglichen und am Ende muss die Schweißung den zukünftigen Belastungen widerstehen können.

Die Schweißmöglichkeit

Die Schweißmöglichkeit bezieht sich auf die Ausstattung. Diese muss ausreichen, um an dem gewählten Ort das Schweißverfahren wie gewünscht auszuführen. Das heißt, der Arbeitsplatz muss entsprechend dem Verfahren richtig eingerichtet sein.

Die Schweißsicherheit

Die Schweißsicherheit beschreibt die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Verformungen und anderen Fehlern kommt. Dabei geht es vor allem um die Einflüsse der Umgebung auf das gewählte Schweißverfahren.

Die Eigenschaften des Werkstoffes

Die Eigenschaften des Werkstoffes nehmen eine zentrale Rolle ein, wenn es darum geht, zu bestimmen, ob überhaupt geschweißt werden kann. Es muss sichergestellt werden, dass sie eine Schweißnaht in der gewünschten Qualität erlauben. Darüber hinaus muss diese Schweißnaht auch mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand erreichbar sein. Das schließt bereits eine Reihe von Werkstoffen aus.

Damit sich präzise Erfolge erreichen lassen, muss auch eine gewisse Warmverformbarkeit vorhanden sein. Schweißer müssen die Eigenschaften des Werkstoffes vor dem Beginn des Prozesses entsprechend überprüfen.

Eine hohe Verformbarkeit im warmen zustand ist sehr wichtig. Es ist aber noch wichtiger, dass der Stoff nach dem Erkalten seine ursprüngliche Festigkeit aufweist. Darüber hinaus sollte bei einem Schmelzschweißverfahren die Schmelztemperaturen der Werkstoffe, sofern mehr als einer beteiligt ist, einander möglichst gleichen. Ist der Unterschied zu groß, wird es schwer, das gewünschte Ergebnis zu erreichen und es kann dadurch sogar ganz unmöglich werden.

Eine weitere, wichtige Eigenschaft ist die thermische Leitfähigkeit. Beim Schmelzschweißen wird Hitze in den Werkstoff eingebracht, um dort an einer bestimmten Stelle das Abschmelzen zu bewirken. Die thermische Leitfähigkeit aber bedeutet, dass der Werkstoff diese Hitze abtransportiert. Das heißt, dass eine hohe thermische Leitfähigkeit eine größere Wärmeeinbringung erforderlich macht, um den Verlust auszugleichen. Dagegen verlangt eine geringere thermische Leitfähigkeit nach weniger Hitze, da diese am gewünschten Ort bleibt, anstatt sofort abtransportiert zu werden. Es ist jedoch wichtig, zu bedenken, dass Glass, Kunststoff und andere Stoffe mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit dazu neigen, zu reißen oder zu brechen.

Dann ist da noch die Chemie. Während des Schmelzschweißens werden die Werkstoffe bis zum Schmelzpunkt erwärmt. Alternativ wird mit einer großen Krafteinwirkung gearbeitet. Beides kann in den entsprechenden Bereichen dazu führen, dass sich die chemische Zusammensetzung der Materialien ändert. Diese Veränderung kann dazu führen, dass sich die Eigenschaften der Werkstoffe verschlechtern und damit das Schweißen als Methode der Verbindung damit ausgeschlossen wird.

Soll Stahl geschweißt werden, hängt die Eignung dafür von dem Anteil des Kohlenstoffes ab. Liegt dessen Gehalt über 0,2%, sind für den Prozess besondere Vorkehrungen zu treffen. Mit einem solchen Anteil an Kohlenstoff ist mit der Bildung von Rissen zu rechnen. Das kann jedoch mit Vorwärmen und Spannungsarmglühen verhindert werden.

Werden Legierungen geschweißt, muss auch hier mit Vorsicht vorgegangen werden. Schon ein kleiner Anteil an Legierungen ist in der Lage, die Eigenschaften des Werkstoffes erheblich zu beeinflussen. Damit muss eventuell auf andere Schweißverfahren zurückgegriffen werden, die sich für eine bestimmte Legierung eher eignen.

Welche Materialien sich zum Schweißen eignen

Typischerweise sind Metalle dazu geeignet, verschweißt zu werden. Dafür weisen sie die nötige Duktilität auf. Das heißt, sie lassen sich unter Wärme verbiegen, anstatt einfach zu brechen. Das gilt sowohl für Stähle, als auch für eisenhaltige Metalle und natürlich auch für Nichteisenmetalle.

Hier sind die Schweißverfahren und die Werkstoffe, die damit bearbeitet werden können: