Elektrisches Schweißen

Beim Schweißen werden metallische Werkstoffe miteinander verbunden, indem man sie zum Schmelzen bringt und - in vielen Fällen auch unter Anwendung von Druck - aneinander fügt. Verfahren, bei denen die Schmelzwärme durch Umwandlung von elektrischer Energie freigesetzt wird, bezeichnet man als elektrisches Schweißen.

Man unterscheidet mehrere Technologien zum elektrischen Schweißen. Ihr gemeinsames Merkmal ist die Anwendung hoher Stromstärken. Diese Stromstärken werden meist durch einen Netztransformator bereitgestellt, der sehr viele Primärwindungen, aber nur relativ wenige Sekundärwindungen besitzt. Für die Stromstärkeübersetzung eines verlustlosen (idealen) Transformators gilt die Gleichung:

$\frac{I_1}{I_2}=\frac{N_2}{N_1}$

Daher können im Sekundärstromkreis, sofern die Sekundärspule wesentlich weniger Windungen als die Primärspule hat, starke Ströme induziert werden. Da einige Verfahren des elektrischen Schweißens mit Gleichstrom arbeiten, werden die Ströme im Sekundärstromkreis mitunter auch noch gleichgerichtet.

Das Punktschweißen

Das Punktschweißen ist eine spezielle Form der sogenannten Pressschweißverfahren. Dabei werden die zu verbindenden Werkstoffe zwischen zwei Elektroden gebracht, von denen mindestens eine beweglich ist. An der Übergangsstelle zwischen den Materialien ist der ohmsche Widerstand besonders hoch. Dort führt der elektrische Strom zum Schmelzen des Werkstoffes, der gleichzeitig durch die Elektroden zusammengedrückt wird. Punktschweißverfahren werden häufig im Karrosseriebau der Automobilindustrie angewandt.

Das Stumpfschweißen

Bei diesem Verfahren werden die Werkstücke in zwei Spannbacken aus sehr leitfähigem Material, meist Kupfer, eingespannt und zusammengedrückt. Die beiden Spannbacken sind mit einem Netztransformator verbunden, der hohe Stromstärken bereitstellt. An der Übergangsstelle zwischen den Werkstücken ist der ohmsche Widerstand sehr groß. Dort schmilzt das Metall. Nach Abschalten das Stromes erhöht man noch so lange den Anpressdruck, bis der Werkstoff wieder erstarrt ist.

Das Lichtbogenschweißen

Im Gegensatz zu Verfahren, bei denen die Schmelzwärme durch den ohmschen Widerstand der Bauteile hervorgerufen wird, entsteht sie beim Lichtbogenschweißen in einem Lichtbogen. Dieser bildet sich aus, wenn zwischen dem Werkstoff und der Metallelektrode ein Funken überspringt, dabei seine unmittelbare Umgebung ionisiert und somit die Luft in einen elektrisch leitenden Zustand versetzt. Die Metallelektrode ist so zusammengesetzt, dass sie beim Schweißen abschmilzt und dadurch flüssiges Metall und Zusatzstoffe an die Verbindungsstelle abgibt. Außerdem befinden sich in der Metallelektrode verschiedene Materialien, durch die der Lichtbogen stabilisiert wird. Dabei handelt es sich vor allem um Stoffe, die leicht ionisierbar sind und dadurch Ladungsträger bereit stellen können.
Das Lichtbogenschweißen erfolgt mit Gleichstrom. Um den Stromfluss zu gewährleisten, muss das Schweißstück natürlich mit einer Metallklemme an die Spannungsquelle angeschlossen werden.