Die Geschichte des Schweißens

Die Geschichte des Schweißens

Schweißen ist dadurch definiert, dass Bauteile entweder durch Wärmezufuhr bis zum Schmelzen des Werkstücks oder durch Wärmezufuhr plus zusätzliche Krafteinwirkung (Druck) auf das Werkstück unlösbar miteinander verbunden werden. Die nötige Energie zum Schweißen wird von außen zugeführt. Sogenannte Schweißhilfsstoffe können den Schweißvorgang unterstützen oder sogar ihn überhaupt erst möglich machen. Hierzu gehören beispielsweise Schutzgase, Schweißpulver oder Schweißpasten.

Geschichtliche Entwicklung der Schweißtechniken

Heutzutage ist das Schweißen in Handwerk und Industrie gang und gäbe. Man kann sich fast keinen Anwendungsbereich vorstellen, der ohne Schweißen auskommt. Dabei gibt es mittlerweile eine ganze Reihe verschiedener Verfahren, mit denen unterschiedliche Materialien unlösbar zusammengefügt werden können. Das war nicht immer so. In Wirklichkeit bedeutete es einen sehr langen Weg, der zum Schweißen nach heutigem Standard geführt hat – eine Entwicklung, die auch sicher noch sehr lange so weitergehen wird.

Hart- und Weichlöten

Fundstücke aus sumerischen Königsgräbern aus der Zeit von etwa 4000 v. Chr. belegen, dass man damals schon Verfahren kannte, um Materialien mit thermischer Energie von außen zu verbinden. Das war – nach heutigem Stand unserer Kenntnisse – die Geburtsstunde der Schweißtechnik. Da jedoch damals nur Gold, Silber und Kupfer verarbeitet wurden, handelte es sich nach heutiger Definition eigentlich nicht um Schweißen, sondern um Löten. Somit darf man Löten als das älteste bekannte thermische Verbindungsverfahren für Metalle ansehen, wobei in der Antike (Griechenland, Ägypten) bereits sowohl das Hartlöten wie das Weichlöten bekannt waren.



Feuerschweißen und Hammerschweißen (Schmieden)

Danach gab es für lange Zeit nicht sonderlich viele Neuerungen oder Fortschritte im Gebiet der Schweißtechnik. Erst um das Jahr 2700 v. Chr. haben dann die Ägypter Feuerschweißungen zur Herstellung von Kupferleitungen durchgeführt. Diese verschweißten Rohre dienten damals als Leitungen für die städtische Wasserversorgung. Daneben kam das Feuerschweißen, ein Preßschweißverfahren, bei der Schmuckherstellung zum Einsatz. Auch in Kleinasien soll bereits im 15. Jahrhundert v. Chr. Eisen verschweißt worden sein.

Ausschließlich mittels der Methode des Feuerschweißens und anschließenden Schmiedens wurden von der Eisenzeit bis heute beispielsweise Werkzeuge und landwirtschaftliche Geräte hergestellt. Die eindrucksvollsten Belege dieser Schmiedekunst stammen aus dem Mittelalter: neben Waffen wie Dolchen und Schwertern aus Damaszener-Stahl auch Kettenhemden und besonders kunstfertig geschmiedete Rüstungen.

Gasschmelzschweißen

Jahrtausendelang blieb das Feuer- und Hammerschweißen (Schmieden) das einzige bekannte und angewandte Schweißverfahren. Das änderte sich erst, als es gelang, mit Hilfe von Sauerstoff und Brenngasen (Acetylen) eine so hoch energiereiche Flamme zu produzieren, dass man die Anwendung von Druck bei einer Schmelzschweißung nicht mehr benötigte. Mit einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme war es möglich, Temperaturen über 3000 Grad Celsius zu erreichen – rund 500 Grad Celsius mehr als mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme.
Damit war das Gaschmelzverfahren erfunden, welches erstmals im Jahr 1840 praktiziert wurde und zunächst – fälschlicherweise – als Autogenschweißen bezeichnet wurde. Bis in die ersten beiden Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts hinein stellte das Gasschmelzschweißen die am häufigsten verwendete Schweißmethode dar.

Für die Weiterentwicklung der Schweißtechnik wichtige Erfindungen

Nachdem die Entwicklung der Schweißtechnik jahrtausendelang nur sehr geringe Fortschritte gemacht hatte, setzte im Lauf des 19. Jahrhunderts erstmals eine rasante Weiterentwicklung ein. In der Zwischenzeit waren viele wichtige Entdeckungen gemacht worden, die sich für das Schweißen als vorteilhaft erweisen sollten. Hierzu wären unter anderem die Elektrisiermaschine, der elektrische Funken und auch der Kondensator zu nennen.

Lichtbogenschweißen

Der ganz große erste Durchbruch beim Schweißen gelang dann im vorletzten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts, als ein Russe die heute noch verwendete Lichtbogen-Schweißmethode entdeckte. Bei diesem neuen Verfahren nutzte er einen Lichtbogen zwischen einem Werkstück und einer Kohlenelektrode, um damit Metalle und Legierungen aufzuschmelzen. Sein Verfahren wurde patentiert. Es fand in der Folgezeit vielfache Anwendung, vor allem im Bereich des Stahlbaus.

Verbesserungen der Methode des Lichbogenschweißens

Alle nachfolgenden Entwicklungen der Schweißtechnik stellten im wesentlichen erst einmal Verbesserungen des Lichtbogenschweißens dar. Bei der Verwendung von zunächst Kohleelektroden und später Stabelektroden waren die Schweißstellen nicht vor Oxidation geschützt, was das Verschweißen schwierig gestaltete. Als man im Jahr 1908 damit begann, umhüllte Elektroden zu verwenden und dadurch das Schweißbad vor Oxidation durch Luftsauerstoff zu schützen, verbesserte dies die Qualität der Schweißnähte ganz erheblich. Auch der Einsatz von Schutzgasen beim Schweißen brachte eine weitere Qualitätssteigerung beim Lichtbogenschweißen. Das Lichtbogenschweißen unter Verwendung umhüllter Stabelektroden wurde damit für geraume Zeit zum Standard-Schweißverfahren.
Die Entwicklung elektrischer Schweißverfahren voranzubringen war erst möglich, nachdem man elektrischen Strom sicher und in genügendem Umfang erzeugen konnte. Mit der Verwendung von Schweißtransformatoren als einfach zu handhabende und preiswerte Stromquellen hielt das Lichtbogenhandschweißen auch in kleineren Handwerksbetrieben Einzug und erlangte weitere Verbreitung.



Rasante Weiterentwicklung im Sektor Schweißen ab 1946

Ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts setzte in puncto Schweißen eine rasante Aufwärtsentwicklung ein, auf die wir hier nur summarisch eingehen können. 1946 entstand das WIG Schweißen als Weiterentwicklung des Kohle-Lichtbogenschweißens. 1948 erfand man das MIG Schweißen. 1951 entwickelte man das Plasma- und das Elektroschlacke-Schweißen. Dann folgten MAG Schweißen, Reib- und Ultraschall-Schweißen. Ende der sechziger Jahre entstanden die ersten industriellen Elektroschweißanlagen. Nur kurze Zeit später kam der erste Schweißroboter auf den Markt. In den sechziger Jahren entstand das Laserschweißen. Während der beiden folgenden Jahrzehnte entwickelte man die Impulsvarianten der Lichtbogen-Schweißverfahren. Im Laufe der neunziger Jahre kamen schließlich weitere, neu entwickelte Hochleistungsvarianten des MAG-Schweißens zur Anwendung. Ziemlich rasch hielten alle diese neuen Schweißverfahren Einzug in die Industrie. Von diesem Zeitpunkt an wurden dann fast jährlich Neuerungen und Verbesserungen beim Schweißen vorgestellt.

Ausblick

Die Geschichte des Schweißens kann jedoch nicht allein durch die Erfindung und Weiterentwicklung neuer Schweißverfahren beschrieben werden. Auch die Werkstoffforschung leistete hierzu ihren nicht zu unterschätzenden Beitrag. Im Lauf der Jahrzehnte entdeckte man immer mehr Materialien (Schutzgase, Zusatzstoffe und andere Hilfsmittel), die sowohl zu einer kontinuierlichen verfahrenstechnischen wie auch qualitativen und wirtschaftlichen Optimierung beim Schweißen entscheidend beitrugen. Bei dieser Entwicklung ist das Ende der Fahnenstange noch lange nicht in Sicht, denn auch hier gilt, wie für alle technischen Neuerungen: „panta rhei“ – alles fließt.

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