E-Handschweißen im Automobilbau: Von Laser & Hybrid

Schweißen und löten gehören zum Automobilbau wie Eis zur Arktis. Was nun E-Handschweißen oder Lichtbogenschweißen mit dem Automobilbau zu tun, soll dieser Artikel erklären. Wobei: Eigentlich geht es mehr um das Hybridschweißen.

Der Automobilbau folgt derzeit zwei wichtigen Trends. Zum einen weniger Verbrauch. Zum anderen immer mehr und mehr Komfort. Das miteinander zu vereinen, ist nicht einfach. Denn gerade mehr Komfort heißt mehr Technik. Somit wieder mehr Gewicht. Mehr Gewicht heißt jedoch mehr statt weniger Verbrauch. Neue Materialien und Fertigungsprozesse sollen daher den Kompromiss ermöglichen. Einer dieser Fertigungsprozesse betrifft das Thema Schweißen. Konkret das E-Handschweißen. Oder eigentlich doch eher das Hybridschweißen. Doch von vorn.

E-Handschweißen oder Lichtbogenschweißen

Zuerst sei das E-Handschweißen - auch Lichtbogenschweißen oder Elektrodenschweißen - erklärt. Weitere Begriffe wären SMAW (shielded metal arc welding) oder MMA (manual metal arc welding). Hinter dem Verfahren jedenfalls steckt eine der ältesten Schweißtechniken für metallische Werkstoffe überhaupt. Genutzt wird beim E-Handschweißen nämlich ein elektrischer Lichtbogen. Der wirkt als Wärmequelle zwischen einer abschmelzenden Elektrode (Zusatzwerkstoff) und dem eigentlichen Werkstück (Schmelzbad).

Die hohe Temperatur des Lichtbogens schmilzt den Werkstoff quasi auf. Genau an der gewünschten Schweißstelle. Mittels umhüllter Stabelektroden werden beim Abschmelzen zudem Gase und Schweißschlacken erzeugt. So wird die Schweißnaht zusätzlich vor Oxidation geschützt. Außerdem verringert die Schweißschlacke sogenannte Schweißrumpfspannungen. Weil die Abkühlung langsamer erfolgt und somit dem Bauteil mehr Zeit zur Rückentwicklung der Verformung gewährt wird. Die Erklärung ist zugegeben recht grob, soll aber reichen.

Lichtbogenschweißen: Vor- und Nachteile

Als Stromquelle zum Schweißen dienen schließlich Schweißtransformatoren oder Streufeldtransformatoren mit oder ohne Schweißgleichrichter sowie Schweißumformer oder Schweißinverter. Als Energie kann sowohl Gleichstrom wie Wechselstrom genutzt werden. Das ergibt sich je nach Anwendung und Elektrodentyp. Gegenüber anderen Schweißverfahren bietet E-Handschweißen daher einige interessante Vorteile. Zum einen ist der maschinelle Aufwand recht gering. Zum anderen kann Lichtbogenschweißen selbst bei Wind oder Regen ausgeführt werden. Also bei schlechtem Wetter. Fehlerfrei wohlgemerkt. Es gibt sogar noch mehr Vorteile, nämlich:

• günstige Geräte und niedrige Unterhaltungskosten
• geringer maschineller Aufwand
• aufgrund geringer Schweißgeschwindigkeiten top im Montagebereich
• fehlerfreie Anwendung auch bei schlechter Witterung,
• daher interessant vor allem bei Außenarbeiten
• auch bei nicht vollständig blanken Schweißfugen mängelfrei
• Einsatz unter Wasser möglich
• schnelles Umstellen auf andere Materialen via Elektrodenwechsel

Andererseits zeigt das Lichtbogenschweißen den einen oder anderen Nachteil. Und zwar:

• geringe Arbeitsgeschwindigkeit
• häufiger Elektrodenwechsel
• Schweißnaht muss von Schlacke befreit werden
• Schweißnaht muss für weitere Bearbeitung gereinigt werden
• kritisch in bestimmten Position wie kopfüber (Tropfenbildung)
• daher mehr handwerkliches Geschick vonnöten
• schwierig bis unmöglich bei dünneren Blechen
• beim Heften meist zwei Hände nötig
• tendenziell gesundheitsschädlicher (Rauchabzug ratsam)

E-Handschweißen im Automobilbau

Hauptsächlich wird das E-Handschweißen oder Lichtbogenschweißen daher im Stahl- und Rohrleitungsbau genutzt. Im Automobilbau ist das Verfahren zumindest im Bereich der Karosserie keine Idee. Stichwort: dünne Bleche. Und doch wird das Lichtbogenschweißen sehr wohl bei der Automobilproduktion genutzt. Zugegeben in etwas anderer Art. Nämlich in Form des Hybridschweißen. Autozulieferer Kuka hat Anfang der 2000er einen neuen Hybridschweißkopf entwickelt und kombiniert in diesem die beiden Verfahren Laserschweißen und Lichtbogenschweißen.

Der „neue“ Hybridschweißkopf ermöglicht einen schnelleren Fügeprozess im Automobilbau. Denn Kuka vereint die Vorteile des Laserschweißen mit den Vorteilen des E-Handschweißen. Das wieder verspricht mehr Effizienz und obendrein eine bessere Qualität. Insbesondere bei prozesskritischen Werkstoffen wie etwa Aluminium. Womit wir nun doch beim Thema Karosserie wären. Kukas Hybridschweißkopf garantiert jedenfalls schnellere Fertigungszeiten und somit sinkende Fertigungskosten. Einsparpotenzial ist quasi garantiert.

Ausrüstung für Lichtbogenschweißen

Als Ausrüstung für daheim reichen übrigens einige wesentliche Dinge:

• E-Hand-Schweißgerät (Inverter)
• Werkstückleitung
• Elektrodenhalter
• Elektrode

Bei der Wahl der Elektrode gilt Obacht. Nicht alle Typen lassen sich mit Wechselstrom schweißen. Das gilt vor allem für die rein basischen Elektrodentypen. Bei Gleichstrom werden die Elektroden meist als Anschluss für den Minuspol genutzt. Der Pluspol ist in dem Fall das Werkstück. Basische Elektrodentypen sind hingegen besser am Pluspol schweißbar. Das gilt ebenso für diverse Zelluloseelektroden. Interessant ist außerdem die Stromstärke in Abhängigkeit zum Durchmesser der Elektrode. Eine Faustformel liefert teamwelder.com (Link unten).

Bild: pixabay.com - Quellen: teamwelder.com, schweisshelden.de