Fügetechnik von Metallen

Category: Metall
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Die geeignete Fügetechnik richtet sich nach dem Material, das eingesetzt wird. 
====Löten====
Beim Löten werden die zu verbindenden Werkstücke meist mit einer gewissen Überdeckung fixiert und erhitzt, ohne dass sie selbst schmelzen. Durch Zugabe eines metallischen Zusatzwerkstoffs, der durch seinen geringeren Schmelzpunkt in die Überdeckung fließen kann, entsteht die Lötnaht.
Es ist darauf zu achten, dass der Spalt zwischen den zu verlötenden Metallteilen möglichst gering ist, damit durch die Kapillarität das Lot möglichst weit in die Überdeckung eindringen kann. Das Flussmittel, das vor dem Löten aufgetragen wird, dient dazu die vorhandene Oxidationsschicht auf der Metalloberfläche zu entfernen. Sie sorgt für eine optimale Legierungsbildung zwischen dem Lot und den Metalloberflächen (Oberflächenlegierung). Die Rückstände des Flußmittels sind nach Fertigstellung der Naht mit einem nassen Tuch zu entfernen, weil sie korrosionsfördernd sind.
Die maximale Breite des Lötspaltes soll bei Rinnen aus Titanzink 0,5 mm betragen. Grundsätzlich gilt: je kleiner der Lötspalt desto besser, weil das Lot über Kapillarität weit in den Lötspalt zieht. Dabei sind die Bleche in einer Überdeckungsbreite von mindestens 10 mm bindend zu verlöten. Das zu verwendende Lot trägt die Bezeichnung L-­ PbSn 40 (Sb). Es handelt sich um eine Bleizinnlegierung mit geringen Spuren von Antimon. 
Sicherheitshinweise
Wer Flussmittel ins Auge bekommen hat, muss mit klarem Wasser (am besten mit einer Augenspülflasche) das Auge ausspülen und zeitnah einen Arzt aufsuchen. 
Bleiverbindungen sind giftig! Die Metalldämpfe sollten beim Löten nicht direkt eingeatmet werden.
=====Weichlöten=====
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Beim Weichlöten werden Temperaturen von 450° nicht überschritten. Meist erfolgt die Erwärmung der Werkstücke über einen gasbeheizten Lötkolben aus Kupfer. Mit dem richtigen Lot können Dachrinnen aus Zink, Kupfer und Edelstahl weichgelötet werden. 
=====Hartlöten=====
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Beim Hartlöten wird die erforderliche Werkstücktemperatur mit der Flamme des Autogenschweißgeräts erzeugt. Bei Temperaturen über 450° fließt das meist silberhaltige Lot, ohne Zugabe eines Flußmittels, über Kapillarität in den Lötspalt. Korrodierte Werkstücke ,vor allem aus Kupfer, sind vor der Verlötung z.B. mit Stahlwolle zu reinigen.
Anders als beim Autogenschweißen wird die Flamme zum Hartlöten oft mit Acetylenüberschuss eingestellt. Hierdurch wird die Flammtemperatur gesenkt und das Anschmelzen der Oberfläche des Werkstücks verhindert. Den Acetylenüberschuß erkennt man an dem nicht scharf begrenzten blauen Kern der Flamme.
====Schweißen====
Beim Schweißen werden Metalle miteinander verbunden indem an der Nahtstelle ein flüssiges Schmelzbad erzeugt wird. Mit einem Zusatzwerkstoff (Schweißdraht) wird dann das Schmelzbad zu einer Schweißnaht aufgefüllt. Hierzu sind Temperaturen von über 1000° erforderlich. Die hohen Temperaturen können mit einer Flamme (Autogenschweißen) oder mit Hilfe von elektrischem Strom (Lichtbogenhandschweißen, Schutzgasschweißen) erzeugt werden. Schweißverfahren finden im Bereich der Dachentwässerung nur bei Sonderkonstruktionen (z.B. Dachgräben aus dickeren Blechen über 1,5mm Dicke) Anwendung.
Es werden die folgenden Verfahren unterschieden:
=====Autogenschweißen=====
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Beim Autogenschweißen wird das Schmelzbad am Werkstück mit Hilfe einer Flamme aus Acetylen (braune Flasche) und Sauerstoff (graue Flasche) erzeugt. Die Flamme wird so eingestellt, dass ein optimales Gemisch die höchstmögliche Flammtemperatur erzeugt. Hierbei ist der blaue Kern vom Rest der Flamme scharf abgegrenzt. Durch eine Schutzbrille wird das Schmelzbad beobachtet und kontinuierlich ein Zusatzwerkstoff (Schweißdraht) in die Naht gegeben. Beim Autogenschweißen wird das gesamte Werkstück sehr heiß und es kommt zu starken Verformungen (Schweißverzug). Das ist der Grund dafür, dass dieses Schweißverfahren an Bedeutung verloren hat. Zum Trennen von Metallen wird der Schneidbrenner jedoch noch häufig einesetzt. Auch beim Schneidbrennen spielt der enorme Wärmeeintagung eine meist negative Rolle. Moderne Plasmaschneider ersetzen hier das Autogengerät.
Achtung
Der Umgang mit Acetylen und Sauerstoff birgt Gefahren!
* An beiden Flaschen müssen die Armaturen ohne Beschädigungen sein (auch keine kaputten Gläser).
* Beide Flaschen müssen Sicherungseinrichtungen haben, die verhindern, dass eine Flamme bis in die Flasche gelangt.
* Beide Flaschen dürfen nur mit den zugehörigen Schraubkappen und unter Berücksichtigung der Regeln für die Ladungssicherung mit Fahrzeugen transportiert werden. 
* Flaschen an der Baustelle gegen Umkippen sichern. Gerade Sauerstoffflaschen haben einen Fülldruck von bis zu 300 bar. Was passiert, wenn das Absperrventil beschädigt wird bedarf keiner weiteren Erläuterung.
* Bei einer spürbaren Erwärmung der Acetylenflasche kann es sein, dass der poröse Körper im Flascheninneren brennt. In diesem Fall ist die Flasche sofort zu kühlen und die Feuerwehr zu verständigen.
* Die Armaturen der Sauerstoffflasche und die Flasche selbst dürfen nicht mit Fett in Berührung kommen. Aus der chemischen Reaktion können schwerwiegende Folgen bis zum Drückgefäßzerknall (Explosion) entstehen.
* Schläuche sind regelmäßig auf Beschädigungen zu prüfen, damit kein Gas unkontrolliert austritt.
* Niemals reinen Sauerstoff zum Abblasen der Kleidung oder zur Abkühlung an heißen Tagen verwenden.
=====Lichtbogenhandschweißen=====
left|framed|Lichbogenhandschweißgerät
Das Lichtbogenhandschweißgerät besteht im Wesentlichen aus einem Transformator, der einen regelbaren Stromfluß ermöglicht. Beim Verschweißen dünner Werkstücke wird eine gerigere Stromstärke eigestellt als bei dicken Werkstücken. Im Handstück des Schweißgeräts wird eine Elektrode eingespannt, die bei Kontakt zum Werkstück den Lichtbogen zündet und damit das erforderliche Schmelzbad erzeugt. Die Elektrode schmilzt hierbei selbst und ist der Zusatzwerkstoff, der am Ende die Schweißnaht bildet. Die Ummantelung der Elektrode bildet auf der Schweißnaht eine Schutzschicht aus Schlacke. Diese Schlacke wird nach dem Erkalten der Naht mit dem Schweißhammer abgeklopft.
Das im Bild dargestellte Gerät ist sehr alt. Neue Geräte arbeiten mit der Invertertechnologie und sind wesentlich kleiner und leichter.
Achtung
Die beim Schweißen mit elektischem Strom entehende UV Strahlung kann die Augen bis zur Erblindung schädigen. Daher ist bei allen Schweißverfahren immer mit Schweißschutzschild zu arbeiten!
=====Schutzgasschweißgerät=====
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Auch beim Schutzgasschweißgerät wird die Energie für das Schmelzbad mit elektischem Strom erzeugt. Der Zusatzwerkstoff, der die Naht füllt, liegt auf einer Rolle im Schweißgerät und wird über einen Motor durch das Schlauchpaket zur Brennerdüse gefördert. Im Schlauchpaket verläuft ebenfalls eine Leitung für ein Schutzgas, welches schädliche Reaktionen mit z.B. Luftsauerstoff unterbindet. Die wichtigsten Einstellungen am Gerät sind die Stromstärke (dünnes Material, wenig Strom) und der Drahtvorschub (dünnes Material, geringer Vorschub). 
Bei Wind ist das Schweißen oft schwierig, weil das Schutzgas weggeweht wird. Daher werden Verschweißungen mit diesen Geräten am besten in geschlossenen Räumen ohne Zugluft ausgeführt. Für den Einsatz z.B. auf einem Gerüst sind die meisten Geräte zu schwer. Es gibt mittlerweile Kombigeräte, die über Invertertechnologie tragbar sind und alle Schweißverfahren ausführen können.
Es werden folgende Verfahren unterschieden: MAG, MIG, WIG
Das abgebildete Gerät kann MAG und MIG Verschweißungen erzeugen. Der Unterschied liegt lediglich in der Art des verwendeten Schutzgases. Bei MAG Verschweißungen kommt in der Regel Kohlendioxid als aktives Gas (MAG, aktives bzw reaktives Gas) zur Anwendung. Zur Verschweißung z.B. von Edelstahl werden inerte Gase wie Argon oder Gasgemische wie Crysal verwendet. Diese Gase sind Edelgase und schützen die Schweißnaht ohne selbst mit irgend etwas zu reagieren.
WIG Schweißen bedeutet Wolfram Inertgasschweißen. Der Lichtbogen für das Schmelzbad wird mit einer Wolframelektrode erzeugt, die selbst nicht abschmilzt. Ein mit der zweiten Hand zugeführter Schweißdraht füllt die Naht ähnlich wie beim Autogenschweißen. Auf Knopfdruck zündet der Lichtbogen und zum Schutz der Naht strömt ein inertes Schutzgas (z.B. Argon) aus.
WIG Schweißen erfordert viel Übung und Geschick.
====Nieten====
Beim Nieten von Dachrinnen kommen Blind- bzw. Popnieten mit "einem geschlossenen Nietenbecher" zum Einsatz. Es ist üblich, weichgelötete Kupferrinnen zusätzlich zu vernieten. In Süddeutschland verwenden Spenglerbetriebe Gummidichtungen in einer genieteten Rinnenverbindung.
====Kleben====
Die Fügetechnik des Klebens kommt bei Kunststoffdachrinnen aus PVC und Aluminiumrinnen zum Einsatz.
Das Verkleben der PVC Rinne erfolgt ähnlich wie das Quellschweißen bei PVC Dachbahnen. Der verwendete Kleber ist nur nicht so flüssig sondern hat eine gelartige Konsistenz.
Bei Aluminiumdachrinnen liefert der Hersteller einen Spezialkleber in handelsüblichen Kunststoffkartuschen. Dieser wird in die Überdeckung eingebracht und die Überdeckung im Wulstbereich (von außen unsichtbar) durch eine Niete gesichert. Die Niete sichert die Lage der Überdeckung solange der Kleber noch weich ist.