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Schweissen mit der Autogenanlage.
Schutzbrillen tragen bei der
Metallbearbeitung ist ein absolutes
Muss. Das Tragen von Handschuhen
erhöht die Sicherheit.
dringt zusätzlich in die Metalle ein. Es kommt in diesem
Bereich zu einer «Mikro-Legierung». Lote bestehen immer
aus einem anderen Metall als die zu verbindenden Stücke.
Beim Weichlöten beträgt die Arbeitstemperatur bis 450°C,
in der Schule gebräuchliches Weichlot schmilzt bei 230°C
und besteht aus einer Legierung von Blei und Zinn, dem
Lötzinn (Verhältnis ist häufig auf der Rolle angegeben).
Beim Hartlöten liegt die Arbeitstemperatur wesentlich
höher und Lote beispielsweise aus Messing, Neusilber oder
Silber schmelzen zwischen 450°C bis gegen 1000°C. Beim
Weich- und Hartlöten sind Flussmittel unerlässlich. Diese
verhindern während des Lötens die Oxidbildung und erhöhen
die Fliessfähigkeit auf den Oberflächen der zu verbindenden
Metalle.
Bereits 3500 v.Chr. kannten die Erfinder der Bronze im mittleren
Osten den Lötzinn, indem Blei- und Zinnerze zusammen
geschmolzen wurden. Die Schweisstechnik ist jünger
und wurde in Kleinasien um 1500 v.Chr. erfunden. Bei der
Hammerschweissung legte man weissglühende Eisenstücke
aufeinander und schlug mit einem Hammer so lange darauf,
bis sie miteinander verbunden waren. Bis gegen Ende des
19. Jahrhunderts kannte man nur die Hammerschweissung.
1877 erfand ein amerikanischer Ingenieur die Methode
der elektrischen Widerstandsschweissung, welche bereits
acht Jahre später zur Lichtbogenschweissung führte. An
die metallenen Werkstücke und den Schweissstab, Stabelektrode
genannt, wird eine elektrische Spannung angelegt,
so dass bei Berührung des Stabs am Werkstück ein elektrischer
Lichtbogen entsteht. Dieser führt zum Schmelzen des
Materials und verschweisst die Metallstücke. Man spricht
von Elektrodenschweissen.
Ein anderes oft verwendetes Schweissverfahren ist das Gasschmelz
schweissen. Dieses wurde kurz nach 1900 in Frankreich
entwickelt und arbeitet mit einer über 3000°C heissen
Stichflamme eines Acetylen-Sauerstoff-Bren ners. Diese
Flam me erhitzt das Metall auf eine Schmelztemperatur von
ca. 1350°C. Der Zusatzwerkstoff wird von Hand zugeführt,
es kann aber auch ohne Zusatz geschweisst werden, daher
der Name Autogenschweissen.
In der Volksschule wird heute fast ausschliesslich das
Schutz gasschweissen eingesetzt. Zwischen einer kontinuierlich
zugeführten Metallelektrode (Draht) und dem
Werkstück wird ein Lichtbogen gezündet (Temperatur
zwischen 5000 und 6000°C). Dieser Lichtbogen, das Zusatz­
SCHULEkonkret 7/2009 «Feuer» Feuerkörbe und Feuersäulen
material und das Schmelzbad werden durch ein Schutzgas
gegen die Einwirkung des Luftsauerstoffs abgeschirmt. Die
Vorteile dieses Verfahrens sind eindeutig:
Im Unterschied zum Gasschmelzverfahren wird das ganze
Werkstück sehr schnell und örtlich begrenzt erhitzt, so dass
es weniger zu Verformungen der Werkstücke kommt.
Im Unterschied zum Elektrodenschweissen entsteht keine
Schlacke, so dass das mühsame mechanische Entfernen entfällt.
Zudem wird das Zusatzmaterial kontinuierlich nachgeführt.
Das Schutzgasschweissen eignet sich im Freien nur
bedingt, da durch Luftzug die Schutzgashülle weggeblasen
werden kann.
Unterrichtseinstieg
Je nach Voraussetzungen der Schülerinnen und Schüler
müs sen die verschiedenen Verfahren der Metallbearbeitung
eingeführt und geübt werden. Eine theoretische und praktische
Einführung der Schweissverfahren ist sicher an gebracht.
Besonderes Gewicht ist auf die Ein richtung der
Ar beitsplätze und auf Sicher heitsaspekte zu legen, Hin wei se
dazu unter www.bfu.ch > Informationsblätter > Flam men
und Lichtbogen. Be festigungs möglich keiten sind Grund lage
für präzises Schweissen: Geeignet sind Klemm zangen und
Schraubzwingen, Schweissmagnete, winklige Metallplatten
oder Hilfslehren (z.B. Quadrat aus Holz). Unumgänglich
und Voraussetzung für selbständiges Arbeiten sind Mate rial ­
erprobungen und Schweissübungen mit den zu verarbeitenden
Materialien.
Experimente und Übungen
• «Schweissraupen» ziehen auf Reststücken. Testen verschie
dener Einstellungen (Drahtvorschub und Stromstärke)
für verschiedene Materialstärken.
• Eisenreststücke miteinander verschweissen mit den
Materialdicken, die nachher verarbeitet werden.
• Versuche ohne Schutzgas und Resultate vergleichen.
• Zwei Reststücke verbinden und im Schraubstock mit
dem Hammer auf Festigkeit testen. Vorsicht: Metallteile
können wegfliegen!
Planung
Entwicklung Feuerkörbe oder Feuersäulen: Zuerst Skizzen
entwerfen, anschliessend Modellbau mit Kartonstreifen,
Draht, Elektrikerdraht u.a. geeigneten Materialien durch­
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