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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 39
Gestaltung mit den Verfahren Bohren oder Schneidbrennen. Variationen von Feuerkörben. Feuerkörbe lassen sich kombinieren mit Grillieren: Eine Öffnung und ein Haltestab genügen. führen. Dabei Materialvorgaben resp. Materialmasse von Flachstahl, Rundstahl, Stahlblech oder Schrott berücksich tigen. Für die Feuersäule aus ökonomischen Gründen Masse vorgeben und die Teile auf professionellen Abkantma schinen zuschneiden lassen. Besprechungen mit der Lehr person führen zu Verbesserungen und Verein fa chungen. Nun lässt sich eine individuelle Kosten rechnung durchführen und im Anschluss daran eine Mate rial liste erstellen. Umsetzung Feuerkorb Möglicher Auftrag zu einem Feuerkorb: Entwickle zeichnerisch (Plan) oder in Form eines massstabgetreuen Mo dells aus Karton einen Feuerkorb. Schweisse nun deinen Feuerkorb, indem du die zugesägten Metallteile mittels Punktschweissen heftest, dann richtest und endgültig verschweisst. Verputze den Feuerkorb mit groben Eisenfeilen. Als Zusatzauftrag lässt sich ein Glutauffang-Behältnis herstellen, evtl. aus etwas Bestehendem. In der Brocken stube lassen sich Behältnisse, Kuchen- oder andere Bleche finden, die sich eignen. Als Grundplatte eignet sich eine Stahlrondelle, zu beziehen bei metallverarbeiten den Be trie ben mit Laseranlage. Ergänzend können schmiede tech nische Elemente eingesetzt werden: Abschlüsse breitschmieden, Rundungen schmieden. Statt mit der Metallfeile kann das «Verputzen» mit einem Winkelschleifer mit Schruppscheibe erfolgen: Unbedingt Brille, Handschuhe und Gehörschutz tragen und kantonale Vorschriften beachten. Umsetzung Feuersäule Als Einstieg lässt sich beispielsweise ein Miniquader schweissen. Stahlblechtafeln haben die Grösse 2000 mal 1000 mm. Wenn die Platte gedrittelt wird und die Seitenwände 250 mm betragen, reicht die Platte für drei Schüler/innen. Unbedingt zuerst ca. alle 10 cm Punktschweissen: Erst wenn die Säule steht alle Seiten durchgehend schweissen. Alle weiteren Hinweise befinden sich auf der Kopiervorlage. Quellen: José Antonio Ares (2006): «Gestalten mit Metall: Schweissen, Löten, Schmieden». Haupt Verlag, S. 90ff. Hans Geissberger (2009): Dokumentation Technisches Gestalten. Bern, S. 32ff. Martina Lauinger (2002): «Alles Schrott?». Haupt Verlag, S. 222ff. Do-it-Werkstatt.ch (2008): Set «Outdoor – unterwegs / in Bewegung / am Feuer», technische und textile Aufgaben. SCHULEkonkret 7/2009 «Feuer» Feuerkörbe und Feuersäulen 40
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