Zahlreiche Verarbeitungsrichtlinien und Regelwerke fordern das Vorwärmen und Halten eines bestimmten Temperaturniveaus vor und während des Schweißvorgangs. Bei hochfesten Feinkornstählen oder bei thermomechanisch gewalzten Stählen wird nach dem Schweißvorgang ein Wasserstoffarmglühen empfohlen, um dem Wasserstoff Gelegenheit zu geben, die Schweißnaht und Wärmeeinflusszone durch Effusion zu verlassen. In der schweißtechnischen Fertigung werden unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren zur Vorwärmung eingesetzt.
Die gebräuchlichsten Verfahren sind:
- Flammwärmen
- Induktivwärmen
- Heizmattenwärmen
Das Flammwärmen wird schon seit Jahrzehnten zur Erwärmung von Bauteilen erfolgreich angewendet. Die Verwendung des Autogenbrenners und die Versorgung mit Brenngas, Sauerstoff oder Luft sind unproblematisch und kostengünstig. Für die Erfassung und die Dokumentation der Werkstück-Temperaturen und der Reproduzierbarkeit der vorgegebenen Daten sind hierbei besondere Kenntnisse und Erfahrungen erforderlich.
Anforderungen an die Flamme
Der Werkstoff und die Schweißaufgabe bestimmen, welche Temperatur und Aufheizgeschwindigkeit einzustellen sind. Das Wärmeangebot muss dabei auf die Wärmeaufnahme und die Wärmeableitung der Werkstücke abgestimmt sein. Brenngase unterscheiden sich nicht nur in der Intensität und Wärmestromdichte, sondern auch in der Zusammensetzung der Verbrennungsprodukte.
Beim Vergleich der Brenngase untereinander ist auch der aus der Verbrennung der Flammengase entstehende Wasserdampfgehalt mit zu berücksichtigen.
Beim Schweißen von T-Stößen kondensiert der Wasserdampf im Stossbereich und ruft beim Überschweißen Poren in der Schweißnaht hervor. Bei der Verwendung langsam verbrennender Gase, wie Propan oder Erdgas, entstehen 31 % bzw. 40 % Wasserdampf.
Wird jedoch Acetylen als Brenngas eingesetzt, ist nur mit einem Wasserdampfanteil von ca. 3 % zu rechnen.
Beim Vorwärmen von Schweißkonstruktionen muss ein geeigneter Sauerstoffträger (Sauerstoff, Druckluft oder angesaugte Luft) gewählt werden. Das Wärmeangebot und die Wärmeeinbringung in das Bauteil sind von der Verbrennungs-Charakteristik des Gemisches abhängig. Das Vorwärmen muss unmittelbar vor dem Schweißvorgang erfolgen. Die Intensität des Wärmeangebots und die Ableitung der Wärme in das Bauteil bestimmen bei der mechanisierten Vorwärmung die Schweißgeschwindigkeit und das Brennersystem.
In der Praxis erfordert eine vorgegebene Schweißgeschwindigkeit eine entsprechende Anpassung der Brenngas-Sauerstoffträger-Kombination.