Was ist exothermes Schweißen?

Das exotherme Schweißen ist eine Fügetechnik, die verwendet wird, um eine dauerhafte Verbindung zwischen zwei metallischen Bauteilen herzustellen. Es handelt sich um eine chemische Reaktion, bei der Wärme erzeugt wird, die als exotherme Reaktion bezeichnet wird. Dieses Verfahren zeichnet sich insbesondere durch die Dauerhaftigkeit der hergestellten Verbindung und den Erhalt einer guten elektrischen Leitfähigkeit zwischen den gefügten Bauteilen aus.

Das Herstellen einer Verbindung durch exothermes Schweißen beinhaltet typischerweise Wärme, die durch eine chemische Reaktion zwischen einer Art Schwermetalloxid und einem Reduktionsmittel erzeugt wird. Eisenoxid ist beispielsweise ein häufig verwendetes Metalloxid und Aluminium ist ein übliches Reduktionsmittel. Diese Reaktionspartner erzeugen beim Zünden extrem schnell Hitze und erreichen dadurch die zum Schweißen erforderlichen hohen Temperaturen.

Ein solches Erhitzen wird im Allgemeinen eingeleitet, sobald die zu verbindenden Teile in einer Form zusammengefügt sind, die die Materialien und die dabei stattfindende Reaktion enthält. Bei dieser Reaktion entsteht Füllmetall in flüssiger Form, das sich mit der Metallschmelze der Fügeteile zu einem durch die Form geformten Verbund vermischt. Beim exothermen Schweißen verwendete Formen können aus Graphit, Keramik oder anderen geeigneten Materialien bestehen.

Durch dieses Verfahren gebildete Schweißnähte weisen zwei besonders nützliche Eigenschaften auf. Erstens bilden sie dauerhafte molekulare Bindungen zwischen den Materialien. Die resultierende Verbindung lockert sich daher im Laufe der Zeit nicht und korrodiert auch nicht anders als die verbundenen Komponenten. Druckverbindungen hingegen sind sehr anfällig für Lockerung und Korrosion. Schweißnähte zwischen Eisenbahnschienenabschnitten oder Segmenten von Betonstahlstäben können durch das exotherme Verfahren hergestellt werden, um diese Dauerhaftigkeit zu nutzen.

Auf diese Weise gebildete Verbindungen behalten auch eine gute elektrische Leistung bei. Sie weisen typischerweise eine gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit auf und ihr elektrischer Widerstand nimmt im Laufe der Zeit nicht zu. Exothermes Schweißen wird daher allgemein von professionellen Industrienormen für den Einsatz beim Verbinden elektrisch leitfähiger Komponenten in Erdungssystemen vorgeschrieben.

Ein weiterer Vorteil dieses Schweißverfahrens ist seine Portabilität. Für das exotherme Schweißen ist keine externe Stromquelle oder Wärmequelle erforderlich, sodass es fast überall durchgeführt werden kann. Es kann mit einer Vielzahl von Materialien verwendet werden, von gewöhnlichen Metallen wie Kupfer oder Stahl bis hin zu seltenen Metallen wie Niob. Diese Eigenschaften machen das exotherme Schweißen für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet.
Die exotherme Reaktion, die bei diesem Schweißverfahren stattfindet, ist zwar nicht explosiv, aber sehr schnell und erfolgt bei hoher Temperatur. Der sichere Betrieb beginnt mit der richtigen Ausrüstung des Bedieners, einschließlich einer Vollgesichtsmaske, Schutzkleidung und Handschuhen – alle so konzipiert, dass sie den Kontakt mit heißem Metall aushalten. Alle an dem Vorgang beteiligten Materialien und Formen müssen vollständig trocken sein, um Dampfbildung zu vermeiden, die möglicherweise heißes Metall auf den Benutzer schleudert. Die zusätzliche Vorsichtsmaßnahme, aus der Ferne zu arbeiten, ist ebenfalls sinnvoll, wenn dies praktikabel ist.