Kupfer schweißen: Schweißverfahren im Überblick

Kupfer löten oder schweißen?

Ob man Kupfer lieber schweißt oder lötet, hängt von der gewünschten Beständigkeit der Verbindung und der Dicke des Kupferrohrs oder -blechs ab. Löten hat einen großen Einfluss auf die Maßhaltigkeit des Bauteils, jedoch sind Lötverbindungen weniger stabil. Daher werden sie dort eingesetzt, wo die mechanischen Belastungen gering sind. Schweißverbindungen hingegen sind deutlich fester und stabiler als Lötverbindungen. Für eine beständige und robuste Verbindung sollte Kupfer daher geschweißt werden.

Worauf man beim Kupfer-Schweißen achten sollte: Schwierigkeiten & Gefahren

Um Kupfer zu schweißen, sind einige Fachkenntnisse nötig. Handelt es sich um reines Kupfer oder um eine Legierung? Welches Schweißverfahren eignet sich am besten und was muss beim Schweißprozess beachtet werden? Wir klären auf:

• Kupfer ist ein hochreflektierender Werkstoff: Beim Schweißen benötigt man daher eine hohe Leistung, um das Grundmaterial und das Zusatzmaterial ausreichend aufzuschmelzen.
• Kupferlegierungen: Je nachdem, ob es sich bei dem vorliegenden Werkstück um Reinkupfer handelt oder um eine Legierung, können die Schweißarbeiten unterschiedlich ausfallen und bedürfen gegebenenfalls zusätzlicher Vor- oder Nachbereitung. Es ist demnach unabdingbar, vor dem Schweißprozess festzustellen, um welches Grundmaterial es sich genau handelt.
• Einphasige & mehrphasige Legierungen: Auch die Phasen sind für das Schweißen ausschlaggebend. Während einphasige Metalle in der Regel gut schweißbar sind, treten bei mehrphasigen Legierungen oft Schwierigkeiten auf. Ein Beispiel für eine mehrphasige Legierung ist eine Kupferlegierung mit Blei. Hier kommt es schnell zu einer spröden Schweißnaht, da der Schmelzpunkt von Kupfer mit ca. 1085 Grad Celsius deutlich höher ist als der von Blei (ca. 327,5 Grad Celsius).
• Wärmeleitfähigkeit: Kupfer verfügt über eine beträchtliche Wärmeleitfähigkeit, weshalb es sinnvoll sein kann, den Werkstoff vorzuwärmen. Ob Vorwärmen notwendig ist, hängt allerdings von der Kupferlegierung, der Werkstückdicke sowie vom Schweißverfahren ab.
• Ausdehnung & Schrumpfen: Wer Kupfer schweißen möchte, sollte immer im Hinterkopf behalten, dass sich das Metall bei Erwärmung stark ausdehnt und im Zuge der Abkühlung schrumpft.
• Sauerstoff: Der Sauerstoffanteil im verwendeten Werkstück wirkt sich ebenfalls auf den Schweißprozess aus. Je weniger Sauerstoff enthalten ist, desto leichter gestaltet sich das Kupfer-Schweißen. Kupfer, welches für elektrische Arbeiten verwendet wird, weist unterschiedlich hohe Anteile an Sauerstoff auf, wohingegen beispielsweise im Anlagenbau verwendetes Kupfer nur wenig Sauerstoff enthält.
• Vorsicht vor Umgebungsluft: Kupfer gehört zu den sogenannten Nichteisen-Metallen (kurz NE-Metalle). Bei Erhitzung nehmen diese oft umliegende Gase auf, was zu Problemen bei der Schweißnaht führen kann. Je nach angewendeter Schweißmethode ist es demnach sinnvoll, beim Kupfer-Schweißen ein Schutzgas, zum Beispiel Argon, einzusetzen.
• Schutzmaske: Wie auch bei anderen Metallen können beim Kupfer-Schweißen Dämpfe austreten, die die Gesundheit belasten können. Eine entsprechende Schutzausrüstung ist somit unabdingbar.

Schweißen von Kupfer: Diese Schweißverfahren gibt es

Um Kupfer zu schweißen, können verschiedene Schweißtechniken genutzt werden, darunter Methoden des Lichtbogenschweißens (WIG-/MIG-Schweißen) sowie Laserschweißen:

• Kupfer schweißen mit WIG: Das WIG-Verfahren gehört zu den gängigsten Methoden, um Kupfer zu schweißen. Die Elektrode, bestehend aus Wolfram, zündet einen Lichtbogen zum Werkstück, wodurch dieses erwärmt wird. Um eine Reaktion des Werkstoffes mit der Umgebungsluft zu verhindern, wird Schutzgas eingesetzt.
• Kupfer mit dem MIG-Verfahren schweißen: Auch das MIG-Verfahren arbeitet mit Schutzgas. Bei dem hier verwendeten Schweißzusatz handelt es sich um eine abschmelzende Elektrode bzw. Schweißdraht. Sollen über die Zusatzwerkstoffe weitere Stoffe eingebracht werden, ist das MIG-Schweißen gut geeignet.
• Laserschweißen von Kupfer: Laserschweißen bzw. Laserstrahlschweißen ist eine der modernsten Methoden, um Kupfer zu bearbeiten. Hier wird die Energie gezielt und kontrolliert in das Werkstück eingebracht und es wird nur der zu schweißende Bereich erhitzt. Die Anwendungssicherheit sowie das präzise Arbeiten machen die Metallbearbeitung mittels Laser zu einem der beliebtesten Schweißverfahren. Beim Laserschweißen von Kupfer ist der Einsatz von Schutzgas nicht notwendig, aber möglich.

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