Während Schweißen oft mit heißen orangefarbenen Funken und geschmolzenem Metall in Verbindung gebracht wird, gibt es mehrere Schweißverfahren, die nicht zu diesem Bild passen. Eines der bemerkenswertesten dieser Schweißverfahren ist das Kaltschweißen. Es wird seit fast einem Jahrhundert industriell eingesetzt und hat mehrere Vorteile, die andere Schweißverfahren nicht besitzen.

Was ist Kaltschweißen?

Kaltschweißen ist ein Festkörperschweißverfahren, das wenig oder keine Wärme benötigt, um zwei oder mehr Metalle miteinander zu verbinden. Stattdessen wird die Energie, die zum Zusammenfügen der Materialien verwendet wird, in Form von Druck bereitgestellt. Beim Kaltschweißprozess wird kein Metall verflüssigt oder gar nennenswert erhitzt.

Wie funktioniert Kaltschweißen?

Der Grund dafür, warum Kaltschweißen zwei Metalle ohne Wärme miteinander verbinden kann, liegt in der Entfernung der Oxidschichten auf den Oberflächen der zu verbindenden Materialien.

Fast alle Metalle haben unter normalen Bedingungen eine Art Oxidschicht, auch wenn sie mit bloßem Auge nicht sichtbar ist. Diese Metalloxide bilden eine Barriere, die verhindert, dass die Metallatome auf den Materialien zusammengepresst und miteinander verbunden werden. Sobald die Oxidschicht jedoch entfernt ist, können sich die Metallatome mit genügend Druck miteinander verbinden.

Zur Entfernung der Oxidschicht werden verschiedene mechanische und chemische Verfahren eingesetzt. Drahtbürsten, Entfetten und andere Techniken werden verwendet, um sicherzustellen, dass die Metalloberfläche frei von Oxiden ist. Die Metalle müssen auch etwas duktil sein. Industriemaschinen werden dann verwendet, um den beträchtlichen Druck zu erzeugen, der zum Erzeugen der metallurgischen Bindungen erforderlich ist.

Wofür wird Kaltschweißen verwendet?

Einer der beliebtesten Fälle des Kaltschweißens ist das Verbinden unterschiedlicher Metalle. Denn wenn unterschiedliche Metalle miteinander verschmolzen werden, verbinden sie sich nicht gut. Dies kann dazu führen, dass sich die Metalle nicht miteinander verbinden oder zu schwachen Schweißnähten oder Schweißnähten mit Rissen führen. Kaltschweißen vermeidet dieses Problem, da es ausschließlich auf den durch freie Elektronen gebildeten Atombindungen beruht.

Typischerweise wird Kaltschweißen verwendet, um Stoß- oder Überlappungsverbindungen herzustellen. Zu den Branchen gehören Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, fortschrittliche Fertigungsanwendungen und Laborexperimente verwenden häufig Kaltschweißen. Es wird auch oft zum Verbinden von Drähten verwendet.

Welche Metalle können kalt geschweißt werden?

Da in der Regel duktile Materialien erforderlich sind, gehören zu den Metallen, die üblicherweise kaltgeschweißt werden, folgende:

• Aluminium (einschließlich nicht schweißbarer Güten wie die 7XXX-Serie)
• Kupfer
• Messinglegierungen

Kohlenstoffhaltige Metalle lassen sich nicht durch Kaltschweißen verbinden.

Was sind die Vor- und Nachteile des Kaltschweißens?

Einer der größten Vorteile des Kaltschweißens ist, dass es keine Wärmeeinflusszone gibt. Dadurch wird das Risiko negativer chemischer und mechanischer Veränderungen des Grundmaterials während des Schweißprozesses reduziert. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Fähigkeit, unterschiedliche Metalle zu verbinden, wie oben erwähnt. Wenn das Kaltschweißen korrekt durchgeführt wird, entsteht außerdem eine Schweißnaht, die mindestens so stark ist wie das schwächste Grundmaterial.

Der Hauptnachteil des Kaltschweißens besteht darin, dass die Materialien extrem sauber und oxidfrei sein müssen, um eine zufriedenstellende Schweißnaht zu erzeugen. Dies kann schwierig sein, und es kann auch teuer und in einem Szenario mit hohem Volumen schwierig zu implementieren sein. Da mindestens eines der Metalle duktil sein muss, ist das Kaltschweißen auch dadurch eingeschränkt, welche Legierungen miteinander verbunden werden können.