Gesundheit: Warum sprühen beim Schweißen die Funken?

Es war der Funkenflug. Eine winzige, glühende Schweißperle flog mehrere Meter weit, verschwand in einer Ritze, brannte sich in den Kunststoff ein und blieb noch lange heiß. Stunden später entzündete sie das Feuer.

Der unsichtbare Schwelbrand ist eine häufige Brandursache. Denn die Entstehung von Funken lässt sich kaum vermeiden, wenn beim herkömmlichen Elektroschweißen von einem schmelzenden Draht flüssiges Metall auf eine Naht tropft.

Aluminium schmilzt bei 660 Grad Celsius, Stahl erst bei mehr als 1500 Grad. Diese höllischen Temperaturen erzeugt ein starker elektrischer Strom: Elektrisch geladene Teilchen wandern durch den Draht und die Werkstücke. Sie verlieren unterwegs Energie und heizen das Metall auf. Ähnlich wie beim Anzünden eines Streichholzes reicht auch hier ein kurzer Kontakt zwischen dem Draht und dem Metallstück aus, um einen glühenden Lichtbogen aus geladenen Partikeln hervorzurufen.

Der Draht löst sich Tropfen für Tropfen auf. Das flüssige Metall plumpst mitunter in das Schweißbad wie ein Stein ins Wasser. Aus der Schmelze spritzen dann Metallperlen von bis zu einem Millimeter Durchmesser auf. Es funkt.

Der Schmelztropfen zerplatzt jedoch manchmal, noch ehe er das Schweißbad erreicht. „In dem Metall des Drahtes sind Gase eingeschlossen“, sagt Lutz Dorn vom Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der Technischen Universität Berlin. „Dieses Gas dehnt sich unter der Hitze aus und kann den Tropfen zum Platzen bringen.“

Es gibt noch weitere mögliche Ursachen für die Explosion eines Tropfens. Wenn er sich zum Beispiel beim Herunterfallen in die Länge zieht, kann kurzzeitig eine durchgehende Verbindung zwischen dem Draht und dem Werkstück entstehen. Dann kommt es zu einem Kurzschluss. Der Lichtbogen erlischt.

Der kräftige Strom, der jetzt durch das dünne Ende des Tropfens fließt, heizt dieses enorm auf. Kurz bevor sich der Tropfen ganz vom Draht ablöst, steigt die Hitze so stark an, dass er in viele Teile zerreißt. Ohne Schutzkleidung sollte man sich dem Lichtbogen daher auf keinen Fall nähern. Damit der Funke nicht überspringt.