Tipps zum Schweißen im Feuer


Immer wieder werden wir gefragt, wie wird den so ein Damast (-Messer) gefertigt?

Die Antwort ist dann recht "einfach", durch "Verschweißen von verschiedenen Eisen- und Stahlsorten im Feuer".

Jetzt ist dann meistens der Zeitpunkt, wo der fragende Blick des interessierten Leihen einen anstarrt, oder der Schmiedeprofi  die Augenbrauen hochzieht und die nächste Frage hinterherschiebt, "warum klappt das bei euch meistens und bei mir nicht?"

 

Versuchen wir mal eine "befriedigende Antwort" zu finden. Auf geht ´s!


Das Besondere an Eisen/Stahl!

 

Tauchen wir mal kurz in die Physik ein. Jeder kennt die 3 klassischen Aggregatzustände von z.B. Wasser:

  1. Fest, wenn es gefroren ist und man deswegen über den See laufen kann. (unter 0°Grad Celsius)
  2. Flüssig, wie du es beim Trinken kennst. (0-100°Grad Celsius)
  3. Gasförmig, beim Teekochen, wenn es dampft. (über 100°Grad Celsius)

Bevor jetzt ein übereifriger Physikstudent wieder sein neu gewonnenes Wissen breittreten will, STOP!, Klappe halten, wir wollen es  bei einfach und verständlich belassen :-) Wer tiefer eintauchen will, darf gerne eine Nachricht schicken.

 

So, weiter! 

Jetzt kennst die drei Aggregatzustände, FEST, FLÜSSIG, GASFÖRMIG!

Wenn sich Eisen wie Wasser verhalten würde, dann wäre das gelinde gesagt Sche.....! Stell dir vor, du machst das Eisen in der Esse heiß und bei der Umwandlungstemperatur, PUFF, wird das Eisen flüssig und flutet dir die Schmiedeesse.

Irgendwie ist das bei Eisen anders. Du machst Eisen/ Stahl warm und es fängt nicht nur zum Glühen an, sondern es wird immer "weicher". Die Festigkeit des Werkstoffes nimmt mit zunehmender Temperatur ab, aber es bleibt in seiner anfänglichen Form.

Irgendwann erreichst du dann die Temperatur bei der Eisen/Stahl "TEIGIG" wird, so ähnlich wie zäher, fester Brotteig.

 

Dieser teigige Zwischenzustand in dem Eisen/Stahl über eine breitere Temperaturspanne bleibt, ist das Besondere an Eisen und Stahl. Erst diese Eigenschaft ermöglicht es Eisen/Stahl im Feuer zu verschweißen!

 

Merke:

  • Um eine Feuerverschweißung erfolgreich durchzuführen müssen die Materialien sich im "teigigen Zustand" befinden.
  • reines Eisen hat einen breite Temperaturspanne ( ca. 1200-1500° Grad Celsius) in dem es "teigig" ist.
  • je höher der Kohlenstoffanteil und Prozentsatz der Legierungsbestandteile, desto kleiner ist die Spanne und niedriger die Temperatur (hochlegierter Stahl z.B. ca. 890-920° Grad Celsius)

Jetzt kann man darüber ganze Bücher und Abhandlungen schreiben, aber das wird in der Praxis nur von zweitrangigen Nutzen sein. Trotzdem sollte man wissen warum man was tun soll.

Dir ist vielleicht schon etwas aufgefallen, oder?

Richtig, das mit den unterschiedlichen Temperaturspannen.  Es lässt sich einfacher Feuerschweißen, wenn sich die Temperaturbereiche, in der das Material teigig ist, überschneiden. 

 

Richtig interessant und spannend wird es aber dann erst, wenn die Temperaturbereiche soweit auseinander liegen, dass der eine Stahl eigentlich schon längst verbrennt, während der andere noch nicht mal in den teigigen (schweißfähigen) Temperaturbereich angelangt ist. (z.B. Messer TS-2)


Allgemeine Tipps und Grundregeln zum Feuerschweißen

  1. Sorgfältige Vorbereitung der Bauteile, die du verschweißen willst. Sie müssen frei von Zunder sein. Entzundern kannst du das kalte Bauteil z.B. durch Schleifen oder durch Säure (z.B. Essigsäure).  Heiße Bauteile lassen sich durch abbürsten oder mit Wasser entzundern.
  2. Je geringer der Spalt zwischen den Bauteilen, desto besser. Am besten gelingt die Anpassung der Bauteile im heißen Zustand. Diesen Vorgang nennt man "Packen".
  3. Die Esse ist keine "Müllhalde"! Jede Verunreinigung, sei es durch Fremdstoffe oder Schlacke kann dir die Schweißung versauen. Also Esse vor der Schweißung säubern und schlackefrei machen.
  4. Eine grobe Struktur an den Kontaktoberflächen verhindert ein "wegschwimmen"  von kleinen Teilen. Auch wird die "Reaktionsfläche" der Schweißung gräßer. Solch eine Struktur erreichst du mit einem groben Schliff oder durch das Einschlagen eines Riffelmusters, wie bei einer Feile.
  5. Die Bauteile müssen im Feuer gleichmäßig erwärmt werden. Dies erreichst du indem du einen ausreichend großen Gluthaufen mit gleichmäßig großen und feinkörnigen Brennmaterial erschaffst. Hierdurch wird auch verhindert, dass das Werkstück in den Gebläsestrom gelangt oder Sauerstoff von der Umgebung zum Werkstoff gelangt.
  6. Um eine Oxidation (Verzunderung) an der Fügefläche zu verhindern wird diese z.B. mit Schweißpulver, Borax, Sand,... geschützt. Dies lässt sich am einfachsten bewerkstelligen, wenn man zuerst das Muttermaterial auf Rotglut erhitzt und dieses dann mit dem Schweißpulver reichlich bestreut, damit es sich schön gleichmäßig verflüssigen kann und eine "Schutzschicht" bildet. Dann das andere Bauteil kalt aufsetzen und danach gemeinsam auf Schweißtemperatur  erhitzen.
  7. Stahl (hoher Kohlenstoffanteil) lässt sich leichter mit Eisen (geringer Kohlenstoffanteil) verschweißen, als gleiche Materialien , wie Stahl und Stahl, oder Eisen und Eisen. Durch eine dünne Reineisen-Schicht zwischen den Stahlschichten im Damanstpaket kannst du diese Eigenschaft während der Verarbeitung nutzen. 
  8. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt oder Legierungsanteil sinkt der Schmelzpunkt des Stahles und der Bereich des "teigigen Zustandes" wird kleiner.
  9. Bildet sich ein leichtes Funkensprühen, dann ist das der richtige /späteste Zeitpunkt zum Feuerschweißen! Für niedrig legierte Stähle und Eisen ist dies eine ganz gute Faustregel. Bei hochlegierten Stählen kann aber bereits ein sichtbarer Funke schon zum "Durchbrand" im Damastpaket führen und die Feuerschweißung ist misslungen. Zur Beobachtung lässt du dir am besten ein kleines Sichtfenster im Kohlehaufen.
  10. Die ersten Hammerschläge beim Feuerschweißen sind noch gefühlvoll und leicht, schließlich ist das Material ja noch "teigig". Danach werden sie immer fester.
  11. Je weniger "Hitzen" ( Erwärmung im Feuer) benötigt werden, desto besser ist dies für das Material.  Die Materialeigenschaften bleiben dann erhalten.  Einpacken des Werkstücks in eine dünne Tonschicht, Verwendung von Holzkohle oder wenigstens schwefelarmer Steinkohle, Benutzung einer Gasesse, Gestaltung des Werkstückes damit später die Randschichten abgetrennt werden können,.... solche Tricks helfen dir die Eigenschaften des Materials zu erhalten und die Verschweißung fehlerfrei durchzuführen.
  12. Übung, Übung,Übung..... nur durch Fehler lernt man. Also, wenn mal was schief geht, dann ist das kein Beinbruch, sondern nur die Möglichkeit seinen Erfahrungsschatz für ein noch schwierigeres Projekt zu erweitern.  (Wenn es schief läuft!)

Ich hoffe dir helfen die Tipps und viel Spaß beim Feuerschweißen!



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