Autogenschweißgerät
Zu einem Schweißgerät gehören mindestens je eine Acetylen- und Sauerstoffflasche. Auf den Flaschen ist jeweils ein Druckminderventil aufgeschraubt, um den Flaschendruck auf den jeweiligen Arbeitsdruck zu reduzieren. Danach sind Absperrventile und Flammensicherungen (Gebrauchsstellenvorlagen) angeordnet, damit die Flamme nicht in die Flaschen zurückschlagen kann.
Die Schweißflamme wird am Handstück (Griffstück) eingestellt, wobei Acetylen und Sauerstoff im Verhältnis 1:1 bis 1,2:1 gemischt werden. Diese Flamme nennt man neutrale Flamme. Sie kann "hart" oder "weich" eingestellt sein, je nach der Geschwindigkeit, mit der das Gasgemisch aus der Brennermündung strömt. Die Einstellung ist von der Materialdicke abhängig. Die Flamme wirkt bei diesem Mischverhältnis reduzierend, d. h. dass kein Luftsauerstoff mit dem Werkstück eine Verbindung eingehen, und somit eine Oxidschicht bilden kann, die eine gute Verschweißung verhindern würde. Das Acetylen-Sauerstoffgemisch verbrennt in zwei Stufen. In der ersten Stufe findet an der Brennerspitze (Schweißeinsatz, Schweißbrenner) zunächst eine unvollständige Verbrennung statt. Die dadurch entstandenen Gase Kohlenmonoxid und Wasserstoff brauchen zu ihrer restlosen Verbrennung weiteren Sauerstoff, welchen sie aus der umgebenden Luft holen.
Durch die zweistufige Verbrennung wird eine sauerstofffreie Zone um den Flammenkegel gebildet. Diese Zone wird als Schweißzone bezeichnet und wirkt reduzierend. Die reduzierende Zone hat außerdem den Vorteil, dass in ihr, etwa 2 – 4 mm vor dem Flammenkegel, die höchste Temperatur der Flamme liegt (etwa 3200 °C).
In Betrieben, in denen hauptsächlich hartgelötet wird, verwendet man statt Aceztylen aus wirtschaftlichen Gründen Propan in Verbindung mit Sauerstoff. Erfahrene Monteure können auch ohne einen Düsenwechsel damit schweißen und brennschneiden. Zu beachten ist, dass Flüssiggas schwerer als Luft ist, also bei Arbeiten unter Bodengleiche (Keller, Gruben.) nicht eingesetzt werden darf, und die Temperatur der Schweißflamme nur ca. 2.850 °C hat.
Schweißbrenner (Schweißeinsätze)
Im Schweißbrenner (Schweißeinsatz) werden Sauerstoff und Acetylen im Verhältnis 1:1 bis 1,2:1 gemischt und muss erhalten bleiben. Der Sauerstoffdruck wird mit einem höheren Druck als das Acetylen zugeführt. Deswegen wird ein Injektorbrenner eingesetzt. Der Sauerstoff strömt durch die Düse ein. Dabei entsteht hinter der Mischdüse ein Unterdruck, wodurch das einströmende Acetylen angesaugt und mitgerissen wird. Im Mischrohr vermischen sich die Gase und strömen mit hoher Geschwindigkeit aus der Schweißdüse aus.
Die Schweißbrenner sind sog. Wechselbrenner, die mit einer Überwurfmutter am Griffstück eingesetzt werden. Hier passt auch auch ein Schneidbrenner. Die Brennergrößen richten sich nach der zuschweißenden Materialdicke (1 > 0,5 - 1 mm, 2 > 1 -2 mm, 3 > 2 - 4 mm, 4 > 4 - 6 mm, 5 > 6 - 9 mm, 6 > 9 - 14 mm). Die Brennergröße und der notwendige Sauerstoffdruck ist auf dem Schweißbrenner eingestempelt.
Der Gasverbrauch wird über die mittlere Materialdicke ermittelt (Materialdicke mal 100 = Gasverbrauch pro Stunde).
Schweißflamme einstellen und anzünden
1. Flaschenventile um höchstens eine halbe Umdrehung öffnen.
2. Arbeitsdruck an den  Druckminderer einstellen. Die Einstellschrauben hierbei im Uhrzeigersinn drehen, bis das Arbeitsmanometer den gewünschten Druck (Sauerstoff 1,8 – 2,5 bar, Acetylen 0,2 – 0,8 bar) zeigt.
3. Absperrventile beider Druckminderer öffnen.
4. Schläuche durchspülen und Gasmengen einstellen.
- Sauerstoffabsperrventil am Griffstück um eine Umdrehung öffnen. Sauerstoff einige Sekunden lang ausströmen lassen.
- Dann Ventil schließen, bis nur noch eine geringe Gasströmung vorhanden ist.
- Acetylenabsperrventil am Griffstück um eine Vierteldrehung öffnen. Gasmischung einige Sekunden lang ausströmen lassen.
5. Flamme entzünden.
– Darauf achten, den Schweißbrenner so zu halten, dass niemand gefährdet werden kann.
– Einen Anzünder verwenden.
– Flamme mit den Ventilen am Griffstück justieren.
6. Flamme löschen
- Zuerst das Brenngasventil am Griffstück schließen
- dann das Sauerstoffventil.

Eine leicht reduzierende Flamme wird für das Schweißen von Messing und Bronze verwendet und kann auch zum Fugenlöten eingesetzt werden. Die Flamme hat einen leichten Sauerstoffüberschuss.
Eine neutrale Schweißflamme werden für alle Schweißarbeiten an Stahl und Kupfer eingesetzt.Diese Flamme hat einen scharf abgegrenzten Flammenkegel, der kurz vor dem Übergang zum Kohlenstoffkegel erreicht ist.
Eine Acetylenüberschussflamme (leicht aufkohlende Flamme) wird für das Schweißen von Gusseisen, Aluminium, Blei und Zinklegierungen eingesetzt. Hier wird  Acetylen mit soviel Sauerstoff gemischt wird, dass sich eine deutlich leuchtende gelbe Zone (Aufkohlzone) vor der Kernflamme bildet.

Nachlinksschweißen (Linksschweißen) kommt bei Stahlrohren bis zu 3 mm Wanddicke, die in "normalen" Warmwasserheizungen vorhanden sind, zum Einsatz. Die Flamme zeigt in Schweißrichtung, wodurch das Schmelzbad außerhalb der höchsten Temperaturzone liegt und so klein gehalten werden kann. Die Flamme schmilzt die Ränder des Materials ab, wobei die Brennerspitze im Kreis oder in Halbkreisen geführt wird. Der Schweißdraht wird vor der Flamme links geführt und unter dem Flammenkegel mit tupfenden Bewegungen in das Schmelzbad abgeschmolzen. Die fertige Schweißnaht befindet sich rechts.
Bei Materialdicken über 3 mm ist ein Durchschweißen nicht möglich. Es bildet sich keine Wurzel, wodurch die Festigkeit der Naht zu gering ist. Hier sollte das Rechtsschweißen eingesetzt werden.

Nachrechtsschweißen (Rechtsschweißen) kommt bei Stahlrohren ab 3 mm Wanddicke zum Einsatz. So sind z. B. Schweißnähte in Nahwärme- und Fernwärmeanlagen und im Rohrleitungsbau nur durch Rechtsschweißen auszuführen. Die Monteure müssen die Schweißerprüfung nach DIN EN 287 vorweisen können.
Die Flamme zeigt auf die bereits geschweißte Naht, also entgegen der Schweißrichtung und schmilzt die Materialwandungen bis zur Unterkante ab. Dabei bildet sich eine birnenförmige Öffnung (Öse). Die Brennerspitze wird nicht hin- und herbewegt, sondern hält nur die Öse offen, ohne die Schweißnaht zu überhitzen. Die Schweißraupe wird nur durch den Schweißdraht, der mit kreisender Bewegung im Schmelzbad reibend abgeschmolzen wird, geformt. Das Abschmelzen der Drahtspitze muss beobachtet werden, damit sich eine gleichmäßige Unterraupe bildet.
Um eine fachgerechte Schweißnaht herstellen zu können, muss die Naht richtig vorbereitet werden. Hierbei ist auf die richtige Schweißfugendicke (= Schweißdrahtdicke) und saubere Heftstellen zu achten. Außerdem darf kein Zunder vom Brennschneiden vorhanden sein.

Flammrichten
Das Flammrichten ist in der Regel die einzige geeignete Methode unerwünschten Deformationen bzw. Spannungen im Material, die beim Schweißen^* und Brennschneiden entstehen und nicht akzeptabel sind, rückgängig zu machen. Das Flammrichten dient nicht nur zum Beseitigen von Verformungen von Schweißkonstruktionen sondern auch zum Richten von Profilen, Schiffbeplankungen oder großflächige Teile aus dünnen Blechen (z. B. Torfüllungen und Kastenkonstruktionen). Das Flammrichten wird auch zur Formgebung eingesetzt.
^* Gasschmelzschweißen (Autogenschweißen), Lichtbogenhandschweißen, Metallschutzgasschweißen (MIG / MAG), Wolfram-Inertgasschweißen (WIG)

Brennschneiden
Das Brennschneiden ist ein thermisches Trennenverfahren (autogenes Brennschneiden), bei dem der Werkstoff (unlegierter und niedriglegierter Stahl) durch eine Brenngas-Sauerstoff-Flamme (Vorwärmflamme, Heizflamme) örtlich auf die Entzündungstemperatur (ca. 1.150 °C) erwärmt und im reinen Sauerstoffstrahl verbrennt (oxidiert). Das ausgeblasene Material (Oxide) hinterlässt eine Schnittfuge. Bei diesem Vorgang entsteht Wärme (exotherme Reaktion). Durch diese Reaktionswärme und durch die von der Heizflamme abgegebene Wärme entsteht eine fortlaufende Verbrennung (Oxidation).
Bei Stahl erhöht sich mit steigendem Kohlenstoffgehalt die Entzündungstemperatur, aber die Schmelztemperatur nimmt ab. Bei einem Kohlenstoffgehalt über 1,6 % bis 1,8 % ist die Entzündungstemperatur zum Brennschneiden nicht mehr geeignet. Legierungsbestandteile (Chrom, Nickel, Wolfram) beeinflussen auch die Brennschneideignung des Stahls, da die Oxide dieser Bestandteile einen hohen Schmelzpunkt haben. Die Wärmeeinwirkung beim Brennschneiden von Stahl kann im Schnittflächenbereich auch eine Aufhärtung, Eigenspannungen und Risse verursachen. Die Aufhärtung hängt vom Kohlenstoffgehalt und von der Abkühlgeschwindigkeit ab, Eigenspannungen werden bei geringer Schneidgeschwindigkeit größer und Risse bilden sich bereits bei Stählen mit mehr als 0,3 % Kohlenstoff. Durch zusätzliche Wärmeeinbringung mit einem Wärmebrenner während des Brennschneidens und durch Vorwämen kann die Rissgefahr vermindert werden.
Richtige Flammeinstellung bei Acetylen-Sauerstoff:
Der Schneidsauerstoffstrahl muß gerade und zylindrisch aus der Düse strömen und darf nicht flattern. Die Heizflamme soll den Sauerstoffstrahl konzentrisch umgeben.
Der Schneidsauerstoffdruck (Stahlrohre > 2,5 - 3 bar [Acetylen > 0,3 bar]) ist von der Materialdicke, dem Brenner und der Düse abhängig. Die Heizflamme muss neutral (scharf abgegrenzter Flammenkegel) und weich eingestellt sein, damit es nicht zur Überhitzung kommt.
Wärmzonen der Acetylen-Sauerstoff-Flamme:
Zone 1: Kern und leuchtende Hülle 400 - 600 °C
Zone 2: Schneid- und Schweißbereich 2 bis 5 mm vor der Düse ca. 3.200 °C
Zone 3: Streuflamme rund 2.000 °C

Rohrinnenoberflächen - mit und ohne Formieren

Druckmanometer
Quelle: Harris Products Group

Ohne das Formieren bildet sich beim Hartlöten bei dem Erwärmen eines Kupferrohres auf der Rohrinnenoberfläche eine helle bis dunkelbraune Verfärbung (Anlauffarben) bis hin zur Zunderbildung. Diese werden dann später, besonders durch HFKW-Kältemittel mit synthetischen Ölen, abgetragen. Die festen Zunderteile können zu Schäden an den Kälte-Armaturen, Ventilen, Mess- und Regeleinheiten führen. Die Folge ist dann ein Anlagenausfall.
Vor und während des Hartlötvorgangs sind die Rohrleitungsabschnitte, in denen Fittings installiert werden sollen, mit trockenen Inertgasen (z. B. Edelgase, Stickstoff und deren Mischungen) oder Formiergas (z. B. Stickstoff-Wasserstoff, Stickstoff-Argon) zu spülen. So bleiben Rohre oxidfrei und es kann  eine Oxidation bzw. Zunderbildung auf den Innenoberflächen des Kupferrohres und den Fittings verhindert werden. Hierbei darf der Wasserstoffanteil des Gases aus Sicherheitsgründen einen Maximalwert von 4 Vol.-% nicht überschreiten.
In der Regel wird Stickstoff zum Formieren verwendet. Das Gas wird z. B. durch das Schrader-Ventil in das System eingebracht und auf der anderen Seite durch eine Öffnung über ein Wasserbad abgelassen.

Eine Stickstoff-Gasflasche wird mit einem Druckminderer verbunden und über einen Schlauch oder ein Rohrstück an die Einfüllöffnung der Anlage angeschlossenen. Dabei ist eine Druckeinstellung nicht erforderlich. Es genügt, dass durch das eingebrachte Gasvolumen der Sauerstoff ausreichend verdrängt wird. Dabei hat sich eine Durchflussmenge von 1 - 1,4 l/min oder einem Druck von 0,10 - 0,14 bar bewährt. Das Austrittsventil an der Anlage wird dann soweit geöffnet, bis eine leichte Gas-Ausströmung erreicht ist. Erst dann beginnt man mit dem Erwärmen der Lötstelle und lässt so lange Gas einströmen, bis die Lötstelle erkaltet ist.
Ein zu hoher Gasdruck oder eine zu hohe Durchflussmenge muss vermieden werden, damit die Lötstelle nicht zu stark abkühlt, weil sonst der Lotfluss (die Kapillarwirkung) erheblich beeinträchtigt wird.

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Kupferrohr gelötet ohne und mit Formieren
Quelle: Messer Group GmbH

Das Formieren in der Schweißtechnik führt nicht nur zu einer verbesserten Qualität der Schweißnähte, sondern kann bei korrekter Ausführung eine Nachbearbeitung der Schweißnähte überflüssig machen.
Die Aufgabe beim Formieren ist erst einmal einfach. Die Luft in einem geschlossenen (oder nahezu geschlossenen) Volumen ist vollständig durch ein Schutzgas zu ersetzen. Aber in der Praxis ist das schwieriger, als man es vermutet. Gase verhalten sich nicht immer wie erwartet, zudem drängt der allgemeine Zeit- und Kostendruck dazu, eine Spülung so schnell wie möglich zu erledigen, was häufig zu nicht optimalen Ergebnissen und vermehrter Nacharbeit führt.
Man unterscheidet drei der Spülungarten:
• Bei einer Verdrängungsspülung schiebt das Schutzgas die zu entfernende Luft bei möglichst geringer Vermischung vor sich her. Dieses Prinzip ist z. B. für große Behälter denkbar. Besonders zu beachten ist hierbei die Dichte des Schutzgases und die Vermeidung von Verwirbelungen. Im Idealfall wird bei dieser Art der Spülung nur so viel Schutzgas verwendet, wie das zu spülende Volumen beträgt, aber dieses Ideal ist in der Praxis nicht zu erreichen.
• Bei der Verdünnungsspülung verteilt sich das Schutzgas gleichmäßig im Raum und vermischt sich mit der zu entfernenden Luft. Die Spülung wird so lange fortgesetzt, bis ein gewisser Restsauerstoffgrenzwert unterschritten wird. Das benötigte Schutzgasvolumen beträgt dabei zwangsläufig ein Vielfaches des Raumvolumens. Die Größe dieses Faktors hängt vom Durchmischungsgrad und vom gewünschten Restsauer- stoffgehalt ab und ist nicht exakt vorhersagbar.
• Die Evakuierungsspülung wird im Bereich der metallverarbeitenden Industrie nur selten eingesetzt. Bei dieser Methode wird das zu spü- lende Volumen zunächst so weit wie möglich evakuiert und dann mit Schutzgas geflutet. Dieser Vorgang kann bei Bedarf mehrere Male wiederholt werden. Zu beachten ist, dass der Behälter dazu vakuumfest sein muss, damit er bei der Evakuierung nicht kollabiert.
Quelle: Dipl.-Ing./EWE Thomas Ammann, Linde AG

Bei Stahl erstreckt sich das Anlassfarbenspektrum von Weissgelb über Weißgelb, Rot, Violett, Kornblumenblau bis Grau.

Glüh- und Anlassfarben - Frau Dr. Bozena Arnold, MaterialMagazin

Praktische Anwendung
Die Glüh- und Anlassfarben werden z. B. bei Schmiedearbeiten benötigt. Die Schmiedbarkeit ist nur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs gegeben. Beim Stahl hängt dies neben dem Kohlenstoffanteil auch von den anderen Legierungsbestandteilen ab.
Wenn der kohlenstoffhaltiger Stahl >0,3 % abgeschreckt (Öl oder Wasserbad, teilweise Luft) wird, dann ist er extrem hart, aber sehr spröde. Durch ein nochmaliges Erwärmen wird der Stahl wieder elastischer, verliert aber auch an Härte. Der Stahl ist trotzdem immer noch hart genug. Die Anlasstemperaturen bewegen sich zwischen 200 und 360 °C. Dabei wird der Stahl um so weicher, je höher die Temperatur ist.

Abhängig von der Umformtemperatur unterscheidet man:

• Warmumformung beim Schmieden von Stahl:
  Arbeitstemperatur liegt oberhalb der Rekristallisationstemperatur, zwischen 950 und 1250 °C
  Große Umformbarkeit der Werkstoffe, geringe Umformkräfte
• Halbwarmumformung beim Schmieden von Stahl:
  Arbeitstemperatur liegt für Stahl bei 750–950 °C
  Kein bzw. geringes Verzundern an der Oberfläche, geringere Umformkräfte als beim Kaltumformen
• Kaltumformung (Kaltumformung ist im engeren Sinn kein Schmieden) von Stahl:
  Arbeitstemperatur liegt bei Raumtemperatur, eigene Erwärmung auf bis zu 150 °C durch die Umformenergie, enge Maßtoleranzen sind erreichbar.
  Keine Verzunderung der Oberfläche, Erhöhung der Festigkeit und Verringerung der Dehnung durch Kaltverfestigung
• Thixoschmieden:
  Arbeitstemperatur liegt zwischen Solidus- und Liquidustemperatur der jeweiligen Stahllegierung und damit deutlich über der Warmschmiedetemperatur, Umformbarkeit ähnlich dem Gießen, geringe Umformkräfte

Schmiedetemperatur - Verein Alte Schmiede Mambach e.V. - Zell im Wiesental