Rund 70 % der Bleche in der Automobil- und Zulieferindustrie sind mittlerweile elektrolytisch verzinkt. Die dünne Zinkschicht schützt zuverlässig vor Korrosion und erhöht die Lebensdauer sowie die Wirtschaftlichkeit von Bauteilen. Zwar lassen sich verzinkte Bleche grundsätzlich schweißen, jedoch nicht ohne Qualitätseinbußen. Entscheidend ist daher nicht die Frage, ob geschweißt werden kann, sondern ob es angesichts der dabei entstehenden Nachteile überhaupt sinnvoll ist – und warum sich insbesondere das Löten als alternatives Fügeverfahren für verzinkte Bleche anbietet.
Kann man verzinktes Blech schweißen? Einschränkungen im Überblick
„Man kann verzinkte Bleche natürlich ganz konventionell schweißen – das ist technisch überhaupt kein Problem“, erklärt Bernd Rutzinger, Coordinator Bodywork bei Fronius International. Er weist aber gleichzeitig auf Qualitätsprobleme hin, die damit einhergehen. Dazu zählen unter anderem:
- ein erhöhter Spritzerauswurf
- unruhige Nahtbilder
- Porenbildung
Porenbildung in einer MAG-geschweißten Kehlnaht
Darüber hinaus wird beim Schweißen die Zinkbeschichtung beschädigt, wodurch der Korrosionsschutz verloren geht. Aufgrund der hohen Temperaturen und der geringen Blechdicke betrifft dies häufig sogar die Rückseite des Bauteils. Auch die Schweißnaht selbst ist korrosionsanfällig, da sie beim MSG‑Schweißen aus Stahl besteht. Ein weiteres zentrales Thema bei Dünnblechen ist der Verzug durch hohe Wärmeeinbringung.
Die Ursache dieser Qualitätsprobleme liegt in den unterschiedlichen Materialeigenschaften von Stahl und Zink: Der Schmelzpunkt von Stahl liegt bei über 1500 °C, während Zink schon bei rund 420 °C schmilzt und bei 900 °C verdampft.
Genau dieser Zinkdampf stellt das größte Problem beim Fügen verzinkter Bleche dar: Zink verdampft bereits, während der Lichtbogen Energie zuführt, um den Grundwerkstoff zu schmelzen. Das gasförmige Zink wird in der Schmelze eingeschlossen und verursacht Poren. Zudem beeinflusst der Zinkdampf den Prozess selbst: „Der entstehende Zinkdampf baut einen Gegendruck auf, der jenem des Lichtbogens entgegenwirkt. Die dadurch entstehenden Kräfte destabilisieren den Lichtbogen“, so Rutzinger.
Bernd Rutzinger, Coordinator Bodywork bei Fronius International
Zinkfieber vermeiden: Arbeitsschutz beim Schweißen von verzinktem Blech
Bernd Rutzinger, der sich seit mehr als 30 Jahren mit Schweiß- und Fügeprozessen auseinandersetzt, weist ausdrücklich auf die Bedeutung des Arbeitsschutzes hin: „Ein extrem wichtiges Thema ist der giftige Zinkdampf. Atmet man zu viel davon ein, kann es zum sogenannten Zinkfieber kommen. Deshalb ist es entscheidend, auf eine gute Absaugung zu achten.“ Das Zinkfieber äußert sich durch grippeähnliche Symptome wie starkes Fieber, Müdigkeit sowie Muskel- und Gelenkschmerzen.
Wie funktioniert MIG-Löten? Das Verfahren einfach erklärt
Eine Alternative zum Schweißen stellt das sogenannte MIG-Löten dar. Hierbei handelt es sich ebenfalls um ein Lichtbogenverfahren, das sich jedoch in einem wesentlichen Punkt vom Schweißen unterscheidet: Während beim Schweißen der Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird, bleibt er beim Löten fest. Stattdessen schmilzt ein kupferbasierter Zusatzwerkstoff, der die Verbindung zwischen den Bauteilen herstellt.
„Beim MIG-Löten sprechen wir von einem Hochtemperaturlötprozess mit Temperaturen von über 900 °C“, erklärt Rutzinger. „Entscheidend ist, dass das Lot einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als der Grundwerkstoff. Während Stahl bei rund 1500 °C schmilzt, liegt der Schmelzpunkt des Lotes bei rund 1000°C. Das führt zu einer deutlich reduzierten Wärmeeinbringung in das Bauteil“, ergänzt der Experte.
Auch beim MIG-Löten entsteht Zinkdampf – zwar in deutlich geringeren Mengen als beim Schweißen, dennoch bleiben eine ausreichende Absaugung und geeignete Schutzmaßnahmen grundlegende Voraussetzungen für eine sichere Anwendung.
Beim Schweißen wird der Grundwerkstoff selbst bis zur Schmelztemperatur erhitzt und bildet ein Schmelzbad. Beim Löten hingegen bleibt der Grundwerkstoff fest – nur das Lot mit niedrigerer Schmelztemperatur wird flüssig und verbindet die Bauteile durch Benetzung.
Warum bei verzinkten Blechen Löten sinnvoller ist
Genau dieser geringere Wärmeeintrag ist ein großer Vorteil beim Fügen verzinkter Bleche. „Es geht darum, so wenig Wärmeeinbringung wie möglich zu haben“, beschreibt Rutzinger den Ansatz.
Beschreiben lässt sich die Wärmeeinbringung über die sogenannte Streckenenergie: Sie ergibt sich aus Strom, Spannung und Schweißgeschwindigkeit. Beim MIG-Löten reicht eine geringere Energie aus, da nur der Zusatzwerkstoff schmilzt, nicht jedoch das Grundmaterial.
Gleichzeitig ermöglicht das Verfahren hohe Prozessgeschwindigkeiten: „Beim Prozess CMT Braze+ von Fronius liegen wir bei drei Metern pro Minute. Damit bewegen wir uns auf dem Niveau des Laserschweißens“, so Rutzinger.
Das hat direkte Auswirkungen auf den Prozess: Es entsteht weniger Zinkdampf, der Lichtbogen bleibt stabil und die Porenbildung wird reduziert. Gleichzeitig sinkt der Verzug des Bauteils – ein entscheidender Vorteil, insbesondere bei dünnen Blechen.
Kapillarwirkung: Wie das Lot den Spalt füllt
Ein weiterer Vorteil des Lötens ist die sogenannte Kapillarwirkung. „Das Lot zieht es richtig in den Spalt rein“, beschreibt Rutzinger den Effekt. Gerade im Automobilbau spielt das eine zentrale Rolle, da dort Spalte keine Seltenheit sind: „Ein Millimeter Spaltmaß ist im Automobilbau nichts Ungewöhnliches.“
Während solche Spalte beim Schweißen schnell zu Problemen führen können, lassen sie sich beim Löten deutlich besser überbrücken. Beim Schweißen wirkt die Luft im Spalt isolierend, wodurch sich die Energie im oberen Blech konzentriert und es zum Durchbrand kommen kann.
Beim Löten hingegen wird der Spalt gezielt genutzt: Das Lot fließt in den Zwischenraum und verteilt sich gleichmäßig. Gleichzeitig kann der entstehende Zinkdampf entweichen, wodurch die Porenbildung reduziert wird und der Prozess stabil bleibt.
Kathodische Schutzwirkung: Korrosionsschutz bleibt erhalten
Der Korrosionsschutz verzinkter Bleche beruht dabei nicht nur auf der schützenden Zinkschicht selbst, sondern vor allem auf der sogenannten kathodischen Schutzwirkung.
Dabei fungiert Zink als unedleres Metall (Anode) und gibt Elektronen an den Stahl ab. Der Stahl wird dadurch zur Kathode und aktiv vor Korrosion geschützt. Selbst wenn die Zinkschicht lokal unterbrochen ist, bleibt diese Schutzwirkung erhalten und wirkt bis zu zwei Millimeter in unbeschichtete Bereiche hinein.
„Beim Löten verbrennen wir an der Oberfläche neben der Naht zwar etwas Zink, aber dieser Bereich ist so klein, dass die kathodische Schutzwirkung das vollständig abdeckt. Das Zink schützt weiterhin den Stahl – da korrodiert nichts“, erklärt Rutzinger.
Ein zusätzlicher Vorteil zeigt sich auf der Bauteilrückseite:
„Hier ist das Zink weder verdampft noch verbrannt – der Korrosionsschutz bleibt vollständig erhalten. Beim Schweißen mit Stahl hingegen ist die Zinkschicht auf der Rückseite komplett verloren“, so der Experte.
Wo MIG‑Löten tatsächlich eingesetzt wird
MIG-Löten wird vor allem in der industriellen Fertigung eingesetzt, insbesondere im Automobilbau. Dort werden überwiegend dünne, elektrolytisch verzinkte Bleche verarbeitet, bei denen sowohl Korrosionsschutz als auch Nahtqualität entscheidend sind.
„In der Automobilindustrie kommen überwiegend Dünnbleche zum Einsatz – typischerweise ab etwa einem Millimeter, aber auch darunter“, beschreibt Bernd Rutzinger die spezifischen Anforderungen. Ein typisches Einsatzgebiet ist der Karosseriebau, etwa bei Dach- oder Seitenteilen.
Neben der Optik spielt auch die mechanische Belastbarkeit eine zentrale Rolle. Trotz des geringeren Wärmeeintrags entsprechen die Verbindungen den Festigkeitsansprüchen. „In den Zugversuchen ist immer der Grundwerkstoff gerissen – nie die Naht“, erklärt Rutzinger. Damit erfüllt das MIG-Löten eine zentrale Anforderung im Karosseriebau: Die Verbindung stellt keine Schwachstelle dar, sondern ist mindestens genauso belastbar wie das umgebende Bauteil.
Technologische Entwicklung: Warum MIG-Löten heute funktioniert
Das MIG‑Löten selbst ist kein neues Verfahren. Bereits in den 1960er‑Jahren gab es erste Ansätze, verzinkte Bleche mit kupferbasierten Zusatzwerkstoffen zu verbinden. In der Praxis scheiterte die Umsetzung jedoch lange Zeit an den Möglichkeiten der verfügbaren Gerätetechnik.
Erst die Invertertechnologie ab den 1980er- und 1990er-Jahren ermöglichte eine stabile Regelung im unteren Strombereich – genau dort, wo das MIG‑Löten arbeitet. „Wir reden da von 40 bis 50 Ampere. Die Schweißgeräte konnten das damals einfach nicht stabil regeln. Es kam zu vielen Spritzern und einem unruhigen Lichtbogen – prozesstechnisch war das kaum beherrschbar. Die Entwicklung der Invertergeräte war der große technologische Schritt“, beschreibt Bernd Rutzinger die damaligen Herausforderungen.
Erst diese technologische Weiterentwicklung machte das MIG‑Löten zu einem reproduzierbaren und industriell einsetzbaren Verfahren.
Das passende Schweißgerät für MIG-Löten
Aus all diesen Punkten wird deutlich, dass es beim Fügen verzinkter Bleche weniger um die grundsätzliche Machbarkeit des Schweißens geht, sondern um Prozesssicherheit, Qualität und den Erhalt des Korrosionsschutzes. MIG-Löten vereint hier entscheidende Vorteile:
- geringe Wärmeeinbringung
- weniger Zinkdampf
- stabile Lichtbogenprozesse
- hochwertige Nähte
Damit diese Vorteile in der Praxis zuverlässig genutzt werden können, braucht es moderne Inverterschweißgeräte mit präziser Regelung im unteren Strombereich, denn sie sind die Grundlage für stabile MIG‑Lötprozesse. In der industriellen Fertigung kommen dafür vor allem Systeme der Fronius TPS/i-Serie zum Einsatz, optional erweitert um die Prozesse CMT oder CMT Braze+.
Sie möchten tiefer in den CMT-Prozess eintauchen? Schauen Sie gleich auf unserer Website vorbei – dort finden Sie umfassende Hintergrundinformationen zur Technologie und zu ihren Einsatzmöglichkeiten.
FAQs zum Thema
1) Was ist Zinkfieber und welche Gesundheitsrisiken bestehen beim Schweißen von verzinktem Stahl?
Zinkfieber (Metal Fume Fever) entsteht durch das Einatmen von Zinkoxidrauch, der beim Schweißen verzinkter Materialien freigesetzt wird. Dieser Rauch ist gesundheitsschädlich und kann Symptome wie Kopfschmerzen, Fieber, Schüttelfrost sowie Müdigkeit und Gelenkschmerzen auslösen – ähnlich wie bei einer Grippe.
Treten diese Beschwerden auf, sollten diese ernst genommen werden. Noch besser ist es jedoch, es erst gar nicht so weit kommen zu lassen: Eine effektive Absaugung und Schweißhelme mit Frischluftsystem reduzieren die Belastung durch Rauch und Partikel deutlich.
Welche Erfahrungen Betroffene mit Zinkfieber gemacht haben und welche Folgen unzureichende Schutzmaßnahmen beim Schweißen haben können, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.
2) Warum spritzt verzinktes Blech beim Schweißen so stark?
Das liegt vor allem daran, dass sich die Zinkschicht beim Schweißen anders verhält als der Stahl darunter: Sie verdampft bereits bei relativ niedrigen Temperaturen, noch bevor der Stahl selbst schmilzt. Dabei entsteht ein hoher Dampfdruck direkt im Schmelzbad. Dieser Druck „sprengt“ das flüssige Metall regelrecht auf – die Folgen sind mehr Spritzer, ein unruhiger Lichtbogen und eine instabile Nahtbildung.
Zusätzlich stört das verdampfende Zink die gleichmäßige Ausbildung des Schmelzbads, was Poren und ungleichmäßige Nähte begünstigt. Je dicker und ungleichmäßiger die Verzinkung ist, desto stärker treten diese Effekte auf.
In der Praxis hilft es, die Zinkschicht im Nahtbereich zu entfernen oder mit angepassten Parametern und geeigneten Prozessen zu arbeiten. CMT (Cold Metal Transfer) kann durch die geringe Wärmeeinbringung Vorteile bringen – besonders bei dünnen, verzinkten Blechen.
3) Was ist der Unterschied zwischen Hart- und Weichlöten bei verzinktem Blech?
Der Unterschied zwischen Hart- und Weichlöten liegt vor allem in der Arbeitstemperatur: Während beim Weichlöten unter 450 °C gearbeitet wird, erfolgt das Hartlöten bei Temperaturen über 450°C.
Auch die Ausrüstung unterscheidet sich: Beim Weichlöten reicht in der Regel ein einfacher Propangasbrenner (Lötlampe) aus, während beim Hartlöten ein leistungsstärkerer Gasschweißbrenner zum Einsatz kommt.
Für verzinkte Bleche ist Weichlöten besonders gut geeignet, da die geringere Temperatur die Zinkschicht weitgehend schont. Hartlöten kommt dagegen dann zum Einsatz, wenn die Verbindung höheren mechanischen oder thermischen Belastungen standhalten muss. Die höhere Temperatur sorgt in diesem Fall für entsprechend belastbarere Lötverbindungen, etwa bei strukturellen Verbindungen in der Automobilindustrie.
