Stimmt es, dass Schienen mit flüssigem Eisen verschweißt werden?
Mitten im Gleis, bei laufendem Betrieb nebenan, kocht ein Tiegel glühendes Eisen. Was nach Schmiede des 19. Jahrhunderts klingt, ist moderner Standard.
Wer an einer Baustelle im Gleis zwei Arbeiter mit dunklen Schutzbrillen um einen funkensprühenden Tiegel stehen sieht, erlebt eines der ältesten Hightech-Verfahren der Eisenbahn.
Es stimmt: Schienen werden mit flüssigem Eisen verbunden.
Und das Eisen entsteht erst wenige Minuten vorher, direkt an Ort und Stelle.
Was im Tiegel passiert
Das Verfahren heißt aluminothermisches Schweißen, kurz Thermitschweißen.
In einem feuerfesten Tiegel liegt ein Gemisch aus Aluminiumpulver und Eisenoxid, also Rost.
Zündet man dieses Gemisch, reißt das Aluminium dem Eisenoxid den Sauerstoff weg.
Dabei wird so viel Wärme frei, dass das zurückbleibende Eisen schmilzt.
Es fließt als glühend flüssiger Guss nach unten in eine Form, die genau um die Lücke zwischen den beiden Schienenenden gebaut wurde.
Zurück bleibt eine Naht aus massivem Stahl, die Schiene an Schiene bindet.
Eine Reaktion aus dem 19. Jahrhundert
Entdeckt hat die Reaktion der deutsche Chemiker Hans Goldschmidt in den 1890er Jahren.
Er suchte eigentlich nach einem Weg, reine Metalle ohne Kohlenstoff herzustellen.
Dass sich das Verfahren zum Verschweißen von Schienen eignet, zeigte sich kurz darauf.
Schon um 1900 liefen die ersten Thermitschweißungen in Straßenbahngleisen.
Das Grundprinzip ist bis heute dasselbe geblieben – nur Formen, Tiegel und Qualitätskontrolle sind moderner.
Warum überhaupt verschweißen?
Früher waren Schienen mit Laschen verschraubt und ließen an jedem Stoß eine kleine Lücke.
Das ergab das berühmte Rattern, das viele noch aus alten Zügen kennen.
Heute verlegt die Bahn das sogenannte lückenlos verschweißte Gleis.
Kilometerlange Stränge werden zu einer durchgehenden Schiene verbunden.
Das fährt sich leiser, verschleißt langsamer und erlaubt höhere Geschwindigkeiten.
Damit das gelingt, müssen die einzelnen Schienen an der Baustelle miteinander verschweißt werden – und genau dafür ist Thermit ideal.
Der Ablauf Schritt für Schritt
Zuerst richten die Monteure die beiden Schienenenden exakt aus und lassen einen kleinen Spalt.
Um den Spalt setzen sie eine zweiteilige Form aus feuerfestem Material.
Dann werden die Schienenenden mit einem Brenner vorgewärmt.
Der Tiegel kommt darüber, die Portion Thermit wird gezündet.
Nach wenigen Sekunden läuft das flüssige Eisen in die Form und füllt den Spalt.
Ist der Guss erstarrt, wird die überstehende Wulst abgeschert und die Lauffläche sauber geschliffen.
Am Ende fühlt sich die Stelle an wie durchgehende Schiene.
2500 Grad mitten im Gleis
Die Reaktion erreicht rund 2.400 bis 2.500 Grad Celsius.
Das ist heiß genug, um Stahl zu schmelzen, der erst bei etwa 1.500 Grad flüssig wird.
Deshalb arbeiten die Monteure mit Schutzkleidung, dunklen Gläsern und großem Respekt.
Eine einzelne Schweißung dauert inklusive Vorbereitung meist eine halbe bis dreiviertel Stunde.
Warum nicht einfach eine Schweißmaschine?
Im Werk werden Schienen tatsächlich maschinell abbrennstumpfgeschweißt, mit riesigen elektrischen Anlagen.
Diese Maschinen sind aber schwer und ortsfest oder nur auf Spezialfahrzeugen unterwegs.
Auf einer normalen Baustelle, in einer Weiche oder im Tunnel ist das Thermitverfahren oft die einzige praktikable Lösung.
Es braucht keinen Starkstrom, nur den Tiegel, die Form und die passende Portion.
Diese Beweglichkeit ist der eigentliche Grund, warum die über hundert Jahre alte Methode nie verschwunden ist.
Was schiefgehen kann
Eine Thermitschweißung ist Handarbeit und verzeiht wenig.
Ist die Form undicht, sitzt der Spalt falsch oder wird zu wenig vorgewärmt, kann die Naht Fehler enthalten.
Solche Stellen sind eine bekannte Schwachstelle im Gleis und werden regelmäßig mit Ultraschall geprüft.
Deshalb ist jede Schweißung dokumentiert und die Arbeiter dafür besonders ausgebildet.
Thermit außerhalb der Bahn
Die Reaktion wird auch anderswo genutzt, etwa zum Verbinden dicker Kupferkabel in der Elektrotechnik.
Bekannt ist sie außerdem aus dem Militär und aus spektakulären Experimenten im Internet.
Bei der Eisenbahn aber ist sie schlicht gutes, verlässliches Handwerk.
Wie viel Eisen fließt da eigentlich?
Eine einzelne Portion Thermit wiegt je nach Schienenprofil mehrere Kilogramm.
Daraus entsteht gerade so viel flüssiges Eisen, wie der Spalt zwischen den Schienen fasst.
Für eine schwere Vollbahnschiene sind das einige Kilogramm Guss.
Jede Portion ist genau auf ein Schienenprofil abgestimmt und kommt fertig vorportioniert auf die Baustelle.
Thermit bei Wind und Wetter
Die Reaktion selbst ist robust, aber die Umgebung spielt mit.
Bei Nässe oder Frost muss besonders sorgfältig vorgewärmt werden, damit keine Feuchtigkeit in die Form gerät.
Eingeschlossenes Wasser kann beim Kontakt mit flüssigem Eisen schlagartig verdampfen – das will niemand im Gleis haben.
Deshalb gibt es für Winter und Regen eigene Arbeitsanweisungen.
Zahlen zum lückenlosen Gleis
Das deutsche Streckennetz ist heute über weite Strecken lückenlos verschweißt.
Einzelne Schienen werden in Längen von bis zu 120 Metern ins Werk geliefert.
Diese Stücke werden dann vor Ort zu kilometerlangen Strängen verbunden.
Dehnt sich der Stahl bei Hitze, kann er sich nicht einfach verschieben – die Schiene steht unter Spannung und wird genau deshalb bei einer festgelegten Temperatur verlegt.
Ein Beruf mit Verantwortung
Thermitschweißer ist ein eigener, zertifizierter Beruf.
Wer eine Naht legt, steht dafür gerade, dass sie Jahrzehnte hält.
Fehler zeigen sich oft erst spät, unter der Last tausender Züge.
Gute Handarbeit ist hier kein Klischee, sondern Sicherheit.
Merke: Wenn der nächste Zug fast lautlos über eine schnurgerade Schiene gleitet, steckt darin oft eine Naht aus Eisen, das einmal flüssig war.
