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Schweissgeräte: was macht der Schweisstrafo? |
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1. Elektrodenhandschweißen  Top |
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Schweißen ist ne Wissenschaft. Und: Schweißen ist ne Kunst. Deshalb auch die Hommage an die Haarschneiderinnung.
Wissend, dass es den Beruf des Schweißers und Schweißingenieurs gibt, unternehmen wir in dieser Artikelserie trotzdem den bescheidenen Versuch, eine Einführung in die Materie des Elektrodenhandschweißens zu geben. Was ist das überhaupt? Was brauche ich dafür? Was kann man damit im Hausgebrauch anfangen?
Übertragen auf die hochgeschätzte Friseursinnung entspricht das etwa dem Pisspotthaarschnitt mit der Heckenschere. Aber: die Haare sind ab!
Elektrodenhandschweißen ist eines von etlichen E-Schweißverfahren. Es ist schwerer zu lernen und zu handhaben als MAG-Schweißen, aber für die Konstruktion von schwergewichtigen Hilfswerkzeugen, Rohr- oder Trägerverbindungen in der Werkstatt oft unerlässlich. Ausserdem ist es relativ preisgünstig und braucht keine allzuteuren Geräte.
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2. Strom = Warm Top |
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Der elektrische Strom ist das, was das zwanzigste und vermutlich auch einundzwanzigste Jahrhundert antreibt. Die Wirkungen dieser Energieform sind höchst unterschiedlich: Geburtenschwemme in den USA als Folge eines Blackouts, Antrieb von Motoren und autoschrauber.de-Servern, Licht, Wärme. Wärme ist das, was beim Schweißen interessiert.
Wer schon mal "mal eben" eine Starterbatterie in der dunklen Winternacht ausbauen wollte und hastig-eilig-versehentlich Plus und Masse mit einem 13er Schlüssel überbrückt hat, weiß, wie sich diese Wärme anfühlt: sie ist schnell und verewigt sich mit dem spiegelverkehrten Logo des Werkzeugherstellers auf den Fingerkuppen.
Eine Starterbatterie, so sie nicht völlig tot ist, hat so viel wumms, dass sie für kurze Zeit einige hundert Ampere mobilisieren kann; dieser Strom heizt einen schnöden Maulschlüssel in Sekundenbruchteilen auf und hinterlässt bleiben Eindruck. Wenn man Pech hat, verschweißt sich Ding sogar an einem Metallteil und sorgt dafür, dass der Batteriepol abschmilzt. Heiße Sache.
Es soll Leute geben, die Rahmenbrüche ihrer VW-Busse in der Sahara mit der Autobatterie geschweisst haben. Als Stromdrossel hatte man angeblich 3DF-Steine mit, um die meterlang dicker Eisendraht mit hohem Widerstand gewickelt wurde, um die Stromstärke herabzusetzen. Geschweisst wurde mit normalen Elektroden. Klingt aber irgendwie verflucht nach "Spinne in der Yukkapalme"...
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3. Strom = Gefahr Top |
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Grundlegend für alle Schweißerei die einfache Formel: Strom mal Spannung gleich Leistung. Ohne das Ohmsche Gesetz anzuführen, ist diese Leistungsformel (ob mit Draht oder umhüllter Elektrode) das Kernstück der Theorie.
Die gemeine Autobatterie hat eine Nennspannung von 12 Volt und produziert je nach Größe und Bauart einen Kurzschlussstrom (Kurzschluss: Schraubenschlüssel in der kalten Winternacht) von vielleicht 400 Ampere. Das entspricht nach Konrad Zuse 12 mal 400 (wobei die Spannung natürlich sofort zusammenbricht) einer Leistung von über 4000 Watt. Nicht zu verachten. Damit könnte man zwei Staubsauger betreiben, 20 Küchenmixer oder 100 Schreibtischlampen.
Oder man heizt damit ein paar Gramm Schraubeschlüsselmaterial auf. Dieses Aufheizen geht wegen der geringen Masse so schnell, dass kaum Zeit bleibt, ein gurgelndes "Jau!" zu artikulieren, bevor der Schlüssel im hohen Bogen in den Schnee fliegt und dort zischend versinkt.
DAS ist der Effekt, der allem Elektroschweißen zu Grunde liegt. Geringe Spannung, hoher Strom, Wärmeeinleitung in einen kleinen Bereich.
Neben den oben angeführten Wirkungen des elektrischen Stroms gibt es eine für uns ziemlich unangenehme: die physiologische. Die Strippen unseres Nervensystems funktionieren auch mit Strom - dabei sind die Spannungen sehr klein, die Ströme noch viel kleiner. Empfindlichste Ecke unseres Körpers ist der Herzmuskel als zentrale Schmierstoffpumpe. Fängt man sich, wenn man am Strom "kleben bleibt" (und wieder loskommt) immerhin einen Muskelkater ein, der sich gewaschen hat, so ist ein Herzkammerflimmern das, was uns das Licht auspustet. Der menschliche Körper stellt einen elektrischen Widerstand dar und kann nur eine maximale Stromstärke verknusen. Mit Ohmschem Gesetz und der Tatsache, dass Wechselspannung für unsere Pumpe schlimmer ist als Gleichspannung, kommt man auf für uns relativ ungefährlichen Spannungen von maximal 50 Volt Wechsel- und 120 Volt Gleichspannung.
Diese beiden Spannungsgrenzen sind der Grund dafür, dass wir nicht mit der Spannung schweißen können, die uns in jeder Zimmersteckdose anlächelt: 230 Volt oder 400 Volt Drehstrom in der Werkstatt.
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4. Schweißstromerzeuger und Inverter Top |
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Die fürs Schweißen zu hohen Netzspannungen bekommt man, grob gesagt, mit drei verschiedenen Gerätetypen klein: mit Schweißtrafos, Schweißstromerzeugern und Invertergeräten.
Schweißstromerzeuger bestehen aus einem Motor, der vom Licht- oder Kraftstromnetz betrieben wird und einem Generator, der an diesen Motor gekuppelt ist. Da, wo viel Schweißstrom abseits eines brauchbaren Netzanschlusses benötigt wird, werden Schweißstromerzeuger auch mit Dieselmotoren befeuert. Der Generator im Gerät erzeugt dann meist Gleichstrom; der ist fein regelbar, mit dem man auch einige Nichteisenmetalle schweißen kann und bei dem die Elektrode etwas besser zündet. Nachteil ist die Baugröße und das Laufgeräusch, das mitunter einer Flugzeugturbine in nichts nachsteht.
Invertgeräte sind klein, leicht und relativ teuer.
In solchen transistorgesteuerten Geräten wird die Wechselspannung des Lichtnetzes erst gleichgerichtet, dann in hoher Frequenz von ungefähr 20 Kilohertz zerhackt, und anschließend transformiert. Dieser Umweg über die hohe Frequenz hat zur Folge, dass man den Trafo im Gerät deutlich kleiner bauen kann, weil weniger Wärme entsteht. Bei diesen Inverter-Geräten ist der Lichtbogen weicher und, wenn Elektronik vorhanden ist, auch besser steuerbar. Eine feine Sache, wenn man das Geld dafür hat.
Das hier gezeigte Gerät kann man als WIG (Wolfram-Inertgas)-Gerät einsetzen, man kann damit MAG-Schweißen oder es zum schnöden Elektrodenhandschweißen degradieren. Dank Elektronik ist die Kennlinie des Geräts steuerbar. Feine Sache, aber ziemlich teuer.
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5. Le Trafo Top |
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In Haus, Hof und Werkstatt schweißt man allermeist (noch, s. Invertergeräte) mit schnöden Schweißtrafos aus Opas Zeiten.
Diese Trafos bestehen aus einem Eisenkern mit zwei Wicklungen. Die Primär(Eingangs-)spule hat im Prinzip viele Wicklungen mit dünnem Draht, die Sekundär(Ausgangs-)spule wenige Wicklungen mit dickem Draht. Über den Kern werden sie "magnetisch" miteinander verbunden. Auf der Eingangsseite ist die Spannung hoch, der Strom niedrig, auf der Ausgangsseite umgekehrt.
Damit man den Schweißstrom einstellen kann, ist der Eisenkern meist dreh- oder verschiebbar. Man kann ihn in die Spulen reinkurbeln oder in ihnen darin drehen. Damit verändert man die wirksame Stärke des Magnetfeldes zwischen den Spulen und kann so, grob gesagt, die Stromstärke auf der Ausgangsseite steuern.
Es gibt auch Trafos, deren Sekundärwicklungen verschiedene Abgriffe haben, die mit einem Hebel umgeschaltet werden. Je nach Abgriff hat man dann verschiedene Stromstärken. Meist wird aber der Kern bewegt, weil man den Strom damit stufenlos verändern kann.
Unbelastet liefern Schweißtrafos Leerlaufspannungen von maximal 80 Volt. Dieser Wert ist allerdings eher unwichtig, weil er während des Schweißens, also nach dem Zünden der Elektrode, auf einen Wert von 20 bis 50 Volt zusammenbricht.
Wie sehr er zusammenbricht und wie konstant die Stromstärke bei unterschiedlich großen Lichtbögen bleibt, ist von der Kennlinie des Trafos und der verwendeten Elektrode abhängig.
Elektronisch geregelte Trafos fangen solche Schwankungen in Strom und Spannung auf und sorgen für einen stabilen Lichtbogen. Das hier gezeigte Gerät kann man zudem zwischen Wechsel- und Gleichspannung umschalten. Darüber hinaus kann man beim WIG-Schweißen die Stromkurve programmieren.
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6. Schweissgeräte klein und groß Top |
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Beim Schweißen wird nicht nur das Schmelzbad und die Spitze der Elektrode warm, sondern ärgerlicherweise auch das Gerät selbst. Genauer: die Wicklungen des Trafos, durch die der Strom fließt.
Die Schweissgeräte können bei gleicher Leistung stärker oder schwächer ausgelegt sein. Das betrifft nicht nur die Qualität der Kabel, Klemmen und Schalter, sondern vor allem die Einschaltdauer.
Auf jedem Schweißgerät sollte sich irgendwo ein Typenschild finden. Darauf ist neben dem maximalen Sekundärstrom und vielleicht einer Kennlinie vor allem eine Tabelle mit Einschaltdauern aufgedruckt. Diese Tabelle nennt die Einschaltdauer in Prozent für einen "Spielzeitraum" von fünf Minuten.
Wenn auf dem Dalex-Klotz 60% für 175 Ampere stehen, heißt das, dass man innerhalb von 5 Minuten knapp 3 Minuten mit 175 Ampere schweißen kann und dann 2 Minuten Pause machen muss, in denen der Trafo abkühlt.
Billige Geräte protzen in aller Regel mit sagenhaften Stromstärken, haben häufig allerdings nur zwergenhafte Einschaltdauern bei dieser Stromstärke, wenn sie sie überhaupt bringen.
Damit der Trafo nicht zur Tschernobyl-Miniatur mit Kernschmelze im Hobbykeller wird, baut der Hersteller sinnfälligerweise Temperaturfühler ein. Die schalten entweder Lüfter an oder aus oder drehen bei zu hoher Temperatur einfach den Saft ab und die Lampe "Übertemperatur" an. Zwangspause.
Bei Billigtrafos mit sagenhafter Leistung strapazieren diese Zwangspausen gerade bei Arbeiten mit viel Strom und dicken Elektroden unter Umständen sehr die Nerven des Anwenders. Wenn man öfter mit größeren Strömen hantiert, lohnt sich die Anschaffung eines Gerätes mit größerer Einschaltdauer. Eine gute Wahl sind die hier gezeigten Altgeräte in Vollstahl-Gußoptik, mit denen man im Akkord Panzerkreuzer zusammenschweißen kann. Die werden in der Industrie nach und nach ausgemustert und durch Invertergeräte ersetzt - wenn man den Platz hat, eine Investition ins 22. Jahrhundert.
Für das zerbröselte Gartentor, das man mit viel Zeit am Samstag zurechbrutzeln will, kommt man auch mit einem einfachen Kleintrafo aus dem Baumarkt hin. Mit dem Plattieren einer Frontladerschaufel am nachbarlichen Trecker ist das Ding allerdings hoffnungslos überfordert.
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7. Leitungsquerschnitte Top |
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Alle stromführenden Teile sollen der Einschaltdauer und der maximalen Leistung des Geräts angepasst sein. Die Leiterquerschnitte der Kabel und der Masseklemme sollten so dick als möglich sein, damit der Spannungsabfall klein ist und nicht allzu viel kostbare Leistung schon auf dem Weg zur Elektrode verloren geht.
Auch der Netzanschluss des Schweißgeräts sollte frisch und dick sein: Wenn man eine alte Kabeltrommel und zwei Dreiersteckdosen an eine gammlige Garagensteckdose hängt, sieht die Spannungskurve beim Schweißen (so man überhaupt dazu kommt) aus wie der Aktienindex von T-online am schwarzen Freitag.
Was man neben einer tüchtigen Schweißstromquelle noch zum Elektrodenhandschweißen braucht und wie das Gebrutzel in der Praxis aussieht, zeigen die kommenden Folgen.
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31.08.2003 | Jürgen |
Kompliment - Prima - Endlich habe ich sie gefunden die ultimative Seite für den Heimwerker und seinen alten Kutter. Weiter so und herzlichen Dank |
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14.09.2003 | Thomas Schulze |
Super geschrieben, sehr informativ für den (angehenden) Praktiker!
Nur eine kleine Anmerkung zu Invertern:
Die Trafos können kleiner gebaut werden, weil die erforderliche Anzahl an Windungen.
die zur Übertragung der Leistung erforderlich ist, mit der Frequenz des Stromes sinkt.
Also z.B. doppelte Frequenz, nur halb soviel Wicklungen... . |
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07.10.2003 | Alex |
Super geschrieben, bitte möglichst schnell weitermachen ;-). Gerade für Anfänger wie mich leicht nachzuvollziehen! |
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06.02.2004 | Prof. Dr. Remo Ianniello |
Ich bin zwar Dozent, aber hier kann man wirklich inhaltlich und didaktisch ´ne Menge lernen! Motivierend und witzig geschrieben, dabei sehr praxisnah und informativ. Besser kann man es gar nicht machen! |
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13.02.2004 | Marco |
Sehr gut - Kurz und bündig - Sehr nützlich vor dem Kauf - Für den Anfänger optimal zu verstehen - Weiter so |
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08.11.2004 | faruk |
super das was sie gemacht haben genau das was ich brauche detalirte und ausfürliche wissen Dankeschön |
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29.01.2005 | W. Conrad |
Das iss LITERATUR! |
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29.05.2005 | Marc |
Netten Tipp noch für Baumarktscheißgerätbesitzer (Marke schnell aus, 15 Min. abkühlen lassen):
Zusätzlich für die Kühlung nen guten 230V Axiallüfter an die hinteren Lüftungsgitter, und das Problem ist weitgehenst gegessen! Evtl. um die Luftleistung zu erhöhen, die Lüftungsgitter entfernen. |
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17.07.2005 | Rüdiger Conze |
Bin begeistert - herzlichen Dank an JEM!
Bitte! JEM |
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25.07.2005 | Thomas |
Marc: Ja so hab ich das auch gemacht, weil das Ding ständig am abschalten war. Habe jetzt noch ein paar Gleichrichter drin und es läßt sich viel besser schweißen eine Drossel wird das dann perfektionieren. |
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19.08.2007 | ben |
Super tipps für den Anfänger und denoch witzig aufgemacht. Gratulation!!!! |
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24.01.2009 | Marvin |
Hi,
der Artikel ist sehr gut und interessant aber nun zur Sache. Ich hab vor mir ein Lorch HT 180 AC/DC zuzulegen zum WIG - und Elektrodenschweißen ( Gleich- und Wechselstrom).
Was hältst du von dem Gerät ? Ich habe bis jetzt nur gute Erfahrungen mit Lorch gemacht ( Lorch M 2060 ). Außer der Tatsache, dass Lorch auf dem höchsten Ross sitzt, dass derzeit im Handel erhältlich ist und die Nase auch für einen stolzen Schwaben unerträglich hoch trägt, sollen die Geräte gut sein. Jedenfalls sind sie sauteuer. Getestet habe ich keins - schweiße mit einer alten Kiste von ESS und bin hochzufrieden ;-) JEM |
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24.01.2009 | Marvin |
Hi,
der Artikel ist sehr gut und interessant, auch für Hobby E-Schweißer. Aber nun zur Sache. Ich habe vor, mir
ein Lorch HT 180 AC/DC ( Inverter ) zuzulegen zum WIG- und Elektrodenschweißen mit Gleich- und Wechselstrom. Was hältst du von dem Gerät, ich habe bis jetzt nur gute Erfahrungen mit Lorch gemacht ( Schutzgasschweißgerät Lorch M 2060 ).
Bis jetzt habe ich mit einem billigen E-Schweißtrafo aus dem Baumarkt und mit meinem Liebling (bis jetzt) dem Lorch M 2060 geschweißt. |
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18.02.2009 | Timo |
Kompliment bin angehender Maschinenbautechniker und bin derzeit ein Fachvortrag übers elektrohandschweißen am schreiben. Habe mir viel abgekupfert alles super erklärt. Besten dank un dweiter so |
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12.04.2009 | Karl Heinz |
shr gut und versätändlich gschrieben |
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24.07.2009 | Gabberpsycho |
Auf jeden Fall so geschrieben wie Arbeit Spaß machen kann, sinnvolles verwertbares & Spaßmuss sein. So ist die richtige Formel perfekt ;) Respekt die ganz interessanten Texte ;) |
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11.08.2009 | U. Fasch |
Ich kann mich nur bedanken für diese Erklärungen, einfach genial.
Mfg |
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27.08.2009 | Roger Wilco |
Wohl gesprochen wehrter JEM!
Interssanterweise hast Du soagr mit dem ELEKTRA BECKUM 160C mein erstes, vor nun 30 Jahren damals für als Schüler noch besonders sauer Erspartes erworbenes Schweißgerät aufgeführt. Das Ding ist robust und empfehlenswert für heftigere Schweißarbeiten, macht aber wärmebedingt auch recht schnell "dicke Backen" und fordert seine Zwangspausen ein.
Folgende Modifikationen habe ich daran gemacht, die sich bewährt haben: Dickere Kabel für Massezange und Elektrodenhalter in Kombination mit massiveren Elektrodenhalter und Massezange als das werkseitig angebaute Puppenstubenspielzeug sorgen für einen stabilen Schweißbogen dank dadurch großzügigeren Stromfluß.
Im Gehäuse ist viel Platz, um einen größeren 230V-Ventilator auf den Trafo zur Kühlung blasen zu lassen, was die ED deutlich verlängert und Abkühlphasen verkürzt. Solche Ventilatoren finden sich u.a. an ausgemusterten Kühlaggregaten oder Klimageräten.
Der Plastikhandgriff ist so 'ne Sache. Nachdem ich den mal dank Haarriss in der Hand und den Brocken auf dem Zeh hatte, habe ich den ganz schnell durch was Selbstgeschweißtes ersezt. Wäre also prophylaktisch durchaus anzuraten.
Schön ist aber, dass man das Gerät sowohl an 400V als auch im Notfall z.B. beim Schweißen von Oma Trudes Gartentor ohne Kraftanschluß an 230V betreiben kann. Ist zwar etwas weniger Dampf auf der Pfeife aber es langt immer noch, um schöne Löcher auch in massivere Stahlrohre zu brutzeln.
Ach ja: Ich habe bei mir hier vor Ort einen Händler für prof. Schweißbedarf. Der bekam hektische Flecken, als ich mich mal versprach und als Hersteller EINHELL nannte. Als ich mich korrigierte auf ELEKTRA BECKUM, sagte er, dass das schon was anderes, ernstzunehmendes sei. Also trotz Baumarktvertrieb für den engagierten Hobbyschweißer eine gute Wahl. Das EB 160C lief bei mir als hyperaktivem Hobbyschlosser 30 Jahre problemlos und seit ca. 10 Jahren werkelt das kleine MIG/MAG ELEKTRA BECKUM auch zur vollsten Zufriedenheit. Da mich WIG interssierte, habe ich vor 2 Jahren das 160er zugunsten eines LORCH HANDY auf einen Hof verkauft, wo es noch heute Traktor, Hoftor und Ksnsorten klaglos zusammenschwartet. |
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28.03.2010 | Roland M-S |
Herrlich zu lesen - das ist lernen mit Spaß! Danke! |
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12.05.2010 | Zwalle |
Vielen Dank für diesen wunderbaren Beitrag! |
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18.06.2010 | Jens |
Super Seite, alles anschaulich erklärt !
Die besten Grüsse aus der UA :)
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11.07.2010 | Sven |
Top Anleitung...super Seite.
Speziell zum Thema mit Starterbatterien Schweissen: es geht, wird wirklich praktiziert (auch von mir) und durch den reinen Gleichstrom der Batterie sogar gleichmäßiger zu handhaben als mit Wechselstrom-Schweißgerät.
Nur die Stromdrossel nie vergessen ;) |
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04.09.2010 | Andi |
Man sollte im Hinterkopf behalten, dass Elektrode nur für dickes Material geeignet ist ( ab viell. 2mm ), für Karosserierarbeiten kommt eigtl. nur Schutzgas in Frage.
An ein Karosserieblech mit Elektrode zu gehen mach v.a. Frust und mehr Schaden, da sich die Schlacke immer irgendwo "dazwischenzuquetschen" versucht |
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03.01.2011 | Hansdampf in allen Gassen |
Alter, wir sprrechen die gleiche Sprache ! Dann kann es ja jetzt losgehen. AUGEN zu und DURCHgebrannt |
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10.01.2011 | Tom |
nur geil mein schweisserlehrgang beginnt in vier wochen hier gibts mehr als genug um mich vorzubereiten |
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Elektrode und Zubehör
Zum Artikel vom 27.07.2003