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Schweisstechnik WIG Schweissen Teil 1

Universeller Ratgeber WIG Schweißen

Das WIG-Schweißverfahren erfreut sich aufgrund seiner zahlreichen Vorzüge in der heutigen industriellen Fertigung großer Beliebtheit. Nachstehender Fachartikel versorgt Sie mit detaillierten Informationen über diese vielseitige Schweißtechnik.

Was versteht man unter WIG-Schweißen?

Das als Schutzgasschweißverfahren zum Schmelzschweißen zählende WIG-Schweißen (WIG = Wolfram-Inertgas), auch Arcatom-Schweißen genannt, hat seinen Ursprung in den USA, wo es in den 1930er-Jahren unter dem Namen Argonarc-Schweißen bekannt wurde. Nach dem Zweiten Weltkrieg verbreitete sich diese Schweißmethode auch in Deutschland und wurde fester Bestandteil einheimischer Schweißtechnik. Beim WIG-Schweißen wird zwischen Wechselstrom- und Gleichstromschweißen unterschieden. Das Gleichstromschweißen, durch Verwendung einer negativ
gepolten Elektrode gekennzeichnet, wird vorwiegend beim Schweißen von Stahllegierungen oder NE-Metallen angewendet, während Leichtmetalle wie Aluminium mittels Wechselstromschweißverfahren (mit positiver Elektrode) geschweißt werden.

Welche Vorteile bietet das WIG-Schweißen?

Die Methode ist universell einsetzbar, jedes Metall, welches grundsätzlich für das Schmelzschweißen geeignet ist, kann mittels WIG-Schweißen gefügt werden. Als Ergebnis erhält man bei fachgerechter Anwendung solide und haltbare Schweißverbindungen. Auch entstehen kaum
Schweißspritzer und die gesundheitliche Belastung durch Schweißrauche ist im Vergleich zu anderen Fügemethoden als verhältnismäßig gering zu bezeichnen. Ein weiterer Vorteil dieser Schweißtechnik besteht darin, dass die Schweißstromstärke von der Zugabe des Schweißzusatzes
unabhängig ist. Die Stromstärke kann somit individuell auf die durchzuführende Schweißarbeit abgestimmt und das Schweißadditiv je nach Bedarf ergänzend hinzugefügt werden. Diese Pluspunkte sind hauptverantwortlich dafür, dass das WIG-Schweißen heute in Industrie und Handwerk weit
verbreitet ist.

Wie funktioniert das WIG-Schweißen?

Eine WIG-Schweißanlage besteht aus einer Stromquelle (wahlweise für Wechselstrom- oder Gleichstromschweißen) sowie einem Schweißbrenner, der mit mehreren Schläuchen bzw. Anschlüssen für Schweißstromleitung, Schutzgaszuführung, Steuerung und (teilweise) Hin- und Rückfluss des
Kühlwassers verbunden ist. Der elektrische Lichtbogen, welcher von dem Werkstück zu einer Elektrode aus Wolfram hingezogen wird, liefert die für das WIG-Schweißen notwendige Energie und wird wahlweise durch Hochfrequenz- oder Kontaktzündung aktiviert.

Kontakt vs. Hochfrequenzzündung - eine Gegenüberstellung

Bei einer Kontaktzündung wird durch das Antippen der Wolframelektrode an das Werkstück ein Kurzschluss erzeugt, welcher den Lichtbogen zwischen Werkstück und Elektrode in Brand setzt. Anders bei der Hochfrequenzzündung. Hier setzt ein spezieller Impulsgenerator die Wolframelektrode unter Hochspannung, was zur Folge hat, dass die Gasmenge, welche sich zwischen Elektrode und Werkstück befindet, ionisiert und der Lichterbogen gezündet wird. Da bei einer hochfrequenten Zündung keine gefährlichen Stromstärken erzeugt werden und überdies nicht die Gefahr besteht, dass nach dem Zündvorgang unerwünschte Wolframpartikel im Schmelzbad zurückbleiben, hat heute die Hochfrequenz-Zündung die Kontaktzündung praktisch völlig verdrängt.

WIG-Schweißen - das Verfahrensprinzip

Vorbereitung und Auswahl des Schweißzusatzes Beim WIG-Schweißen kommt für gewöhnlich ein Schweißzusatz in Stabform zum Einsatz. Ist
allerdings vollmechanisch zu schweißen, so wird das in diesem Fall drahtförmige Additiv über ein spezielles Vorschubwerk zugeführt. Stimmt der Schweißzusatz in seiner Zusammensetzung mit dem Grundwerkstoff überein, spricht man von einem artgleichen Zusatz. Aus bestimmten Gründen kann allerdings mitunter die Verwendung eines lediglich artähnlichen Schweißzusatzes erforderlich sein, dessen Inhaltsstoffe vom Grundwerkstoff abweichen. Weist etwa das zu fügende Werkstück eine Neigung zu Rissbildungen auf, so ist der Kohlenstoffgehalt der Schweißung so niedrig wie möglich zu halten, was nur mit einem artähnlichen Schweißzusatzstoff realisiert werden kann. Schließlich sind noch die sogenannten artfremden Schweißadditive zu erwähnen, deren Inhalt zu jenem des Ausgangsmaterials völlig divergent ist. Diese werden dann eingesetzt, wenn extrem schwer zu schweißende Materialien, wie etwa C-Stähle, gefügt werden sollen.

Schweißstäbe sind in der Regel in 1.000 Millimeter langen Bünden unterschiedlicher Durchmesser erhältlich. Die jeweils erforderliche Stabdicke ist von den individuellen Anforderungen der Schweißaufgabe (z. B. Beschaffenheit des Werkstoffes, Durchmesser der Elektrode) abhängig.

Bestimmung der Schutzgasmenge

Die erforderliche Menge an Schutzgas wird anhand des pro Minute gemessenen Volumenstroms (Durchflussmenge) ermittelt. Der Volumenstrom steht dabei zu der Größe des Schmelzbades, dem Durchmesser von Elektrode und Gasdüse, der Temperatur der Umgebungsluft, der Entfernung zwischen Düse und Werkstoffoberfläche sowie dem verwendeten Schutzgas in Abhängigkeit. Er wird gemessen, indem der proportional zur Durchflussmenge steigende Druck mittels Manometer erfasst wird. Ist Argon, welches als hoch wirksam gilt, als Schutzgas im Einsatz und beträgt der Durchmesser der Wolframelektrode zwischen einem und vier Millimeter, kann davon ausgegangen werden, dass eine Schutzgasdosis von fünf bis zehn Litern pro Minute für eine ordnungsgemäße Durchführung des Schweißvorganges ausreicht.

Vorbereitung der Werkstückoberfläche

Um zufriedenstellende Schweißergebnisse zu erzielen, müssen zunächst die Oberfläche des Werkstücks sowie dessen Fugenflanken mit einer mittelfeinen Bürste aus nichtrostendem Stahl (um Verunreinigungen des Werkstoffs durch Rostpartikel zu vermeiden) gründlich gesäubert werden. Dabei sind sämtliche Schmutz-, Farb-, Fett- und Rostrückstände erforderlichenfalls unter Einsatz chemischer Lösungsmittel zu beseitigen, sodass die Oberfläche des Schweißobjekts nach der Reinigung einen metallischen Glanz ausstrahlt. Auch eventuell vorhandene Zunderschichten sind
restlos wegzubürsten. Bei Oberflächen aus Aluminium ist außerdem auf vorhandene Oxidschichten zu achten, die ebenfalls rückstandsfrei zu entfernen sind. Bringt das Bürsten kein befriedigendes Resultat, muss zum Schleifbock oder zu anderen mechanischen Methoden gegriffen werden.

Zündung des Lichtbogens

Schweißbögen sollten auf dem Werkstück grundsätzlich niemals außerhalb der Fuge des Werkstoffes, sondern stets am Anfangspunkt der Schweißnaht gezündet werden. Der erhitzte Grundwerkstoff an der Zündstelle kühlt nämlich durch die kalten Metallflächen um ihn herum
ziemlich schnell ab, was Riss- und Porenbildungen im Schweißstück zur Folge haben kann. Auch die Zündstelle selbst droht in diesem Fall aufzuschmelzen. Ferner kann eine Zündung des Lichtbogens an der falschen Stelle dazu führen, dass Wolframpartikel aus der Elektrode in das zu schweißende Werkstück gelangen.

Das WIG-Impulsschweißen

Das Schweißen mit pulsierendem Strom stellt eine Weiterentwicklung der WIG-Schweißtechnik dar und beruht im Prinzip auf variablen Grund- und Impulsschweißströmen, welche einen unterschiedlichen Wärmeinput während des WG-Impulsschweißens ermöglichen. Dabei pulsiert der durch einen sogenannten Schweißinverter (spezielle Schweißanlage) erzeugte Schweißstrom zwischen einem Impuls- und einem Grundstrom, wobei Impulsfrequenz, -breite und -höhe frei wählbar sind. Das Verfahren ermöglicht durch seine individuell dosierbare Wärmezufuhr eine wirksame Überbrückung von Spalten und bringt speziell beim Wurzelschweißen gute Schweißergebnisse.

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