Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (kurz WIG-Schweißen) zählt unter Schweißern als Königsdisziplin der Fügeverfahren. Der Grund dafür ist, dass beim WIG-Schweißen eine extrem ruhige Hand und gleichförmige Bewegungen mit einer außerordentlich ästhetischen und stabilen Schweißnaht belohnt werden.
Wir geben eine Übersicht über das Wolfram-Inertgasschweißen, stellen das Verfahren vor und nennen die wichtigsten Schutzgase, die beim WIG-Schweißen verwendet werden.
- Grundlegendes zum WIG-Schweißen
- Der Aufbau eines WIG-Schweißgerätes
- Was unterscheidet WIG-Schweißen vom MIG und MAG-Schweißen?
- Die Vorteile des WIG-Schweißens
- Wann wendet man das WIG-Schweißen an?
- Wie finde ich den richtigen Schweißdraht zum WIG-Schweißen?
- Das richtige Schutzgas zum WIG-Schweißen auswählen
- Wie berechnet sich die benötigte Menge Schutzgas?
- WIG-Schweißen – Mit dem richtigen Schutzgas zum Erfolg
Grundlegendes zum WIG-Schweißen
Bei vielen Lichtbogenschweißverfahren, zum Beispiel dem MIG oder MAG Schweißen, schmilzt die Elektrode beim Schweißen und wird als Draht im Schweißgerät nachgeführt. Im Gegensatz zu diesen Schweißverfahren schmilzt beim WIG-Schweißen die Elektrode nicht, da sie aus extrem hitzebeständigem Wolfram besteht. Wird ein Zusatzwerkstoff benötigt, muss dieser als externer Draht zugeführt werden. Üblicherweise werden Argon und Helium als Schutzgase verwendet, meistens allerdings nicht als Reingase sondern als Mischgas.
Was zeichnet den WIG-Schweißer aus?
Neben den feinmotorischen Fähigkeiten eines WIG-Schweißers darf es auch nicht an Gewissenhaftigkeit während der Vorbereitung fehlen. Er muss das richtige Schutzgas wählen sowie den passenden Zusatz verwenden.
Noch wichtiger ist die absolute Sauberkeit der zu fügenden Werkstücke. Nur so gelingt ein perfektes Arbeitsergebnis, dass sich im wahrsten Sinne des Wortes sehen lassen kann. Denn WIG-Nähte sind – richtig hergestellt – sehr gleichmäßig und können an Sichtteilen sogar als dekoratives Element dienen.
Der Aufbau eines WIG-Schweißgerätes
Wichtiger als die Ästhetik der WIG-Schweißnaht ist, dass sie den Anforderungen an die Konstruktion gerecht wird. Die schönste Naht hat wenig Nutzen, wenn sie porös und rissig im Inneren ist, weil zum Beispiel das falsche Schweißgas verwendet wurde.
Ein WIG-Schweißgerät besteht aus einer Stromquelle, einer Wolframelektrode mit Gasdüse als Bestandteil des Handbrenners, einem Massekabel und dem sogenannten Schlauchpaket.
Letzteres besteht aus dem Kabel zwischen Handbrenner und Stromversorgung. Bei größeren Schweißgeräten beherbergt es zusätzlich die Kühlschläuche eines Wasserkreislaufs, welcher den Handbrenner kühlt.
Was passiert beim Zünden des Lichtbogens?
Beim WIG-Schweißen wird ein Lichtbogen zwischen Wolframelektrode und Werkstück gezündet, der das Material aufschmilzt und ein Schweißbad erzeugt. Elektrode und Werkstück dürfen sich dabei nicht berühren.
Das aufgeschmolzene Material besteht aus freien Atomen. Während des Abkühlvorgangs setzen sich die einzelnen Atome wieder zu festen Gitterstrukturen zusammen, bilden einzelne Körner aus und das Metall erstarrt.
Das Schutzgas bildet eine schützende Hülle, sodass die Schweißnaht und die Wolframelektrode nicht mit der Umgebungsluft in Berührung kommen.
Was unterscheidet WIG-Schweißen vom MIG und MAG-Schweißen?
Um zu verstehen, welche Vorzüge das WIG-Schweißen mit sich bringt, muss zunächst geklärt werden, worin es sich zum Beispiel vom MIG/MAG-Schweißen unterscheidet.
MIG und MAG-Schweißen – Was bedeutet das eigentlich?
Metall-Inertgasschweißen (MIG) und Metall-Aktivgasschweißen (MAG) sind einfacher zu erlernen und bedürfen im Vergleich zum WIG-Schweißen keiner so gründlichen Vorarbeit.
Der Schweißzusatz ist auf eine Rolle gewickelt und wird durch das Schlauchpaket in den Handbrenner geführt. Der Draht fungiert zugleich als Elektrode, der durch Berührung mit dem Werkstück zündet.
Der Schweißer hat eine Hand frei, um das Werkstück zu halten. Er muss allerdings mit dem Drahtvorschub arbeiten, den er zuvor eingestellt hat, und kann den Draht, anders als beim WIG-Schweißen, manuell zuführen.
Inerte Gase vs. aktive Gase – Die technischen Gase machen den Unterschied
Inerte Gase reagieren gar nicht oder nur sehr schwerfällig mit anderen Stoffen. Dazu zählen vor allem die Edelgase, die aufgrund ihrer acht Valenzelektronen auf der äußeren Schale des Atoms keine Verbindung mit anderen Atomen eingehen (siehe auch Oktettregel/Edelgasregel).
Argon und Helium sind inerte Schweißgase. Beide sind nicht aktiv am Schweißprozess beteiligt. Sie wirken wortwörtlich als Schutzgas, indem sie das Schweißbad vor der äußeren Atmosphäre schützen. Dadurch kann das geschmolzene Material nicht mit der Umgebungsluft reagieren.
Aktive Gase sind reaktionsfreudiger und Bestandteil des Schweißprozesses. Als Schweißgas stabilisieren sie den Lichtbogen und fördern das Fließen des Schweißzusatzes in das aufgeschmolzene Material.
Je nach Stahl den Sie schweißen möchten, müssen Sie ein anderes Schweißgas wählen:
Kohlendioxid (CO2) mit reduzierender Wirkung und Sauerstoff (O2) mit oxidierender Wirkung werden dem Basisgas Argon entsprechend beigemischt.
Die Vorteile des WIG-Schweißens
Die Vorteile des WIG-Schweißens ergeben sich aus der technischen Umsetzung des Schmelzprozesses der zu fügenden Materialien.
WIG-Schweißen: Die Vorteile der Schweißtechnik im Überblick
Obwohl es die eigentliche Herausforderung des WIG-Verfahrens ist, lebt es zugleich von diesem Umstand: Der Schweißer kann jederzeit unabhängig von der Stromstärke die Zugabe des Zusatzes steuern und verändern.
Es entstehen wenig bis kaum Spritzer, die das restliche Material in Mitleidenschaft ziehen.
Die Rauchentwicklung ist geringer. Es entstehen weniger giftige Gase, welche die
Gesundheit der Mitarbeiter schädigen würden.
Da der Wärmeeintrag auf das Werkstück nur auf engstem Raum geschieht und relativ gering ist, hält sich der Verzug der
Konstruktion in Grenzen.
Kleiner Tipp: Oft erweisen sich eine hohe Stromstärke und schnelles Schweißen als besser, da das Material sehr schnell und punktuell aufgeschmolzen wird. Die Hitze durchdringt nicht das gesamte Werkstück und Sie verhindern größeren Verzug im Bauteil.
Wann wendet man das WIG-Schweißen an?
Da WIG-Schweißen viele Vorteile gegenüber anderen Schweißverfahren bietet, gibt es entsprechend viele Anwendungsbereiche. Dazu gehören zum Beispiel:
der Maschinenbau
der Geländerbau
Schweißverbindungen in der Luft- & Raumfahrtindustrie
die Lebensmittelindustrie
der Rohrleitungsbau
das Schweißen dünner Materialien wie Blech
Wurzellagen werden sehr häufig WIG-geschweißt
Generell nutzt man dieses Verfahren bevorzugt, um Wurzellagen – das ist die Unterseite einer Schweißnaht – zu schweißen und für Zwangslagen. Das sind alle Lagen, bei der die Schmelze nicht automatisch durch die Schwerkraft nach unten fließt.
Man schätzt bei Sichtteilen die Feinheit und Sauberkeit der WIG-Schweißnähte. Bei allem Fokus auf die technischen Merkmale der Naht sollte man den ästhetischen Gesichtspunkt nicht unterschätzen!
Wie finde ich den richtigen Schweißdraht zum WIG-Schweißen?
Grundsätzlich wird der Zusatz so gewählt, dass er dem Grundwerkstoff entspricht. Bei einigen Anwendungen muss dieser jedoch leicht abweichen. Schwer schweißbare C-Stähle müssen beispielsweise mit austenitischen Schweißzusätzen oder Nickelbasislegierungen geschweißt werden.
Der Kohlenstoffgehalt sollte in jedem Fall so niedrig wie möglich gewählt werden, um Rissbildung zu vermeiden!
Das richtige Schutzgas zum WIG-Schweißen auswählen
Welches das richtige Schweißgas ist, hängt davon ab, welchen Stoff Sie schweißen möchten und welche besonderen Anforderungen Sie an den Schweißvorgang stellen.
In der Norm DIN EN 439 werden Schutzgase in l1, l2 und l3 aufgeteilt.
Schutzgas für das WIG-Schweißen besteht aus Argon (l1) und Helium (l2) als Reingas oder Gemisch (l3). Inerte Schutzgase bilden wie beim MIG/MAG-Schweißen eine schützende Sphäre vor Reaktionen mit der Umgebungsluft. Einige Anwendungen verlangen die Verwendung von Wasserstoff als Zusatz im Schweißgas.
Helium und Argon im Vergleich
Argon ist ein günstigeres Schutzgas als Helium, wodurch sein Gebrauch wirtschaftlicher ist. Es stabilisiert den Lichtbogen und unterstützt die Zündung.
Helium als Schweißgas bietet eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Es wird für Leichtmetalle eingesetzt, da es den Lichtbogen heißer werden lässt und sich die Einbrandtiefe erhöht. Das verringert die benötigte Vorwärmtemperatur vor dem WIG-Schweißen.
Es entsteht zudem eine gleichmäßigere Wärmeverteilung im Lichtbogen und dem Schweißbad.
Reines Argon als Schutzgas wird häufiger verwendet, während sich der Einsatz von reinem Helium auf Spezialfälle beschränkt. Gasgemische aus Argon und Helium sind jedoch üblich, um dem jeweiligen Anwendungsfall gerecht zu werden.
Wasserstoff als Schweißgas
Wasserstoff wird zum Schweißen von nichtrostenden Chrom-Nickel-Stählen genutzt. Der Anteil beträgt maximal bis zu 5 %, um Porenbildung zu vermeiden. Wasserstoff als Schweißgas erhöht wie Helium die Einbrandtiefe. Es können dadurch auch höhere Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden.
Wie berechnet sich die benötigte Menge Schutzgas?
Um in etwa abschätzen zu können, wie viel Schutzgas man für eine Naht benötigt, gibt es eine
Faustformel:
Schweißdraht Durchmesser in mm x 10 = Schutzgas in Liter pro Minute
Wenn Sie also 1 mm dicken Schweißdraht nutzen, hätten Sie in etwa einen Verbrauch von 10 Litern pro Minute.
Beim Aluschweißen müssen Sie den Faktor 15 multiplizieren.
Diese Formel ist eine Annäherung und hilft Ihnen abzuschätzen, wie lange das Schweißgas noch ausreicht. Im Einzelfall hängt es von den Einstellungen des Schweißgerätes ab und ob viel oder wenig Luftzug am Arbeitsplatz herrscht.
WIG-Schweißen – Mit dem richtigen Schutzgas zum Erfolg
Wählen Sie Schweißgas und Schweißzusatz richtig aus, ist die halbe Arbeit bereits erledigt. Wenn Sie das vorliegende Material also genau kennen, ist es kein Problem, das passende Schutzgas zu finden. Den jeweils geeigneten Zusatz entnehmen Sie den Tabellen der Hersteller.
Durch die gründliche Säuberung des Werkstücks und eine ruhige Hand erzielen Sie wunderschöne Raupen und machen vielleicht sogar irgendwann einem Schweißroboter Konkurrenz.
WIG-Schweißen ist eine Handwerkskunst, die nicht so leicht zu erlernen ist wie andere Schweißarten. Mit viel Training, Geduld, gründlicher Vorbereitung und dem richtigen Lieferanten für Ihr Schweißgas meistern Sie auch diese Disziplin!
