Das MIG-Metallschweißen mit inerten Gasen, mit dem unter anderen auch Werkstoffe aus Aluminium verarbeitet werden, gehört zu den Lichtbogenschweißverfahren, bei dem der abschmelzende Schweißdraht mit veränderbarer Geschwindigkeit kontinuierlich nachgeführt wird. Aufgrund der hohen Produktivität nimmt das Verfahren in der industriellen Fertigung einen hohen Stellenwert ein.

Aluminium ist ein besonderer Werkstoff. Er unterscheidet sich entscheidend von anderen bekannten Werkstoffen. Aluminium ist vor allem das Material, wenn es darum geht, Gewicht zu reduzieren und trotzdem Stabilität zu bewahren. Nicht zuletzt ist eine sauber geschweißte Aluminiumnaht schön anzusehen. Die speziellen Eigenschaften wie beispielsweise niedrige Dichte, hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, haben auch auf den Schweißprozess des MIG-Verfahrens entscheidende Auswirkungen.

Sonderbehandlung für Aluminium

Zumal das Schweißen von Aluminium besondere Kenntnisse und Fertigkeiten erfordert. Denn sobald Aluminium der Luft exponiert wird, entsteht eine hauchfeine silbergraue Schicht aus Aluminiumoxid. Diese schützende Oxidschicht sorgt dafür, dass das Metall korrosionsbeständig gegenüber Wasser, Sauerstoff und vielen Chemikalien wird. Beim Schweißvorgang muss also diese hartnäckige Oberfläche erstmal aufgebrochen werden, da sie den Lichtbogen und das Schmelzbad daran hindert, eine Verbindung einzugehen.

Dafür ist zu beachten, dass diese Oxidschicht bei einer Temperatur von 2050° C und das Material Aluminium selbst bei rund 660° C schmelzen. Es wäre also eine vielfach höhere Wärmeeinwirkung nötig, um die Oxidschicht alleine durch den Schweißvorgang zu durchbrechen. Vor allem besteht die Gefahr, dass nachdem die Oxidschicht geknackt ist, das Aluminium darunter direkt wegschmilzt. Daher ist es angezeigt, den Werkstoff Aluminium für jeden Schweißprozess vorzubehandeln.

Als Arbeitsvorbereitung muss jegliche Verschmutzung von dem Werkstoff entfernt werden. Dafür eignet sich ein sauberes Mikrofasertuch und Lösungsmittel wie beispielsweise Butanol, Aceton oder Lackverdünner. Im Anschluss dazu empfiehlt es sich mithilfe eines Kunststoffvlies, das Partikel enthält, mit denen die Aluminiumoxidschicht sanft abgerieben werden kann und keine Kratzer hinterlässt. Je nach Umgebungsbedingung kann Aluminium jedoch bereits nach kurzer Zeit erneut oxidieren. Das heißt, die Prozedur muss gegebenenfalls mehrmals wiederholt werden.

Ein Werkstoff, viele Verfahren

Bauteile aus Aluminium lassen sich mit den Schweißverfahren WIG, MIG oder Plasma bearbeiten. Bei dünneren Blechen kommt in der Regel das WIG-Schweißverfahren mit Wechselstrom zum Einsatz. Wogegen dickere Bleche idealerweise mit den Brennern des MIG-Verfahrens verbunden werden, weil auf diese Weise eine größere Abschmelzleistung erzielt wird. Das anspruchsvolle Plasma-Verfahren mit Gleichstrom hat die Eigenschaft, die Wärme gezielter in das Bauteil einbringen zu können.

Der Werkstoff Aluminium ist vergleichsweise sehr weich. Daher müssen spezielle Transportrollen für den Drahtvorschub verwendet werden. Für mechanisiertes Schweißen sollten daher Push-Pull-Systeme Verwendung finden, wobei der Schweißbrenner über einen Antrieb verfügt und den Draht einzieht und gleichzeitig ein Motor im Schweißgerät den Draht nach vorn befördert. Der Zusatzwerkstoff wird in Abhängigkeit des Grundwerkstoffs und den zu erzielenden Eigenschaften gewählt. Zusatzdrähte mit AlMg-Legierungen sind fester als beispielsweise AlSi-Drähte.

Wahl der Schutzgase

Beim MIG-Metallschweißen von Aluminium werden meist Argon oder Argon-Gemische als Schutzgase verwendet. Bis zu einer Blechstärke von rund 12,5 mm kommt meist reines Argon zum Einsatz. „Für Schweißarbeiten mit größeren Dicken wird häufig Argon mit Helium vermischt“, erklärt Dr. Dirk Kampffmeyer, Experte für Anwendungstechnik Schweißen & Schneiden bei Messer. „Denn Schutzgase mit Heliumzusätzen bieten nicht nur eine bessere Wärmeleitfähigkeit, sondern auf diese Weise auch eine höhere Schweißgeschwindigkeit.“

Der Anwender sollte dabei stets den Taupunkt des Schutzgases im Blick behalten. In der Praxis wird oft Argon 4.6 verwendet, was einer Reinheit von 99,996 Prozent und einem Taupunkt von 62° C entspricht. Problematisch kann es allerdings werden, wenn Feuchtigkeit in die Gasleitung eindringt und den Taupunkt zum Ansteigen bringt und damit die Schweißnaht porös werden lässt. Daher empfiehlt es sich, regelmäßig die Gasleitungen auf Kondensation zu checken.

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