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Welcher Werkstoff, welches Gas – ein Überblick für Profischweißer

Gerade in der professionellen Anwendung können die einzelnen Schweißvorgänge ganz schön komplex werden. Vor allem im mechanisierten Bereich wie etwa beim Kalt- oder Warmdrahtschweißen, beim Auftragsschweißen oder beim Laserschweißen müssen nicht nur zahlreiche gesetzliche Vorgaben berücksichtigt werden, sondern auch das Equipment respektive die gesamte Arbeitsausrüstung sowie der Arbeitsplatz müssen ganz spezifischen Anforderungen gerecht werden.

Während beispielsweise ein Hobbyschweißer salopp von Schutzgas spricht, differenziert der Profi ganz genau und muss demzufolge auch die Fachbegriffe alle kennen bzw. wissen, wann beispielsweise Ferroline C18 zum Einsatz kommt. Zudem muss er auch entscheiden, welcher Zusatzstoff wann verwendet wird und warum. Darüber hinaus kommen laufend neue Schutzgasvarianten und -namen auf den Markt, wodurch es mitunter auch für den Berufsschweißer schwierig sein kann, den Überblick zu bewahren und das Beste aus sich selbst und dem Equipment herauszuholen.

Dazu kommt noch, dass bei den eingesetzten Schutzgasen die Unterschiede oft nicht auf den ersten Blick ersichtlich sind, sodass es selbst für Profis nicht immer einfach ist, die richtige Entscheidung zu treffen. Doch genau diese beeinflusst nicht nur die Qualität des Schweißvorgangs bzw. des Ergebnisses selbst, sondern auch die Kosten, die durch längere Arbeitszeiten und einen höheren Energie- und Gasverbrauch mitunter stark steigen können.

Die gängigsten Schweißverfahren

  • MAG-Schweißen: Wie schon im vorigen Beitrag erwähnt, kommt das MAG-Schweißen dann zum Einsatz, wenn unlegierte oder legierte Stähle sowie CrNi-Stähle miteinander verschweißt werden sollen. Als Schutzgas werden vorwiegend Gemische aus Argon und CO2 und Helium verwendet. Dabei spielt auch das Mischverhältnis eine wesentliche Rolle, da es neben dem Schweißverhalten auch Oberflächenoxidation, Nahtform und Einbrand beeinflusst. Bei einem höheren CO2 -Gehalt als 3% vol. wird beispielsweise die Lichtbogenstabilität erhöht.

 

  • WIG-Schweißen: Für die Verarbeitung von rostfreien Stählen, Aluminium- und Nickellegierungen sowie von dünnen Blechen aus Aluminium und Edelstahl respektive bei sehr filigranen Bauteilen ist das WIG-Schweißen die optimale Lösung. Dabei wird standardmäßig Argon mit der Qualität 4.6 verwendet; bei allen reaktiven Werkstoffen ist jedoch Argon ab der Qualität 4.8. zu bevorzugen. Einen besseren Einbrand bei höherer Schweißgeschwindigkeit erreicht man hier durch eine Beimengung von Wasserstoff zum Schutzgas, wodurch sich auch die Energie des Lichtbogens erhöht. Beim Verarbeiten von Aluminium (inkl. Legierungen) und Kupfer wird eine höhere Lichtbogenenergie meist durch die Beigabe von Helium erreicht. Je höher der Helium-Anteil, desto heißer ist der Lichtbogen, was vor allem für größere Wanddicken optimal geeignet ist und zudem höhere Schweißgeschwindigkeiten ermöglicht.

 

  • MIG-Schweißen: Auch beim MIG-Schweißen, das von Hobbyschweißern eher selten angewandt wird, kommt in der Regel Argon 4.6 zum Einsatz. Dieses Schweißverfahren wird zum Verbinden von Nichteisenmetallen wie etwa Aluminium und Kupfer verwendet. Auch hier kann durch eine Zugabe von Helium eine Verbesserung des Einbrands und eine deutlich höhere Schweißgeschwindigkeit erreicht werden.

Die Schutzgase

Das inerte Gas Argon ist eine sehr beliebte Option, da es kostengünstig und vielseitig einsetzbar ist. Wenn jedoch viel Energie benötigt wird, ist Argon meist nicht mehr die erste Wahl, da es zu einem Spannungsabfall im Lichtbogen kommt und Argon prinzipiell ein schlechter Wärmeleiter ist, wodurch wiederum die Temperatur im Lichtbogen nicht gleichmäßig verläuft. Demgegenüber verfügt Helium über eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit. Da jedoch auf der anderen Seite die elektrische Leitfähigkeit von Helium geringer ist, ist mehr Lichtbogenspannungen nötig, was ein heißeres und dünnflüssigeres Schmelzbad, aber auch einen höheren Gasverbrauch mit sich bringt.

Kohlendioxid zeichnet sich vor allem durch seine starke Wärmeleitfähigkeit aus. Diese führt zu einer hohen Energiedichte und sorgt so für einen tiefen Einbrand. Als reines Gas angewendet führt es zu vermehrter Spritzerbildung. Als Gemisch mit Argon angewendet können die positiven Eigenschaften genutzt und die Spritzer reduziert werden. Auch Sauerstoff und Wasserstoff sind Bestandteile vieler Schutzgasgemische. Sauerstoff wird allerdings nur in geringen Volumenprozent-Anteilen beigemengt, da es zu Schlacken auf der Oberfläche der Werkstoffe führen kann. Durch die Beimengung von Wasserstoff lässt sich etwa die Schweißgeschwindigkeit deutlich steigern. Stickstoff reagiert sehr träge und wird vor allem als Spülgas beim Formieren von hochlegierten Rohren eingesetzt.

Fazit wELCHER WERKSTOFF, WELCHES GAS

Um beim Schweißen beste Ergebnisse zu erzielen, sind eine Reihe von Faktoren zu beachten. Nicht nur das Schweißverfahren selbst, auch das Schutzgasgemisch und der Werkstoff selbst beeinflussen den gesamten Schweißprozess enorm. Durch die Wahl des optimalen Schutzgases können aber auch die Produktionskosten gesenkt werden, da sich die Schweißgeschwindigkeit mitunter deutlich steigern lässt und so auch der Energie- und Gasverbrauch reduziert werden kann.

 

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