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WIG-Schweißen - Mechanismen zur Zündung eines Lichtbogens

Eine WIG-Schweißanlage umfasst unter anderem folgende Geräte bzw. Elemente: Stromquelle, Brenner, Minuspol, Gasversorgung sowie Schlauchpaket. Wobei die Stromquelle dafür sorgt, dass eine für die Zündung des Lichtbogens notwendige Spannung entsteht. Welche Arten von Zündungsmechanismen stehen zur Verfügung?

Beim WIG-Schweißen sollte der Lichtbogen immer an der Fuge auf dem Grundwerkstoff gezündet werden und nie außerhalb. Das heißt, die Zündstelle muss unmittelbar nach der Zündung aufgeschmolzen werden. Dabei ist zu beachten, dass am Anfang eines Schweißvorgangs der heiße Werkstoff an der Zündstelle durch den Wärmeentzug der kalten Rückseite schneller abkühlt. Abkühlungen dieser Art können mit Aufhärtungen, Porenbildung oder Rissen verbunden sein. Diese unerwünschten Effekte lassen sich durch das Zünden direkt am Beginn der Schweißnaht vermeiden. Bereits entstandene Risse oder ähnliches können durch schnelles Aufschmelzen wieder rückgängig gemacht werden.

Zündung des Lichtbogens durch Kontaktzündung

Eine Kontaktzündung sollte im Prinzip nur dann zur Anwendung kommen, wenn die Schweißanlage nicht eine sogenannte Zündhilfe oder auch Hochspannungsimpulszündung aufweist. Denn bei einer Kontaktzündung, die auch Streich- oder Anreißzündung genannt wird, erfolgt ein kurzes Anstreichen der Wolframelektrode und ein Kurzschluss wird ausgelöst. Dieser Vorgang, ähnlich dem Elektrodenschweißen, erinnert bildlich an das Anstreichen bzw. Anzünden eines Strichholzes. In der Folge entsteht ein Lichtbogen zwischen Wolframelektrode und Werkstück.

Das Verfahren der Kontaktzündung hat jedoch einen großen Nachteil: Auf Grund der höheren Schmelztemperatur des Wolframs verbleibt bei jeder Kontaktzündung etwas Material der Wolframelektrode im Schmelzbad zurück. Um diesen Nachteil zu umgehen, wird oftmals für die Zündung ein eigenes Kupferplättchen auf das Werkstück aufgelegt. Von diesem Punkt führt der WIG-Schweißer dann den Lichtbogen zum anvisierten Nahtanfang und die Schweißarbeit kann beginnen.

WIG-Schweißen und Hochfrequenzzündungen

Während bei einer Kontaktzündung die Elektrode zum Berühren des Werkstücks abgesenkt und der Lichtbogen in unmittelbarer Nähe erzeugt wird, ist der Abstand zwischen Elektrode und Werkstück bei der Hochfrequenzzündung auf einen festen Abstand eingestellt. Der Startbogen überbrückt dabei die nichtleitende Luft und stellt den notwendigen Kontakt her. Damit das Gas zwischen Elektrode und Werkstück ionisiert werden kann, kommt ein Hochspannungsimpulsgenerator für die dazu erforderliche hohe Spannung zum Einsatz.

Auf diese Weise wird nicht nur ein sicherer, sondern auch ein effizienter Zündungsprozess des Lichtbogens erzielt. Da bei der Hochfrequenz-Lichtbogenzündung kein direkter Kontakt zwischen dem Werkstück und der Wolframelektrode entsteht, lassen sich Verunreinigungen des Schmelzbades vermeiden. Durch die Berührungslosigkeit verbessert sich auch die Lebensdauer der Wolframelektrode. Darüber hinaus verhindert der hohe Innenwiderstand des Hochspannungsimpulsgenerators gefährliche Stromstärken.

Während früher die kurzschlussbasierte Kontaktzündung für das WIG-Schweißen häufig genutzt wurde, hat sich mittlerweile aus den genannten Gründen die Hochfrequenzzündung durchgesetzt und somit die Streichzündung praktisch verdrängt. „Insgesamt wird der Schweißbereich durch ein inertes Schutzgas wie beispielsweise Argon oder auch Helium vor atmosphärischen Verunreinigungen geschützt“, betont Dr. Dirk Kampffmeyer, Experte für Anwendungstechnik Schweißen & Schneiden bei Messer.

WIG-Schweißen und Lift-Arc-Zündungen

Als eine Variante der Kontaktzündung ist die Lift-Arc-Zündung (oder auch Lift TIG-Zündung) zu nennen. Für sensible elektronische Steuerungen bzw. für den Fall, dass die hohe Frequenz der HF-Zündung die Elektronik beschädigen könnte, wird dieses Verfahren empfohlen.

Die Zündung erfolgt über folgende Arbeitsschritte: Bei der Lift-Arc-Zündung liegt die Wolframelektrode direkt auf dem Werkstück auf. Beim Einschalten wird eine Messspannung angelegt. Sobald der WIG-Schweißer die Elektrode vom Werkstück anhebt, ist die Messspannung unterbrochen und der Lichtbogen zündet. Für die Elektronik besteht dafür keine Gefahr. Bei einer Lift-Arc-Zündung ist eine exakte Bestimmung des Schweiß-Startpunktes möglich.

Download Broschüre WIG-Schweißen

 

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