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WIG-Schweißen – universeller Werkstoffeinsatz

Angesichts der Schweißpositionen, Wanddicken und zu verarbeitenden Werkstoffen etc. ist das WIG-Schweißverfahren vielseitig einsetzbar. Das WIG-Schweißen erzeugt Schweißverbindungen in höchster Qualität. Bei den Schutzgasen kommen inerte Gase zum Einsatz, da sie keine chemischen Reaktionen mit den beteiligten Werkstoffen eingehen.

Das WIG-Verfahren eignet sich für eine große Palette von Werkstoffen. Eine Reihe der Werkstoffe werden mit Gleichstrom und andere wiederum mit Wechselstrom geschweißt. Wobei das Schweißen mit Gleichstrom von legierten Stählen oder Nichteisenmetalle wie Kupfer oder Messing und deren Legierungen in der Praxis am häufigsten zum Einsatz kommt. Die Wolframelektrode liegt bei Gleichstrom auf dem Minuspol.

Für das WIG-Schweißen mit Wechselstrom bieten sich Leichtmetalle wie beispielsweise Aluminium oder Magnesium an. In einigen Fällen werden Leichtmetalle auch mit Gleichstrom bearbeitet. Die Oxidschicht wird dabei aufgebrochen und die Wolframelektrode ruht auf dem Pluspol. Im Grunde genommen kann jedes Metall, das sich für das Schmelzschweißverfahren qualifiziert, auch mit dem WIG-Verfahren verarbeitet werden. Nicht zuletzt deswegen, weil das Wolfram-Inertgas-Schweißen sowohl manuell als auch automatisiert eingesetzt werden kann.

Das Verfahren wird immer dann verwendet, wenn eine besonders hohe Schweißqualität an das Fügen von Werkstoffen angelegt wird. Beim manuellen WIG-Schweißen kann das WIG-Schweißen mit beiden Händen verrichtet werden. Zu den vielfachen Einsatzfeldern gehören beispielsweise die Luft- und Raumfahrtindustrie, der Stahl- und Geländerbau sowie die Herstellung von Rohren und deren Verlegung.

Schutzgase kontrollieren den Schweißvorgang

Für das WIG-Schweißen bzw. dem Wolfram-Inertgas-Schweißen werden inerte Schutzgase eingesetzt. Diese Gase sind in DIN EN 439 genormt und tragen nach der Norm die Bezeichnungen l1, l2 und l3. In der Regel wird das Schutzgas Argon (l1) verwendet. Der Reinheitsgrad entspricht hierbei mindestens 99,95 Prozent. Metalle mit einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer werden auch mit dem Schutzgas Helium (l2) verbunden. Mit Helium als Schutzgas entstehen jedoch im Lichtbogen höhere Temperaturen. Zum anderen aber bildet sich eine gleichmäßigere Wärmeverteilung zwischen dem Kern und dem Rand des Lichtbogens aus.

„Helium kommt beim WIG-Schweißen jedoch nicht so häufig zum Einsatz und beschränkt sich auf Sonderfälle“, sagt Dr. Dirk Kampffmeyer, Experte für Anwendungstechnik Schweißen & Schneiden bei Messer. „Auf der anderen Seite werden seit einiger Zeit Argon-Helium-Gemische (l3) mit 25, 50 oder 75 Prozent Helium immer häufiger verwendet. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise für einen Einbrand bei dickeren Werkstoffen aus Aluminium die erforderliche Vorwärmtemperatur reduzieren.“

Mithilfe von gezielt ausgewählten Schutzgasgemischen kann oftmals auch eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit einhergehen. Zum Beispiel beim WIG-Schweißen nichtrostender Chrom-Nickel-Stählen kommen daher auch Argon-Wasserstoffgemische (R1) zum Einsatz. Zur Vermeidung von Poren wird empfohlen, dass der Wasserstoffgehalt die 5 Prozent nicht wesentlich übersteigt.

Werkstoffe zum WIG-Schweißen - CrNi-Stähle

Austenitische CrNi-Stähle sind als Werkstoffe für das WIG-Schweißen besonders gut geeignet, da sich durch eine günstige Viskosität feingefiederte, glatte Oberraupen und flache Wurzelunterseiten bilden. Dabei muss beachtet werden, dass es bei kleinen Wanddicken durch das WIG-Verfahren mit seiner langsamen Schweißgeschwindigkeit sowie der geringen Wärmeleitfähigkeit der CrNi- Stähle schnell zu Überhitzungen kommen kann.

Anwender müssen dann in der Folge vermehrt mit Heißrissen als auch einer verringerten Korrosionsbeständigkeit rechnen. Überhitzungen lassen sich jedoch durch regelmäßige Abkühlungspausen oder Kühlungen vermeiden. Auf diese Weise vermindert sich auch der Verzug. Dies gilt - im Vergleich zu unlegiertem Stahl - insbesondere wegen des höheren Ausdehnungskoeffizienten für CrNi-Stähle.

Werkstoffe zum WIG-Schweißen - Aluminium

Für die Beseitigung der hochschmelzenden Oxidschicht wird bei Aluminiumwerkstoffen zum WIG-Schweißen vielfach Wechselstrom verwendet. Der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid (AI2O3) liegt etwa um 2050° C. Reinaluminium schmilzt allerdings schon bei 650° C.

Da Aluminium und Sauerstoff in gewisser Weise chemisch verwandt sind kommt es während des Schweißvorgangs sogar bei oxidfreien Oberflächen des Werkstoffes auf der Badoberfläche schnell zu einer unerwünschten „Hautbildung“. Diese „Hautbildung“ kann wegen des hohen Schmelzpunktes nur zum Teil aufschmelzen.

Im Vergleich dazu wäre beim Schweißen mit Gleichstrom die Nahtoberfläche mit einer festen Schicht von Aluminiumoxid bedeckt. Auf diese Weise kann das Schmelzbad schlechter beobachtet werden. Zudem fällt es schwerer, Zusatzwerkstoffe in das Schmelzbad einzubringen. Entstehende Oxidschichten können wiederum durch Flussmittel beseitigt werden, was aber immer einen weiteren Arbeitsaufwand als auch weitere Kosten bedeutet. Aus diesem Grunde erfolgt das WIG-Schweißen mit Wechselstrom, denn bei diesem Verfahren lassen sich die Oxidschichten durch Ladungsträger im Lichtbogen beseitigen.

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