Ratgeber
Durch Schweißen lassen sich die meisten Metalle miteinander verbinden, vor allem Eisen, Stahl, Aluminium und Kupfer. In der industriellen Praxis haben sich dabei drei Verfahren durchgesetzt: Das MIG-, MAG- und WIG-Schweißen.
In unserem Ratgeber haben wir den Fokus auf das WIG-Schweißen gesetzt. Das präziseste, aber auch schwierigste Verfahren, das spezielle Schweißgeräte und Elektroden benötigt.
Wir informieren Sie hier über Aufbau und Funktion von WIG-Schweißgeräten und vergleichen diese Technologie mit den beiden anderen.
WIG-Schweißgeräte, auch bekannt unter der Bezeichnung TIG-Schweißgeräte – Wolfram wird im englischen Sprachraum als Tungsten bezeichnet –, definieren Schweißgeräte für präzise und hochwertige Schweißnähte.
Sie nutzen eine nicht abschmelzende Wolframelektrode zur Erzeugung eines Lichtbogens. Der eigentliche Schweißprozess findet in einer Schutzatmosphäre aus inertem – also reaktionsträgem – Gas statt, üblicherweise Argon oder Helium, um Oxidation und Verunreinigung des Schweißbads zu verhindern.
WIG-Schweißen ermöglicht sehr saubere und präzise Schweißnähte. Es eignet sich daher sehr gut für ästhetische Anwendungen oder für Metalle, die eine präzise Verarbeitung erfordern.Dazu gehören zum Beispiel Aluminium, Edelstahl und Kupferlegierungen.
WIG-Schweißgeräte lassen sich sowohl bei dünnen als auch bei mittleren Materialstärken einsetzen, die Wärmezufuhr ist in der Regel genau steuerbar. Dazu muss lediglich die Stromstärke am Schweißgerät eingestellt werden. Diese Flexibilität reduziert das Risiko von Verformungen und ermöglicht es, auch sehr dünne Materialien zu schweißen.
Allerdings: Das Arbeiten mit WIG-Schweißgeräten erfordert mehr Geschick und Erfahrung als die beiden anderen Schweißmethoden MIG/MAG-Schweißen. Denn die Position der Elektrode, das Schweißbad und mögliche Zusatzwerkstoff lassen sich bei üblichem Handbetrieb nur manuell steuern. Daher dauert WIG-Schweißen in der Regel länger als andere Schweißmethoden.
Aufbau und Funktion von WIG-Schweißgeräten
WIG- beziehungsweise TIG-Schweißgeräte sind komplex aufgebaute Systeme, die aus mehreren Hauptkomponenten bestehen, um präzises und kontrolliertes Schweißen zu ermöglichen. Hier ist eine Übersicht über die wesentlichen Bestandteile eines typischen WIG-Schweißgeräts:
Stromquelle
Sie liefert den notwendigen Strom für den Schweißprozess. Moderne WIG-Schweißgeräte bieten oft die Möglichkeit, zwischen Wechselstrom – AC – und Gleichstrom – DC – zu wählen: AC wird hauptsächlich für das Zusammenfügen von Aluminium und seinen Legierungen verwendet, da es die Oxidschicht brechen kann. DC wiederum ist für die meisten anderen Metalle wie Edelstahl, Kohlenstoffstahl und Kupfer prädestiniert. Die Umsetzung der Spannung erfolgt über einen integrierten Inverter.
Die Stromstärke richtet sich nach dem zu schweißenden Material. So können für das Schweißen sehr dünner Bleche mit einer Dicke von weniger als 1 Millimeter Stromstärken von 5 bis 30 Ampere ausreichend sein. Mittlere Materialdicken, etwa zwischen 1 und 3 Millimeter, erfordern oft Stromstärken zwischen 40 und 200 Ampere. Bei Materialien, die dicker als 3 Millimeter sind, kann die benötigte Stromstärke 200 Ampere überschreiten und je nach Material und Dicke bis zu 250 oder 300 Ampere betragen.
WIG-Brenner
Der WIG-Brenner ist das Handstück, mit dem der Schweißer die Elektrode hält und steuert. Der Brenner ist über Kabel und Gasschlauch mit der Stromquelle und der Gasversorgung verbunden. Er ist für die Führung des Lichtbogens und die Zufuhr von Schutzgas verantwortlich. Brenner sind in verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich, abhängig von der Anwendung und den Anforderungen des Schweißvorgangs.
Wolfram-Elektrode
Die Wolfram-Elektrode wird im Brenner eingespannt. An ihrer Spitze springt der Lichtbogen zum Werkstück über. Wolfram wird wegen seines hohen Schmelzpunkts und seiner großen Haltbarkeit als Elektrodenmaterial verwendet, es ist zwar langzeitstabil, gehört in einem Schweißgerät aber zu den Verschleißteilen.
Fußpedal
Ein Fußpedal wird verwendet, um die Stromstärke während des Schweißvorgangs zu steuern. Das ermöglicht es dem Schweißer, die Wärmezufuhr in einem weiten Bereich zu variieren. Nützlich ist die Steuerung immer dann, wenn präzise Schweißnähte erforderlich sind oder wenn mit unterschiedlich dicken Materialien gearbeitet wird.
Schutzgasversorgung
WIG-Schweißen erfordert ein reaktionsträges Schutzgas, in der Regel Argon oder eine Argon-Helium-Mischung. Das Gas schützt die Schweißstelle vor atmosphärischer Beeinflussung.
Kühlsystem
Viele Hochleistungs-Schweißgeräte sind mit einem Kühlsystem ausgestattet, das entweder per Luft- oder Wasserkühler funktioniert. Mit dem Kühler lässt sich die Temperatur des Brenners und der Elektrode während der Schweißarbeit regulieren.
Gasregler und -flussmesser
Regler und Flussmesser sind an der Gasversorgung angebracht und steuern den Druck und die Menge des Gases, das zum Brenner strömt.
Steuereinheit
Die Steuereinheit umfasst Bedienelemente und Anzeigen am Schweißgerät, mit denen sich Parameter wie Stromstärke, Pulsfrequenz, Gasfluss und mehr einstellen lassen.
WIG-Schweißgeräte unterscheiden sich in mehreren wesentlichen Aspekten von MAG- und MIG-Geräten. WIG verwendet eine nicht abschmelzende Wolframelektrode. Diese Elektrode bleibt während des Schweißprozesses intakt und schmilzt nicht ab. MIG und MAG nutzen dagegen eine durchgehend zuführende, abschmelzende Drahtelektrode. Dieser Draht dient gleichzeitig als Zusatzwerkstoff und Elektrode, wobei er kontinuierlich abgeschmolzen wird.
WIG und MIG verwenden verwende reaktionsträge Gase wie Argon oder Helium, um die Schweißstelle vor atmosphärischer Kontamination zu schützen. MAG nutzt dagegen aktive Gase wie Kohlendioxid oder Mischgase, die sowohl passive als auch aktive Komponenten enthalten. Diese Gase reagieren mit dem geschmolzenen Metall, was zu verschiedenen Eigenschaften in der Schweißnaht führen kann.
WIG ist besonders für dünne Materialien und hochwertige Schweißnähte geeignet und wird deshalb oft bei Edelstahl, Aluminium und anderen Nichteisenmetallen verwendet. MIG und MAG sind im Allgemeinen für dickere Materialien und für schnelleres Schweißen im Einsatz. MIG wird typischerweise bei Nichteisenmetallen verwendet, während MAG häufig bei Eisenmetalle zu finden ist.
Was bedeuten E-Hand und HF-Zündung?
Der Begriff E-Hand bezieht sich auf das Handschweißen mit einer Elektrode, auch bekannt als Lichtbogen-Handschweißen. E-Hand-Schweißen verwendet eine beschichtete Stabelektrode, die im Schweißprozess abschmilzt und gleichzeitig als Zusatzmaterial und Schutzgasquelle dient. Obwohl E-Hand nicht direkt ein Bestandteil des WIG-Schweißprozesses ist, können einige WIG-Geräte auch für das E-Hand-Schweißen konfiguriert werden. Das verleiht den Geräten eine größere Flexibilität.
Die HF- oder Hochfrequenz-Zündung ist eine spezifische Zündmethode beim WIG-Schweißen. Diese Technologie zündet den Schweißlichtbogen ohne direkten Kontakt zwischen der Wolfram-Elektrode und dem Werkstück. Die HF-Zündung nutzt einen Hochfrequenzstrom zum Erzeugen einer Spannungsbrücke zwischen der Elektrode und dem Werkstück. Dabei entsteht ein Funke, und der Lichtbogen wird gezündet.
Was ist unter Puls-Wolframinertschweißen zu verstehen?
Beim Puls-Wolframinertschweißen pulsiert die Schweißstromstärke zyklisch zwischen einem höheren und einem niedrigeren Wert. Diese Methode verbessert die Kontrolle über den Schweißprozess, insbesondere bei schwierigen Schweißaufgaben oder beim Schweißen dünner oder empfindlicher Materialien. Hauptvorteil des Pulsens:
Es reduziert die durchschnittliche Wärmezufuhr und minimiert damit das Verziehen und die thermische Verformung des Werkstücks. Das Verfahren ist besonders häufig in der Luft- und Raumfahrt anzutreffen, aber auch in der Biomedizin, bei der Herstellung von Kunstwerken und in der Restaurierung, da in diesen Bereichen Präzision und Qualität der Schweißnaht besonders entscheidend sind.