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WIG-Schweißen - Wolfram-Inert-Gas Schweißen

Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inert-Gas Schweißen) brennt der Lichtbogen zwischen der nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Dabei umgibt ein inertes Gas die Elektrode und das Schmelzbad. Der Gasschutz verhindert die bei hohen Temperaturen zu erwartende Oxidation der Elektrode und des Werkstücks durch Luftsauerstoff. Das inerte (inaktive) Gas schützt die Schweißstelle vor der Umgebungsluft. Zum Füllen der Nahtfugen oder zum Auftragen wird Zusatzwerkstoff vom Schweißer manuell hinzugefügt.

Erfahren Sie hier mehr über die Vor- und Nachteile, welche Schutzgase für WIG-Schweißen geeignet sind und wie man Fehlern vorbeugen kann:

Was ist WIG-Schweißen?

Wolfram-Inert-Gas Schweißen

WIG-Schweißen gehört zu den Schmelzschweißverfahren. Aus den drei Wörtern Wolfram-Inert-Gas ist die Abkürzung entstanden. Beim WIG-Schweißen brennt der Lichtbogen zwischen der nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Dabei umgibt ein inertes Gas die Elektrode und das Schmelzbad. Der Gasschutz verhindert die bei hohen Temperaturen zu erwartende Oxidation der Elektrode und des Werkstücks durch Luftsauerstoff. Das inerte (inaktive) Gas schützt die Schweißstelle vor der Umgebungsluft. Zum Füllen der Nahtfugen oder zum Auftragen wird ein Zusatzwerkstoff manuell durch den Schweißer verwendet.

Welche Vor- und Nachteile hat das WIG-Schweißen?

Für welche Materialien und Anwendungsbereiche ist das WIG-Schweißen geeignet?

• Aluminium und Aluminiumlegierungen
• Kupfer und Kupferlegierungen
• Nickel und Nickellegierungen
• Niedriglegierte Stähle
• Hochlegierte Stähle
• Sondermetalle wie Titan, Zirkonium, Tantal, Magnesium

Das Schweißen dieser Metalle vorwiegend im Stahl- und Geländerbau, Luft- und Raumfahrtindustrie, Rohrleistungsbau, Stahlbau, Maschinenbau, Kfz-Bereich oder der Lebensmitteltechnik Anwendung.

Schutzgase für optimale Schweißergebnisse

Argon (ISO 14175-I1-Ar) mit der Reinheit 4.6 (99,996 Vol.-%) ist das Standardschutzgas und anwendbar für alle Werkstoffe. Für die reaktiven Werkstoffe wie Titan, Tantal usw. wird die Qualität 4.8 empfohlen. Durch Zusätze von Helium bzw. Wasserstoff lassen sich die Eigenschaften des Schutzgases beeinflussen. Beachtet werden muss jedoch die Werkstoffverträglichkeit.

Schweißanlagen / Stromwahl

Es sind abhängig vom Werkstoff 30 – 50 A/mm Wanddicke notwendig. Daraus ergeben sich Richtwerte für die notwendige Leistung der Stromquelle.

Die Wahl der Stromart ist werkstoffabhängig.

Wolframelektroden

Je nach Stromart werden reine oder mit oxidischen Zusätzen versehene Wolframelektroden (DIN EN ISO 6848) verwendet. Die Oxide beeinflussen die Lichtbogenstabilität und das Zündverhalten positiv. Darüber hinaus wird die Standzeit erhöht und es ist eine höhere Elektrodenbelastbarkeit möglich. Damit kann bei konstanter Stromstärke mit einer dünneren Elektrode gearbeitet werden. Dadurch ergibt sich ein konzentrierter Einbrand mit weniger Verzug. Elektroden mit Thoriumoxid können heute durch andere Oxide oder Mischoxide ersetzt werden, weil Thorium ein schwach radioaktives Element ist und zusätzliche Maßnahmen erfordert.
Die folgende Zusammenstellung (Auszug aus DIN EN ISO 6848) zeigt die Strombelastbarkeit.

Durch die richtige Wahl der Wolframelektrode und deren Vorbehandlung lassen sich die Lichtbogeneigenschaften und die Nahtgeometrie beeinflussen.

Oxidische Zusätze und Feinschliff in Längsrichtung. Dieser Schleifvorgang ist nur mit speziellen Vorrichtungen und Schleifgeräten möglich.

• Einbrandverhalten und Nahtbreite
• Spitzenwinkel von 30° – 60° werden für gutes Einbrandverhalten empfohlen
• Generell geringer Spitzenwinkel - tieferer Einbrand
• Größerer Spitzenwinkel - erhöhte Nahtbearbeitung

Anwendungshinweise und Fehlervermeidung

Neben der richtigen Wahl der Schweißparameter, der Gasdüsengröße und der Schutzgasmenge ist auch die Brennerführung und falls erforderlich, die Zugabe des Schweißzusatzes zu beachten. Die Brennerneigung in Schweißrichtung ist stechend ca. 15° – 40°.
Die wichtigsten Regeln zur sicheren und fehlerfreien Durchführung des WIG-Schweißens sind:

Regel 1: Sauberkeit

Der Schweißnahtbereich muss frei von Fett, Öl und sonstigen Verunreinigungen sein. Ebenfalls ist auf sauberen Schweißzusatz und saubere Handschuhe des Schweißers zu achten. Dies gilt besonders beim Fügen von Aluminium, um die Porenbildung zu verhindern. Wurzelseitig sind die Kanten zu brechen.

Regel 2: Schweißzusatzführung

Das abzuschmelzende Ende des Schweißzusatzes muss immer im Schutzgasmantel geführt werden – Verhinderung von Oxidation. Der Schweißzusatz ist unter einem kleinen Winkel, auf die Werkstückoberfläche bezogen, zu führen.

Regel 3: Gasempfindliche Werkstoffe

Beim Schweißen gasempfindlicher Werkstoffe muss zusätzlich zum Wurzelschutz mit Zusatzgasschutz (Schleppdüse) hinter der Schutzgasdüse gearbeitet werden, um eine Versprödung zu vermeiden.

Regel 4: Wolframelektrodentyp und -durchmesser

Wolframelektrodentyp und -durchmesser sind auf den jeweiligen Werkstoff, Stromstärkenbereich und auf die Schutzgaszusammensetzung abzustimmen.

Regel 5: Schliff der Wolframelektrode, Rautiefe

Der Anschliff der Elektrodenspitze soll in axialer Richtung erfolgen. Je geringer die Rautiefe der Spitzenoberfläche ist, desto ruhiger brennt der Lichtbogen und umso höher ist die Standzeit. Beim Anschleifen der Wolframelektrode muss die Schleifscheibe gegen die Elektrodenspitze laufen, um ein Abbrechen des spröden Werkstoffes zu vermeiden.

Regel 6: Schutzgasmenge, Gasschutz

Die Schutzgasmenge ist der jeweiligen Schweißaufgabe bzw. der Gasdüsengröße anzupassen. Nach Schweißende muss das Gas lange genug strömen, um das erkaltende Schmelzbad und die Wolframelektrode ausreichend vor Oxidation zu schützen. Für die Varigon® Schutzgase gelten folgende Angaben:

*Mindestschutzgasmenge geteilt durch Korrekturfaktor ergibt den am Messsystem einzustellenden Durchfluss. Beispiel: Varigon®HE70: 12l/min Durchflussmenge am Gas-Messsystem (20:1,70)

Fehlervermeidung

Die richtige Belastung der Wolframelektrode ist wichtig zur Vermeidung von Fehlern

• Wechselstrom
  Unterbelastet - Lichtbogen unruhig
  Überbelastet - abtropfende Wolframelektrode führt zu Wolframeinschlüssen
• Gleichstrom
  Unterbelastet - Lichtbogen instabil
  Überbelastet - Zerstörung der Wolframelektrodenspitze führt zu Lichtbogenunruhen

Belastung von Wolframelektroden

Fehler können auch durch falsche Brenner- und Schweißzusatzführung verursacht werden. Nachstehend sind einige typische Fehler beim WIG-Schweißen und die möglichen Auswirkungen auf die Schweißnaht zusammengestellt.