Schutzgasschweißen

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Was ist Schutzgasschweißen?

Schutzgasschweißen ist ein Schweißverfahren, das zur Gruppe der Schmelzschweißverfahren zählt. Es ordnet sich in die Unterkategorie des Lichtbogenschweißens ein, da mit einem offenen Lichtbogen in geschützter Atmosphäre gearbeitet wird. Besonders für das Schutzgasschweißen ist die Anwendung von Schutzgasen (Argon, Helium, Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid/CO2). Sie schützen durch ihr Abschirmen der Umgebungsluft vor chemischen Reaktionen. Es gibt verschiedene Varianten von Schutzgasschweißen. Dazu gehören: Metallschutzgasschweißen (MSG), Metall-Inertgasschweißen (MIG), Metall-Aktivgasschweißen (MAG), Wolframinertgasschweißen (WIG/TIG), Orbitalschweißen und Plasmaschweißen.

Auch oft gesucht: Schweißen, Lichtbogenschweißen


Verfahren

Beim Schutzgasschweißen werden verschiedene Verfahren angewandt. Es kann dabei entweder ein intertes, aktives oder Mischgas verwendet werden, das eine schützende Umgebung bildet. Folgende Verfahren werden unterschieden:

Metallschutzgasschweißen (MSG)

Beim teilmechanischen Metallschutzgasschweißen wird mit inerten oder reaktionsfreudigen Gasen auf verschiedene Art gearbeitet. Inert bedeutet, dass die Gase keine Reaktion mit der Schmelze eingehen; die reaktionsfreudigen hingegen gehen die gewollte chemische Reaktion ein. Die beiden hierfür angewandetn Vefahren sind das Metall-Inertgasschweißen und Metall-Aktivgasschweißen - kurz: MIG und MAG. Diese Schweißverfahren werden für die meisten Werkstoffe eingesetzt. MSG bezeichnet ein Lichtbogenschweißverfahren, wobei ein abschmelzender Schweißdraht stetig auf die Werkstücke nachgeführt wird. Angetrieben wird er von einem Motor, bei dem die Geschwindigkeit beliebig einstellbar ist. Die Dicke des eingesetzten Schweißdrahts kann variieren und liegt im Schnitt bei ca. 1mm. Während dieses Prozesses wird das inerte oder aktive Gas eingesetzt, wodurch das (metallische) Werkstück vor Oxidation geschützt wird. So kann die Schweißnaht nicht oder nur wenig ungewollt beeinflusst werden.

  • Beim Metall-Inertgasschweißen (MIG) brennt ein Lichtbogen zwischen Werkstück und Drahtelektrode. Das eingesetzte Schutzgas besteht meist aus Argon, Helium oder einem Schutzgasgemisch. Man setzt dieses Schweißverfahren oftmals bei Nichteisen-Metallen (NE-Metalle) wie Aluminium ein.
  • Das Metall-Aktivgasschweißen (MAG) funktioniert gleich wie das MIG-Schweißen. Allerdings wird hierbei mit CO2 oder Mischgasen gearbeitet. Bei den Mischgasen wird in den meisten Fällen Argon eingesetzt. Verwendung findet dieses Schutzgasschweißverfahren bei der Stahlbearbeitung.

Weitere Möglichkeiten, wie das Einbringen von Fülldrähten, helfen, das Schweißvolumen zu erhöhen und Oxidation der Schweißnaht zu verhindern. Vorteile des Metallschutzgasschweißverfahrens sind die höhere Produktivität im Vergleich zum Handschweißen durch den geringeren Einsatz an Elektroden, sowie die hohen Abschmelzleistungen.

Wolfram-Inertgasschweißen (WIG/TIG)

Das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißen) wird in den USA als Tungsten Inert-Gaswelding (TIG) bezeichnet. Dieses Schweißverfahren funktioniert ähnlich wie das MIG, benötigt allerdings etwas mehr Zeit. Daher kommt es in vielen Fällen nur zum Einsatz, wenn eine hohe Qualität sehr wichtig ist. Es werden inerte Gase eingesetzt, meist Argon oder Helium - so werden keine chemischen Reaktionen eingegangen. WIG gehört zu den Lichtbogenschweißverfahren. Geschweißt wird mit Gleich- oder Wechselstrom. Beim Schweißen wird dann ein brennender Lichtbogen zwischen dem Werkstück und der Elektrode gebracht. Die eingesetzte Elektrode besteht aus hierbei aus Wolfram. Dieser besitzt einen sehr hohen Schmelzpunkt, sodass die Elektrode im Gegensatz zu anderen Verfahren nicht schmilzt. Vorteile von WIG-Schweißen sind:

  • die hohe Schweißnahtqualität
  • die Kompatibilität mit jedem schmelzbaren Werkstoff (auch dünne Bleche und Aluminium)
  • die geringe Gesundheitsbelastung durch das fast vollständige Ausbleiben von Schweißrauchen
  • das Anpassen und individuelle Abstimmen des eingesetzten Schweißstroms und Schweißzusatzes

Orbitalschweißen

Als Orbitalschweißen wird das Schutzgasschweißverfahren genannt, das maschinell mit einem 360 Grad agierenden Lichtbogen angetrieben wird. Dafür wird der Schweißkopf bzw. die Schweißzange mechanisch in eine Halterung eingepasst und um das Werkstück herumgeführt. Die eingesetzten Gase sind dieselben wie beim Metall-Inertgasschweißen und Wolfram-Inertgasschweißen, d.h. die Gase reagieren nicht chemisch. Mithilfe dieses Verfahrens können beispielsweise Rohre oder weitere Rundkörper einfach geschweißt werden. Das Orbitalschweißen findet auf zwei Arten statt:

  • Geschlossen: Die Schweißzange umschließt das Rohr vollständig. Beim Schweißprozess kommen keine Schweißzusätze hinzu, da die Verkapselung durch den Oxidationsschutz dies nicht zulässt. Diese Anwendung ist vor allem für nichtrostenden Stahl sinnvoll.
  • Offen: Die Schweißzange umschließt das Rohr nicht komplett, wodurch das Schutzgas in keiner Kammer gehalten wird. Hier können Schweißzusätze hinzukommen.

Da dieses Verfahren dem MIG und WIG sehr ähnlich ist, können sehr viele Materialien geschweißt werden. Ein zusätzlicher Vorteil bietet die 360 Grad Einstellung. So können Rohre für Pipelines oder Kessel einfach geschweißt werden.

Plasmaschweißen (WP-Schweißen)

Beim Plasmaschweißen werden die Werkstücke durch einen Plasmastrahl teilautomatisiert oder automatisiert verschweißt. Das Plasma entsteht durch hoch erhitztes und elektrisch leitendes Gas. Hier brennt der Lichtbogen wie beim WIG-Schweißen zwischen der Wolframelektrode und dem Werkstück. Im Gegensatz zu diesem Schweißvorgang brennt beim Plasmaschweißen der Lichtbogen nicht frei, sondern eingeschnürt in einer wassergekühlten Düse. Das hier eingesetzte Gas ist in fast allen Fällen Argon, das ionisiert wird. Ein sog. Pilotlichtbogen hilft, den eigentlichen Lichtbogen berührungslos zu entzünden. Weitere Vorteile sind:

  • der Lichtbogen ist im Gegensatz zum WIG-Schweißen konzentrierter
  • es können höhere Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden
  • geringere Nahtbreite und Verzug, wodurch eine höhere Schweißqualität erreicht werden kann
  • gut wärmeleitfähige Metalle wie Kupfer sind einfacher zu bearbeiten

Das Plasmaschweißen kann in weitere Kategorien wie Mikroplasmaschweißen, Plasmakurzzeitschweißen oder Plasmapulverschweißen unterteilt werden. Welches Verfahren wann eingesetzt wird hängt hierbei von den jeweiligen Anforderungen an Werkstück und Situation ab.

Einsatzbereiche

Arten von Schutzgasschweißgeräten

Hersteller von Schutzgasschweißgeräten