Schutzgasschweißen

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Was ist Schutzgasschweißen? Definition:

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) mit Metall-Inertgasschweißen (MIG) und Metall-Aktivgasschweißen (MAG), Wolframinertgasschweißen (WIG/TIG), Orbitalschweißen und Plasmaschweißen.

Auch oft gesucht: Schweißen, Lichtbogenschweißen

Verfahren

Wie funktioniert Schutzgasschweißen? - Grundlagen des MIG/MAG-Schweißens

Beim Schutzgasschweißen werden verschiedene Verfahren angewandt. Es kann dabei entweder ein intertes, aktives oder Mischgas verwendet werden, das eine schützende Umgebung bildet. Eine Anleitung für den genauen Vorgang des MIG bzw. MAG Schweißens gibt es in diesem Video. Grundsätzlich aber werden folgende Verfahren 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. Der Unterschied zwischen MIG und MAG Schweißen ist Folgender:

  • Beim Metall-Inertgasschweißen (MIG Schweißen) brennt ein Lichtbogen zwischen Werkstück und Drahtelektrode. Das eingesetzte Schutzgas besteht beim MIG Schweißen meist aus Argon, Helium oder einem Schutzgasgemisch. Man setzt das MIG-Schweißverfahren oftmals bei Nichteisen-Metallen (NE-Metalle) wie Aluminium ein.
  • Das Metall-Aktivgasschweißen (MAG Schweißen) 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 das MAG Schweißverfahren 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:

  • eine höhere Produktivität im Vergleich zum Handschweißen: Dies entsteht durch den geringeren Einsatz an Elektroden.
  • hohe Abschmelzleistungen: Diese können durch Mehrdrahtschweißen oder T.I.M.E Schweißen erreicht werden.

Genauere Informationen zu den spezifischen Vorgängen und Varianten des T.I.M.E Schweißens sind auf Wikipedia zu finden. Hier liefert Wikipedia auch theoretische Informationen zu CMT-Schweißen und dem ColdArc-Verfahren.

Lichtbogenarten

Beim Schweißen gibt es unterschiedliche Schweißlichtbögen, die abhängig von den eingesetzten Werkstoffen, sowie dem spezifischen Aufbau der Materialien ist. Es kann beim Schutzgasschweußen zwischen mehreren Lichtbogenarten differenziert werden:

  • Kurzlichtbogen: Hierbei wechseln sich ein Kurzschluss und ein freier Lichtbogen ab.
  • Sprühlichtbogen: Hierbei entsteht kein Kurzschluss beim Abschmelzen.
  • Übergangslichtbogen: Hierbei wird zwischen Kurzschluss und ohne Kurzschluss gewechselt.
  • Impulslichtbogen: Hierbei wird vorhandener Grundstrom überlagert.
  • Wechselstromlichtbogen: Hierbei werden Legierungen der Werkstoffe aufgebrochen, wobei ein einfacher Werkstoffübergang möglich ist.

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

Schutzgasschweißen wird fast immer angewandt, wenn sehr hohe Abschmelzleistungen erreicht werden sollen. Daher ist dieses Schweißverfahren jederzeit anwendbar.

Die Schutzgasschweißverfahren werden in fast allen Bereichen bei allen Materialien eingesetzt, bei denen es Schweißaufgaben an un- und niedriglegierten Stählen, hochlegierten Stählen, Nickelbasiswerkstoffen und Aluminium erfordert.

Es können sowohl dünne Bleche (ab 0,8mm Materialstärke, bspw. Autobleche) als auch stärkere Bleche (ab 10mm Materialstärke) geschweißt werden. Eingesetzt werden entweder handgeführte Brenner oder vollmechanisierte/vollautomatisiere Trägersysteme. Dazu gehören Portale oder Roboter.

Da Schutzgasschweißen sehr anwenderfreundlich, einfach zu bedienen und ohne großen Aufwand und Schlacke auskommt, wenden viele Anfänger dieses Verfahren an. Profis bedienen sich unter den Schutzgasschweißverfahren meist dem WIG-Schweißen, da hierbei vor allem qualitativ hochwertige Nähte entstehen.

Schutzgasschweißgeräte

Welches Schweißgerät ist das Richtige?

Es gibt aufgrund der Vielzahl an Schutzgasschweißverfahren auch unterschiedliche Schutzgasschweißgeräte. Die am häufigsten verwendeten sind hierbei MIG-, MAG- und WIG-Schweißgeräte. Die unterschiedlichen Geräte unterschiedlicher Hersteller liefern unterschiedliche (Einstellungs-)Möglichkeiten. Gute Geräte sollten folgende Voraussetzungen mitbringen:

  • eine feine Justiermöglichkeit für Stromstärke und Drahtvorschub
  • individuelle Regelung der Gaszufuhr
  • individuelle Anpassung an Dicke des Schweißdrahts
  • idealerweise Einstellungsmöglichkeiten für intervallartigen Drahtvorschub, wodurch eine gleichmäßige Punktnaht möglich ist
  • entsprechender Lieferumfang
  • passende Kühlungsmöglichkeit

Viele günstige Schutzgasschweißgeräte besitzen keine passenden Justiermöglichkeiten. So können die Schweißnähte nicht individuell auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnitten werden. Probleme, die sehr oft auftauchen:

  • Qualität, Stabilität und Langlebigkeit der Schweißnaht sind aufgrund ungenauer Einstellungsmöglichkeiten mangelhaft
  • Stocken des Lichtbogens durch Haken im Drahtvorschub führt zu verhinderter Abschmelzung des Drahtes
  • Schwankungen im Stromnetz schaden den Geräten aufgrund mangelnder Absicherung
einfacher Aufbau Schweißgerät, Illustration Schweißgerät
Einfacher Aufbau eines WIG-Schweißgeräts

Unterschiede von MSG und WIG:

  • WIG-Schweißgeräte geben beim Schweißvorgang weniger Funken von sich und es entstehen nur wenige Gase
  • WIG-Schweißgeräte bieten die Möglichkeit, den Schweißzusatz extra hinzuzufügen und entsteht kaum Schlacke
  • MSG-Schweißgeräte sind gerade für Anfänger interessant und leicht zu bedienen
  • MSG-Schweigeräte benötigen weniger Aufwand und schweißen gerade normales Stahlböech am Einfachsten

Hersteller von Schutzgasschweißgeräten

Eine genauere Übersicht über die einzelnen Spezialitäten der jeweiligen Hersteller sind auf der induux-Herstellerseite sowie im Artikel Schweißen zu finden.

  • KUKA baut Schweißroboter für u.a. das Schutzgasschweißen
  • REHM stellt Schweißgeräte für das MIG-/MAG-/WIG-Schweißen her
  • MERKLE liefert Schutzgasschweißgeräte aller Art aus
  • CLOOS bietet neben den Schutzgasschweißgeräten auch die Produktwelt QIROX (Schweißroboter) an
  • EWM entwickelt ebenso MIG-/MAG-/WIG-Schweißgeräte
  • ESAB ist ein großer Hersteller von Schweiß- und Schneideausrüstung

Schutzgasschweißen Angebote

Schutzgasschweißen im Lieferanten- & Hersteller-Verzeichnis