Ratgeber zum MIG/MAG-Schweißen, 2. Teil

Ratgeber zum MIG/MAG-Schweißen, 2. Teil 

Beim MIG- und MAG-Schweißen handelt es sich um gasgeschützte Metall-Lichtbogenschweißverfahren. Und in diesem Ratgeber schauen wir uns die Schweißverfahren näher an.

Das MIG- und das MAG-Schweißen sind vielen ein Begriff. Während früher in diesem Zusammenhang vom Metall-Schutzgasschweißen die Rede war, wird gemäß der Norm ISO 857-1 inzwischen aber vom gasgeschützten Metall-Lichtbogenschweißen gesprochen.

In einem ausführlichen Ratgeber nehmen wir uns das MIG- und MAG-Schweißen einmal vor. Dabei ging es im 1. Teil um Grundsätzliches zum MIG- und MAG-Schweißen sowie um die Durchführung des Schweißvorgangs vom Zünden des Lichtbogens über die Brennerführung bis hin zum Abschluss.

Jetzt, im 2. Teil des Ratgebers, stehen die Werkstoffe beim MIG- und MAG-Schweißen im Mittelpunkt:

 

Werkstoffe beim MIG/MAG-Schweißen: un- und niedriglegierte Stähle

Un- und niedriglegierte Stähle werden üblicherweise mittels MAG-Schweißen gefügt. Als Schutzgase kommen die Mischgase M1 bis M3 zur Anwendung. Daneben ist möglich, unter reinem Kohlendioxid zu schweißen. Weil es hier im oberen Leistungsbereich aber zu einer verstärkten Spritzerbildung kommen kann, wird meist den Mischgasen der Vorzug gegeben. 

Besondere Aufmerksamkeit verlangen allerdings Stähle mit einem hohen Kohlenstoffgehalt. Denn der große Einbrand führt durch die Vermischung dazu, dass das Schweißgut recht viel Kohlenstoff aufnimmt. In der Folge drohen Heißrisse. Um diese Gefahr zu minimieren, sind Maßnahmen notwendig, die den Einbrand und damit die Vermischung verringern. Eine Möglichkeit hierbei ist, die Stromstärke niedriger einzustellen. Eine andere Möglichkeit ist, auf dem leicht vorlaufenden Schweißgut zu schweißen.

Für die Porenbildung ist bei un- und niedriglegierten Stählen in erster Linie Stickstoff verantwortlich. Er kann aus Stählen mit hohem Stickstoffgehalt stammen, weil es beim Schweißen solcher Stähle zu einer Aufmischung kommt. Weit häufiger wird der Stickstoff aber aus der Luft aufgenommen. Die Ursache in diesem Fall ist eine unvollständige Schutzgasglocke.

Um einen soliden Schutz sicherzustellen, sollte der Schweißer deshalb auf die richtige Einstellung der Schutzgasmenge achten. Außerdem sollte er vermeiden, dass der Schutzgasstrom verwirbelt wird, etwa weil die Schutzgasdüse Spritzer verursacht oder im Verlauf des Prozesses Instabilitäten auftreten. Mischgase sind gegenüber der Porenbildung empfindlicher als Kohlendioxid. Um die Empfindlichkeit zu senken, kann bei Mischgasen deshalb der Kohlendioxid-Gehalt erhöht werden.

 

Werkstoffe beim MIG/MAG-Schweißen: hochlegierte Stähle

Hochlegierte Stähle können mittels MIG- und MAG-Schweißen gefügt werden. Als Schutzgase werden dann entweder Argon-Sauerstoff- oder Argon-Kohlendioxid-Gemische verwendet.

Problematisch beim Schweißen von korrosionsbeständigen Stählen sind die Oxidhäute, die nach dem Schweißen auf und neben der Schweißnaht zurückbleiben. Da diese Oxidhäute die Korrosionsbeständigkeit verschlechtern, müssen sie vor einer Nutzung des Bauteils komplett entfernt werden. Dies kann durch Bürsten, Beizen oder Abstrahlen erfolgen. Verglichen mit dem E-Hand-Schweißen ist der Aufwand beim Säubern der Schweißnähte beim MAG-Schweißen deutlich größer.

Der wirtschaftliche Vorteil wird durch die höheren Nachbearbeitungskosten deshalb zum Teil wieder aufgehoben. Mit Blick auf den Säuberungsaufwand sind kohlendioxidhaltige Mischgase Mischgasen mit Sauerstoff-Gehalt etwas überlegen. Daher kommen sie auch häufiger zur Anwendung.

Allerdings ist der zulässige Kohlendioxid-Gehalt auf höchstens fünf Prozent begrenzt. Bei einem höheren Kohlendioxid-Gehalt im Schutzgas würde das Gas, das im Lichtbogen zerfällt, eine Aufkohlung des Schweißgutes verursachen. Dies wiederum würde die Korrosionsbeständigkeit herabsetzen.

Wenn korrosionsbeständige Stähle geschweißt werden, muss der Schweißer eine Überhitzung unbedingt vermeiden. Eine Überhitzung würde zur Ausscheidung von Chromkarbid und dadurch zur Versprödung führen. Wichtig ist deshalb, dass der Schweißer die Wärmeeinbringung genau kontrolliert und bei Bedarf Pausen einlegt, damit der Werkstoff zwischendurch etwas abkühlen kann.

Bei vollaustenitischen Stählen muss ebenfalls bei niedrigen Temperaturen geschweißt werden, weil andernfalls die Gefahr von Heißrissen besteht. Bei austenitischen Stählen verursacht Wasserstoff aber keine Versprödung. Um die Schweißgeschwindigkeit zu erhöhen und damit die Schweißleistung zu verbessern, kann dem Argon als Schutzgas etwas Wasserstoff beigemischt werden.

Wegen der Gefahr von Porenbildung sollte der Wasserstoff-Gehalt aber höchstens sieben Prozent betragen. Eine Ausnahme bilden Duplexstähle mit einer Zweiphasen-Struktur aus Austenit und Ferrit. Bei ihnen ist die Neigung zu einer wasserstoffbedingten Rissbildung wieder stärker ausgeprägt. 

 

Werkstoffe beim MIG/MAG-Schweißen: Aluminium und Aluminiumlegierungen

Aluminiumwerkstoffe werden mittels MIG-Schweißen und unter Argon als Schutzgas gefügt. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium begünstigt die Zugabe von Helium. Da Helium die Wärmeleitfähigkeit und den Wärmeinhalt der Schutzgasatmosphäre zusätzlich verbessert, kann ein tieferer und breiterer Einbrand umgesetzt werden. Ist dies nicht notwendig, beispielsweise weil dünne Alubleche geschweißt werden, kann die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden.

Dickere Aluminiumwerkstoffe erfordern eine Vorwärmung. Dadurch wird einerseits ein ausreichender Einbrand sichergestellt und andererseits die Porenanfälligkeit reduziert. Kommt ein Schutzgasgemisch mit einem Heliumgehalt zwischen 25 und 50 Prozent zum Einsatz, muss das Werkstück je nach Wandstärke weniger oder gar nicht vorgewärmt werden.

Die Problematik mit der Entfernung der Oxidhaut auf dem Schweißbad ergibt sich beim MIG-Schweißen grundsätzlich nicht. Dies liegt daran, dass der Pluspol an der Elektrode liegt und es dadurch zur sogenannten katodischen Reinigung kommt. Trotzdem ist es sinnvoll, die Oxidhäute direkt vor dem Schweißvorgang zu beseitigen.

Andernfalls könnte Wasserstoff ins Schweißgut gelangen und so zur Bildung von Poren beitragen. Während Aluminium in festem Zustand so gut wie keine Löslichkeit für Wasserstoff hat, ist Wasserstoff in flüssigem Aluminium recht stark löslich. Um Poren zu vermeiden, muss deshalb aller Wasserstoff, der im Zuge des Schweißprozesses aufgenommen wurde, wieder austreten, bevor das Schweißgut erstarrt.

Vor allem bei Aluminiumwerkstoffen mit dickeren Wandstärken ist das aber praktisch unmöglich, weshalb komplett porenfreie Schweißnähte hier nicht zu erzielen sind. Durch eine entsprechende Vorwärmung können jedoch positive Effekte erzielt werden.

 

Werkstoffe beim MIG/MAG-Schweißen: sonstige Werkstoffe

Neben Stählen und Aluminium werden auch Nickelbasislegierungen und Kupferwerkstoffe geschweißt. Dabei kommt das MIG-Schweißen zur Anwendung. Bei Nickelbasislegierungen wird Argon als Schutzgas verwendet.

Der Zusatz von geringen Mengen Wasserstoff kann die Oberflächenspannungen reduzieren und so zu saubereren Schweißnähten führen. Reinkupfer setzt, ähnlich wie Aluminium, wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit eine recht starke Vorwärmung voraus. Andernfalls drohen Bindefehler.

Das Schweißgut von Bronzedrähten kennzeichnet sich durch gute Gleiteigenschaften. Aus diesem Grund findet es bei Auftragsschweißungen Verwendung. Werden solche Schweißungen auf Eisenwerkstoffen ausgeführt, muss der Einbrand aber möglichst gering gehalten werden, denn Eisen ist in Kupfer nur begrenzt löslich. Stattdessen werden kleine Eisenkügelchen im Schweißgut eingeschlossen.

Dies wirkt sich aber nachteilig auf die Gebrauchseigenschaften aus. Um hier entgegenzusteuern, müssen die Schweißparameter entsprechend angepasst werden. Außerdem wird der Brenner so gehalten, dass der Lichtbogen nur auf dem flüssigen Schmelzbad brennt.

Mehr Anleitungen, Tipps und Ratgeber:

Thema: Ratgeber zum MIG/MAG-Schweißen, 2. Teil

 

Kommentar verfassen