Die 5 Lichtbogenarten beim MIG/MAG-Schweißen, 2. Teil

Die 5 Lichtbogenarten beim MIG/MAG-Schweißen, 2. Teil

Das MIG/MAG-Schweißen gehört zu den SchutzgasSchweißverfahren. Die Elektrode besteht aus einer abschmelzenden Drahtelektrode. Zwischen ihr und dem Werkstück brennt ein Lichtbogen, der von Schutzgasen stabilisiert wird. Die Schutzgase schirmen aber auch das Schmelzbad vor atmosphärischen Einflüssen ab.

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Die 5 Lichtbogenarten beim MIG_MAG-Schweißen, 2. Teil

Tatsächlich spielt der Lichtbogen beim MIG/MAG-Schweißen also eine entscheidende Rolle. Allerdings gibt es nicht nur den einen Lichtbogen. Stattdessen werden fünf verschiedene Lichtbogenarten voneinander unterschieden.

In einem zweiteiligen Beitrag schauen wir uns die Lichtbogenarbeiten beim MIG/MAG-Schweißen einmal näher an. Dabei haben wir im 1. Teil Fachwissen zum Kurzlicht-, Übergangslicht- und Langlichtbogen vermittelt.

Hier ist der 2. Teil!:

  1. Sprühlichtbogen

Der Sprühlichtbogen setzt voraus, dass das verwendete Schutzgasgemisch zu mindestens 80 Prozent aus Argon besteht. Bei Schweißarbeiten unter dem Sprühlichtbogen werden in erster Linie Drähte verwendet, die einen Durchmesser zwischen 1,0 und 1,6 mm haben.

Seltener werden Drähte mit einem Durchmesser von 0,8, 2,0 oder 2,4 mm verschweißt. Angewendet wird der Sprühlichtbogen hauptsächlich, um Werkstücke mit einer Stärke von mehr als 4 mm zu fügen. Daneben sind Auftragsschweißungen ein klassischer Anwendungsbereich.

Obwohl die Kosten für Drähte mit kleinerem Durchmesser höher sind, ist ihr Einsatz wirtschaftlicher. Das liegt an der hohen spezifischen Strombelastung der Drahtelektrode, die bis zu 300 Ampere pro Quadratmillimeter beträgt.

Trotz gleicher Stromstärke und identischer Lichtbogenspannung ist die Abschmelzleistung dadurch deutlich höher.

Mischgase tragen im Allgemeinen dazu bei, dass der Materialübergang feintropfiger wird und sich so weniger Spritzer bilden. Gleichzeitig stabilisieren sie den Lichtbogen besser.

Einer Spritzerbildung kann der Schweißer aber auch dadurch entgegenwirken, dass er die unteren Grenzwerte für die Spannung des Lichtbogens einhält.

Die Tabelle nennt die Richtwerte für das Verschweißen von kohlenstoffhaltigen und niedriglegierten Stählen. Wendet der Schweißer ein manuelles Verfahren an, orientiert er sich an den Mittelwerten.

Im Unterschied dazu stellt er bei maschinellen Schweißverfahren die höheren Werte ein. Arbeitet er mit einer austenitischen Drahtelektrode, reduziert er die Stromstärke um 10 bis 15 Prozent.

Drahtdurchmesser 0,8 mm 1,0 mm 1,2 mm
Stromstärke 140 – 190 A 170 – 260 A 220 – 320 A
Spannung 22 – 26 V 23 – 27 V 25 – 30 V
Vorschub 4,0 – 15,0 m/min 3,5 – 12,0 m/min 2,5 – 10,0 m/min
Abschmelzleistung 2,1 – 3,7 kg/h 2,4 – 4,0 kg/h 2,8 – 4,6 kg/h
Drahtdurchmesser 1,6 mm 2,4 mm 3,2 mm
Stromstärke 260 – 390 A 340 – 490 A 400 – 580 A
Spannung 26 – 34 V 30 – 36 V 34 – 38 V
Vorschub 2,0 – 6,0 m/min 2,5 – 3,5 m/min 1,2 – 2,2 m/min
Abschmelzleistung 3,2 – 6,2 kg/h 3,2 – 8,0 kg/h 4,5 – 8,5 kg/h

Eine erweitere Anwendung vom Schweißen unter dem Sprühlichtbogen besteht darin, mit einem stromlosen Kaltdraht als Zusatz zu schweißen. In diesem Fall wird dem Lichtbogen seitlich ein zweiter, stromloser Draht zugeführt. Dieser Draht hat üblicherweise einen Durchmesser von 1,6 oder 2,4 mm.

Durch den Zusatz erhöht sich einerseits die Abschmelzleistung um bis zu 80 Prozent. Andererseits sind die Abbrandverluste und der Einbrand deutlich geringer.

Vor allem bei Auftragsschweißungen ist das ein großer Vorteil. Doch auch wenn Schweißnähte mit vergleichsweise großen Querschnitten aufgefüllt werden müssen, kommen die Stärken dieses Verfahrens zum Tragen.

  1. Impulslichtbogen

Der Impulslichtbogen ermöglicht, dass sich die Tropfen von der Drahtelektrode spritzerarm und ohne Kurzschlüsse ablösen. Das ist auch der Fall, wenn die Leistung des Lichtbogens vergleichsweise klein ist und ansonsten zu einem Kurzlichtbogen führen würde. Der Schweißstrom verläuft in Impulsen.

Dadurch kommt es beim Schweißen zu folgenden Vorgängen:

  • Der Lichtbogen, der bei einer kleinen Grund-Stromstärke brennt, schmilzt die Drahtelektrode und den Grundwerkstoff an.

  • Der Grundstrom wird durch einen höheren Impulsstrom überlagert. Dadurch lösen sich ein oder mehrere Tropfen ab und gehen ohne Kurzschluss in das Schweißbad über.

  • Die Stromstärke sinkt wieder auf den Grundwert und der Lichtbogen brennt bei diesem niedrigen Wert bis zum nächsten Stromimpuls.

In welcher Anzahl und Häufigkeit sich Tropfen von der Drahtelektrode lösen, kann durch die Frequenz der Stromimpulse gezielt gesteuert werden.

Beim Schweißen unter dem Impulslichtbogen können dickere Drahtelektroden eingesetzt werden. Das ist deshalb ein Vorteil, weil das Zuführen von dickeren Drahtelektroden einfacher ist.

Je nachdem, ob der Schweißer dünne oder dicke Bleche fügt, Wurzel-, Füll- oder Decklagenschweißungen durchführt oder in einer Zwangsposition schweißt, kann er die Impulsfrequenz so einstellen, dass er optimale Parameter hat und Tropfenübergänge ohne Spritzer entstehen.

Als Schutzgase eignen sich Gasgemische, die viel Argon und nicht mehr als 18 Prozent Kohlendioxid enthalten. Die großen Stärken der Impulslichtbogentechnik zeigen sich beim Schweißen von Aluminium, Nickel und korrosionsbeständigen Chrom- und Chrom-Nickel-Stählen, aber auch bei hochfesten, feinkörnigen Baustählen und kaltzähen Stählen.

Die Richtwerte für das Schweißen unter dem Impulslichtbogen sind folgende:

Drahtdurchmesser 1,0 mm 1,2 mm
Stromstärke 80 – 280 A 100 – 340 A
Spannung 20 – 32 V 22 – 35 V
Vorschub 3,0 – 18,0 m/min 2,0 – 12,0 m/min
Abschmelzleistung 1,0 – 6,0 kg/h 0,9 – 5,8 kg/h

Die Schutzgase

Die Schutzgase beim MIG/MAG-Schweißen richten sich zum einen nach den Werkstoffen, die gefügt werden sollen, und zum anderen nach den Anforderungen an die Güte der Schweißnaht und die Spritzerfreiheit.

Kohlendioxid kommt hauptsächlich dann zur Anwendung, wenn unlegierte Baustähle gefügt und Verschleißpanzerungen hergestellt werden.

Beim Schweißen von un- oder niedriglegierten Stählen werden Mischgase bevorzugt. Sie sorgen für hochwertige Schweißnähte, einen gleichmäßigen Einbrand und kaum Spritzer.

Argon mit einem Zusatz von 1 bis 5 Prozent Sauerstoff oder 2 bis 3 Prozent Kohlendioxid wird eingesetzt, um hochlegierte ferritische und austenitische Schweißzusätze zu verarbeiten.

Verglichen mit Mischgasen, lassen sich so die Abbrandverluste der Legierungsbestandteile reduzieren und sehr feintropfige, fast spritzerfreie Werkstoffübergänge erzielen.

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Rudolf Bozart, Baujahr 1964 Schweißfachingenieur, Gerd Meinken geboren 1972, Schweißwerkmeister, Thorsten Kamps, geboren 1981 Coautor und Christian Gülcan, Betreiber der Webseite, schreiben hier alles Wissenswerte zu Schweißtechniken und Schweißverfahren, geben Tipps und Anleitungen zu Berufen, Schweißgeräten, Materialkunde und Weiterbildung.

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