Ratgeber zum WIG-Schweißen, Teil II

Ratgeber zum WIG-Schweißen, Teil II 

Das WIG-Schweißen verbreitete sich Mitte der 1930er-Jahre in den USA. Hierzulande trat es seinen Siegeszug durch Werkstätten und Industriehallen zwar erst nach dem Zweiten Weltkrieg an, sicherte sich aber sehr schnell einen festen Platz in der Fügetechnik.

Als universell einsetzbares und sauberes Schweißverfahren hat das WIG-Schweißen schließlich eine ganze Reihe an Pluspunkten zu bieten. Allerdings erfordert das WIG-Schweißen auch Wissen und Können.

In einem ausführlichen Ratgeber nehmen wir dieses Schweißverfahren deshalb einmal genauer unter die Lupe, vermitteln Basiswissen und geben den einen oder anderen Praxistipp. Dabei ging es in Teil I um den Schweißzusatz, die Schutzgasmenge, die Vorbereitung und die Zündung des Lichtbogens.

Nun, in Teil II des Ratgebers zum WIG-Schweißen, stehen weitere Aspekte bei der Durchführung des Schweißverfahrens im Vordergrund.

 

Die Durchführung des Verfahrens: die Schweißrichtung

Beim WIG-Schweißen kommt das sogenannte Nach-Links-Schweißen zum Einsatz. Wirklich eindeutig ist diese Definition aber nur dann, wenn der Schweißer Rechtshänder ist und folglich den Schweißbrenner mit der rechten Hand und den Schweißzusatz mit der linken Hand führt. Zudem beschreibt die Schweißrichtung nach links die Position aus der Perspektive des Schweißers.

Unmissverständlicher lässt sich die Schweißrichtung dadurch definieren, dass der Schweißstab vor dem Brenner in Schweißrichtung geführt wird. Mit Ausnahme der Fallnahtschweißung kommt diese Schweißrichtung in allen Positionen zur Anwendung. Beim Auftragsschweißen wird gelegentlich aber auch nach rechts geschweißt, um so eine höhere Abschmelzleistung zu erzielen.

 

Die Durchführung des Verfahrens: die Führung des Schweißbrenners

Beim WIG-Schweißen wird der Brenner senkrecht, um etwa 20 Grad in Schweißrichtung geneigt, ausgerichtet. Der Schweißstab wiederum wird vergleichsweise flach, in einem Winkel von etwa 15 Grad zur Werkstückoberfläche zugeführt. Durch den Lichtbogen schmilzt zunächst ein Schmelzbad auf.

In diesem Schmelzbad schmilzt dann auch der Schweißstab ab. Der Schweißer bewegt den Schweißstab währenddessen vor und zurück, um auf diese Weise tupfende Bewegungen auszuführen. Wichtig dabei ist aber, dass der Schweißer den Schweißstab nicht zu weit unter den Lichtbogen schiebt.

Dies würde nämlich dazu führen, dass der Einbrand in den Grundwerkstoff geringer ausfällt. Beim Auftragsschweißen, bei dem sich die Stoffe möglichst wenig miteinander vermischen sollen, kann genau dieser Effekt aber genutzt werden.

Werden zwei Teile gefügt, sollte das Ende des Schweißstabs im vorderen Randbereich des Schmelzbades abschmelzen. Gleichzeitig sollte der Schweißer aber sicherstellen, dass das aufgeschmolzene Ende des Schweißstabs die Schutzgasatmosphäre während der Tupfbewegungen nicht verlässt.

Dies würde nämlich dazu führen, dass das Ende des Schweißstabs oxidiert und Oxide möglicherweise ins Schmelzbad gelangen.

Beim WIG-Schweißen wird normalerweise ohne oder mit einer nur sehr kleinen Pendelbewegung gearbeitet. Auf diese Weise wird die Schutzgasatmosphäre am wenigsten beeinträchtigt. Eine Ausnahme gilt aber, wenn in einer senkrecht steigenden Position geschweißt wird.

Hierbei ist eine geringe Pendelbewegung vom Schweißbrenner und vom Schweißstab unbedingt notwendig. Gleiches gilt, wenn Zwischenlagen geschweißt werden, die zum Füllen mit nur einer Strichraupe zu breit, für zwei Strichraupen nebeneinander aber zu schmal sind.

 

Die Durchführung des Verfahrens: die Schweißposition

Das WIG-Schweißen kann in allen Positionen durchgeführt werden. Gemäß der Norm ISO 6947 heißen die Schweißpositionen dabei PA bis PG. Dargestellt an einem Rohr als beispielhaftes Werkstück, reihen sich die Schweißpositionen im Uhrzeigersinn aneinander:

[Grafik WIG-Schweißen]

WIG-Schweißen

Für die Schweißposition PA waren früher in Deutschland die Bezeichnungen waagerecht oder Wannenlage gebräuchlich. PB bezeichnet die horizontalen Kehlnahtpositionen, PC steht für die horizontalen Stumpfnahtpositionen an einer senkrechten Wand. PD beschreibt Kehlnahtpositionen über Kopf, PE Stumpfnahtpositionen über Kopf. Bei Blechen bedeutet die Schweißposition PF eine senkrecht steigende Schweißung, während PG für eine Fallnaht steht.

Bei Rohren werden unter PF und PG mehrere Schweißpositionen zusammengenommen. So handelt es sich immer dann um die Schweißposition PF, wenn die Schweißung von der Überkopfposition aus steigend erfolgt, ohne dass das Rohr dabei gedreht wird. Analog dazu liegt die Schweißposition PG vor, wenn von oben nach unten geschweißt wird.

 

Die Durchführung des Verfahrens: die Schweißparameter

Mittels WIG-Schweißen können Stähle ab einer Stärke von etwa 0,3 Millimetern und Aluminium sowie Kupfer ab einer Dicke von 0,5 Millimetern gefügt werden. Nach oben hin sind in Sachen Stärke rein aus schweißtechnischer Sicht praktisch keine Grenzen gesetzt.

Da die Abschmelzleistung beim WIG-Schweißen aber nicht sehr groß ist, findet das WIG-Schweißen oft nur bei den Wurzellagen Anwendung. Die übrigen Lagen werden mit anderen, leistungsstärkeren Schweißverfahren wie dem MAG– oder dem E-Hand-Schweißen eingebracht. Bei der Einstellung der Schweißparameter sollte der Schweißer immer im Hinterkopf haben, dass er am Schweißgerät lediglich die Stromstärke wählt.

Die Spannung des Lichtbogens ergibt sich aus seiner Länge, wobei die Spannung umso höher ist, je länger der Lichtbogen ist. Als Richtwert für eine Stromstärke, die ausreicht, um Stahl durchzuschweißen, gelten beim Schweißen mit Gleichstrom 45 Ampere pro Millimeter Wandstärke. Wird mit Wechselstrom geschweißt, beispielsweise bei Aluminium, reichen 40 Ampere pro Millimeter Wanddicke aus.  

 

Das WIG-Impulsschweißen

Weniger beim manuellen Schweißen, sondern in erster Linie beim automatisierten Schweißen wird auch das WIG-Impulsschweißen angewendet. Wird mit impulsförmigem Strom geschweißt, kommt es bei der Stromstärke und der Spannung im Rhythmus der Impulsfrequenz zu einem stetigen Wechsel zwischen einem niedrigeren Grundwert und einem höheren Impulswert.

Durch die Einwirkung dieses höheren Impulswertes erfolgt der Einbrand in den Grundwerkstoff. Gleichzeitig entsteht ein punktuelles Schmelzbad. Der darauffolgende niedrigere Grundstrom führt dazu, dass das Schmelzbad im Randbereich anfängt, wieder zu erstarren. Durch den nächsten Stromimpuls wird das Schmelzbad aber erneut aufgeschmolzen und leicht vergrößert.

Zwischenzeitlich ist der Lichtbogen durch die Schweißgeschwindigkeit allerdings ein Stückchen weitergewandert. Die Folge hiervon ist, dass eine Schweißnaht beim WIG-Impulsschweißen aus vielen kleinen Schweißpunkten, die sich jeweils überlappen, entsteht. Das Schmelzbad ist dabei insgesamt kleiner als beim Schweißen mit Gleichstrom. Aus diesem Grund ist das Schmelzbad vor allem in Zwangslagen besser kontrollierbar. Gleichzeitig reicht der Einbrand aus.

Voraussetzung ist aber, dass der Temperaturunterschied im Schmelzbad zwischen der Grundstrom- und der Impulsstromphase groß genug ist. Dies ist dann gegeben, wenn die Impulsfrequenzen unter fünf Hertz bleiben. Nachteilig am WIG-Impulsschweißen ist, dass die Schweißgeschwindigkeit oft reduziert werden muss. Zudem wird das Pulsen im niedrigeren Frequenzbereich mitunter als störendes Lichtbogenflackern empfunden.

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