WIG-Schweissen lernen vom Profi - so klappt's

Hier sind Sie  genau richtig, wenn Sie alles über das perfekte Schweißergebnis lernen wollen. Beginnend mit den Grundlagen bis zur optimalen Schweißnaht - in diesem Beitrag erfahren Sie das Wichtigste.

Alles, was man übers WIG-Schweissen wissen sollte

Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (kurz WIG bzw. TIG in englisch) ist ein Schweißverfahren, dass zu der Gruppe des Schutzgasschweißens zählt. Beim WIG-Schweißen brennt ein elektrischer Lichtbogen zwischen dem Werkstück und einer Wolframelektrode. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes vom Wolfram schmilzt die Elektrode im Gegensatz zu anderen Lichtbogenverfahren nicht weg. Der Zusatzwerkstoff wird in Form von Drähten oder Stäben in den Lichtbogen gehalten und so abgeschmolzen. Zudem schmilzt der Lichtbogen den Grundwerkstoff. Das Schutzgas (meist Argon bzw. selten Helium) wird zusätzlich verwendet, damit das Schmelzbad nicht mit der Umgebungsluft reagiert. Das Schutzgas selbst geht keine chemische Reaktion mit den beteiligten Werkstoffen ein (Inert Gase sind reaktionsträge). Das WIG-Verfahren wird meist dann verwendet, wenn besonders hohe Schweißnahtqualitäten erreicht , Schweißspritzer vermieden oder dünnwandige Bleche verschweißt werden wollen.

das richtige schutzgas und die richtige einstellung beim WIG-Schweissen

Aus Kostengründen wird beim WIG-Schweißen meist Argon 4.6 (für Tantal, Titan wird die Qualität 4.8 empfohlen) verwendet, aber auch Helium ist möglich. Das Gas wird aus der Flasche über den Schlauch in das Steuergerät und anschließend zum Schweißbrenner geführt. Da der Fülldruck bis zu 200 bar betragen kann, muss der Druck durch einen Druckminderer auf den richtigen Arbeitsdruck reduziert werden. Mit Hilfe des Durchflussmanometers kann man die benötigte Gasmenge einstellen (zwischen 4 bis 15 Liter/min). 

 

Die richtige Durchflussmenge ist abhängig vom zu schweißenden Werkstoff (Material, Durchmesser) und der Größe der Gasdüse. Hierfür gibt es eigene Tabelle und Schaubilder. 
Da die Gasmenge nur bei geöffnetem Magnetventil eingestellt werden kann, muss der Schalter am Schweißbrenner dauerhaft betätigt werden. Die Schutzgasmenge ist auf de Anzeige des Manometers (l/min) abzulesen. Um Messungenauigkeiten zu vermeiden, wird vom Hersteller des Druckminderers ein Eingangsdruck im Durchflussmengenmesser durch Kontern und Plombieren der Einstellschraube konstant gehalten. 

die Wolframelektrode

Je nach Stromart werden reine oder mit oxidischen Zusätzen versehene Wolframelektroden verwendet, sie sind nach Zusatz, Art und Menge farblich gekennzeichnet. 

 

Die WP-Elektroden sind reine Wolframelektroden und werden hauptsächlich zum Wechselstromschweißen (AC) verwendet. Die WZ-Elektroden haben beim AC-Schweißen etwas bessere Schweißeigenschaften.

Die WTh-Elektroden sind bedingt durch den Thoriumzusatz leicht radioaktiv strahlend. Sie haben beim Gleichstromschweißen bessere Zündeigenschaften und eine höhere Stromtragfähigkeit als reine Wolframelektroden. Die Anwendung dieser Elektroden sollte vermieden werden; insbesondere das Schleifen dieser Elektroden erfordert besondere Vorsicht und spezielle Absauganlagen.

 

Die WCe-, WL- und WS-Elektroden werden zum Gleich- und Wechselstromschweißen verwendet, sie sind ein vollwertiger Ersatz für die WT-Elektroden. WLa ist im Vergleich mit WC etwas besser für kleine Stromstärken geeignet. Die WS-Elektroden sind meist etwas teurer und haben unterschiedliche, nicht genormte Zusammensetzung. Standzeit und Belastbarkeit sollen noch höher sein.

Wechseln der Wolframelektrode

Die Wolframelektrode wird mit einer Spannhülse (im Bild rot gekennzeichnet) im Brennergehäuse befestigt. Zum Auswechseln der Elektrode wird die Brennerkappe gelöst, wodurch sich sie Spannhülse lockert und die Wolframelektrode aus dem Brennergehäuse gezogen werden kann. 

 

Generell können Wolframelektroden in den Längen 50 mm, 75 mm, 150 mm und 175 mm gekauft werden. Die erhältlichen Normdurchmesser sind 1,0 mm, 1,6 mm, 2,0 mm, 2,4 mm, 3,2 mm, 4,0 mm, 6,4 mm und 8,0 mm. Beim Einspannen ist darauf zu achten, dass die richtige Spannhülse und das Spannhülsengehäuse für den passenden Durchmesser verwendet werden. Die Elektrodenspitze sollte beim Einspannen maximal 5 mm aus der Gasdüse herausragen. 

 

Die Wahl des Durchmessers der Wolframelektrode ist abhängig von der Blechdicke bzw. der Materialstärke des Werkstücks, von der Schweißposition und der Materialart. 

Anschleifen der Wolframelektrode

Hierbei wird generell unterschieden, ob mit Gleich- oder Wechselstrom geschweißt wird. Der Anschliff bei DC bzw. AC ist wesentlich für den gewünschten Schweißerfolg.

 

Anschleifen der Elektrode für das Schweißen mit Gleichstrom:

Der Spitzwinkel soll 30° bis 45° betragen und als Längsschliff ausgeführt werden. Der Anschliff soll zentrisch und möglichst fein sein, da hierdurch wesentlich höhere Standzeiten erreicht werden könne.

 

 

Anschleifen der Elektrode für das Schweißen mit Wechselstrom:

Bei einem kleineren Elektrodendurchmesser (bis 1,0 mm) wird die Elektrode nicht angeschliffen.

Für größere Durchmesser schleift man einen Spitzwinkel von 90° oder einen Kegelstumpf an. An der Elektrodenspitze bildet sich beim Schweißen eine Halbkugel (Kalotte). 

Zünden des lichtbogens

Beim Zünden des Lichtbogens entstehen hohe Temperaturen, das Schutzgas wird dadurch elektrisch leitfähig. Unterschieden wird hierbei zwischen Zünden MIT oder OHNE Berührung. 

 

Zünden durch Berührung (Lift-Arc)

Der Lichtbogen wird durch eine streichende Berührung der Elektrode auf dem Werkstück gezündet. Wichtig, das Schutzgas muss vorab strömen, um die Elektrode vor der Umgebungsluft zu schützen. Die Berührung der Wolframelektrode mit dem Werkstück während des Zündvorgangs kann dazu führen, dass sich Wolfram von der Elektrodenspitze ablöst und als Wolframeinschluss im Schweißgut verbleibt. Außerdem kann sich Schweißgut an der Elektrode anheften, was einen unruhigen Lichtbogen zur Folge hat - die Elektrode muss dabei neu angeschliffen werden. Nach Möglichkeit werden daher Geräte mit HF-Zündung empfohlen. 

 

Zünden ohne Berührung (HF-Zündung)

Ein Zünden ohne Berührung ist dann möglich, wenn im Steuergerät des WIG-Geräts ein Impulsgenerator eingebaut ist. Die oben genannten Fehler können hierbei nicht auftreten. Beim Zünden ohne Berührung wird die Elektrode bis ca. 2 mm an das Werkstück herangeführt. Der Lichtbogen zündet automatisch und der Schweißbrenner kann in die richtige Position gebracht werden. 

stromart (AC/DC) - welches Geräte brauche ich

Polung und Stromart werden je nach Werkstoff ausgewählt.

 

Gleichstrom (DC)

Gleichstrom (Elektrode am Minuspol) wird beim Schweißen von folgenden Werkstoffen eingesetzt: Stahl, Gusseisen, Chrom-Nickel-Stahl, Nickellegierungen, Silber, Blei, Titan, Zirkon und Kupfer.

Durch die Polung der Elektrode am Minuspol der Schweißstromquelle entstehen höhere Temperaturen am Werkstück (aus diesem Grund kann die Elektrode spitz angeschliffen werden). Die Spitze bleibt während des Schweißvorgangs erhalten und der Lichtbogen brennt stabiler und lässt sich besser führen

 

Wechselstrom (AC)

Wechselstrom (Elektrode am Pluspol) wird zum Schweißen von Aluminium, Magnesium und deren Legierungen eingesetzt. Diese Leichtmetalle haben eine dichte und schwer durchdringbare Oxidschicht auf der Materialoberfläche, die nur durch die Pulspolung an der Elektrode geöffnet werden kann. Die Wolframelektrode ist durch dieses Verfahren einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt, wodurch sich am Elektrodenende kugelförmige Wolframtropfen bilden können. Der Einbrand bzw. das Schmelzbad ist im Gegensatz zum Gleichstromschweißen breiter und flacher. 

WIG schweisszusatz

Für das Schweißen der verschiedenen Werkstoffe werden die jeweils dazu passenden Schweißstäbe verwendet, damit das Schweißgut möglichst die gleiche Zusammensetzung wie der Grundwerkstoff hat.

 

Schweißstäbe sollten immer Sortenrein gelagert und verarbeitet werden. Sie müssen frei von Zunder, Fett, Öl und Schmutz sein, um eine fachgerechte Schweißnaht zu produzieren. Die Stäbe sind generell 1000 mm lang und haben genormte Durchmesser von 1,6 mm, 2,0 mm, 2,4 mm, 3,0 mm, 4,0 mm und 5 mm. Der richtige Durchmesser wird vorrangig nach der Werkstückdicke und der Schweißposition ausgewählt. 

die perfekte WIG schweissnaht

Eine perfekt geschweißte Schweißnaht hat ein feinschuppiges Aussehen, eine gleichmäßige Breite und Nahthöhe. Um dies zu erreichen, wird der Brenner mit dem richtigen Abstand an das Werkstück gehalten und gezündet. Durch die entstehende Wärme schmilzt das Werkstück an der Zündstelle auf. Ist eine ausreichende Breite geschmolzen, wird der Schweißzusatz tupfend in das Schmelzbad getaucht und abgeschmolzen. Anschließend wird der Schweißstab zurückgezogen, um abzukühlen. Schweißbrenner und Schweißstab werden von rechts nach links gezogen und der Schweißstab wieder tupfend in das Schmelzbad getaucht. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis die gewünschte Länge der Schweißnaht erreicht ist. Am Ende verweilen sie mit dem Schweißbrenner noch ein paar Sekunden über der Schweißstelle, damit das nachströmende Schutzgas das Schmelzbad bis zur Erstarrung schützt. 

 

Wichtig ist, dass Schweißstab und Schmelzbad immer unter der Gasglocke sind und Berührungen mit der Elektrode vermieden werden. 

 

Die Lichtbogenlänge hat Einfluss auf die Einschmelztiefe im Werkstück und der Raupenbreite. Die Lichtbogenlänge sollte in Abhängigkeit von der Schweißaufgabe 3 bis 5 mm betragen. Die Elektrodenachse ist wie bildlich dargestellt 5° bis 20° gegen die Scheißraupe geneigt und der Schweißstab zwischen 10° bis 30° aus der Ebene des Werkstücks gehoben.

 

Voraussetzungen für eine perfekte Schweißnaht: 

  • gleichmäßige Schweißgeschwindigkeit
  • konstante Lichtbogenlänge
  • saubere Elektrodenspitze
  • korrekte Brennerführung
  • richtige Schutzgasmenge
  • richtige Schweißstabhaltung

Ursachen für fehler beim WIG-Schweissverfahren

Wolframeinschlüsse: (können als Kerben wirken und zu Oxidation führen)

  • Kontakt der Elektrode mit dem Schweißbad
  • Kontakt der Elektrode mit dem Zusatzwerkstoff
  • Abbrechen der Spitze durch Überlastung 

 

Oxideinschlüsse: 

  • Oberfläche nicht metallisch rein
  • Schweißstäbe sind oxidiert
  • Zwischenlagen wurden nicht gereinigt
  • Schweißstäbe wurde beim Schweißvorgang aus der Schutzgasglocke entzogen
  • schlechte Schweißnahtvorbereitung (bspw. Werkstoff unrein)
  • Formiergas verwenden (falls im Wurzelbereich)

 

Porenbildung:

  • Zu wenig oder gar kein Schutzgas
  • Verwirbelung des Schutzgases durch zu hoher Menge
  • Luftzug im Schweißnahtbereich
  • zu kleine Gasdüse (Gasdüse soll ca. 1,5 fache Menge des Schmelzbades abdecken)
  • Brennerabstand zu groß
  • Brennerhaltung zu flach
  • verschmutzte Werkstückoberfläche
  • Beschädigung an der Gasdüse

 

Bindefehler:

  • Nahtflankenwinkel zu steil
  • Steghöhe zu groß
  • zu schnelle Schweißgeschwindigkeit (ungenügende Aufschmelzung)
  • Brenner nicht mittig geführt
  • Raupenfolge ungünstig

 

Risse am Ende der Schweißnaht:

  • Schweißstromstärke zu hoch
  • zu geringe Schweißgeschwindigkeit
  • ungenügende Auffüllung durch Zusatz

wir freuen uns über Anmerkungen in den Kommentaren

Kommentare: 3
  • #3

    Chris (Montag, 09 April 2018 20:10)

    Danke habe mal über Wig- schweißen den ersten Überblick bekommen und werde mich weiter Informieren ob das der richtige Weg für mein Vorhaben ist.

  • #2

    Daniel (Dienstag, 28 November 2017 22:57)

    Arbeitssicherheit wäre noch ein Thema gewesen, aber sonst ordentlich ( 2+)

  • #1

    Nico (Montag, 14 August 2017 17:04)

    Danke für Infos, ich konnte sie bereits für die Schule brauchen!