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Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) Schweißen bei HG Metalltechnik
Das Wolfram-Inertgasschweißen (Begriff in den USA: „TIG -Tungsten Inert-Gaswelding“ oder „GTAW – Gas Tungsten Arc Welding“, EN ISO 4063: Prozess 141) zeichnet sich gegenüber anderen Schmelzschweißverfahren durch eine Reihe von Vorteilen aus:
In Verbindung mit dem WIG-Pulsschweißen und WIG-Wechselstromschweißen lässt sich jeder schmelzschweißgeeignete Werkstoff fügen. Beim WIG-Schweißen entstehen praktisch keine Schweißspritzer; die gesundheitliche Belastung durch Schweißrauche ist verhältnismäßig gering. Ein besonderer Vorteil des WIG-Schweißens ist, dass ohne abschmelzende Elektrode gearbeitet wird. Die Zugabe von Schweißzusatz und die Stromstärke sind somit entkoppelt. Der Schweißer kann seinen Schweißstrom optimal auf die Schweißaufgabe abstimmen und muss nur so viel Schweißzusatz zugeben, wie gerade erforderlich ist. Dies macht das Verfahren besonders geeignet zum Schweißen von Wurzellagen und zum Schweißen in Zwangslagen. Durch den verhältnismäßig geringen und kleinräumigen Wärmeeintrag ist der Schweißverzug der Werkstücke geringer als bei anderen Verfahren. Wegen der hohen Schweißnahtgüte wird das WIG-Verfahren bevorzugt dort eingesetzt, wo die Qualität wichtiger ist als die Schweißgeschwindigkeit. Hierzu zählen beispielsweise Anwendungen im Rohrleitungs- und Apparatebau im Kraftwerksbau oder im Bereich der chemischen Industrie.
Unsere WIG-Schweißanlage besteht aus einer Stromquelle (welche in den meisten Fällen auf Gleich- oder Wechselstromschweißen geschaltet werden kann) und einem Schweißbrenner, verbunden durch ein Schlauchpaket. Im Schlauchpaket befinden sich Schweißstromleitung, Schutzgaszuführung, Steuerleitung und bei größeren Brennern der Zu- und Rücklauf des Kühlwassers.
Unterschiedliche Verfahren
Bei der WIG-Schweißung unterscheidet man Gleich- und Wechselstromschweißen. Das Gleichstromschweißen mit negativ gepolter Elektrode wird zum Schweißen von Stählen aller Art, NE-Metallen und deren Legierungen eingesetzt. Demgegenüber wird das Wechselstromschweißen vorwiegend zum Schweißen der Leichtmetalle Aluminium und Magnesium eingesetzt. In Sonderfällen werden Leichtmetalle auch mit Gleichstrom und mit einer positiven Elektrode geschweißt. Dabei werden Spezialschweißbrenner mit einer sehr dicken Wolframelektrode und Helium als Schutzgas verwendet. Nötig ist die Pluspolung der Wolframelektrode bei Leichtmetallen, da diese zumeist eine harte Oxidschicht mit sehr hohem Schmelzpunkt (wie bei Aluminiumoxid, Magnesiumoxid) auf ihrer Oberfläche bilden. Diese Oxidschicht wird bei einer Minuspolung des Werkstücks aufgebrochen, da das Werkstück nun als Elektronen emittierender Pol fungiert und negative Sauerstoffionen abgeführt werden.
Die DGUV Information 209-049 (Umgang mit thoriumoxidhaltigen Wolframelektroden beim Wolfram-Inertgasschweißen (WIG); früher BGI 746) enthält Hinweise zum sicheren Umgang mit thoriumoxidhaltigen Wolframelektroden für das Wolfram-Inertgasschweißen und beschreibt die notwendigen Schutzmaßnahmen, die ergriffen werden müssen, um mögliche Gefährdungen durch Umgang mit diesen Elektroden auszuschließen oder auf ein vertretbares Maß zu minimieren. Nötig ist dies wegen einer geringen Radioaktivität des Thoriums und der gesundheitsschädigenden Stäube des Schwermetalls. Aufgrund der Verfügbarkeit von mit Lanthan oder seltenen Erden legierten Wolframelektroden kann heute auf den Einsatz von thoriumlegierten Wolframelektroden verzichtet werden.
WIG Pulsen
Eine Weiterentwicklung des WIG-Schweißens ist das Schweißen mit pulsierendem Strom. Beim WIG-Impulsschweißen pulsiert der Schweißstrom zwischen einem Grund- und Impulsstrom mit variablen Frequenzen, Grund- und Impulsstromhöhen und -breiten. Die Pulsfrequenz, die Impulsbreite und die Impulshöhe sind getrennt voneinander einstellbar. Das WIG-Pulsen mit variablem Stromverlauf kann nur mit einer besonderen Schweißanlage (Schweißinverter) durchgeführt werden. Die fein dosierbare Wärmeeinbringung beim WIG-Impulsschweißen ermöglicht eine gute Spaltüberbrückung, eine gute Wurzelschweißung und ein gutes Schweißen in Zwangslagen. Schweißnahtfehler am Nahtanfang und Nahtende, wie beim Rohrschweißen, werden vermieden.
Beim Impulsschweißen von Leichtmetallen kann man erreichen, dass nur die Oberfläche anschmilzt und somit bei dünnen Blechen < 1,0 mm das Durchschmelzen verhindern. Bei Kehlnähten wird die Ecke besser erfasst als beim Standardschweißen mit konstantem Strom. Es lassen sich Bleche mit einer Dicke von 0,6 mm noch stumpf zusammenfügen, da die Stabilität des Lichtbogens sowie die konzentrierte Wärmeeinbringung ein kleines definiertes Schmelzbad erlauben.
Vorteile beim WIG-Impulsschweißen
Es entsteht beim Einsatz der inerten Gase Argon und Helium keine Schlacke. Dieses Schweißverfahren ist sehr schnell. Dies hat zur Folge, dass sich das Material aufgrund der kurzen Hitzeeinwirkung kaum verformt. WIG-Schweißen kann in allen Positionen angewandt werden.
Herausforderungen beim WIG Schweißen
Dieses Schweißverfahren ist sehr windanfällig. Aus diesem Grund kann WIG-Schweißen nicht im Freien angewendet werden. Durch Windeinwirkung kann das Schutzgas weggeweht werden, was dann eine verstärkte Oxidation der Schweißnaht nach sich zieht. Solche Schweißnähte sind bei weitem nicht so haltbar wie unter Schutzgas geschweißte Nähte. Bei der Schweißnahtvorbereitung muss unbedingt der Rost entfernt werden.
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