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WIG-Schweißen

WIG-Schweißen ist ein besonderes Schweißtechnik. Der Name ist eine Abkürzung und steht für Wolfram-Inertgas und verdankt seinen Namen dem englischen Namen für Wolfram (Wolfram) und die Verwendung von a untätig Gas. Es ist eng mit der Plasmaschweißen, die später in diesem Artikel besprochen wird.

Eigenschaften

WIG-Schweißen gehört zur Kategorie 'Elektrisch' Lichtbogenschweißen'. Die Technik arbeitet mit einem nicht schmelzenden Elektrode. Er besteht aus Wolfram, dem manchmal kleine Mengen anderer Stoffe zugesetzt werden, um die Qualität des Schweißlichtbogens zu verbessern. Schweißzusätze werden separat manuell in das Schweißbad gegeben.

Bei diesem Schweißprozess wird eine konstante Stromstärke verwendet (eine sogenannte fallende oder vertikale Stromquellenkennlinie), im Gegensatz zu MIG/MAG-Schweißen oder OP-Schweißen, wobei eine Konstante Stromspannung verwendet wird (eine flache oder horizontale Stromquellenkennlinie). Ein Stall Plasmabogen sich zwischen Elektrode und Werkstück aufbauen und sich niemals berühren. Schweißen ist möglich mit DC (dann ist die Elektrode immer negativ, sonst würde sie schmelzen) oder mit Wechselstrom.

Im Gegensatz zum MAG-Schweißen hier als Schutzgas immer ein Inertgas (Edelgas) verwendet, da sich andere Gase bei den sehr hohen Temperaturen zersetzen und reaktive Stoffe ergeben, die das Material angreifen.

Beim WIG-Schweißen kann eine sehr hohe Schweißqualität erreicht werden. WIG-Schweißen halten viele für eine schwierige Form des Schweißens, weil – anders als bei Elektrodenschweißen und MIG/MAG-Schweißen - der Zusatzwerkstoff muss manuell hinzugefügt werden. Es werden also immer zwei Hände benötigt.

Kleine moderne Maschine (150 A)

Prozess

Beim WIG-Schweißen wird die Wärme durch Ziehen eines Kurzschlusslichtbogens zwischen Wolframelektrode und Werkstück gewonnen. Typischerweise wird dieser Lichtbogen durch eine kurzzeitige Hochspannungsentladung gezündet; In der Vergangenheit fehlte diese Maßnahme bei billigeren Geräten und der Lichtbogen musste durch Auftreffen auf das Werkstück gezündet werden, was den Nachteil hatte, dass beides manchmal durchschmolz und die Schweißelektrode verunreinigte.

Da Wolfram eine sehr hohe Schmelztemperatur (3410 °C) hat, schmilzt die Elektrode nicht. Der Lichtbogen erreicht Temperaturen von 14000 °C und die Temperatur des Schweißbades kann 6000 bis 7000 Grad erreichen, aber weil die Elektrode negativ ist^[1] und durch die Kühlwirkung des vorbeiströmenden Schutzgases wird die Elektrode deutlich weniger heiß als das Werkstück. Beim Schweißen mit Wechselstrom wird die Elektrode merklich heißer und am Elektrodenende bildet sich ein kugelförmiger Punkt aus flüssigem Wolfram. Beim WIG-Schweißen mit Wechselstrom besteht die Elektrode aus reinem Wolfram, da bei diesen Temperaturen eventuelle Zusätze verdampfen würden.

Als Schutzgas ist es in der Regel Argon weil es das billigste Edelgas ist und weil es ungefähr die gleiche Dichte wie Luft hat, also nicht schnell steigt oder fällt. Manchmal wird geschweißt mit Helium weil dies eine höhere Lichtbogenspannung erfordert und daher eine tiefere Durchdringung ergibt. Helium ist teurer und die erforderliche Zufuhrrate ist etwa doppelt so hoch wie die von Argon. Manchmal wird dem Argon ein kleiner Prozentsatz Wasserstoff zugesetzt, da es die Oberflächenspannung des Schweißbades senkt und somit glattere Schweißnähte erzeugt.

Mit einer Oxidschicht überzogene Metalle wie Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen und Aluminiumbronzen werden mit Wechselstrom geschweißt, der Rest mit Gleichstrom. Dieser Wechselstrom wird benötigt, um sicherzustellen, dass die schützende Oxidschicht des Objekts „weggesprengt“ wird. Nachteilig hieran ist, dass die Wolframelektrode heißer wird und teilweise aufschmilzt, wodurch sie eine runde Spitze erhält und eine weniger schmale Schweißnaht möglich ist als beim Gleichstromschweißen mit scharf angeschliffener Elektrodenspitze.

Da das Werkstück aufgrund des heißen Plasmas und der geringen Arbeitsgeschwindigkeit hohe Temperaturen erreicht, besteht die Gefahr, dass die Rückseite des Werkstücks an der Luft so heiß wird, dass dort eine Verbrennung stattfindet. Wenn diese Gefahr besteht, muss diese Seite beim Schweißen zusätzlich mit einem Schutzgas (einem sogenannten „Schutzgas“ oder „Schutzgas“) geschützt werden.Formiergas'). Da die Temperaturen dort deutlich niedriger sind, ist ein deutlich günstigeres Schutzgas wie CO₂.

Bedienfeld einer Maschine mit vielen Möglichkeiten

Mit einem modernen WIG-Schweißgerät lassen sich viele Parameter einstellen, wie zum Beispiel: Upslope, Heiß-/Kaltstart, 2. Schweißstrom, Pulsierendes Schweißen, Downslope, Gasnachstromzeit, 2-Takt / 4-Takt, Wechsel-/Gleichstrom , Frequenzregelung, Balanceregelung, Speicherplätze zum Speichern von Schweißeinstellungen.

Andere Faktoren, bei denen eine Auswahl getroffen werden muss: Art des Schutzgases, Art und Durchmesser der Elektrode, Durchmesser des Bechers oder eventuell einer Gaslinse, Schweißbadunterstützung und/oder Schutzgas.

Anwendungen

Das Einsatzgebiet des WIG-Schweißens ist hauptsächlich hochlegierter Stahl (Edelstahl, Edelstahl) oder Aluminium. Es wird auch regelmäßig für niedriglegierte Stähle mit dünnen Blechdicken verwendet, da die Schweißgeschwindigkeit recht niedrig ist.

Normalerweise wird dieses Schweißverfahren manuell verwendet; es ist jedoch auch möglich, es zu automatisieren, indem sowohl der Schweißbrenner als auch das Zusatzmaterial bewegt werden.

Vor-und Nachteile

Leistungen

WIG-Schweißanschluss

• Sehr hohe Schweißqualität. Die Chance auf Einschlüsse ist praktisch null. Alle Schweißparameter können unabhängig voneinander optimiert werden.
• Da die Materialzugabe manuell und unabhängig vom Plasmalichtbogen erfolgt, kann die Zugabemenge völlig frei bestimmt werden. Optional können Sie auch wählen, um nichts und nur zwei Teile des Werkstücks zusammenschweißen.
• Der Schweißprozess spritzt nicht. Dies hat den Vorteil, dass der Schweißer eine sehr gute Sicht auf das Schmelzbad hat, aber auch, dass keine Schweißspritzer auf dem Werkstück und der Umgebung aufschmelzen.
• Es entsteht kein oder kaum Schweißrauch. Es ist also ein ziemlich sauberer Prozess. Zusammen mit der Spritzerfreiheit ist sogar das WIG-Schweißen „auf dem Küchentisch“ möglich.
• Schweißen kann in allen Positionen durchgeführt werden.
• Tatsächlich können alle schmelzbaren Metalle mit diesem Verfahren geschweißt werden.

Nachteile

• Es ist ein relativ langsamer Schweißprozess. Es ist daher weniger geeignet für Arbeiten, bei denen die Produktionszeit wichtig ist oder bei dicken Schweißnähten.
• Durch den Einsatz von Edelgasen in Kombination mit der geringen Schweißgeschwindigkeit und weil recht viel Steuerelektronik benötigt wird, ist es teuer.
• Durch den sehr großen Wärmeeintrag besteht eine große Gefahr des Verziehens des Werkstücks. Es erfordert das Wissen und die Erfahrung des Schweißers, damit umzugehen.

Plasmaschweißma

1. Plasma; 2. Schutzhülle; 3. Schutzgas; 4. Elektrode; 5. Düse; 6. Plasmalichtbogen

Beim Plasmaschweißen wird wie beim normalen WIG-Schweißen a Plasma. Auch hier wird das Plasma gebildet, indem zwischen einer Wolframelektrode und dem Werkstück eine hohe elektrische Spannung erzeugt wird, an der ein inertes Schutzgas vorbeigeleitet wird. Durch die Potenzieller unterschied das Gas wird elektrisch leitfähig und es entsteht ein Plasmalichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück.
Das Plasmaschweißen ist eigentlich eine Sonderform des WIG-Schweißens.

Der Unterschied zum normalen WIG-Schweißen besteht darin, dass die Elektrode beim Plasmaschweißen tiefer im Schweißbrenner verborgen bleibt, während sie beim WIG-Schweißen einige Millimeter übersteht. Aufgrund der Form der Düse (und auch zur Kühlung der Elektrode) wird das Plasma mit hoher Geschwindigkeit ausgeblasen, so dass der Plasmastrahl stark eingeschnürt werden kann. Dadurch werden deutlich höhere Temperaturen erreicht als beim WIG-Schweißen: Das Plasma kann 24.000 Grad erreichen. Um das Plasma wird separat ein Schutzgas geblasen, was noch mehr dazu beiträgt, den Plasmastrahl eng zu halten und das Werkstück zu schützen. Beim WIG-Schweißen ist die Kühlung durch das Schutzgas ausreichend, beim Plasmaschweißen wird die Düse zusätzlich mit Wasser gekühlt.

Für noch höhere Temperaturen und eine noch engere Einschnürung des Plasmastrahls wird manchmal Helium oder ein Helium-Argon-Gemisch verwendet.

Die verschiedenen Arten des Plasmaschweißens sind:

• Mikroplasmaschweißen bis 15 A. Zum Schweißen von sehr dünnen Blechen und dünnen Drähten (ab 0,1 mm)
• Einschmelzplasmaschweißen, 15 bis 200 A. Ähnlich dem WIG-Schweißen, jedoch stabilerer Lichtbogen, tieferer Einbrand.
• SchlüssellochPlasmaschweißen, über 100 A. Bietet einen großen und tiefen Einbrand und eine hohe Schweißgeschwindigkeit.

Plasma-Lichtbogenschweißen: PTA

Dies ist eine spezielle Variante des Plasmaschweißens. Das Schweißgerät hat einen extra Kanal zwischen Plasma und Schutzgas. Durch diesen Kanal wird Zusatzmaterial in Form von sehr feinem Pulver zugeführt, das im Plasmalichtbogen aufschmilzt und als sehr kleine Tröpfchen auf der vom Plasmalichtbogen aufgeschmolzenen Oberfläche landet. Das hinzugefügte Material bildet eine Schicht von 0,6–6 mm auf dem Werkstück.

Dieses Material kann besondere Eigenschaften haben; auf diese Weise werden besonders extrem verschleißfeste oder hitzebeständige Schichten auf die Werkstücke aufgebracht. Da das Pulver nicht Teil des Stromkreises ist, kann es auch aus Nichtmetallen, beispielsweise Keramik, bestehen.

Diese Methode wird angewendet, wenn Beschichten von Zylinderlaufflächen und Turbinenschaufeln.

Siehe auch

• Schweißen
• Lichtbogenschweißen