Stabelektroden

Stabelektroden müssen je nach Umhüllungstyp und Verwendungszweck vor Feuchtigkeitsaufnahme aus der Umgebungsluft geschützt werden. Sie sollten in einem trockenen Raum aufbewahrt werden, wobei ihre Originalverpackung unbeschädigt und ungeöffnet bleibt. Unter Einhaltung dieser Bedingungen können die Elektroden bis zu zwei Jahre gelagert werden. Idealerweise liegt die Lagertemperatur bei 18–25 °C und die relative Luftfeuchtigkeit beträgt maximal 60 %.

Geöffnete, angebrochene oder beschädigte Verpackungen erfordern eine Lagerung in beheizten Räumen bei höheren Temperaturen. Die Rücktrocknung vor der Verwendung hängt dabei vom Typ der Umhüllung, der Verpackungsart und dem Anwendungsbereich ab. Detaillierte Informationen hierzu sind auf den Verpackungen angegeben. Für Elektroden ohne spezifische Rücktrocknungsempfehlung können diese etwa eine Stunde lang bei 100–120 °C getrocknet werden. Zellulose-Elektroden hingegen werden nicht rückgetrocknet.

Sollten Elektroden mit Wasser, Öl oder Fett in Kontakt gekommen sein, dürfen sie nicht weiterverwendet werden.

Bei Anforderungen an den Wasserstoffgehalt im Schweißgut von < 5 ml/100 g Schweißgut ist ein Rücktrocknen bei 350°C / 2 h notwendig.

Vor dem Rücktrocknen sind die Stabelektroden vorsichtig aus ihrer Verpackung zu entnehmen und in einen auf 80–100 °C vorgewärmten Ofen zu legen. Dabei sollte die Stapelhöhe maximal 50 mm betragen. Nachdem die erforderliche Rücktrocknungstemperatur erreicht wurde, verbleiben die Elektroden für mindestens zwei Stunden im Ofen. Vor der Entnahme sollten sie im geöffneten Ofen auf etwa 70–90 °C abkühlen.

Nach dem Rücktrocknungsprozess können die Stabelektroden entweder in einem Trockenhalteschrank bei 120–200 °C für bis zu vier Wochen oder in einem Köcher bei 100–200 °C für maximal acht Stunden gelagert werden.

UP – Pulver zum Verbindungsschweißen und Plattieren

Pulver für Verbindungs- und Auftragschweißen können unter Berücksichtigung der genannten Bedingungen bis zu zwei Jahre in ihrer unbeschädigten und ungeöffneten Originalverpackung gelagert werden. Optimal sind Lagerbedingungen mit einer Temperatur von 18–25 °C und maximal 60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Pulver aus beschädigten Verpackungen sollte entweder sofort verwendet oder umgehend umgepackt werden.

Fluoridbasische Pulver, die in Standardverpackungen wie Papiersäcken mit PE-Inlet oder Standard-Bigbags geliefert werden, müssen vor der Verwendung getrocknet werden, um Kaltrisse zu vermeiden. Agglomerierte Pulver werden üblicherweise 2–4 Stunden bei 300–350 °C rückgetrocknet, während FB-Typen für etwa 2 Stunden bei 350–450 °C behandelt werden, um die H4- bzw. H5-Einstufung sicherzustellen.

Die Konstruktion des Rücktrockenofens sollte so gestaltet sein, dass lokale Überhitzungen vermieden werden, beispielsweise durch den Einsatz einer Pulverschnecke und einer effizienten Belüftung. Bei statischer Trocknung sollte die Pulverhöhe 50 mm nicht überschreiten. Schweißpulver können mehrfach rückgetrocknet werden, jedoch wird empfohlen, die Gesamtdauer im Temperaturbereich von 300–350 °C auf etwa 10 Stunden zu begrenzen. Pulver, das nach dem Rücktrocknen nicht sofort verarbeitet wird, kann bei etwa 150 °C bis zu 30 Tage gelagert werden.

Bei Außentemperaturen über 30 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 80 % wird empfohlen, das Pulver während der Verarbeitung auf 110–150 °C zu halten. In einem optimal ausgelegten Pulverkreislauf, gekennzeichnet durch eine niedrige Pulverfördergeschwindigkeit, großzügige Radien und kurze Förderwege, kann das Pulver wiederholt umgewälzt werden, ohne dabei an Festigkeit zu verlieren. Ein zentraler Pulverbehälter sollte aufgefüllt werden, sobald etwa 50 % seines Inhalts verbraucht sind.

Feine Partikel oder Staub, die während des Umlaufs entstehen, sollten mithilfe eines Staubfilters auf 5 % und eine Korngröße von weniger als 200 µm begrenzt werden. Wiederverwendetes Pulver muss frei von Fremdpartikeln wie Schlacke, Rost, Walzhaut oder Schleifstaub sein. Zudem ist bei Pulverabsaug- und Kreislaufsystemen auf die Verwendung getrockneter Pressluft zu achten.

Fülldrähte

Fülldrahtelektroden können bis zu zwei Jahre in ihrer unbeschädigten und ungeöffneten Originalverpackung gelagert werden, wenn die angegebenen Lagerbedingungen eingehalten werden. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um nahtlose oder formgeschlossene Fülldrähte handelt. Die optimalen Lagerbedingungen liegen bei einer Temperatur von 18–25 °C und einer maximalen relativen Luftfeuchtigkeit von 60 %.

Wird die Lagerung bei Temperaturen unter 10 °C durchgeführt, besteht die Gefahr, dass nach dem Öffnen der Verpackung in beheizten Räumen Feuchtigkeit auf der Drahtoberfläche kondensiert. Dies kann während der ersten Schweißarbeiten zu Porenbildung und Gasabdrücken in der Schweißnaht führen. Daher ist es wichtig, nur akklimatisierte Drähte zu verwenden. Nach Abschluss der Schweißarbeiten sollten angebrochene Spulen aus der Maschine entnommen und in der verschlossenen Originalverpackung trocken aufbewahrt werden.

Das Rücktrocknen von Fülldrähten ist weder erforderlich noch empfehlenswert.

Massivdrahtelektroden und Stäbe

Massivdrahtelektroden und WIG-Stäbe können unter Einhaltung der genannten Bedingungen bis zu zwei Jahre in ihrer unbeschädigten und ungeöffneten Originalverpackung gelagert werden. Die optimalen Lagerbedingungen liegen bei Temperaturen zwischen 18 und 25 °C sowie einer maximalen relativen Luftfeuchtigkeit von 60 %. Rostfreie Drähte und Stäbe können in der Regel über diesen Zeitraum hinaus aufbewahrt werden, ohne dass ihre Schweißeigenschaften beeinträchtigt werden.

Wird das Material bei Temperaturen unter 10 °C gelagert, besteht das Risiko, dass sich nach dem Öffnen in beheizten Räumen Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Drahtes niederschlägt. Dies kann zu Beginn des Schweißprozesses Porenbildung und Gasabdrücke in der Schweißnaht verursachen. Daher sollten ausschließlich akklimatisierte Drähte verwendet werden. Angebrochene Spulen sollten nach Abschluss der Schweißarbeiten aus der Maschine entnommen und in der verschlossenen Originalverpackung trocken aufbewahrt werden.

Aluminium Drahtelektroden und Stäbe

Beim Transport und der Lagerung von Aluminiumwerkstoffen sollten Bedingungen vermieden werden, die zu Kondensation von Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche führen könnten. Dadurch wird das Risiko minimiert, dass Wasserstoff aus der Feuchtigkeit in die Aluminiumoxidschicht eindringt, was eine Hauptursache für Porenbildung darstellt.

Aluminium-Schweißzusätze sollten vor dem Schweißen ungeöffnet in ihrer Originalverpackung für 24 Stunden im Schweißbereich gelagert werden, um eine Temperaturangleichung sicherzustellen und Kondensationsbildung zu vermeiden. Die Lagerung von Aluminium-Schweißdrähten sollte in einem trockenen Raum mit konstanter Temperatur erfolgen, wobei die Originalverpackung unbeschädigt und ungeöffnet bleiben muss. Hohe Luftfeuchtigkeit, Durchzug und schnelle Temperaturschwankungen sind dabei zu vermeiden.

Unter Einhaltung dieser Lagerbedingungen können Aluminium-Schweißdrähte und Drahtelektroden bis zu zwei Jahre in der unbeschädigten und ungeöffneten Verpackung aufbewahrt werden. Bereits geöffnetes Material sollte in der wiederverschlossenen Originalverpackung gelagert werden, um es vor Verschmutzungen, Kontakt mit anderen Metallen sowie Schwankungen bei Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu schützen. Unter diesen Voraussetzungen können wiederverschlossene Aluminium-Schweißzusätze bis zu einem Jahr sicher gelagert werden.

Jeder Elektrodentyp hat ganz spezifische Schweißeigenschaften und wird deshalb auch für ganz bestimmte Schweißaufgaben eingesetzt.

Rutilelektrode (R, RR)

Die Rutilelektrode (R, RR) zeichnet sich durch ihre besonderen Eigenschaften aus, wie das zuverlässige Wiederzünden, die einfache Schlackenentfernung und das ansprechende Nahtbild. Diese Merkmale machen sie ideal für Heftarbeiten sowie für das Schweißen von Kehlnähten und Decklagen, bei denen eine vollständige Schlackenentfernung und ein hochwertiges Nahtaussehen von großer Bedeutung sind.

Die rutilbasische Elektrode (RB)

Die rutilbasische Elektrode (RB) ist durch ihre dünnere Umhüllung und deren spezielle Eigenschaften besonders gut für das Schweißen von Wurzellagen sowie für Arbeiten in Position PF geeignet. Daher wird sie bevorzugt beim Verlegen von Rohrleitungen mit kleinen bis mittleren Durchmessern eingesetzt.

Die basische Elektrode (B)

Basische Elektroden (B) eignen sich für das Schweißen in sämtlichen Positionen und spezielle Varianten sogar für Fallnähte. Zwar fällt das Nahtaussehen im Vergleich zu anderen Elektrodenarten etwas ab, doch zeichnet sich das Schweißgut durch seine herausragenden „inneren Werte“ aus. Unter allen Elektrodentypen bieten basische Elektroden die besten Zähigkeitseigenschaften und eine exzellente Risssicherheit des Schweißgutes.

Sie kommen insbesondere dort zum Einsatz, wo die Schweißeignung der Grundwerkstoffe problematisch ist, beispielsweise bei Stählen mit begrenzter Schweißeignung oder großen Wandstärken. Darüber hinaus werden sie bevorzugt genutzt, wenn hohe Zähigkeit in der Verbindung erforderlich ist, wie bei Bauwerken, die später extremen Tiefentemperaturen ausgesetzt sind. Dank ihres geringen Wasserstoffgehalts sind basische Elektroden zudem besonders gut zum Schweißen hochfester Stähle geeignet.

Der Rutil-Zellulose-Typ (RC)

Der Rutil-Zellulose-Typ (RC) kann in sämtlichen Positionen, einschließlich der Fallnaht, verarbeitet werden. Dadurch ist er vielseitig einsetzbar, insbesondere bei Montagearbeiten. Die dickumhüllte Variante, die auch höhere Ansprüche an das Nahtaussehen erfüllt, wird daher häufig in kleineren Betrieben als universelle Allzweck-Elektrode verwendet.

Die Zelluloseelektrode (C)

Die Zelluloseelektrode (C) wird aufgrund ihrer hervorragenden Eignung für das Fallnahtschweißen (Position PG) häufig zum Schweißen von Rundnähten an Rohren mit großem Durchmesser eingesetzt. Ihr bevorzugtes Anwendungsgebiet ist dabei das Verlegen von Pipelines. Im Vergleich zum Schweißen in senkrecht steigender Position (PF) können bereits für die Wurzellage relativ dicke Elektroden mit einem Durchmesser von 4 mm verwendet werden, was wirtschaftliche Vorteile bietet.

Der rutilsaurer Mischtyp (RA) zeichnet sich durch besondere Vorteile bei der Schlackenentfernung in engen Fugen aus. Hier wird eine kompakte Schlacke, die nur schwer zu lösen wäre, durch die poröse Struktur der RA-Schlacke ersetzt. Diese zerfällt beim Bearbeiten mit dem Schlackehammer in kleine Stücke, die sich mühelos entfernen lassen.

Auswahl nach werkstofflichen Gesichtspunkten

Die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften des Grundwerkstoffs sollten im Schweißgut in der Regel ebenfalls erreicht werden. Um die Wahl der passenden Elektrode zu erleichtern, enthält die vollständige Bezeichnung einer Stabelektrode gemäß DIN EN ISO 2560-A Angaben zu den Mindestwerten der Streckgrenze, Zugfestigkeit, Zähigkeit des Schweißgutes sowie zu einigen Schweißeigenschaften.

Ein Beispiel dafür ist die Kurzbezeichnung E 46 3 B 42 H5, das Folgende bedeutet: Die Elektrode (E) für das E-Hand-Schweißen weist eine Streckgrenze von mindestens 460 N/mm², eine Zugfestigkeit zwischen 530 und 680 N/mm² und eine Mindestdehnung von 20 % (46) auf. Die Kerbschlagarbeit liegt bei 47 Joule bis zu einer Temperatur von -30 °C (3). Die Elektrode ist basisch umhüllt (B). Angaben zum Ausbringen und zur Stromeignung sind optional. Im genannten Beispiel liegt das Ausbringen zwischen 105 und 125 %, und die Elektrode ist für Gleichstrom (4) geeignet. Sie kann in allen Positionen außer der Fallnaht verwendet werden (2). Der Wasserstoffgehalt des Schweißgutes beträgt weniger als 5 ml pro 100 g Schweißgut (H5). Sollte das Schweißgut neben Mangan weitere Legierungselemente enthalten, so werden diese durch chemische Kurzzeichen und gegebenenfalls Prozentsätze vor dem Umhüllungstyp angegeben (zum Beispiel 1Ni).

Ein niedriger Wasserstoffgehalt ist besonders wichtig beim Schweißen von Stählen, die zur wasserstoffinduzierten Rissbildung neigen, wie etwa hochfeste Stähle. Das entsprechende Kennzeichen liefert dazu die nötigen Informationen.

Ähnliche Kennzeichnungssysteme existieren für hochfeste Elektroden (DIN EN ISO 18275), warmfeste Elektroden (DIN EN ISO 3580-A) und nichtrostende Elektroden (DIN EN ISO 3581-A). Bei warmfesten und nichtrostenden Elektroden müssen neben den Festigkeitseigenschaften auch die Warmfestigkeits- bzw. Korrosionseigenschaften des Schweißgutes den Eigenschaften des Grundwerkstoffs entsprechen. Dabei gilt die Regel, dass das Schweißgut möglichst artgleich oder etwas höherlegiert als der Grundwerkstoff sein sollte.

Der Schweißzusatz beim WIG-Schweißen wird üblicherweise in stabförmiger Ausführung verwendet. Bei der vollmechanischen Anwendung des Verfahrens erfolgt die Zuführung jedoch drahtförmig über ein separates Vorschubsystem. In der Regel wird der Schweißzusatz auf den Grundwerkstoff abgestimmt, sodass beide materialgleich sind. Metallurgische Anforderungen können jedoch Abweichungen notwendig machen, z. B. bei bestimmten Legierungselementen. Ein typisches Beispiel ist der Kohlenstoffgehalt, der im Sinne der Risssicherheit möglichst gering gehalten wird. In solchen Fällen spricht man von materialähnlichen Schweißzusätzen. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen fremdartige Zusätze erforderlich sind. Dies gilt beispielsweise für das Schweißen schwer schweißbarer C-Stähle, bei dem austenitische Schweißzusätze oder Nickelbasislegierungen zum Einsatz kommen. Der Durchmesser des Schweißzusatzes sollte passend zur Schweißaufgabe gewählt werden, wobei die Materialstärke und der Durchmesser der Wolframelektrode maßgeblich sind. Schweißstäbe haben in der Regel eine Länge von 1000 mm, werden in Bünden geliefert und sollten zur Vermeidung von Verwechslungen einzeln mit der entsprechenden DIN- oder Handelsbezeichnung gekennzeichnet sein.

Reinigung der Werkstückoberfläche

Um ein optimales Schweißergebnis zu erzielen, müssen die Fugenflanken und die Oberfläche des Werkstücks im Schweißbereich vor Beginn der Arbeiten sorgfältig gereinigt werden. Die Oberflächen sollten metallisch sauber sein und frei von Fett, Schmutz, Rost sowie Farbresten. Wenn möglich, sollten auch Zunderschichten entfernt werden. In vielen Fällen genügt das Bürsten, jedoch kann es erforderlich sein, die Oberfläche zusätzlich durch Schleifen oder andere mechanische Verfahren zu bearbeiten.

Bei korrosionsbeständigen Materialien ist darauf zu achten, ausschließlich Bürsten aus nichtrostendem Stahl zu verwenden, um das Einbringen von Eisenteilchen und damit die Entstehung von Fremdrost zu vermeiden. Besonders bei Aluminium ist eine gründliche Entfernung dicker Oxidschichten essenziell, da diese die Bildung von Poren begünstigen können. Für die Reinigung und Entfettung der Oberflächen sollten geeignete Lösungsmittel verwendet werden. Vorsicht: Der Einsatz chlorhaltiger Lösungsmittel kann zur Bildung giftiger Dämpfe führen.

Zünden des Lichtbogens

Der Lichtbogen sollte grundsätzlich innerhalb der Fuge gezündet werden, damit die Zündstelle beim Schweißen unmittelbar wieder aufgeschmolzen wird. Wenn der erhitzte Grundwerkstoff zu Beginn des Schweißens außerhalb der Fuge gezündet wird, kühlt die Zündstelle durch den Wärmeabfluss in die umgebenden kalten Materialbereiche sehr schnell ab. Diese schnelle Abkühlung kann zu Aufhärtungen führen, die oft mit Rissen oder Porenbildung einhergehen. Um dies zu vermeiden, sollte der Lichtbogen direkt am Anfang der Schweißnaht gezündet werden, sodass mögliche Unregelmäßigkeiten sofort aufgeschmolzen werden.

Die Kontaktzündung sollte nur in Ausnahmefällen angewendet werden, beispielsweise bei älteren Schweißgeräten ohne Zündhilfe wie eine Hochspannungsimpulszündung. In solchen Fällen kann auf einem Kupferplättchen, das nahe dem Beginn der Schweißnaht in die Fuge eingelegt wird, gezündet werden. Der Lichtbogen wird dann zur gewünschten Nahtstelle gezogen, und der Schweißprozess beginnt. Wird hingegen direkt auf dem Grundwerkstoff gezündet, können Wolframteilchen in das Schweißgut gelangen. Diese bleiben aufgrund des hohen Schmelzpunktes unverändert und sind später im Durchstrahlungsfilm als helle Stellen sichtbar, da Wolfram Röntgenstrahlen stärker absorbiert.

Schweißparameter

Die minimale Materialdicke für den Einsatz des WIG-Verfahrens liegt bei Stahl bei etwa 0,3 mm und bei Aluminium sowie Kupfer bei 0,5 mm. Nach oben hin sind lediglich wirtschaftliche Grenzen zu beachten. Da das Verfahren keine besonders hohe Abschmelzleistung bietet, werden häufig nur die Wurzellagen mit WIG geschweißt, während die weiteren Schichten mit leistungsstärkeren Verfahren wie E-Hand- oder MAG-Schweißen eingebracht werden.

Bei der Einstellung der Schweißparameter ist zu beachten, dass am Schweißgerät lediglich die Stromstärke reguliert wird, während die Lichtbogenspannung durch die vom Schweißer eingehaltene Lichtbogenlänge bestimmt wird. Dabei steigt die Spannung mit zunehmender Lichtbogenlänge. Als Richtwert für die Stromstärke beim Durchschweißen gilt bei Stahl mit Gleichstrom (-Pol) etwa 45 Ampere pro Millimeter Wandstärke. Beim Wechselstromschweißen von Aluminium werden hingegen etwa 40 Ampere pro Millimeter benötigt.

Schweißen mit Stromimpulsen

Beim Schweißen mit impulsförmigem Strom wechseln Stromstärke und Spannung kontinuierlich im Rhythmus der Impulsfrequenz zwischen einem niedrigeren Grundwert und einem höheren Impulswert. Der hohe Impulsstrom sorgt dabei für den Einbrand in den Grundwerkstoff und bildet ein punktförmiges Schmelzbad. Dieses beginnt beim Wechsel zum niedrigeren Grundstrom bereits von den Rändern her zu erstarren, bevor der nächste Impuls das Schmelzbad erneut aufschmilzt und vergrößert. Währenddessen wandert der Lichtbogen mit der Schweißgeschwindigkeit weiter, sodass die Schweißnaht beim WIG-Impulsschweißen aus vielen überlappenden Schweißpunkten entsteht.

Das Schmelzbad ist dabei im Durchschnitt kleiner als beim Schweißen mit gleichmäßigem Strom, was die Kontrolle in Zwangslagen erleichtert. Dennoch bleibt der Einbrand ausreichend. Dieser Effekt tritt jedoch nur auf, wenn ein deutlicher Temperaturunterschied zwischen Grund- und Impulsphase vorhanden ist, was bei Impulsfrequenzen unter etwa 5 Hz gegeben ist.

Als Nachteile können die oft reduzierte Schweißgeschwindigkeit und das wahrnehmbare Flackern des Lichtbogens bei niedrigen Frequenzen genannt werden, das von Schweißern als störend empfunden wird. Aus diesem Grund wird das WIG-Impulsschweißen seltener manuell eingesetzt, wo Schweißer andere Möglichkeiten zur Kontrolle des Schmelzbades haben, und häufiger beim mechanisierten WIG-Schweißen angewandt.

Im Rahmen des Projekts war es erforderlich, eine bestehende Schweißanlage – ein Automatenträger mit ESAB UP-Technik – zu erweitern. Ziel war die Integration einer Behälterdrehvorrichtung, um rotationssymmetrische Werkstücke effizient bearbeiten zu können. Die beiden Automatenträger sollten parallel am selben Bauteil arbeiten können, um die Bearbeitungszeit zu reduzieren und die Produktivität zu steigern.

Realisierung

Zur Umsetzung wurde ein zweiter Automatenträger mit ebenfalls integrierter ESAB UP-Schweißtechnik ergänzt. Diese Erweiterung ermöglicht nun ein synchronisiertes Schweißen in Kombination mit der Drehvorrichtung.

Technische Umsetzung:

– Behälterdrehvorrichtung der Firma 2K Welding
– Gebraucht-Automatenträger mit ESAB-UP-Technik
– Pulverabsaugung mit Kjellberg-Technik neu installiert
– Dokumentation und Schaltplan neu erstellt

Ergebnis

Die Firma Streicher konnte mit einem überschaubaren Budget ihre Produktivität verdoppeln und den Auftrag effizient und erfolgreich abarbeiten.

Technische Details & Besonderheiten

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Nach der ISO 857-1 wird in Deutschland der Begriff „gasgeschütztes Metall-Lichtbogenschweißen“ (Prozess-Nr. 13) für Lichtbogenschweißverfahren verwendet, bei denen eine Drahtelektrode unter Schutzgas abschmilzt. Zuvor wurde in Deutschland hierfür der Begriff „Metall-Schutzgasschweißen“ genutzt. Die ISO-Norm beschreibt das Verfahren als Metall-Lichtbogenschweißen mit einer Drahtelektrode, bei dem Lichtbogen und Schweißbad durch eine Gasumhüllung aus einer externen Quelle vor der Atmosphäre geschützt werden.

Je nach verwendetem Schutzgas wird das Verfahren weiter unterteilt:

• Metall-Inertgasschweißen (MIG, Prozess-Nr. 131): Verwendung eines inerten Gases.
• Metall-Aktivgasschweißen (MAG, Prozess-Nr. 135): Einsatz eines aktiven Gases.

Zusätzlich listet die ISO 857-1 folgende Varianten auf:

• Fülldrahtschweißen mit aktivem Gas (Prozess-Nr. 136),
• Fülldrahtschweißen mit inertem Gas (Prozess-Nr. 137),
• Plasma-MIG-Schweißen (Prozess-Nr. 151),
• Elektrogasschweißen (Prozess-Nr. 73).

Beim MIG-MAG-Schweißen wird eine Drahtelektrode von einer Spule durch einen Vorschubmotor zugeführt und kurz vor dem Austritt aus dem Brenner durch die Stromdüse mit Strom versorgt, sodass ein Lichtbogen zwischen dem Elektrodenende und dem Werkstück entsteht. Das Schutzgas strömt aus der Schutzgasdüse, die die Drahtelektrode konzentrisch umgibt, und schützt das Schweißgut vor atmosphärischen Gasen wie Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff.

Darüber hinaus beeinflusst das Schutzgas die Eigenschaften des Lichtbogens und die Zusammensetzung des Schweißgutes. Es trägt durch seine chemischen und elektrischen Eigenschaften zur Qualität und Funktionalität des Schweißprozesses bei.

Stromart

In den meisten Fällen wird das MIG-MAG-Schweißen mit Gleichstrom durchgeführt, wobei der Pluspol der Stromquelle an der Elektrode und der Minuspol am Werkstück angeschlossen ist. Bei bestimmten Fülldrähten kommt jedoch gelegentlich eine umgekehrte Polarität zum Einsatz. Neuerdings wird in speziellen Anwendungen, wie beispielsweise beim MIG-Schweißen von sehr dünnen Aluminiumblechen, auch Wechselstrom genutzt.

Zünden des Lichtbogens

Nach dem Betätigen des Brennerschalters setzt sich die Drahtelektrode mit der zuvor eingestellten Geschwindigkeit in Bewegung. Gleichzeitig wird sie durch das Stromrelais unter Strom gesetzt, und das Schutzgas beginnt auszuströmen. Sobald die Elektrode die Oberfläche des Werkstücks berührt, entsteht ein Kurzschluss. Durch die hohe Stromdichte an der Spitze der Elektrode verdampft das Material an der Kontaktstelle, und der Lichtbogen wird gezündet.

Wird der Draht zu schnell gefördert, kann der noch instabile Lichtbogen durch das nachdrückende Drahtmaterial wieder unterbrochen werden, sodass die Zündung erst nach mehreren Versuchen gelingt. Um dies zu vermeiden, empfiehlt es sich, mit einer reduzierten Fördergeschwindigkeit zu starten und erst nach Stabilisierung des Lichtbogens auf die vorgesehene Drahtfördergeschwindigkeit umzuschalten. Moderne MIG/MAG-Anlagen ermöglichen hierbei die Nutzung einer sogenannten „Einschleichgeschwindigkeit“.

Das Zünden sollte stets innerhalb der Fuge und nur an Stellen erfolgen, die unmittelbar danach erneut aufgeschmolzen werden, da nicht überschweißte Zündstellen aufgrund ihrer schnellen Abkühlung zur Rissbildung neigen können.

Brennerführung

Der Brenner wird in einem Winkel von etwa 10° bis 20° in Schweißrichtung geneigt und kann entweder schleppend oder stechend geführt werden. Der Abstand zwischen der Unterkante der Stromdüse und dem Ansatzpunkt des Lichtbogens, also das freie Drahtende, sollte etwa dem 10- bis 12-fachen des Drahtdurchmessers [mm] entsprechen. Eine zu starke Neigung des Brenners birgt das Risiko, dass Luft in das Schutzgas eingesaugt wird.

Die stechende Führung des Brenners wird üblicherweise beim Schweißen mit Massivdrähten eingesetzt, während die schleppende Führung beim Arbeiten mit schlackenführenden Fülldrähten üblich ist. In der Position PG wird der Brenner generell leicht schleppend geführt, wie es häufig beim Fallnahtschweißen (Position PG) bei dünneren Blechen vorkommt.

Bei dickeren Blechen besteht hingegen die Gefahr von Bindefehlern, die durch vorlaufendes Schweißgut entstehen können. Diese Bindefehler können ebenfalls auftreten, wenn in anderen Positionen mit zu niedriger Schweißgeschwindigkeit gearbeitet wird. Aus diesem Grund sollte breites Pendeln, mit Ausnahme der Position PF, möglichst vermieden werden. Die übliche Pendelbewegung bildet ein offenes Dreieck.

Beenden des Schweißens

Am Ende der Schweißnaht sollte der Lichtbogen nicht abrupt abgeschaltet oder der Brenner sofort vom Endkrater entfernt werden. Besonders bei dickeren Blechen, bei denen große Raupen tiefe Endkrater verursachen können, empfiehlt es sich, den Lichtbogen langsam vom Schweißbad wegzuführen. Alternativ kann, sofern die Anlage dies unterstützt, ein Endkraterfüllprogramm genutzt werden.

Viele Anlagen bieten zudem die Möglichkeit, eine Nachströmzeit für das Schutzgas einzustellen, damit das noch flüssige Schweißgut unter der Schutzgasabdeckung erstarren kann. Diese Maßnahme ist jedoch nur effektiv, wenn der Brenner für kurze Zeit am Ende der Naht verweilt.

Schweißparameter

Die untere Anwendungsgrenze des Verfahrens für Stumpfnähte liegt bei unlegiertem Stahl bei etwa 0,7 mm, bei nichtrostendem Stahl bei 1 mm und bei Aluminiumwerkstoffen bei rund 2 mm. Wurzellagen und Dünnbleche werden in der Regel mit dem Kurzlichtbogen oder im unteren Leistungsbereich des Impulslichtbogens geschweißt. Für Füll-, Deck- und Gegenlagen an dickeren Blechen kommt hingegen der Sprüh- oder Langlichtbogen mit höherer Leistung zum Einsatz.

Auch mit dem Impulslichtbogen lassen sich diese Schweißarbeiten sehr spritzerarm durchführen. Die Strom- und Spannungswerte, die dem Schweißer Orientierung bieten, können direkt an den Messinstrumenten der Schweißgeräte abgelesen werden. Beim Impulsschweißen zeigen die Anzeigen den arithmetischen Mittelwert von Stromstärke und Lichtbogenspannung, der sich aus Impuls- und Grundphase bei der eingestellten Pulsfrequenz ergibt.

Diese Werte können als Richtwerte für das MIG/MAG-Impulsschweißen genutzt werden. Falls keine Messgeräte vorhanden sind, können externe Geräte verwendet werden, oder der Schweißer orientiert sich an der in den Tabellen angegebenen Drahtvorschubgeschwindigkeit. Die optimale Lichtbogenlänge wird dann visuell und akustisch eingestellt, basierend auf den Beobachtungen des Schweißers.