Allgemeines

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.