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WIG- Schweissen

Schweisstechnik

WIG- Schweissen oder auch TIG- Schweissen genannt



Die Schweißart für die sauberen und schönen Nähte. Keine Schweißart macht mehr Spaß und wirkt professioneller als das WIG oder auch TIG ( Tungsten inert gas ) genannt. Ein Präzisionsschweißen der feinen aber auch der schwierigen Art.

Funktionsweise

Ein Lichtbogen brennt zwischen einer Wolframelektrode ( Schmelzpunkt ca. 3400 C° ) und dem Werkstück. Der Schweißstab wird mit der Hand seitlich in das Schmelzbad geführt. Je nach Werkstoff, wird mit Gleichstrom ( DC ) oder Wechselstrom ( AC ) gearbeitet. Als Schutzgas wird das Edelgas Argon, oder aber ein Gemisch aus Helium und Argon verwendet.

WIG Schweißen eignet sich sehr zum Schweißen von Blechen, Profilen und Rohren bis 5mm dicke aus hitzebeständigen, säurebeständigen oder nichtrostenden Stählen aus Kupfer oder Kupferlegierungen sowie aus Aluminium oder Alu- Legierungen.

Als Hauptmerk sollte auf die Form der Wolfram- Spitze geachtet werden. Sie steht in direktem Zusammenhang mit der Form der Schweißnaht, der Materialdicke und der sich bildende Gasglocke. Es gibt eigen dafür hergestellte Schleifmaschinen die verschiedene Winkel symmetrisch genau in den Wolframstab einschleifen. Dabei ist auch auf die Schleifrichtung zu achten. Immer nur längs einschleifen. Natürlich braucht man sich nicht zwingend eine derart exotische Schleifmaschine kaufen- es sollte jedoch nicht unterschätzt werden, dass die Formgebung des Wolframs von großer Bedeutung ist.


WIG/ TIG Schweissgerät mit DC und AC

Verfahren

Das WIG- Schweißen gehört zu den Schweißverfahren mit nicht verbrauchender Elektrode. Beim Wolfram- Inertgasschweissen brennt der Lichtbogen frei. Der Schweiß- Zusatz wird von Hand in Stabform zugegeben. Dabei umströmt das Gas die Elektrode und das zu schweißende Schweißgut und schützt es vor der Atmosphäre.

Normalerweise wird mit Gleichstrom ( DC ) gearbeitet. Der Minuspol liegt dabei meist an der kälteren Elektrode während der Pluspol das Werkstück definiert. Die Lebensdauer der Elektrode ist bei dieser Polung deutlich länger. Auch steht die Einbrandform im direkten Zusammenhang mit der Polung ( siehe Bild unten ). Bei Aluminium, sowie bei einigen Bronzenlegierungen wird auf Wechselstrom gesetzt.


Brandverhalten im Werkstück

Elektroden


Die Wolframelektroden werden wegen des hohen Schmelzpunktes nicht durch Giessen hergestellt, sondern pulvermetallurgisch durch Sintern. Die Normdurchmesser nach DIN sind 1,6mm, 2,0mm, 2,5mm, 3,2mm und 4mm. Die genormten Längen sind 50, 75, 150 und 175 mm lang. Je nach Brenner muss auf einer der Längen gesetzt werden. Es wird dabei unterschieden zwischen reinen Wolfram- Elektroden und Wolframelektroden mit Oxidzusatz. Vorteil der reinen Wolframelektroden liegt darin, dass der Lichtbogen deutlich ruhiger brennt. Die Wolframelektroden mit Oxidzusatz sind im Betrieb jedoch kälter und sind so höheren Strömen gewachsen.
(
siehe Tabelle unten ).


Elektrodendurchmesser und deren Stromfluss

Früher wurden Elektroden mit ca. 2% Thoriumoxid verwendet. Thorium ist ein Alphastrahler und sendet daher leichte radioaktive Strahlungen aus. Diese Strahlungen stellen beim Schweißen eine nicht höhere Belastung als sonst für den Schweißer dar. Es sollte beim Schleifen der Elektrode jedoch darauf geachtet werden, dass wenn möglich Atemschutzmasken verwendet werden, um dem gefährlichen Schleifstaub zu trotzen. Zu jeder Zeit sollte einem bewusst sein, welche Elektrode gerade verwendet wird. Dafür gibt es genormte Bezeichnungen ( siehe Tabelle unten ).










Schweisszusatz: Bezeichnungen nach DIN

Schutzgas

Schutzgase sind in DIN EN 439 genormt. Diese tragen nach Norm die Bezeichnungen l1, l2 und l3. Das am häufigsten verwendete Schutzgas ist Argon ( I1 ). Das Gas sollte einen Reinheitsgrad von mindestens 99,95 % betragen. Aluminium oder Kupfer haben eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Deshalb wird bei solchen Metallen auch Helium ( I2 ) verwendet.
Unter Verwendung von reinem Helium wird der Lichtbogen heißer, aber zugleich auch gleichmäßiger. Der Einsatz von reinem Helium ist selten und wird daher oft nur für Sonderfälle angewandt. Argon/Helium ( I3 ) Gemische kommen da schon öfters zum Einsatz.
Beim WIG- Schweißen von nichtrostenden Chrom- Nickel Stählen werden auch Argon/ Wasserstoff ( R1 ) Gemische verwendet. Der Wasserstoffanteil sollte dabei aber nie über 5 % liegen.
Die verwendete Schutzgasdurchflussmenge steht im Zusammenhang mit dem Gasdüsendurchmesser und der umgebenden Luftströmung. Als Richtwert für die Verwendung von Argon kann von ca. 5-10l/min. ausgegangen werden. Bei Argon Helium muss auf eine höhere Durchflussmenge gesetzt werden, da die Mischung eine geringere Dichte aufweist.

Fugenformen

Die Tabelle unten zeigt die wichtigsten beim WIG- Schweissen verwendeten Fugenformen. Wird die Materialstärke so dick, das selbst von beiden Seiten nicht mehr durchgeschweißt werden kann, müssen die Flanken je nach Material zwischen 60-70° angeschrägt werden ( Bild unten : d ).
Bei einem ausgeprägten Steg wird aus einer V eine Y- Fuge. Die geeignetste Fuge für das WIG Schweißen ist die Bördelfuge ( Bild unten: e ). Hier kann ohne Schweißzusatz eine saubere und gleichmäßige Naht erzielt werden.


Schweissfugen

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Der Schweißbrenner


Der Brenner wird über einen Schlauch mit dem Schweißgerät verbunden. Der Schlauch beinhaltet meist die Gasführung und die elektrischen Kabel für die Steuerstromführung.

Die Wolframelektrode wird in die Spannhülse geschoben und mit der Brennerkappe festgezogen. Die Brennerkappenlänge ist dabei genau auf das Einsatzgebiet des Schweißgerätes abgestimmt. Je nach dem in welcher Schweißumgebung geschweißt wird, ist sie länger oder kürzer um den Raum optimal nützen zu können.
Die Gasdüse kann aus Metall oder Keramik besten. Der Durchmesser der Gasdüse muss genau auf die Schweißaufgabe abgestimmt werden. Die Wolframelektrode ragt ca. 2-3mm über die Gasdüse hinaus.









Explosionszeichnung WIG- Brenner

Schweissbrenner

Kühlung

Für Schweißgeräte mit max. 150 Ampere genügt die Kühlung welche durch das Fließende Gas erzeugt wird. Bei Geräten die mit mehr Strom arbeiten wird ein eigenständiger Wasserkühlkreislauf eingesetzt.



Richtiges Schleifen der Elektrode



Mit einer der wichtigsten Punkte die zu einer schönen Schweißnaht beitragen ist die Ausbildung des Elektroden- Endes. Beim Schweißen mit Gleichstrom ( Minuspol ) wird die Elektrode meist kegelförmig angespitzt. Dies wird durch ein symmetrisches Schleifen erreicht. Wie bereits oben erwähnt sollten die Schleifriefen nur in Längsrichtung ausgebildet sein. Der Lichtbogenansatz wird so ruhiger. Der Kegelwinkel ergibt sich aus dem Verhältnis von Elektrodendurchmesser und Länger der Spitze. Dieses Verhältnis sollte ungefähr 1:2,5 sein. Wenn die richtige Stromstärke gewählt wurde wird nur ein kleiner Teil an der Spitze der Elektrode schmelzen und bildet dort eine kleine Kugel. Beim Schweißen mit Wechselstrom wird die Elektrode in einem anderem Verhältnis angeschliffen. Da hier die Elektrode heißer wird, wird die Elektrode gar nicht angespitzt, oder aber die Spitze wird in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet in einem Verhältnis von 2:1 beider Durchmesser.


Schweißzusatz

Der Schweißzusatz beim WIG Schweißen ist Stabförmig erhältlich. Bei der richtigen Auswahl des Zusatzes ist Vorsicht geboten. Es muss im Vorfeld genau definiert werden welches Material für den Schweißzusatz gewählt wird. Mit ihm steht oder fällt die gute Schweißnaht. Im Fachchargon sprechen wir deshalb von artgleichen, artfremden und artähnlichen Zusätzen. Normalerweise wird als Schweißzusatz das gleiche Material verwendet wie das zu schweißende. In manchen Fällen ist aber genau dies die falsche Wahl.
Klären Sie im Vorfeld ab, welches die beste Wahl ist.
Der Durchmesser des Schweißzusatzes ist auf die Schweißaufgabe abzustimmen. Er ist abhängig von der Dicke des Bleches und dem Elektrodendurchmesser.


Zünden des Lichtbogens



Die Zündung sollte genau da erfolgen, wo auch der Beginn der Schweißnaht ist. Zünden Sie nie außerhalb der Zone, da dies sonst zu Rissen ( Temperaturschwankung ) im Material führen kann. Die meisten WIG Schweißgeräte sind heutzutage mit einer sogenannten Hochspannungsimpulszündung ausgestattet. Falls dies noch nicht der Fall ist, muss für die Zündung Kontakt zwischen Elektrode und dem Schweißmaterial hergestellt werden. Dies Kann zu Verklebungen der Elektrode mit dem Material führen. Um dies zu verhindern wird ein Kupferplättchen in die Nähe des zu schweißenden Materials gelegt. Die Elektrode wird dabei auf der Kupferplatte gezündet und danach an die zu schweißende Naht geführt. Viel komfortabler zeigt sich hier die HFZ Zündung. Die Zündung erfolgt ohne Berührung aus ca. 2-3 cm vom Werkstück entfernt durch einen hochfrequentierten Funken.



Führen des Brenners


Beim WIG- Schweißen wird der Schweiß- Stab in Schweißrichtung vor dem Brenner geführt (
Siehe Bild unten ). Dabei wird der Brenner in einem 20° Winkel zur Senkrechten angestochen aufgestellt. Der Schweißzusatz wird in einem 15° Winkel zur Waagrechten vor dem Brenner hergezogen. Wichtig dabei ist, dass der Schweiß- Stab im Schweißbad und nicht unter dem Lichtbogen geschmolzen wird. Die Schweißbad sollte auch unter keinen Umständen aus der Schutzgasglocke ragen, da sonst das Material mit Oxyden in Verbindung kommt.


Richtiges Führen des Brenners

Die Bedienung



Da es mittlerweile eine große Auswahl an WIG/TIG Schweißgeräten auf dem Markt gibt, ist jedes Gerät mit zahlreichen Möglichkeiten ausgestattet. Es ist daher wichtig das, dass eigene Gerät genau studiert wird um ein optimales Schweißergebnis zu erzielen.



Um die richtigen Einstellungen und das perfekte Setup zu erzielen finden Sie noch einige zusätzliche Tabellen unter folgendem Link:

TIG WIG Schweiss- Setup

Elektrode und Spannhülsengehäuse

Gasdüse: Grösse 5

Wolframelektrode: Farbe grün definiert den reinen Wolfram

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