Ein maßgeschneidertes Verfahren für hochwertige Schweißnähte

Alle schmelzschweißbaren Metalle lassen sich mittels Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Verfahren) verbinden. Hauptsächlich werden damit Bauteile aus un-, niedrig- oder hochlegierten Stählen, Aluminium, Kupfer, Messing oder Titan zusammengefügt. Sehr gerne wird das WIG-Schweißgerät beim Verschweißen von Edelstahl (Nirosta) eingesetzt. Im landwirtschaftlichen Bereich sind Nirostabauteile in der Melk-, Fütterungs- und Gülletechnik, bei Weintanks und Lebensmittelleitungen, bei den Verteil- und Dosierorganen von Düngerstreuern oder bei den Gestängeleitungen der Feldspritzen zu finden.

Sauberes Verfahren

Beim WIG-Schweißverfahren entstehen kaum Spritzer und wenig Schweißrauch. Der Schweißer hält üblicherweise in der rechten Hand den Brenner samt Schutzgaszuführung (Inert­gas) und in der linken den Schweißstab. Der Brenner folgt in Schweißrichtung dem Schweißstab, das heißt, es wird stechend oder nach links geschweißt.
Die Wolframelektrode dient dabei lediglich als Lichtbogenträger und schmilzt wegen ihres hohen Schmelzpunktes beim Schweißen nicht ab. Der Schweißzusatz kann nach Bedarf beigegeben werden. Der Schweißer kann also das Schmelzbad modellieren, da die Energiezufuhr und die Führung des Schweißstabes entkoppelt sind. Somit ist aber auch beim WIG-Schweißen eine größere Handfertigkeit und entsprechende praktische Übung notwendig.
Es werden üblicherweise artgleiche Zusätze verwendet, d. h. für Stahl werden Stahlstäbe und für Aluminium Aluminiumstäbe eingesetzt. Zudem dienen inerte (reaktionsfreie) Schutzgase als Schutz vor dem Luftsauerstoff und Luftstickstoff der Umgebung. Aus diesen Tatsachen ergibt sich, dass das WIG-Verfahren ein reines Umschmelzen der Grundwerkstoffe mit oder ohne Zusatz darstellt und somit ein sehr hochwertiges und sicheres Schweißen garantiert. Die Gefahr nichtmetallischer Einschlüsse und Poren ist gering.
Wenn es auf Sicherheit und Schönheit der Nähte ankommt, ist daher das WIG-Schweißen angesagt. Typische Anwendungsgebiete sind die Herstellung von Rohrleitungen, Behältern und Apparaten der Lebensmittelbranche, Reaktoren, Möbeln, Stiegengeländern und Portalen.
Andererseits ist die Schweißgeschwindigkeit vergleichsweise niedrig, die Wärmeeinbringung und der Verzug sind entsprechend hoch.

Aufbau des Brenners

Die Bestandteile des Schweißbrenners können der Abbildung links unten entnommen werden. Die Stromzufuhr, und somit der Schweißvorgang, werden am Brenner mit einer Drucktaste ausgelöst. Die Elektrodenspitze ragt einige Millimeter aus der Gasdüse heraus.
Für das Aluminiumschweißen werden Reinwolframelektroden (grüne Kennzeichnung) verwendet. Für das Schweißen von Stahl werden die Elektroden mit seltenen Erden legiert (graue oder goldene Kennzeichnung).
Bedeutung kommt der Pflege des Schweißbrenners zu. Die Schutzgasversorgung muss gewährleistet sein, und die Wolframelektroden gehören gegebenenfalls zugespitzt. Hierfür kann auch die Schleifscheibe des Schleifbocks verwendet werden.

Tipps zum Schweißen von Edelstahl

Edelstähle sind generell gut zum Schweißen geeignet, der geringe Ferritgehalt macht sie unmagnetisch (Magnetprobe). Durch den niedrigen Kohlenstoffgehalt sind sie nicht abschreckhärtbar, wodurch keine Aufhärtung in der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht zu befürchten ist.
Nirostastähle besitzen aber folgende kritische physikalische Eigenschaften
geringe Wärmeleitfähigkeit (Gefahr des Wärmestaus),
hohe Wärmeausdehnung (Neigung zum Verzug).
Somit lassen sich grundsätzliche Verhaltensregeln für das Schweißen ableiten:
Die Wärmeeinbringung ist tunlichst gering zu halten. Die Stromstärke als wichtigster Schweißparameter ist möglichst niedrig einzustellen. Schweißen Sie lediglich kurze Schweißraupen und legen Sie Schweißpausen ein.
Die Unterseite der Schweißnaht (Wurzel) ist ebenfalls vor dem Luftzutritt zu schützen. In vielen Fällen kann dieser durch Beilegen von Blechen und Winkeln und durch vorheriges Einstreichen mit Formierpasten (Schutzpasten) verhindert werden. Andernfalls hat ein Gasschutz durch Formiergas an der Unterseite zu erfolgen. Für die Anforderungen im Handwerksbereich wird dabei das Schutzgas mittels T-Stück am Druckminderer abgezweigt.

Nachbehandlung der Schweißnähte

Mit dem Schweißen allein ist die Reparaturarbeit noch nicht erledigt, ein Nachbehandeln ist unablässig. Als Voraussetzung für den Erhalt der Korrosionsbeständigkeit der Schweißstelle ist die metallisch blanke Oberfläche wiederum herzustellen. Es müssen Schweißspritzer, Schlacke, Schweißzunder und Anlauffarben entfernt werden. Unbehandelt würden diese Teile unweigerlich rosten.
Nachstehend sind einige mechanische und eine chemische Möglichkeit der Nachbehandlung aufgelistet.
Bürsten: Es werden ausschließlich Niro-Bürsten verwendet.
Schleifen und/oder Polieren erfolgt mittels Schmirgelpapier, Schleifvlies und Fiberscheiben (Vulkanfiber-Schleifscheiben). Der Einsatz des Winkelschleifers mit grober Fächerscheibe ist ungünstig, da diese eine zu grobe Oberfläche hinterlässt. Je feiner die Oberfläche ist, umso größer wird der Korrosionswiderstand sein.
Sandstrahlen: Das ist eine aufwendige Methode für den gewerblichen und industriellen Bereich. Verwendet wird hier meist Quarzsand in Strahlboxen.
Beizen: Dabei handelt es sich um eine chemische Methode, die mit der Reinigung und der Entfettung beginnt. Die Pasten werden mit Lösungsmittel angerührt und mit einem Pinsel aufgebracht. Nach der Einwirkzeit wird kräftig mit Wasser nachgespült. Die Beizsäuren (Flusssäure, Salpetersäure) sind ätzend und giftig, was bei der Anwendung und Entsorgung zu bedenken ist.

Kurstipp: In zwei Tagen WIG-Schweißen lernen

An der Bildungswerkstatt Mold (NÖ) finden regelmäßig Veranstaltungen zum Thema Schweißen statt. Der nächste Kurs zum WIG-Schweißen ist vom 20. April (Beginn: 9 Uhr) bis 21. April 2017 (Ende: 16.30 Uhr). Der Theorieteil, komplettiert durch ein Skriptum, behandelt die richtige Geräteauswahl, Vor- und Nachteile des Verfahrens und den Umgang mit unterschiedlichen Werkstoffen. In der Werkstätte wird das Schweißen geübt, ebenso wie die Vermeidung von Anlauffarben und Nachbehandlung von Schweißnähten. Mitzubringen sind Arbeitskleidung, Arbeitshandschuhe und festes Schuhwerk. Der Kursbeitrag beträgt pro Person 160 Euro (140 Euro für Landwirte) plus 40 Euro Materialbeitrag. Infos/Anmeldung (bis zehn Tage vor Kursbeginn): Tel. 05 0259-29 500 bzw. www.bildungswerkstatt-mold.at

Geräteauswahl: Darauf kommt es an

Der Aufbau und somit auch der Anschaffungspreis des Schweißgerätes hängen grundsätzlich davon ab, ob das Gerät auch Wechselstrom (AC) als Schweißstrom abgeben kann. Aluminiumwerkstoffe lassen sich praktischerweise lediglich mit Wechselstromgeräten verschweißen. Der Grund liegt in der Notwendigkeit, die hartnäckige Oxydhaut beim Aluminiumwerkstoff aufzureißen. Ein weiteres wichtiges Ausstattungsmerkmal ist die Hochfrequenzzündung (HF-Zündung). Damit ist ein kontaktloses Zünden des Lichtbogens möglich, die Wolframspitze wird geschont und es befinden sich letztendlich keine Wolframeinschlüsse in der Schweißnaht. Für das Schweißen von Niro-Blechen ist die Möglichkeit des Pulsens von Vorteil (Impulsschweißen).

Ing. Reinhard Hörmansdorfer, Bildungswerkstatt Mold