MIG-, MAG- und WIG-Schweißen im Vergleich – worauf es bei Aluminium ankommt

Die Gemeinsamkeit: Lichtbogenschweißen unter Schutzgas

Beim Lichtbogenschweißen schmilzt ein Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück das Metall auf und bildet ein Schmelzbad, das beide Teile verbindet. Kommt das flüssige Metall mit Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft in Kontakt, wird die Naht porös und spröde. Deshalb wird die Schweißzone bei MIG, MAG und WIG gleichermaßen von einem Schutzgas abgedeckt.

Zwei Grundfragen unterscheiden die Verfahren: Schmilzt die Elektrode in die Naht ab? Und reagiert das Schutzgas mit dem Schmelzbad?

MIG und MAG: kontinuierlich zugeführter Draht

MIG und MAG sind zwei Bezeichnungen für dasselbe Verfahren: das Metall-Schutzgasschweißen. Eine Drahtelektrode wird kontinuierlich durch den Brenner zugeführt; sie trägt den Lichtbogen und schmilzt zum Zusatzwerkstoff in der Naht ab. Da der Schweißer den Zusatz nicht von Hand zuführt, ist das Verfahren schnell und bei langen Nähten wirtschaftlich.

Der Unterschied liegt im Gas. Beim MIG-Schweißen (Metall-Inertgas) werden inerte Gase wie Argon oder Helium verwendet, die nicht mit dem Schmelzbad reagieren; es wird für Aluminium und andere Nichteisenmetalle bevorzugt. Beim MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas) kommen aktive Gase wie Kohlendioxid oder Argon-Kohlendioxid-Gemische zum Einsatz. Das aktive Gas beeinflusst Lichtbogenverhalten und Einbrand; MAG ist bei unlegierten und niedriglegierten Stählen verbreitet.

• Hohe Schweißgeschwindigkeit und Abschmelzleistung
• Wirtschaftlich bei mittleren und dicken Querschnitten und langen Nähten
• Für Schweißer vergleichsweise leicht zu erlernen
• Spritzer und Nahtbild können mehr Nacharbeit erfordern als beim WIG-Schweißen

WIG: nicht abschmelzende Wolframelektrode

Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas, international TIG) brennt der Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Wird Zusatzwerkstoff benötigt, führt ihn der Schweißer mit einem separaten Stab von Hand zu. Als Schutzgas dient meist reines Argon.

Da Wärmeeinbringung und Zusatz getrennt gesteuert werden, ist WIG ein sehr präzises und sauberes Verfahren. Es spielt seine Stärken bei dünnen Werkstoffen, Edelstahl, Aluminium und sichtbaren Nähten aus. Der Preis ist die Geschwindigkeit: WIG ist langsamer als MIG/MAG und verlangt mehr Können.

Was bedeuten AC, DC und Puls?

WIG-Schweißgeräte arbeiten mit Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Stahl und Edelstahl werden in der Regel mit DC geschweißt. Aluminium wird mit AC geschweißt: In der Halbwelle mit positiv gepolter Elektrode (EP) bricht der Lichtbogen die Oxidschicht an der Oberfläche auf und reinigt sie; in der Halbwelle mit negativ gepolter Elektrode (EN) geht der Großteil der Wärme ins Werkstück und sorgt für den Einbrand. Im Pulsbetrieb wechselt der Strom periodisch zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert; so lässt sich die Wärmeeinbringung besser steuern, und bei dünnen Teilen sinkt das Risiko von Durchbrand und Verzug.

Vergleich auf einen Blick

Worauf es beim Aluminiumschweißen ankommt

Aluminium ist leicht und korrosionsbeständig und deshalb sehr gefragt, verlangt beim Schweißen aber mehr Sorgfalt als Stahl. Die wichtigsten Punkte:

Die Oxidschicht

Sobald Aluminium mit Luft in Berührung kommt, bildet sich auf der Oberfläche eine dünne Oxidschicht. Dieses Oxid schmilzt bei einer deutlich höheren Temperatur als das Aluminium selbst. Wird es nicht entfernt, gelangt es ins Schmelzbad und verursacht Bindefehler und Einschlüsse. Deshalb wird die Oberfläche unmittelbar vor dem Schweißen entfettet und die Oxidschicht mit einer Edelstahlbürste abgetragen, die nur für Aluminium verwendet wird. Die Reinigungswirkung des Wechselstroms beim WIG-Schweißen dient demselben Zweck.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Aluminium leitet Wärme sehr viel schneller als Stahl. Zu Beginn der Naht fließt die Wärme rasch in die Umgebung ab; im Verlauf erwärmt sich das Teil, und das Schmelzbad wird größer. Der Schweißer muss Strom und Geschwindigkeit entlang der Naht anpassen. Bei dicken Querschnitten kann je nach Legierung und Aufgabe ein Vorwärmen nötig sein.

Poren

Flüssiges Aluminium nimmt leicht Wasserstoff auf, der beim Erstarren als Poren in der Naht zurückbleibt. Der Wasserstoff stammt meist aus Feuchtigkeit, Öl und Schmutz. Sauberer, trockener Zusatzdraht, eine saubere Oberfläche und ein lückenloser Gasschutz sind die Grundlage gegen Porenbildung. Zugluft im Freien kann die Gasabdeckung wegblasen.

Verzug und Risse

Aluminium dehnt sich bei Wärme stärker aus als Stahl, was die Neigung zum Verzug nach dem Schweißen erhöht. Sorgfältiges Heften, eine durchdachte Schweißfolge und Vorrichtungen halten den Verzug in Grenzen. Manche Aluminiumlegierungen neigen beim Erstarren zu Heißrissen; deshalb ist ein zum Grundwerkstoff passender Zusatzdraht wichtig.

Wärmebehandelte Legierungen

Bei aushärtbaren, wärmebehandelten Aluminiumlegierungen kann die Schweißwärme die Festigkeit des Werkstoffs rund um die Naht verringern. Das sollte bereits in der Konstruktion berücksichtigt werden; Nähte aus kritisch belasteten Bereichen herauszuhalten, kann eine Lösung sein.

Reihenfolge von Schweißen und Zerspanen

Hat ein Schweißteil maßlich genaue Flächen, beeinflusst die Reihenfolge der Arbeitsschritte das Ergebnis direkt. Die Schweißwärme erzeugt Eigenspannungen und Verzug, sodass eine vor dem Schweißen auf Maß bearbeitete Fläche danach wandern kann. Üblich ist deshalb, die Teile vorzubereiten, zu schweißen und anschließend die kritischen Flächen, Bohrungen und Anschraubpunkte zu bearbeiten.

Damit diese Reihenfolge funktioniert, braucht die Zeichnung an den nachträglich bearbeiteten Flächen ein ausreichendes Bearbeitungsaufmaß. Außerdem sollten in der Konstruktion Flächen vorgesehen werden, an denen der geschweißte Körper auf der Maschine gespannt werden kann. Werden Schweißen und Bearbeitung gemeinsam geplant, sollte die Bezugsfläche des Körpers gleich zu Beginn festgelegt werden.

Hinweise für Konstrukteure und Einkäufer

• Verwenden Sie Schweißsymbole in der Zeichnung: Nahtart, Nahtdicke und Seite sollten eindeutig sein.
• Gestalten Sie die Geometrie so, dass der Brenner die Naht erreicht.
• Kennzeichnen Sie Flächen, die nach dem Schweißen bearbeitet werden; dort wird ein Aufmaß für Verzug vorgesehen.
• Geben Sie Legierung und Zustand des Grundwerkstoffs an; davon hängt die Wahl des Zusatzdrahts ab.
• Nennen Sie bei sichtbaren Nähten Ihre Erwartungen an das Nahtbild vorab.

Schweißbaugruppen bei Innotech

In unserem Werk fertigen wir Schweißbaugruppen aus Aluminium und Stahl im MIG-, MAG- und WIG-Verfahren. Für das WIG-Schweißen setzen wir eine BLUWELD T-320 P mit AC/DC und Pulsfunktion ein. Da wir die CNC-Bearbeitung unter demselben Dach durchführen, lassen sich Flächen, die nach dem Schweißen bearbeitet werden müssen, gemeinsam mit dem Schweißteil planen.

Für ein Schweißteil oder eine Baugruppe senden Sie Zeichnung und Modell einfach über das Angebotsformular.