MIG-Schweißen Expertenwissen
Werkstoffe und Schweißnähte müssen immer höheren Beanspruchungen standhalten, dabei erwartet man von der Schweißtechnik fehlerfreies Funktionieren.
Im Fahrzeugbau beispielsweise hat sich wegen höherer Geschwindigkeiten und einem geringeren Energieverbrauch der Leichtbau etabliert. Dies erfordert vor allem den Einsatz von Aluminium und Aluminiumlegierungen bzw. hochfesten Stählen.
Wegen seiner physikalischen Eigenschaften beim Schweißen verhält sich der Werkstoff Aluminium anders als herkömmliche Werkstoffe
Die Zahl
140 kg
Eine aktuelle Studie von Ducker Worldwide in Zusammenarbeit mit der European Aluminium Association (EAA) zeigt auf, dass sich der Anteil an Aluminium pro Automobil zwischen 1990 und 2012 von 50 kg auf 140 kg nahezu verdreifacht hat.
1. Schutzgase
Argon (ISO 14175-I1) ist das Standardschutzgas für normale Schweißaufgaben. Durch Zusätze von Helium und die Zugabe geringster Anteile aktiver Komponenten (ppm-Bereich) zum inerten Argon lassen sich die Schweißergebnisse verbessern.
| Schutzgas | Bemerkung |
|
Argon |
In allen Lichtbogenarten und Schweißpositionen einsetzbar |
|
VARIGON® S |
Durch die Zugabe von O2 bzw. NO stabilerer Lichtbogen |
|
MISON® Ar |
Durch die Zugabe von O2 bzw. NO stabilerer Lichtbogen |
|
VARIGON® He15S bis He50S |
Heliumanteil verbessert
|
|
MISON® He30 |
Heliumanteil verbessert
|
|
VARIGON® He15 bis He70 |
Heliumanteil verbessert
|
Mit zunehmendem Heliumanteil im Argon wird die Porenbildung vermindert
- 100% Argon 20 l/min --> 350A/28V
- VARIGON® He30 20 l/min --> 345A/29V
- VARIGON® He50 28 l/min --> 340A/31V
- VARIGON® He70 38 l/min --> 335A/34V
Bei hohen Anforderungen an die Porenfreiheit, vor allem bei größeren Wanddicken und bei reinem Aluminium, verbessert sich das Ergebnis mit steigendem Heliumanteil. Mit höheren Heliumanteilen ist der Lichtbogen unruhiger. Dotierte Schutzgase stabilisieren den Lichtbogen und verbessern das Nahtaus- sehen bei geringerem Spritzerauswurf.
| Schutzgas | Porendurchmesser | Gesamt-Porenfläche, Schweißnahtlänge |
|
Argon |
0,4 – 4,0mm |
152mm² |
|
VARIGON® He 30 |
0,5 – 1,5mm |
28mm² |
|
VARIGON® He 50 |
0,5 – 1,0mm |
18mm² |
|
VARIGON® He 70 |
0,5 – 1,0mm |
6mm² |
Die Reinheiten und Mischgenauigkeiten entsprechen DIN EN ISO 14175. Die Gase sind für alle Lichtbogenarten und Leistungsbereiche anwendbar.
Schutzgasverbrauch (bezogen auf Argon):
- Kurzlichtbogen 12-15 l/min
- Sprüh- und Impulslichtbogen 15-20 l/min
Für die Varigon Schutzgase gelten folgende Angaben:
| Schutzgas | Korrekturfaktor | Mindestschutzgasmenge |
|
VARIGON® He 30 |
1,17 |
20 l/min |
|
VARIGON® He 50 |
1,35 |
28 l/min |
|
VARIGON® He 70 |
1,70 |
35 l/min |
Erläuterung:
* Mindestschutzgasmenge geteilt durch Korrekturfaktor ergibt den am Messsystem einzustellenden Durchfluss. Beispiel VARIGON® He30: 17 l/min Durchflussmenge am Gas-Messsystem (20: 1,17).
Die benötigte Schutzgasmenge wird entweder am Druckminderer an einem Manometer mit entsprechender Kapillare auf Schutzgasverbrauch (l/min) geeicht oder mit einem Durchflussmengenmesser eingestellt. Die eingestellte Schutzgasmenge sollte von Zeit zu Zeit mit einem Gasmessröhrchen an der Schutzgasdüse kontrolliert werden.
2. Zusatzdrähte
Für die Auswahl der Zusatzdrähte für das Schweißen der Aluminium-Werkstoffe wird die Linde-Druckschrift "Facts About. Aluminium-Werkstoffe. Schweißtechnische Verarbeitung." empfohlen. Den Stand der Technik zum Lichtbogenschweißen beschreibt die EN 1001-4. Die Lagerung der Drahtelektroden soll in trockenen, temperierten Räumen erfolgen. Angebrochene Spulen sollen so schnell wie möglich verbraucht werden.
3. Schweißanlage
Üblicherweise werden zum MIG-Schweißen die auch zum Metall-Schutzgasschweißen verwendeten Geräte eingesetzt. Beim Drahtvorschub muss jedoch den Besonderheiten der weichen Aluminium-Drähte Rechnung getragen werden. Neben Antriebsrollen mit Rundnut sind Teflonseelen im Schlauchpaket notwendig. Stromquellen, geeignet für den lmpulslichtbogen, sind zu bevorzugen, da Drähte größeren Durchmessers verwendet werden können.
Müssen Drähte mit einem Durchmesser von unter 1,6 mm verschweißt werden, verwendet man Push-Pull-Brenner, da Brenner mit mehr als 3 m Schlauchpaketlänge unter Praxisbedingungen kaum störungsfrei einsetzbar sind.
Leistung der Stromquelle:
| Zu schweißende Blechdicke (mm) | Empfohlene Drahtelektrode Ø (mm) | Einstellbereich der Stromquelle 100% ED |
|
2 – 6 |
1,2 |
100 – 200 A |
|
6 – 20 |
1,6 |
200 – 350 A |
Anmerkung: Obige Angaben sind Anhaltswerte, die durch Nahtform, Werkstoff und Schutzgasart beeinflusst werden.
Vermeidung von Wurzelkerben durch wurzelseitiges Brechen der Kanten
| Werkstückdicke in mm | Fugenform | Drahtdurchmesser in mm | Schweißstrom in Ampere | Schweißgeschwindigkeit in cm/min | Argonverbrauch in l/min | Lagenzahl |
|
2 |
II |
0,8 |
110 |
80 |
12 |
1 |
|
3 |
II |
1,0 |
130 |
75 |
12 |
1 |
|
4 |
II |
1,2 |
160 |
70 |
15 |
1 |
|
5 |
II |
1,2 |
180 |
70 |
15 |
1 |
|
6 |
II |
1,6 |
200 |
65 |
15 |
1 |
|
8 |
V |
1,6 |
240 |
60 |
16 |
2 |
|
10 |
V |
1,6 |
260 |
60 |
16 |
2 |
|
12 |
V |
1,6 |
280 |
55 |
18 |
2 |
|
16 |
V |
1,6 |
300 |
50 |
20 |
3 |
|
20 |
V |
1,6 |
320 |
50 |
20 |
3 |
Richtwerte für das Handschweißen
Die Werte werden durch die Schutzgasart, den Werkstoff und die Lichtbogenart beeinflusst. Schweiß-Schutzgase mit höheren Heliumanteilen erfordern eine höhere Schweißspannung.
Vorwärmung
Die Bauteiltemperatur sollte auf alle Fälle höher sein als die Temperatur am Arbeitsplatz. Bei Taupunktsunterschreitung bildet sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche (Porengefahr). Ein Vorwärmen (Trocknen) kann im Einzelfall erforderlich sein. Der Aufwand zum Vorwärmen dickwandiger Bauteile zur Vermeidung von Bindefehlern ist bei Verwendung von Argon-Helium-Schutzgasen (ISO 14175-I3) erheblich reduziert.
Wurzelschutz
Wurzelschutz durch Argon verbessert die Wurzelausbildung.
Nahtausbildung
Heliumanteile im Schutzgas ergeben einen tieferen Einbrand, eine breitere Naht und vermindern die Gefahr von Bindefehlern und Poren.
VARIGON®, VARIGON® S und MISON® sind eingetragene Marken der Linde Group.
4. Fehlervermeidung
| Fehlerquelle | Fehlerart | Fehlerursache | Fehlervermeidung | ||
| Poren | Risse | Bindefehler | |||
| Fugenvorbereitung | x | Verschmutzte Fuge (Fett, Farbe, Oxid) | Reinigen mit Fettlösungsmitteln: nur trockene Werkstücke schweißen; Oxidschicht vor dem Schweißen entfernen | ||
| Drahtelektrode | x | Verschmutzte Drahtelektrode | Drahtelektrode wechseln | ||
| x | x | Ungeeigneter Drahtelektrodendurchmesser | Drahtelektrodendurchmesser entsprechend Werkstückdicke und Schweißposition verwenden | ||
| x | Drahtelektrode mit falscher Vorbiegung oder mit Drall | Drahtelektrode austauschen | |||
| Schutzgas | x | Diffusion von Feuchtigkeit und Luftsauerstoff in das Schweißsystem | Ausreichendes Spülen des Systems vor Arbeitsbeginn; Verwendung von diffusionssicheren Schläuchen | ||
| x | Falsche Schutzgasmenge | Schutzgasmenge korrigieren | |||
| x | Falsches Schutzgas | Scheißargon oder Helium oder deren Gemische verwenden | |||
| Schweißanlage | x | Leck im Kühlwasserumlauf | Schweißbrenner, Schlauchpaket und Kühlwasserleitungen Instand setzen oder austauschen; Brenner mit geschlossnem Kühlsystem verwenden | ||
| x | Einwirbeln von Luft in den Schutzgasstrom | Schutzgasleitungen und Schweißbrenner auf Dichtheit überprüfen; Brenner säubern, Gasdüsenabstand verringern; Brennerneigung korrigieren | |||
| x | Zu kurze Gasvor- oder -nachströmzeit | Einstellung am Gerät ändern | |||
| x | Ungleichmäßige Drahtförderung | Anpressdruck der Vorschubrollen überprüfen, Vorschubrollen austauschen, Rollenachsen auf Schlag prüfen; Stellung der Drahteinlaufdüse prüfen; Drahtführungsseele austauschen; kürzeres Schlauchpaket verwenden | |||
| Ausführung der Schweißarbeiten | x | Zugluft | Schweißplatz gegen Zugluft sichern | ||
| x | Schweißspritzer in der Gasdüse / Turbulenzen | Gasdüse reinigen | |||
| x | x | Ungenügender Masseanschluss | Für guten Masseanschluss sorgen | ||
| x | x | x | Unsachgemäße Heftschweißung | Hefter vor dem Überschweißen ausschleifen oder schräg anschleifen | |
| x | x | x | Zu starke Wärmeableitung | Ausreichend vorwärmen | |
| x | Verwendung ungeeigneter Schleifscheiben | Für Aluminium geeignete Schleifscheiben oder spanabhebende Werkzeuge verwenden | |||