Einführung Schweißen

Die ersten Schweißer auf der Erde waren die Sumerern in Mesopotamien. Dem Volk gelang es das erse Mal gleichartige Grundwerkstoffe miteinander zu verbinden. Hier, Gold mit Gold.

Später gelang es den Ägyptern mit dem Feuerschweißverfahren Leitungen aus Kupferwerkstoffen zu verschweißen.

Doch aktuelle Schweißverfahren des 21. Jahrhunderts haben mit diesen altertümlichen Schweißverfahren nicht mehr viel zu tun. Dieses Fügeverfahren ist heute eines der wichtigsten Fertigungsverfahren wenn es darum geht, Werkstücke zu verbinden. Verfahren, wie das Metall-Aktiv-Gas-Schweißen (MAG), das E-Schweißen (E-Hand) oder auch das Press-Verbindungsschweißen bieten heute die Möglichkeit Stahl und andere gleichartige Werkstoffe miteinander zu verbinden.

Moderne Schweißverfahren

Wirtschaftlich in Mode wurde das Thema, seit dem Oscar Kjellberg im Jahr 1907 die Idee hatte, eine Stabelektrode mit einer Umhüllung zu versehen. Die in der Umhüllung enthaltenen Elemente dienen dazu, die Eigenschaften des Lichtbogens und der Schweißnaht zu verbessern. Auch sollte das Schweißbad vor Luftsauerstoff und damit vor ungewollter Oxidation geschützt werden.

Heute gibt es diverse Schweißverfahren, die alle spezielle Anwendungsgebiete und Vor- und Nachteile besitzen. Eine  Auflistung der Schweißverfahren bietet die DIN EN ISO 4063. Folgend die Wichtigsten:

• 111 Lichtbogenhandschweißen (E-Hand-Schweißen)

• 121 Unterpulverschweißen mit Massivdrahtelektrode (UP Schweißen)

• 131 Metall-Intertgasschweißen mit Massivdrahtelektrode (MIG Schweißen)

• 135 Metall-Aktivgasschweißen mit Massivdrahtelektrode (MAG Schweißen)

• 136 Metall-Aktivgasschweißen mit schweißpulvergefüllter Drahtelektrode (Fülldrahtschweißen)

• 141 Wolfram-Intertgasschweißen mit Massivdraht oder Massivdrahtzusatz (WIG Schweißen)

Abgrenzung zum Löten / Schweißen

Löten und Schweißen sind zwei Verfahren zum Verbinden von Werkstücken, die sich jedoch voneinander unterscheiden. 

Beim Hartlöten werden zwei Werkstücke mit flüssigem Hartlot überzogen. Die Werkstücke werden nicht geschmolzen. Beim Erstarren wird das Lot an der Oberfläche legiert. Eine Durchmischung der Werkstoffe findet nicht statt.

Das Schweißen ist ein Verfahren, bei dem beide Werkstücke angeschmolzen werden. Wenn ein Schweißzusatz verwendet wird, durchmischen sich alle drei Stoffe.

Schutzgase

Da Metalle bei hohen Temperaturen dazu neigen mit der Umwelt zu reagieren (u.a. Abbrand von Legierungsbestandteilen oder Oxidation der Werkstücke), werden beim Schweißen Schutzatmosphären aufgebaut. Hauptsächlich versucht man das Schmelzbad und den Lichtbogen vor dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff, Stickstoff, und anderen Gasen zu schützen. Die Zuführung des Schutzgases geschieht einerseits durch Auströmdüsen direkt am Schweißbrenner oder anderen Maßnahmen, wie das Formieren. Der Einsatz von Formiergasen wird vorzugsweise bei geschlossenen Profilquerschnitten wie Rohren eingesetzt, aber auch durch speziellen Vorrichtungen beim verschweißen von Blechen. Durch Verschließen des Rohren mit Rohrstopfen wird eingeschlossenes Gas im Profil der Werkstücke gehalten. Das Gas wird durch Gasdurchführungen im Stopfen in den hohlen Querschnitt geleitet. So wird die Schweißbadrückseite wirksam gegen unerwünschte Gase geschützt.

Bei Schweißverfahren wie dem E-Hand-Schweißen wird eine geringe Menge Schutzgas durch das Abbrennen der Umhüllung gebildet. Auch beim UP-Schweißen findet eine gewisse Schutzgasbildung durch das Schweißpulver statt. Unterschieden wird in Aktiv-, Inert- sowie Mischgase. Eine Auswahl von Schutzgasen bietet das Normblatt ISO 14175.

Merkregel beim MIG und MAG-Schweißen: Drahtdurchmesser * 10 = Volumenstrom Schutzgas

Aktivgase

Beim Schutzgasschweißen werden häufig Aktivgase eingesetzt, um das Schmelzbad vor der Umgebungsluft zu schützen. Aktivgase sind chemisch reaktive Gase, die das Schmelzbad vor Oxidation und anderen unerwünschten Einflüssen schützen können. Obwohl sie als aktiv bezeichnet werden, ist ihre Aktivität im Allgemeinen gering.

Das beim Schutzgasschweißen am häufigsten verwendete aktive Gas ist reines Kohlendioxid (CO2), das aus industriellen Verbrennungsprozessen wie dem Brennen von Kalk oder der Verbrennung fossiler Brennstoffe gewonnen wird. Kohlendioxid wird wegen seiner geringen Kosten und hohen Verfügbarkeit häufig zum Schweißen von unlegierten Baustählen eingesetzt, bei denen der Abbrand von Legierungsbestandteilen kein Problem darstellt.

Neben Kohlendioxid werden auch andere Gase wie Stickstoff (N2) in der Schweißtechnik eingesetzt. Stickstoff wird häufig als Zusatzgas bei der Verwendung von Inertgasen wie Argon eingesetzt, um das Schmelzbad vor Luftkontakt zu schützen und damit die Schweißqualität zu verbessern.

Aktivgase dienen beim Schutzgasschweißen also hauptsächlich dazu, das Schmelzbad vor Oxidation und anderen unerwünschten Einflüssen zu schützen. Obwohl sie als aktiv bezeichnet werden, ist ihre Aktivität in der Regel gering und ihr Einsatz hängt von den spezifischen Anforderungen des Schweißprozesses und den zu schweißenden Werkstoffen ab.

Inertgase

Wenn eine Reaktion des Schweißbades bzw. des Lichtbogens mit der Umwelt nahezu komplett unterbunden werden soll, werden Intertgase eingesetzt. Häufig eingesetzte Produkte sind Argon (Ar) und Helium (He). Hierbei handelt es sich um Edelgase der achten Hauptgruppe des Periodensystems. Edelgase sind inert, da Atome eine vollständig besetzte (oder leere) Elektronenschale besitzen (siehe auch Wikipedia: Edelgaskonfiguration). Diese vollständig besetzte Hülle verhindert, dass chemische Verbindungen mit anderen Atomen oder Molekülen unerwünscht aufgebaut werden. Diese bräuchten freie Elektronenpaare.

In den meisten Fällen wird Argon zum Intergas-Schweißen verwendet. Falls ein Grundwerkstoff eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt (Kupfer, Aluminium), wird ein heliumhaltiges Mischgas verwendet. Reines Helium wird dagegen nur in Sonderanwendungen eingesetzt und ist zudem sehr hochpreisig.

Mischgase

Mischgase sind eine beliebte Wahl für das Schutzgasschweißen, da sie die Synergie der Eigenschaften verschiedener Gase nutzen können, um die Schweißqualität zu verbessern. Im Vergleich zu reinen Gasen bieten Mischgase eine höhere Schweißgeschwindigkeit, eine bessere Schweißqualität und verringern das Risiko von Schweißfehlern wie Porosität.

Typische Mischgase für das Schutzgasschweißen enthalten oft einen hohen Anteil an Kohlendioxid (CO2). Dieses Gas sorgt für einen stabilen Lichtbogen, erhöht die Schweißgeschwindigkeit und trägt zur Reduzierung von Spritzern bei. Zusätzlich wird häufig Argon beigemischt, um die Schweißqualität zu verbessern und das Schmelzbad vor Oxidation zu schützen.

Je nach Anwendung und Werkstoff können auch andere Gase wie Sauerstoff (O2), Helium (He) und Stickstoff (N2) zugesetzt werden. Sauerstoff erhöht die Schweißgeschwindigkeit und hilft, Schweißfehler wie Porosität zu reduzieren. Helium erhöht die Wärmeleitfähigkeit und verringert die Anfälligkeit für Schweißfehler wie Risse. Stickstoff wird häufig als kostengünstige Alternative zu Argon verwendet und verbessert die Schweißqualität.

Die Auswahl der Mischgase erfolgt in der Regel auf der Grundlage des spezifischen Schweißverfahrens und der Anforderungen des Werkstoffs. Dabei sind Faktoren wie die Schweißposition, die Schweißnahtvorbereitung und die Größe des Schweißdrahtes zu berücksichtigen.

Insgesamt bieten Mischgase beim Schutzgasschweißen eine flexible und effektive Lösung zur Verbesserung der Schweißqualität und Produktivität.

Auswahl Gase nach ISO 14175

Bezeichnung ISO 14175	Zusammensetzung	Funktion
I1	100% Ar	Inert
I2	100% He	Inert
I3	0,5 – 95 % Ar, rest He	Inert
M21	15-25% CO2, Rest Ar	schwach oxidierend
C1	100% CO2	oxidierend
N1	100% N2	reaktionsträge
O1	100% O2	stark oxidierend
Z	nicht erfasste Gase	–

Schweißzusatzwerkstoffe beim Schweißen

Schweißzusätze sind ein wichtiger Bestandteil vieler Schweißverfahren und dienen dazu, das Schweißgut gezielt zu beeinflussen und die Qualität der Schweißverbindung zu verbessern. Je nach Anforderung und Verwendungszweck werden Schweißzusätze in unterschiedlichen Formen und Ausführungen angeboten.

Ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl des richtigen Schweißzusatzes ist die Art des Grundwerkstoffes. Nur artgleiche Werkstoffe können miteinander verschweißt werden. So erfordert das Schweißen von Stahl den Einsatz von Stahlzusatzwerkstoffen, das Schweißen von Aluminium den Einsatz von Aluminiumzusatzwerkstoffen. Bei der Auswahl des richtigen Schweißzusatzwerkstoffes sind auch die spezifischen Anforderungen des Schweißprozesses zu berücksichtigen, z. B. die Schweißposition, der Schweißstrom oder die Schweißgeschwindigkeit.

Neben der Art des Grundwerkstoffes und den verfahrensspezifischen Anforderungen spielen auch die mechanischen Eigenschaften des Schweißzusatzes eine wichtige Rolle. Hier sind insbesondere die Festigkeit, die Zähigkeit und die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes zu nennen. Um die Qualität der Schweißverbindung zu gewährleisten, müssen diese Eigenschaften mit denen des Grundwerkstoffes abgestimmt sein.

Die Art der Schweißzusätze variiert je nach Schweißverfahren und Werkstoff. Bei manuellen Schweißverfahren wie dem WIG-Schweißen oder dem Gasschweißen wird der Zusatzwerkstoff manuell zugeführt, während bei automatisierten Verfahren wie dem MIG/MAG-Schweißen oder dem UP-Schweißen eine in das Schweißgerät integrierte Fördereinrichtung den Zusatzwerkstoff zuführt.

Generell sind Schweißzusatzwerkstoffe ein unverzichtbarer Bestandteil der Schweißtechnik und tragen wesentlich zur Qualität und Dauerhaftigkeit von Schweißverbindungen bei.

Lichtbogenhandschweißen

Das Schweißen mittels Lichtbogen und Stabelektrode wird Lichtbogenhandschweißen genannt (Prozessnummer ISO 4063: 111). Häufige Abkürzungen sind E-Hand-Schweißen, MMA oder MMAW (Manual Metal Arc Welding).

Die angewandten Stabelektroden sind in der Regel mit einer Umhüllung versehen. Diese macht es möglich ohne Schutz-Gas-Maßnahmen zu schweißen. So ist es auch im freien oder sogar unter Wasser zu Schweißen.

Verschweißt werden können u.a. die meisten Eisenwerkstoffe, Nickel-Werkstoffe und andere NE-Metalle. Das Schweißen von Aluminiumwerkstoffen findet kaum noch Anwendung und wird normativ nicht mehr berücksichtigt.

Um das Schweißgut vor Luftsauerstoff zu schützen werden Umhüllungen verwendet. Diese bilden beim verbrennen ein Rauchgas, das sich um die Schweißung legt. Des Weiteren sind Schlackebildner vorhanden, die eine feste, glasartige und gasdichte Schicht über der Schweißnaht bilden. Diese lässt sich nach dem Schweißvorhang durch leichtes Klopfen mit dem Schweißerhammer entfernen. Typische Umhüllungstypen sind:

• Basische Umhüllungen (aus Fluss- und Kalkspat)

• Saure Umhüllungen (aus Magnetit)

• Zellulose Umhüllungen (aus Zellulose, man sagt auch umgangssprachlich “Papierelektrode”)

• Rutile Umhüllung (aus Rutil TiO2)

Vor- und Nachteile beim E-Hand-Schweißen

Vorteile:

• Da kein Schweißgas benötigt wird, ist das Verfahren ortsunabhängig anwendbar. So findet die Schweißtechnologie oft auf Baustellen statt

• Kostengünstige Geräte. Im Gegensatz zu großen MIG/MAG-Anlagen, sind Anlagen für das E-Hand-Schweißen einfacher aufgebaut und deshalb oft günstiger.

• Aufgrund der flach abfallenden Kennlinie der Schweißgeräte, eignen dich diese ebenfalls oft zum WIG-Schweißen. Teilweise sind sogar notwendige Vorrichtungen bereits in der Schweißstromquelle vorhanden (Vorrichtung für Gas-Versorgung, usw.).

• Schweißen mit Wechsel- und Gleichstrom möglich (abhängig von Stabelektrode, rein-basische Elektroden werden normalerweise mit Gleichstrom am Pluspol geschweißt. Andere mit Wechselstrom oder bei Gleichstrom am Minuspol. Hier bitte Herstellerinformationen beachten)

• Schnell wechselbarer Elektrodendurchmesser. Dadurch schnelle Anpassung an Schweißaufgabe. Durchmesser genormt in DIN EN 759.

• Hohe Verfügbarkeit von Stabelektroden. Ex werden im Handel für viele Einsatzzwecke die passenden Elektroden angeboten.

• Einsetzbar in alles Schweißpositionen.

Nachteile:

• Geringe Abschmelzleistung. Hierdurch langsames und zeitaufwendiges Verfahren.

• Teilw. giftige und sogar Krebserregende Stoffe im Schweißrauch. PSA erforderlich!

• Hohe Wärmeeinbringung.

• Hohe Anforderung an Handfertigkeit des Schweißers.

• Mögliche Probleme mit Wasserstoff. Rücktrocknung der Elektroden oft notwendig.

• Die Schweißnahtqualität ist stark abhängig von der Sorgfalt und Erfahrung des Schweißers. Eine unsaubere Ausführung kann zu Rissen und Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht führen.

• Eine hohe Schweißnahtqualität erfordert eine gute Vorbehandlung des Werkstücks, d.h. eine gründliche Reinigung und gegebenenfalls Vorbereitung durch Schleifen oder Fräsen.

• Der Schweißstrom ist beim E-Hand-Schweißen schwieriger zu kontrollieren als bei anderen Schweißverfahren. Eine ungleichmäßige Stromversorgung kann zu unregelmäßiger Schmelzleistung führen.

• Eine mögliche Gefahr beim E-Hand-Schweißen besteht in der Bildung von Rissen aufgrund von Spannungen im Material. Diese können vermieden werden, indem das Werkstück nach dem Schweißen langsam abgekühlt wird.

• Auch das Material der Elektroden ist ein wichtiger Faktor beim E-Hand-Schweißen. Unterschiedliche Elektroden sind für verschiedene Materialien und Anwendungen geeignet. Es ist wichtig, die passende Elektrode zu wählen, um eine optimale Schweißnahtqualität zu erzielen.

• Beim E-Hand-Schweißen kann es zu Spritzern kommen, die sich auf der Oberfläche des Werkstücks ablagern und diese verunreinigen können. Um dies zu vermeiden, sollte die Schweißnaht mit einer Schweißschildabdeckung geschützt werden.

• E-Hand-Schweißen ist im Vergleich zu anderen Schweißverfahren vergleichsweise langsam und daher für große Projekte möglicherweise nicht die effizienteste Option. Es ist jedoch ideal für kleinere Projekte und Reparaturen.

MIG/MAG (MSG) Schweißen

Das in Handwerksbetrieben verbreiteste Verfahren ist das Metall-Aktivgas- oder Metall-Intertgas-Schweißen. MIG bezeichnet hier den Prozess des Lichtbogenschweißens mit einer abschmelzenden Drahtelektrode mit einem inerten Gas. MAG wird mit einem aktiven Gas geschweißt. MSG (Metall-Schutzgasschweißen) bezeichnet den Oberbegriff beider Verfahren.

Die Prozessnummer für MIG-Schweißen lautet nach ISO 4063 131 und für das MAG-Schweißen 135. Üblicherweise werden mit diesem Schweißverfahren Stähle, Aluminium und Nickelwerkstoffe, sowie deren Legierungen verschweißt.

Schweißzusatz

Drahtelektroden für das Schutzgasschweißen sind üblicherweise auf Spulenkörper aufgewickelt. Gebräuchliche Durchmesser sind 0,6, 0,8, 1,0, 1,2 und 1,6mm. Drahtdurchmesser von 0,9mm werden zudem oft in der Automobilindustrie verwendet. Drähte mit einer Pulverfüllung werden von 1,6 bis 3,2mm vertrieben und werden üblicherweise für Auftragsschweißungen verwendet. Massivdrahtelektroden werden für gewöhnlich plus-gepolt, Fülldrahtelektroden werden minus-gepolt.

Die Einteilung verschiedener Schweißzusätze wird am folgenden Beispiel erklärt:

ISO 14341-A-G 46 5 M21 3Si1

• ISO 14341-A: Norm des Schweißzusatzes

• G: Drahtelektrode

• 46: Bruchdehnung

• 5: Kerbschlagarbeit

• M21: Schutzgas

• 3Si1: Zusammensetzung des Zusatzes

Lichtbogenarten beim MSG- Schweißen

Der Werkstoffübergang vom Schweißbrenner zum Bauteil wird durch den Lichtbogen umgesetzt. Der wichtigste Hebel ist hier die Pinch-Kraft, eine elektromagnetische Kraft, die an jedem stromdurchflossenen Leiter wirkt. Die Pinchkraft wächst mit steigender Stromstärke und reicht bei geringen Ampere-Einstellungen an der Schweißstromquelle nur für einen sehr grobtropfigen Werkstoffübergang. Mit steigender Stromstärke bewirken die elektromagnetischen Kräfte eine Einschnürung des Lichtbogens und sorgen so für einen feinen Tropfenübergang, bis hin zu einem Sprühlichtbogen.

Voraussetzungen für einen Sprühlichtbogen sind jedoch neben der eingestellten Stromstärke auch das Schweißgas. So wird hier ein Gas mit geringer Wärmeleitfähigkeit benötigt.

Langlichtbogen

Der Langlichtbogen beim MAG-Schweißen ist ein besonderer Lichtbogentyp, der in CO2-reichen Gasen mit einem CO2-Gehalt von mindestens 25 % auftritt. Im Vergleich zum normalen Lichtbogen ist der Langlichtbogen länger und bleibt länger stabil. Allerdings sind heftige Kurzschlüsse beim Langlichtbogen eher selten, aber wenn sie auftreten, sind sie besonders intensiv. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Langlichtbogen sehr hohe Kurzschlussströme erzeugt, was zu einer höheren Abschmelzrate und damit zu größeren Strichmengen führt.

Der Langlichtbogen eignet sich besonders zum Schweißen dicker Bleche oder zum Überbrücken größerer Lücken zwischen den zu schweißenden Teilen.

Kurzlichtbogen

Der Kurzlichtbogen ist ein Schweißbogen, der unter ständigen Kurzschlüssen brennt. Im Gegensatz zum Langlichtbogen ist der Kurzschlussstrom geringer. Während des Schweißens findet der Werkstoffübergang während des Kurzschlusses statt. Dies bedeutet, dass der Lichtbogen während des Schweißvorgangs immer wieder erlischt. Der Grund hierfür ist, dass der Stromfluss kurzzeitig unterbrochen wird, wenn der Schweißelektrode in Kontakt mit dem Werkstück kommt. Durch ansteigende Ströme beim Eintauchen in das Schweißbad wird der Lichtbogen jedoch wieder gezündet. Dieser Prozess wiederholt sich kontinuierlich während des Schweißvorgangs und führt zu einer gleichmäßigen Schweißnaht.

Kurzlichtbögen werden hauptsächlich beim Schweißen von dünnen Materialien eingesetzt, da sie einen geringeren Wärmeeintrag haben als Langlichtbögen und somit das Material weniger stark verformen.

Sprühlichtbogen

Der Sprühlichtbogen beim MAG-Schweißen tritt in der Regel bei höheren Stromstärken auf und ist für viele Schweißer von großem Vorteil. Im Vergleich zu einem normalen Lichtbogen brennt er nahezu kurzschlussfrei und bietet dadurch eine hohe Stabilität und eine gleichmäßige Leistungsentfaltung. Eine weitere wichtige Eigenschaft des Sprühlichtbogens ist seine gute Richtungsstabilität, die für eine präzisere Schweißnahtführung sorgt.

Darüber hinaus zeichnet sich der Sprühlichtbogen durch eine hohe Einbrandtiefe aus, was ihn besonders für das Schweißen von dickwandigen Werkstücken geeignet macht. Durch seine niedrige Verlustenergie verbraucht er zudem weniger Strom und ermöglicht dadurch eine höhere Energieeffizienz. Auch die geringeren Abbrandverluste tragen dazu bei, dass der Sprühlichtbogen eine wirtschaftliche Alternative zum normalen Lichtbogen darstellt.

Ein weiterer Vorteil des Sprühlichtbogens ist seine Neigung zu Einbrandkerben, die im Vergleich zum normalen Lichtbogen deutlich geringer ausfällt. Dadurch können Schweißnähte ohne störende Kerben ausgeführt werden. Auch die Spritzer- und Porenneigung ist beim Sprühlichtbogen deutlich geringer, was zu einer höheren Qualität der Schweißnaht führt.

Insgesamt bietet der Sprühlichtbogen beim MAG-Schweißen eine Reihe von Vorteilen, die ihn zu einer attraktiven Option für viele Schweißanwendungen machen.

Sonderstellung Impulslichtbogen

Durch eine interne Schaltung in der Schweißstromquelle kann ein Impulslichtbogen hergestellt werden. Die Hauptvorteile sind die geringere Wärmeeinwirkung, da der Lichtbogen nicht ständig brennt. Jedoch auch ein besserer Einbrand, da höhere Spitzenstromstärken eingestellt werden können.

Vor- und Nachteile MIG-/MAG-Schweißen

Vorteile

• Viele Anwendungsgebiete. Für fast alle gebräuchlichen Materialien existieren Anwendungen

• Gute Nahtqualität

• Schnell erlernbare Handfertigkeit

• Alle Positionen möglich

• Kleine, sowie hohe Dicken verschweißbar

• Hohe Verfügbarkeit von Schweißzusatzwerkstoffen

Nachteile

• Nur in geschützter Umgebung anwendbar. Schutzgas kann bei windigen Verhältnissen weggeblasen werden

• Höhere Anschaffungskosten

• Teilweise sind Nahtfehler kaum vermeidbar

WIG-Schweißen

Das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) ist ein Schweißprozess der nach EN 14640 dem Wolframschutzgasschweißen zugeordnet ist. Bezeichnungen wie TIG (tungsten inter gas welding) oder GTA (gas tugsten welding) sind in anderen Sprachräumen gebräuchlich. Prozessnummern nach ISO 4063 sind:

• 141: WIG-Schweißen mit Massivdrahtelektrode

• 142: WIG-Schweißen ohne Schweißzusatz

• 143: WIG-Schweißen mit Fülldraht

Der Lichtbogen brennt beim WIG-Prozess zwischen dem Werkstück und einer nicht abbrennenden Wolfram-Elektrode. Wolfram wird hier als Elektrodenmaterial gewählt, weil ein sehr hoher Schmelzpunkt gewährleistet ist. Dies verhindert, dass die Elektrode abschmilzt beim Schweißen. Der Schweißzusatzwerkstoff wird von Hand oder maschinell zugeführt. Die Zuführung des Drahtes erfolgt kalt oder warm mittels Widerstandserwärmung durch ein zusätzliches Gerät. Realisiert werden mit dem Schweißverfahren Verbindungsschweißungen sowie Auftragsschweißungen. Vorzugsweise werden inerte Gase wie Argon oder Helium verwendet. Teilweise findet eine Beimischung von geringen Wasserstoffanteilen statt.

Die Besonderheit bei diesem Verfahren ist die Möglichkeit präzise und qualitativ hochwertige Nähte herzustellen. Der Hauptnachteil ist die geringe Abschmelzleistung. Ein Anwendungsfall muss genau abgewogen werden.

Wie beim E-Hand-Schweißen werden Schweißstromquellen mit einer fallenden Kennlinie genutzt. Dies hat den, Vorteil dass bei veränderlichen Lichtbogenlängen einen konstanter Strom gehalten werden kann. Anders als beim MSG-Schweiß, wo die Lichtbogenlänge durch den automatisch geführten Draht konstant bleibt, bedeutet beim WIG-Schweißen jede Bewegung eine Änderung der Lichtbogenlänge.

Vorzugsweise kommen HF-Zündgeräte zum Einsatz. Dies hat den Vorteil, dass der Lichtbogen kontaktlos gezündet werden kann. Hierdurch kann eine Verunreinigung des Schweißbades durch Wolfram vermieden werden. Des Weiteren bleibt auch die Wolfram-Elektrode frei von Verunreinigungen durch den Grundwerkstoff und muss weniger nachgearbeitet werden.

Wolfram-Elektroden

Eine Wolframelektrode besitzt einen relativ hohen Schmelzpunkt. Ca. 3400°C und nutzt so bei moderater Stromstärke nur wenig ab. Auch wird der Lichtbogen nur im Schutzgas gezündet, so dass Oxidationen an der Elektrode kaum stattfinden. WIG-Elektroden sind in der ISO 6848 genormt und die Eigenschaften können durch Beimischungen verschiedener Oxidzusätze beeinflusst werden:

Werkstoff der Elektrode	Zeichen	Kennfarbe
Reines Wolfram	WP	grün
Wolfram mit Thoriumoxid	WT10 WT20 WT30	gelb rot violett
Wolfram mit Zirkoniumoxid	WZr3 WZr8	braun weiß
Wolfram mit Lanthanoxid	WLa10 WLa20 WLa30	schwarz gold blau
Wolfram mit Ceroxid	WCe20	grasu

Achtung: Wolfram-Elektroden mit Thoriumoxid sind radioaktiv strahlend und sollten nicht mehr verwendet werden!

Qualitätssicherung beim Schweißen

Die DIN EN ISO 9000 ff. bildet Grundlage für viele Qualitätsmanagementsysteme. Jedoch fordert diese Norm bei “speziellen Prozessen” gesonderte Herangehensweisen. Abhilfe kann hier die DIN EN ISO 3834 schaffen. Diese bietet ein QM-System für die Schweißtechnik. So sind hier für verschiedene Anforderungen an Schweißungen “Qualitätsstufen” zugrunde gelegt. So verweisen viele Ausführungsnormen (z.B. DIN EN 1090) auf angepasste Stufen der DIN EN ISO 3834.

Ausbildung zum Schweißer

Die Ausbildung von Schweißern in Europa ist in der Tat kein eigenständiger Beruf, sondern oft Bestandteil anderer Metallberufe. Die Qualifikation von Schweißern wird durch eine Prüfung nach DIN EN ISO 9606 festgestellt, welche von jedem fachlich qualifizierten Betrieb oder einer fachlich qualifizierten Person durchgeführt werden kann. Eine Schulung ist nicht vorgeschrieben, wird jedoch oft vor der Prüfung empfohlen.

Im ungeregelten Bereich gibt es keine gesetzliche Anforderung, dass Schweißer eine Schweißerprüfung ablegen müssen. Es empfiehlt sich jedoch dringend, Prüfungen bei einer Prüforganisation abzulegen, um im Schadensfall eine Fürsorge belegen zu können.

Falls Schweißer innerhalb eines Betriebs geprüft werden, sollte dies von einer Schweißaufsichtsperson nach DIN EN 14731 durchgeführt werden. Schweißfachpersonen, Schweißfachtechniker sowie Schweißfachingenieure besitzen das nötige Hintergrundwissen, um eine solche Prüfung abzunehmen. In diesem Fall liegt die Nachweispflicht über die korrekte Qualifikation jedoch beim Betrieb.

Die Norm ISO 9606 enthält Anforderungen an die Prüfung von Schweißern in verschiedenen Schweißverfahren und Werkstoffgruppen. Sie legt unter anderem Prüfungsumfang, Prüfungsablauf und Prüfungskriterien fest. Die Prüfung besteht aus praktischen Schweißproben und theoretischen Kenntnisprüfungen. Um die Gültigkeit der Schweißerprüfung aufrechtzuerhalten, müssen Schweißer regelmäßig ihre Fähigkeiten in praktischen Schweißproben unter Beweis stellen.

Insgesamt ist die Ausbildung von Schweißern in Europa durch die Norm ISO 9606 geregelt und es wird empfohlen, Prüfungen bei einer Prüforganisation abzulegen, um im Schadensfall eine Fürsorge belegen zu können.

Gefahren beim Schweißen

Auch Schweißanwendungen sind mit erheblichen Gefahren verbunden. Wenn Werkstücke geschweißt werden enstehen durch hohe Stromstärken und Spannungen die Gefahr eines elektrischen Schocks. Andererseits muss mit einer hohen Strahlenbelastung durch UV-Licht, sowie der Rauchentwicklung umgegangen werden.

Die Ausbildungsnorm für Schweißer, die DIN EN ISO 6906 beinhaltet in jedem Falle eine Berücksichtigung dieser Gefahren. So sollten Schweißarbeiten nur durch qualifiziertes Personal durchgeführt werden. Auch Arbeitgeber stehen hier in der Verpflichtung ein eingemessenes Arbeitsumfeld zu schaffen. So ist eine geeignete hochqualitative persönliche Schutzausrüstung (PSA), sowie Anlagen um den Schweißrauch zu entsorgen obligatorisch. Ggf. ist auch die Verwendung einer Atemmaske (speziell bei Schweißungen an chrom-haltigen Materialien (!!!)) sinnvoll.

1. Brandgefahr: Schweißen kann Funken erzeugen, die brennbare Materialien entzünden können. Schweißer müssen deshalb sicherstellen, dass der Arbeitsbereich frei von brennbaren Materialien ist. Auch muss sichergestellt werden, dass alle Schweißausrüstungen ordnungsgemäß funktionieren und keine Lecks aufweisen.

2. Lärm: Schweißen kann sehr laut sein und das Gehör des Schweißers schädigen. Ein Gehörschutz ist daher unerlässlich.

3. Gasgefahr: Beim Schweißen können Gase freigesetzt werden, die giftig oder explosiv sein können. Die Schweißer müssen sicherstellen, dass die Belüftung in dem Arbeitsbereich ausreichend ist, um eine Ansammlung gefährlicher Gase zu vermeiden.

4. Augenschäden: Schweißen kann zu Augenschäden führen, da das helle UV-Licht des Schweißbogens die Netzhaut des Auges schädigen kann. Schweißer müssen deshalb geeignete Schutzbrillen oder Schweißerhelme tragen, die mit einem automatischen Verdunkelungssystem ausgestattet sind.

5. Hautschäden: Die UV-Strahlung, die beim Schweißen freigesetzt wird, kann auch die Haut des Schweißers schädigen. Schutzkleidung, einschließlich langer Ärmel und Hosen, Handschuhe und Schweißerschutzcremes, sind unerlässlich, um Hautschäden zu vermeiden.