Grundlagen des WIG-Schweißens – Theorie und Praxis am WIG-Schweißgerät

• Wissenswertes zum WIG-Schweißen
• Auswahl des Schweißzusatzes
• Einstellen der Schutzgasmenge
• Reinigung der Werkstückoberfläche
• Zünden des Lichtbogens
• Führen des WIG-Brenners
• Schweißposition
• Schweißparameter
• Schweißen mit Stromimpulsen
• Benötigte Ausrüstung

Wissenswertes zum WIG-Schweißen

Im Hinblick auf die zu verarbeitenden Werkstoffe, Wanddicken und Schweißpositionen ist das WIG-Schweißen ein universell einsetzbares Schweißverfahren. Es ermöglicht, Schweißverbindungen in höchster Qualität zu erzeugen. Das WIG-Schweißverfahren – die volle Bezeichnung für dieses Verfahren lautet nach DIN 1910 – Teil 4 Wolfram- Inertgasschweißen – stammt aus den USA und wurde dort 1936 unter dem Namen Argonarc-Schweißen bekannt. Erst nach dem 2. Weltkrieg wurde es in Deutschland eingeführt. In den englisch sprechenden Ländern heißt das Verfahren TIG nach englisch ”Tungsten” für Wolfram. Das Verfahren zeichnet sich gegenüber anderen Schmelzschweißverfahren durch eine Reihe von interessanten Vorteilen aus. Es ist z.B. universell anwendbar.

1. Schweißstab
2. Brenner
3. Wolframelektrode
4. Lichtbogen
5. Schutzgas
6. Schmelzbad
7. Grundwerkstoff

Wenn ein metallischer Werkstoff überhaupt schmelzschweißgeeignet ist, dann lässt er sich mit diesem Verfahren fügen. Zum anderen ist es ein sehr ”sauberes” Verfahren, das kaum Spritzer und nur wenig Schadstoffe erzeugt und bei richtiger Anwendung eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung garantiert. Ein besonderer Vorteil des WIG-Schweißens ist auch, dass hier gegenüber anderen Verfahren, die mit abschmelzender Elektrode arbeiten, die Zugabe von Schweißzusatz und die Stromstärke entkoppelt sind. Der Schweißer kann deshalb seinen Strom optimal auf die Schweißaufgabe abstimmen und nur so viel Schweißzusatz zugeben, wie gerade erforderlich ist. Dies macht das Verfahren besonders geeignet zum Schweißen von Wurzellagen und zum Schweißen in Zwangslagen. Die genannten Vorteile haben dazu geführt, dass das WIG-Verfahren heute in vielen Bereichen der Industrie und des Handwerks mit Erfolg eingesetzt wird. Es erfordert allerdings bei der manuellen Anwendung ein geschicktes ”Händchen” des Schweißers und eine gute Ausbildung. Diese Anleitung will über die Besonderheiten des Verfahrens aufklären und vielleicht auch Interesse wecken bei den Firmen, die es trotz Vorliegens entsprechender Schweißaufgaben noch nicht anwenden.

Auswahl des Schweißzusatzes

Der Schweißzusatz beim WIG-Schweißen liegt meist stabförmig vor, beim vollmechanischen Einsatz des Verfahrens wird er drahtförmig durch ein separates Vorschubwerk zugeführt. In der Regel werden die Schweißzusätze artgleich zum Grundwerkstoff ausgewählt. Manchmal ist es aber aus metallurgischen Gründen erforderlich, daß der Zusatz bei einigen Legierungselementen etwas vom Grundwerkstoff abweicht. Dies ist z.B. beim Kohlenstoffgehalt der Fall, der aus Gründen der Risssicherheit, wenn eben möglich, sehr niedrig gehalten wird. In solchen Fällen spricht man von artähnlichen Schweißzusätzen. Es gibt aber auch Fälle, wo artfremde Zusätze erforderlich sind. Dies ist z.B. der Fall beim Fügen von schwerschweißbaren C-Stählen, wo austenitische Schweißzusätze oder sogar Nickelbasislegierungen verwendet werden. Der Durchmesser des Schweißzusatzes muß auf die Schweißaufgabe abgestimmt sein. Er richtet sich nach der Materialdicke und damit auch nach dem Durchmesser der Wolframelektrode. Die Schweißstäbe sind in der Regel 1000 mm lang. Sie werden in Bünden geliefert und sollten einzeln mit der DIN- oder der Handelsbezeichnung gekennzeichnet sein, um Verwechslungen zu vermeiden.

Einstellen der Schutzgasmenge

Die Schutzgasmenge wird als Volumenstrom in I/min eingestellt. Dieser richtet sich nach der Größe des Schmelzbades und damit nach dem Elektrodendurchmesser, dem Gasdüsendurchmesser, dem Düsenabstand zur Grundwerkstoffoberfläche, der umgebenden Luftströmung und der Art des Schutzgases – siehe auch Abschnitt Schutzgase. Eine Faustregel sagt, daß bei Argon als Schutzgas und den am meisten verwendeten Wolframelektrodendurchmessern von 1 bis 4 mm je Minute 5 bis 10 Liter Schutzgas zugegeben werden sollten. Das Messen der Durchflussmenge kann indirekt mit Manometern erfolgen, die den der Durchflußmenge proportionalen Druck vor einer eingebauten Staudüse messen. Die Skala des Manometers ist dann direkt in I/min geeicht. Genauer sind Messgeräte, die mittels Glasröhrchen und Schwebekörper direkt in dem zum Brenner fließenden Schutzgasstrom messen.

Reinigung der Werkstückoberfläche

Für ein gutes Schweißergebnis ist es wichtig, die Fugenflanken und die Oberfläche des Werkstückes im Schweißbereich vor dem Beginn des Schweißens gründlich zu säubern. Die Oberflächen sollten metallisch blank und frei von Fett, Schmutz, Rost und Farbe sein. Auch Zunderschichten sollten nach Möglichkeit entfernt werden. In vielen Fällen wird dazu ein Bürsten ausreichen. Wo dies nicht genügt, muß die Oberfläche durch Schleifen oder ein mechanisches Bearbeitungsverfahren behandelt werden. Bei korrosionsbeständigen Werkstoffen dürfen nur Bürsten aus nichtrostendem Stahl verwendet werden, weil sonst Fremdrost durch Eisenteilchen entstehen kann, die in die Oberfläche eingetragen wurden. Bei Aluminium ist es aus Gründen der Porenentstehung besonders wichtig, daß keine dickeren Oxidhäute auf der Oberfläche verbleiben. Zum Säubern und Entfetten sind geeignete Lösungsmittel zu benutzen. Achtung: Bei Verwendung chlorhaltiger Lösungsmittel können giftige Dämpfe entstehen.

Zünden des Lichtbogens

Der Lichtbogen sollte nie außerhalb der Fuge auf dem Grundwerkstoff gezündet werden, sondern stets so, daß die Zündstelle unmittelbar danach beim Schweißen wieder aufgeschmolzen wird. Zu Beginn des Schweißens kühlt der hocherhitzte Grundwerkstoff an der Zündstelle nämlich durch den Wärmeentzug der rückwärtigen kalten Massen sehr schnell ab. Die Folge dieser raschen Abkühlung können Aufhärtungen, eventuell schon mit Rissen verbunden, und Poren sein. Die schnelle Abkühlung läßt sich vermeiden wenn das Zünden direkt am Beginn der Schweißnaht erfolgt und eventuell entstandene Ungänzen sofort wieder aufgeschmolzen werden. Die Kontaktzündung sollte die absolute Ausnahme sein, wenn das verwendete ältere Schweißgerät nicht über eine Zündhilfe (Hochspannungsimpulszündung) verfügt. In diesem Fall wird auf einem in die Fuge in der Nähe des Schweißnahtbeginns eingelegten Kupferplättchen gezündet. Von dort wird der Lichtbogen dann zum beabsichtigten Nahtanfang gezogen und das Schweißen beginnt. Bei einer Berührungszündung direkt auf dem Grundwerkstoff kann Wolfram ins Schweißgut gelangen, das wegen des hohen Schmelzpunktes nicht aufgeschmolzen wird und später im Durchstrahlungsfilm wegen der größeren Absorption der Röntgenstrahlen durch Wolfram als helle Stelle zu erkennen ist.

Führen des WIG-Brenners

(s. Abb. rechts)

Schweißposition

Nach ISO 6947 werden die Schweißpositionen mit PA – PG bezeichnet. Diese sind, wenn man Sie an einem Rohr betrachtet von oben (PA) ausgehend im Uhrzeigersinne alphabetisch angeordnet Die Position PA ist das, was früher in Deutschland mit waagerecht oder Wannenlage bezeichnet wurde. Es folgen dann die Stumpfnahtpositionen PC (horizontal an senkrechter Wand) und PE (überkopf), sowie die Kehlnahtpositionen PB (horizontal) und PD (horinzontal/ überkopf). Beim Schweißen von Blechen bedeutet PF, das senkrecht steigend geschweißt wird, PG ist die Fallnaht. Am Rohr sind aber darunter mehrere Positionen zusammengefaßt. Die Position PF gilt, wenn das Rohr von der Überkopfposition ausgehend ohne Drehen nach beiden Seiten steigend geschweißt wird., bei der Position PG gilt dies sinngemäß für die Schweißung von oben nach unten (Fallnaht). Das WIG Schweißen ist in allen Positionen möglich. Die Schweißdaten müssen dabei, wie auch bei anderen Schweißverfahren auf die Position abgestimmt werden.

Schweißparameter

Die untere Grenze der Anwendbarkeit des WIG-Verfahrens liegt bei Stahl bei etwa 0,3 mm, bei Aluminium und Kupfer bei 0,5 mm. Nach oben hin sind der Anwendung höchstens wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Die Abschmelzleistung des Verfahrens ist nicht sehr groß. Deshalb werden oft nur die Wurzellagen WIG geschweißt und die übrigen Lagen mit anderen Verfahren (E, MAG), die eine höhere Leistung haben, eingebracht. Bei der Wahl der Schweißparameter muß man sich vergegenwärtigen, daß am Schweißgerät nur die Stromstärke eingestellt wird, die Lichtbogenspannung ergibt sich aus der Lichtbogenlänge, die der Schweißer einhält. Dabei gilt, daß die Spannung mit zunehmender Lichtbogenlänge größer wird. Als Anhaltswert für eine zum Durchschweißen ausreichende Stromstärke gilt beim Schweißen von Stahl mit Gleichstrom (-Pol) eine Stromstärke von 45 Ampere pro mm Wanddicke. Beim Wechselstromschweißen von Aluminium werden 40 Ampere/mm benötigt.

Schweißen mit Stromimpulsen

Beim Schweißen mit impulsförmigem Strom wechseln Stromstärke und Spannung im Rhythmus der Impulsfrequenz ständig zwischen einem niedrigen Grundwert und dem höheren Impulswert. Unter Einwirkung des hohen Impulsstromes wird der Einbrand in den Grundwerkstoff erzeugt und es bildet sich ein punktförmiges Schmelzbad aus. Dieses beginnt unter Einwirkung des folgenden niedrigeren Grundstromes bereits vom Rand ausgehend zu erstarren, bis der nächste Stromimpuls es wieder aufschmilzt und vergrößert. Inzwischen ist der Lichtbogen aber bereits in Schweißgeschwindigkeit weiter gewandert, so dass die Schweißnaht beim WIG Impulsschweißen aus vielen sich überlappenden Schweißpunkten gebildet wird. Die Größe des Schmelzbades ist dabei im Durchschnitt kleiner als beim Schweißen mit gleichförmigem Strom, so dass es sich in Zwangslagen besser beherrschen lässt. Trotzdem ist ausreichender Einbrand gewährleistet. Der eben geschilderte Effekt tritt aber nur auf, wenn ein ausreichender Temperaturunterschied im Schmelzbad zwischen Grund- und Impulsphase auftritt. Dies ist nur bei Impulsfrequenzen unter etwa 5 Hz gegeben. Als Nachteil kann genannt werden, dass die Schweißgeschwindigkeit vielfach beim Impulsschweißen verringert werden muss. Auch nimmt der Schweißer das Pulsen im niedrigen Frequenzbereich als störendes Flackern des Lichtbogens wahr. Deshalb wird diese Variante des WIG-Schweißens weniger beim manuellen Schweißen angewandt, wo der Schweißer andere Möglichkeiten hat die Badbeherrschung zu beeinflussen, als vielmehr beim mechanisierten WIG Schweißen.

Der Inhalt soll umfangreiche Informationen über das WIG-Schweißen vermitteln und beschreibt verschiedene Aspekte des Verfahrens, geht jedoch nicht auf spezifische Funktionen wie Puls und AC/DC ein. Die technischen Details und Anleitungen zielen eher darauf ab, das Verständnis und die Praxis des Schweißverfahrens zu fördern. Konkrete Erwähnungen oder Empfehlungen für spezifische Schweißgeräte sind nicht vorhanden.

Die umfassenden Erklärungen sind sowohl für Anfänger als auch für erfahrene Schweißer geeignet, da sie die Grundlagen bis hin zu fortgeschrittenen Techniken und Parametereinstellungen abdecken. Dabei werden professionelle Tipps und detaillierte Anleitungen gegeben, die auch für Hobby-Schweißer wertvoll sind. Der Text bedient die Interessen einer Zielgruppe, die Wert auf Präzision und technisches Verständnis legt.

Weitere Informationen zum Thema WIG-Schweißen finden Sie in unserem Schweißlexikon.

Übersicht Farbkennzeichnung Wolframelektroden als PDF

WP-Elektroden:

• Reine Wolframelektroden
• Wechselstromschweißen von Aluminiumlegierungen
• Nicht geeignet zum Gleichstromschweißen

WT-Elektroden:

• Leicht radioaktiv strahlend aufgrund von Thoriumzusatz
• Aufgrund erhöhter Gesundheitsbelastung ist vom Einsatz abzusehen
• Verbesserte Zündeigenschaften und höhere Stromtragfähigkeit gegenüber WP-Elektroden

WZ-Elektroden:

• Dank Zirkoniumzusatz geringere Gefahr von Schmelzverunreinigung
• Wolframelektroden zum Wechselstromschweißen von Aluminiumlegierungen
• Nur bedingt zum Gleichstromschweißen geeignet

WL-Elektroden:

• Erhöhte Zündfähigkeit dank Lanthanoxid
• Geeignet zum Gleich- und Wechselstromschweißen
• Einsetzbar für un- und hochlegierte Stähle, Aluminium-, Titan-, Nickel-, Kupfer- und Magnesiumlegierungen sowie für das Microplasmaschweißen
• Optimal für den Einsatz im Niederstrombereich
• Guter Ersatz für WT-Elektroden

WC-Elektroden:

• Dank Ceroxid sehr gute Zünd- und Wiederzündeigenschaften
• Geeignet zum Gleich- und Wechselstromschweißen
• Einsetzbar für un- und hochlegierte Stähle, Aluminium-, Titan-, Nickel-, Kupfer- und Magnesiumlegierungen im unteren und mittleren Strombereich
• Guter Ersatz für WT-Elektroden

WS-Elektroden:

• Unterschiedliche, nicht genormte Zusammensetzung
• Geeignet zum Gleich- und Wechselstromschweißen
• Einsetzbar für un- und hochlegierte Stähle, Aluminium-, Titan-, Nickel-, Kupfer- und Magnesiumlegierungen im unteren und mittleren Strombereich
• Hohe Standzeit und hohe Belastbarkeit

Werkstoffe zum WIG-Schweißen

• Besonderheiten verschiedener Werkstoffe
• Un- und niedriglegierte Stähle
• Austenitsche CrNi-Stähle
• Aluminium und Aluminiumlegierungen
• Kupfer und Kupferlegierungen
• Sonstige Werkstoffe

Besonderheiten verschiedener Werkstoffe

Es wurde schon gesagt, dass das WIG-Verfahren sich für das Schweißen einer großen Palette von Werkstoffen eignet. Einige Werkstoffe werden dabei mit Gleichstrom, andere mit Wechselstrom geschweißt. Im Folgenden werden einige Besonderheiten behandelt, die sich bei den verschiedenen Werkstoffen ergeben.
 

Un- und niedriglegierte Stähle

Diese Stähle lassen sich mit allen Schmelzschweißverfahren fügen. Bei der Auswahl des Schweißverfahrens sind aber meist weniger Qualitätsgesichtspunkte als vielmehr wirtschaftliche Überlegungen entscheidend. Das WIG-Verfahren ist deshalb wegen seiner geringen Leistung bei diesen Stählen unterrepräsentiert. Eine Ausnahme macht das Schweißen von Wurzellagen. Bei Wanddicken größer etwa 6mm wird oft nur die Wurzel WIG-geschweißt und die übrigen Lagen werden mit einem leistungsfähigeren Verfahren eingebracht. Eine andere Ausnahme ist das Schweißen von Rohrleitungen mit kleineren Durchmessern. Hierfür gibt es nichts, was sich besser dafür eignen würde als das WIG-Verfahren. Eine Besonderheit ist, dass es zur Porenbildung kommen kann, z.B. bei unlegierten Rohrstählen (z.B. P235), die wenig Silizium enthalten oder beim Einschweißen solcher Rohre in Kesselböden. Auch bei Tiefziehstählen, die nur mit Aluminium beruhigt sind, können Poren auftreten, wenn mit wenig Zusatzwerkstoff geschweißt wird. Durch Sauerstoffaufnahme aus der Atmosphäre, die auch beim Schutzgasschweißen nicht völlig zu verhindern ist, wird das Schweißgut unberuhigt und es können Poren durch KohIenmonoxidbildung im Schweißgut auftreten. Die Abhilfe besteht darin, möglichst viel Si / Mn-legierten Zusatzwerkstoff einzubringen, wodurch der Sauerstoff unschädlich abgebunden wird.

Austenitische CrNi-Stähle

Diese Werkstoffe eignen sich besonders gut zum WIG-Schweißen, weil durch die günstige Viskosität des Schweißgutes feingefiederte, glatte Oberraupen und flache Wurzelunterseiten entstehen. Durch die relativ langsame Schweißgeschwindigkeit des WIG-Verfahrens und die geringe Wärmeleitfähigkeit der CrNi- Stähle kann es bei kleinen Wanddicken aber leicht zu Überhitzungen kommen. Dadurch können Heißrisse auftreten, auch die Korrosionsbeständigkeit kann vermindert werden. Überhitzungen können wenn notwendig durch Einlegen von Abkühlungspausen oder Kühlen der Werkstücke vermieden werden. Dadurch verringert sich auch der Verzug, der gerade bei CrNi-Stählen wegen des höheren Ausdehnungskoeffizienten größer ist als bei unlegiertem Stahl. Bei Bauteilen, die später einem Korrosionsangriff ausgesetzt sind, müssen die nach dem Schweißen auf der Oberfläche der Naht und auf den Rändern beiderseits im Grundwerkstoff zurückbleibenden Oxidhäute und Anlauffarben durch Bürsten, Strahlen, Schleifen oder Beizen entfernt werden, bevor das Bauteil in Betrieb geht. Unter diesen Häuten kommt es sonst zu einem verstärkten Korrosionsangriff. Dies gilt auch für die Wurzelseite beim Schweißen von Rohren. Da eine mechanische Bearbeitung hier schlecht möglich ist, empfiehlt sich die Vermeidung der Oxidation durch Formieren.
 

Aluminium und Aluminiumlegierungen

Beim Schweißen von Aluminiumwerkstoffen wird, von Ausnahmen abgesehen auf die später noch eingegangen wird, Wechselstrom zum Schweißen verwendet. Dies ist erforderlich, um die hochschmelzende Oxidschicht auf dem Bauteil zu beseitigen. Aluminiumoxid (AI2O3) hat einen Schmelzpunkt von etwa 2050°C. Der Grundwerkstoff z.B. Reinaluminium schmilzt dagegen schon bei 650°C. Aluminium hat eine so große chemische Verwandtschaft zu Sauerstoff, sodass sich, selbst wenn die Oberfläche des Grundwerkstoffs vor dem Schweißen durch Bürsten oder Schaben oxidfrei gemacht wurde, auf der Badoberfläche schnell wieder solche Häute bilden. Diese schmelzen wegen ihres hohen Schmelzpunktes nur direkt unter dem Lichtbogen teilweise auf. Der größte Teil der Nahtoberfläche wäre beim Schweißen mit Gleichstrom (-Pol) also mit einer festen Schicht von Aluminiumoxid bedeckt. Diese macht die Badbeobachtung unmöglich und erschwert die Zugabe von Zusatzwerkstoff. Zwar könnte diese Oxidschicht durch Verwenden von Flussmitteln, wie beim Löten beseitigt werden, dies würde aber einen zusätzlichen Aufwand bedeuten.

Beim Schweißen mit Wechselstrom bietet sich die Möglichkeit, diese Oxidschicht durch Ladungsträger im Lichtbogen aufzureißen und zu beseitigen. Dafür kommen nur die lonen infrage, da die Elektronen wegen ihrer geringen Masse nicht genügend kinetische Energie dafür besitzen. Wenn der Minuspol an der Elektrode liegt, wandern die Elektronen von der Elektrode zum Werkstück und die Restionen vom Werkstück zur Elektrode. Bei dieser Polung ist eine Reinigungswirkung nicht möglich. Bei umgekehrter Polung treffen dagegen die schwereren lonen auf die Werkstückoberfläche. Sie können durch ihre kinetische Energie die Oxidschicht aufreißen und beseitigen. Das Schweißen am heißeren Pluspol hätte aber zur Folge, dass die Strombelastbarkeit der Elektrode nur sehr gering wäre. Diese Variante des WIG-Schweißens ist deshalb nur für das Schweißen sehr dünner Aluminiumstrukturen (bis etwa 2,5 mm Wanddicke) brauchbar. Als Kompromiss bietet sich der Wechselstrom an. Wenn die positive Halbwelle an der Elektrode liegt, tritt die Reinigungswirkung ein. In der danach folgenden negativen Halbwelle kann die Elektrode dann wieder abkühlen. Man spricht deshalb auch von der Reinigungs- und der Kühlhalbwelle. Die Strombelastbarkeit ist beim Schweißen an Wechselstrom geringer als beim Gleichstrom- Minuspolschweißen. Sie ist aber wesentlich höher als beim Schweißen am Pluspol. Es hat sich gezeigt, dass für eine ausreichende Reinigungswirkung gar nicht die ganze positive Halbwelle benötigt wird, sondern dass 20 oder 30% davon ausreichen.

Reinigung durch kinetische Energie

Elektrode am Pluspol

Keine Reinigung

Elektrode am Minuspol

Dies hat man sich bei modernen WIG-Stromquellen zu Nutze gemacht. Diese erzeugen einen künstlichen rechteckförmigen Wechselstrom, in dem mittels schnell reagierender Schalter (Transistoren) wechselseitig der Plus- und der Minuspol einer Gleichstromquelle auf die Elektrode geschaltet wird. Dabei kann man dann die Balance der beiden Halbwellen zueinander z.B. von 20% Plus / 80% Minus bis 80% Plus / 20% Minus verändern. Der geringere Anteil des Pluspols führt zu einer höheren Strombelastbarkeit der Elektrode bzw. bei gleicher Stromeinstellung zu einer längeren Standzeit. Bei diesen sogenannten ”Square-Wave- Quellen” kann meist auch die Frequenz des künstlichen Wechselstromes noch verändert werden, z.B. zwischen 50 und 300 Hz. Auch mit dem Erhöhen der Frequenz ist eine Schonung der Elektrode verbunden.

Der rechteckförmige künstliche Wechselstrom hat aber noch einen weiteren Vorteil. Da der Stromverlauf beim Wechsel der Polarität sehr steil ist, sind die Totzeiten des Lichtbogens beim Nulldurchgang wesentlich kürzer als bei einem sinusförmigen Verlauf. Das Wiederzünden erfolgt deshalb sicherer, sogar ohne Zündhilfe, und der Lichtbogen ist insgesamt stabiler. Allerdings machen sich die Wiederzündvorgänge als stärkeres Brummgeräusch bemerkbar. Moderne WIG-Stromquellen gestatten das Schweißen mit Gleichstrom, sowie mit sinusförmigem und mit rechteckförmigen Wechselstrom. In neuerer Zeit wird auch eine Variante des WIG-Minuspolschweißens angewendet, bei der hochheliumhaltiges Schutzgas (z.B. 90% He / 10% Ar) verwendet wird. Beim Schweißen am Minuspol läßt sich wie bereits geschildert, die Oxidhaut nicht aufbrechen. Durch die hohe Temperatur des energiereicheren Heliumlichtbogens kann sie aber verflüssigt werden. Damit ist sie nur noch wenig störend. Das WIG-Gleichstrom-Minuspolschweißen unter Helium wird wegen des besseren Einbrandverhaltens vor allem bei Reparaturschweißungen an Gussteilen aus Aluminium-Silizium-Legierungen angewendet.

Eine weitere Besonderheit beim Schweißen des Werkstoffes Aluminium ist seine Porenempfindlichkeit bei der Aufnahme von Wasserstoff. Die Verhältnisse sind wesentlich kritischer als beim Schweißen von Stahl. Während Eisen beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand noch eine Lösungsfähigkeit für Wasserstoff von 8 cm3/100 g Schweißgut besitzt, hat Aluminium im festen Zustand praktisch keine Lösungsfähigkeit für Wasserstoff mehr. Das heißt, der gesamte Wasserstoff, der beim Schweißen aufgenommen wurde, muss das Schweißgut verlassen bevor es erstarrt. Anderenfalls entstehen Poren im Schweißgut.

Quellen für Wasserstoff beim WIG-Schweißen von Aluminium sind in erster Linie Oxidhäute auf dem Grundwerkstoff. Diese binden Feuchtigkeit und müssen deshalb vor dem Schweißen durch Bürsten oder Schaben entfernt werden. Andererseits ist der Lichtbogen ruhiger, wenn sich eine dünne Oxidhaut auf der Oberfläche befindet, weil diese leichter Elektronen aussendet als das reine Metall. Es muss deshalb ein Kompromiss gefunden werden, zwischen einem stabilen Lichtbogen und einer ausreichenden Porensicherheit. Es hat sich als günstig erwiesen, die Werkstückoberflächen vor dem Schweißen gründlich von Oxiden zu befreien, danach aber mit dem Schweißen noch eine oder zwei Stunden zu warten, damit sich eine dünne Oxidschicht neu bilden kann. Auch die auf der Oberfläche der Schweißstäbe gebildeten Oxidhäute tragen zur Porenbildung bei. Zusatzwerkstoffe aus Aluminium sollten deshalb sorgfältig und nicht zu lange gelagert werden.

Kuper und Kupferlegierungen

Das Schweißen von Kupfer wird vor allem durch seine große Wärmeleitfähigkeit erschwert. Deshalb muss bei größeren Werkstoffdicken zumindest am Schweißnahtbeginn vorgewärmt werden. Später ergibt sich ein Vorwärmeffekt durch die voranlaufende Schweißwärme, sodass ein großflächiges Vorwärmen nur bei Wanddicken > 5 mm erforderlich ist. Das WIG Verfahren bietet die Möglichkeit den Lichtbogen selbst zum Vorwärmen zu benutzen, in dem man am Schweißnahtbeginn durch kreisende Bewegungen mit dem verlängerten Lichtbogen Wärme einbringt. Reinkupfer und viele Cu-Legierungen werden mit Gleichstrom, Elektrode am Minuspol geschweißt. Nur einige Bronzen wie Messing und Aluminiumbronze lassen sich besser mit Wechselstrom schweißen.

Sonstige Werkstoffe

Außer den bereits besprochenen Werkstoffen werden noch in nennenswertem Maße Nickel und Nickellegierungen WIG-geschweißt. Die wichtigsten sind Nickel / Chrom-Legierungen (z.B. Inconel) und Nickel / Kupfer-Legierungen (z.B. Monel). Ferner werden Titan und Titanlegierungen WIG-geschweißt. Auch für diese Werkstoffe eignet sich am besten Gleichstrom mit negativ gepolter Elektrode. Beim Schweißen von Titan muss aber nicht nur der Schweißnahtbereich selbst durch Schutzgas geschützt werden, sondern auch in weiterer Entfernung von der Schweißstelle und gegebenenfalls auch auf der Rückseite muss durch Schleppbrausen Schutzgas zugegeben werden, um Anlauffarben zu vermeiden. Der Werkstoff versprödet sonst durch Aufnahme atmosphärischer Gase.

WIG-Schweißstäbe im Shop

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