MIG-Schweißen

MIG-Schweißen ist als Kurzbezeichnung für Metall-Inertgasschweißen üblich und ist auch unter dem Namen Metall-Schutzgasschweißen bekannt. Bei dieser Schweißtechnik führt man mit einer Schweißpistole eine durchgehende Massivdrahtelektrode in das Schweißbad ein. Außerdem wird neben der Elektrode ein Schutzgas aus der Schweißbrennerdüse zugeführt. Das Schutzgas gleitet um den Lichtbogen und die Schweißstelle. Eine Oxidation oder atmosphärische Kontamination des Schweißbades wird damit verhindert.

MIG-Schweißen erzeugt eine Schweißnaht von guter Qualität und zeichnet sich durch eine hohe Schweißgeschwindigkeit aus. Die Schweißtechnik eignet sich für Materialien wie Aluminium, Stahl und Edelstahl sehr gut und kommt weit verbreitet sowohl in der Industrie, im Handwerk als auch bei Hobbyisten zur Anwendung.

Vor- und Nachteile von MIG-Schweißen

Es ist kein Zufall, dass MIG-Schweißen in vielen Branchen und in großem Umfang eingesetzt wird. Das Schweißverfahren überzeugt durch wesentliche Vorteile:

• Hohe Schweißgeschwindigkeit: Damit lassen sich effizientes Arbeiten und eine hohe Produktivität sicherstellen.
• Vielseitigkeit: Das Schweißverfahren ist für verschiedene Metalle wie Stahl, Edelstahl, Aluminium und Kupfer geeignet.
• Einfache Handhabung: Die Schweißtechnik ist verhältnismäßig einfach zu erlernen, damit ist es ein Schweißverfahren, das auch für weniger erfahrene Schweißer geeignet ist.
• Automatisierung: Das Schweißverfahren ist für die Automatisierung gut geeignet.
• Günstiges Zusatzmaterial: Im Vergleich zu anderen Verfahren verursacht das Zusatzmaterial keine hohen Kosten.
• Geringe Nacharbeit: MIG-Schweißen ermöglicht Schweißnähte in guter Qualität herzustellen. Saubere Schweißnähte reduzieren den Nachbearbeitungsbedarf.

MIG-Schweißen hat im Vergleich zu anderen Schweißtechniken auch Nachteile, dazu gehören:

• Windempfindlichkeit: Bei Zugluft oder bei windigen Verhältnissen im Freien kann das Schutzgas leicht verblasen werden. Dadurch wird die Schweißnahtqualität beeinträchtigt.
• Gerätekomplexität: Die Ausrüstung kann im Vergleich zu einfachen Schweißverfahren aufwändiger sein.
• Spritzer: Die Bildung von Spritzern ist möglich. Ist dies der Fall, dann besteht Nachbearbeitungsbedarf.
• Eingeschränkte Zugänglichkeit: Für Bereiche, die eng oder schwer zugänglich sind, kann das Schweißen schwierig sein.
• Gesundheitsrisiken: Während des Schweißvorgangs entsteht Schweißrauch.

Die Einsatzbereiche von MIG-Schweißen reichen von der Metallverarbeitung über den Fahrzeug- und Schiffbau, den Anlagenbau bis zu robotergestütztem Schweißen aufgrund der guten Automatisierbarkeit. Auch für das Handwerk ist MIG-Schweißen eine beliebte Schweißtechnik, um Reparaturarbeiten durchzuführen oder um Metallkonstruktionen zu fertigen.

MIG- und MAG-Schweißen – die Unterschiede

Beim Metall-Inertgasschweißen (MIG-Schweißen) und Metall-Aktivgasschweißen (MAG-Schweißen) handelt es sich um Schweißtechniken, die einander ähneln. Die beiden Schweißverfahren kommen weit verbreitet zum Einsatz. Die grundlegende Technik ist bei beiden Schweißverfahren gleich: Zwischen einem kontinuierlich zugeführten Draht und dem Werkstück wird ein elektrischer Lichtbogen erzeugt. Der Schweißdraht dient als Elektrode und Schweißzusatzwerkstoff. Ein Gas umfließt Lichtbogen und Schweißstelle und schützt vor atmosphärischen Einflüssen.

Der wesentliche Unterschied liegt – wie schon die Bezeichnungen sagen – im verwendeten Schutzgas. Während MIG-Schweißen ein inertes Gas wie beispielsweise Argon verwendet, kommt bei MAG-Schweißen aktives Gas wie beispielsweise CO₂ zum Einsatz.

Die Unterschiede zwischen MIG- und MAG-Schweißen in der Übersicht:

MIG-Schweißen
MAG-Schweißen

Schutzgas
Das Gas reagiert nicht mit dem Schweißbad bzw. dem Werkstück.

Inertes Gas, z. B. Argon oder Helium.
Aktives Gas, z. B. CO₂ oder Argon-CO₂- bzw. Argon-CO₂-O₂-Mischungen.
Das Gas reagiert mit dem Schweißbad und beeinflusst damit die Schweißnaht.
Materialien
Nichteisenmetalle wie Aluminium, Kupfer, Titan und Edelstahl.
Niedrig- und unlegierte Stähle wie z. B. Baustähle.
Anwendungsbereich
Aluminiumkonstruktionen, Fahrzeugbau sowie Luft- und Raumfahrt.
Stahlbau, Schiffbau sowie Automobilindustrie.

Beide Verfahren überzeugen mit hohen Schweißgeschwindigkeiten und sind gut für Prozessautomatisierung geeignet. Die Wahl des richtigen Schweißverfahrens hängt vor allem vom Werkstoff und der gewünschten Schweißnahtqualität sowie von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Generell weist das MAG-Schweißen im Vergleich eine geringere Schweißgüte als das MIG-Schweißen auf.

Wichtige Schutzgase und ihre Anwendung

Die Wahl des richtigen Schutzgases ist beim MIG- und MAG-Schweißen ein entscheidender Einflussfaktor für die Qualität der Schweißnaht. MIG-Schweißen verwendet ein inertes, also reaktionsträges, Schutzgas wie Argon oder Helium verwendet. MAG-Schweißen nutzt dagegen ein aktives Schutzgase oder ein Gasgemisch, das mit dem Schweißprozess reagiert. Voraussetzung für eine gute Schweißnahtqualität ist stets die Reinheit des Schutzgases. Je nach Schweißaufgabe ist es außerdem wichtig, die Durchflussmenge des Schutzgases richtig anzupassen. Sicherheitsvorkehrungen beim Umgang mit Schutzgasen sind obligatorisch. In Folge eine Übersicht über wichtige Schutzgase und ihre Einsatzbereiche:

Argon (Ar): Argon wird am häufigsten für das MIG-Schweißen eingesetzt. Es ist gleichermaßen gut für Aluminium, Edelstahl und andere Nichteisenmetalle geeignet. Durch Argon werden ein stabiler Lichtbogen und eine gute Schweißnahtqualität ermöglicht.

• Kohlendioxid (CO₂): Dieses aktive Schutzgas kommt häufig beim MAG-Schweißen für unlegierte und niedriglegierte Stählen zum Einsatz. CO₂ ermöglicht eine hohe Schweißgeschwindigkeit und eine gute Einbrandtiefe. Allerdings kann das Schutzgas zu Spritzern und einer gröberen Schweißnaht führen.
• Argon-CO₂-Gemische: Dieses Gasgemisch kommt häufig für das MAG-Schweißen von Stählen zum Einsatz und kombiniert die Vorteile von Argon und CO₂. Ergebnis sind eine bessere Schweißnahtqualität und weniger Spritzer. Das Mischungsverhältnis variiert in der Regel je nach Anwendung.
• Argon-Sauerstoff-Gemische: Dieses Gasgemisch findet ebenso für das MAG-Schweißen von Stählen Verwendung. Benetzungseigenschaften und die Schweißnahtform werden durch den Sauerstoffgehalt beeinflusst.
• Helium (He): Helium wird oft in Mischungen mit Argon verwendet, insbesondere wenn es um das MIG-Schweißen von Aluminium und Kupfer geht. Es sorgt für einen heißeren Lichtbogen und ermöglicht eine bessere Wärmeeinbringung.

Allgemein gilt, dass der Grundwerkstoff des zu schweißenden Materials das wichtigste Auswahlkriterium für die Wahl des Schutzgases ist. MIG- und MAG-Schweißen brauchen unterschiedliche Schutzgase. Die Schutzgaswahl erfolgt zudem auch in Abhängigkeit von der gewünschten Schweißnahtqualität. Unter anderem lassen sich die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und die Festigkeit der Schweißnaht durch das ausgewählte Schutzgas beeinflussen. Schließlich beeinflussen auch die Kosten des Schutzgases die Auswahl.

Wahl des Schutzgases für Stahl und Edelstahl

Generell sind die Einflussfaktoren für die spezifische Wahl bzw. Mischung des Schutzgases die Art des Stahls oder Edelstahls, die Dicke des Materials und die gewünschten Schweißeigenschaften.

Schutzgas für Edelstahl

Bei Edelstahl kommt für das MIG-Schweißen in der Regel reines Argon (Ar) oder Argon-Mischgase zum Einsatz. Argon kann also als Standard-Schutzgas für Edelstahl bezeichnet werden und gewährleistet eine saubere und oxidfreie Schweißnaht. Für die Beeinflussung der Schweißeigenschaften sind auch Zusätze von Helium (He) oder geringen Mengen an CO₂ üblich. Die Beimischung von Helium zu Argon verbessert sowohl den Einbrand als auch die Fließfähigkeit des Schweißbades.

Schutzgas für Stahl

Für das MIG-Schweißen von Stahl kommt ebenfalls Argon zum Einsatz. Es gewährleistet neben den sauberen, oxidfreien Schweißnähten einen stabilen Lichtbogen und eignet sich sehr gut für legierte Stähle und dünne Stahlbleche. Für unlegierte und niedriglegierte Stähle kommt häufig ein Argon-CO₂-Gemisch zur Verwendung, da der Zusatz von CO₂ die Lichtbogenstabilität erhöht, den Einbrand verbessert und die Spritzerbildung reduziert. Typische Mischungsverhältnisse sind 80 % Argon und 20 % CO₂ oder 92 % Argon und 8 % CO₂. Argon-O₂ -Gemische verbessern die Benetzungseigenschaften des Schweißbades und erhöhen die Schweißgeschwindigkeit.

Aluminium Schweißen – eine Herausforderung

Das Schweißen von Aluminium ist deswegen so schwierig, weil das Metall Aluminium ganz besondere Materialeigenschaften aufweist:

• Oxidschicht: An der Luft bildet Aluminium unmittelbar eine Oxidschicht. Diese Schicht hat einen sehr hohen Schmelzpunkt von circa 2.050 °C. Aluminium selbst schmilzt schon bei etwa 660 °C. Das hat zur Folge, dass für den Schweißvorgang die Oxidschicht aufgebrochen oder entfernt werden muss. Nur dann ist eine saubere, stabile und dauerhafte Verbindung möglich.
• Niedriger Schmelzpunkt: Bedingt durch den niedrigen Schmelzpunkt des Metalls ist Aluminium anfällig für Durchbrennen sowie Verformungen. Ganz besonders bei dünnen Blechen.
• Wärmeleitfähigkeit: Aluminium ist ein sehr guter Wärmeleiter. Daher wird sehr viel Energie benötigt, um an der Schweißstelle die erforderliche Temperatur zu erreichen. Verformungen des Werkstücks können die Folge sein.
• Hohe Kontraktion: Aluminium dehnt sich beim Erhitzen stark aus und zieht sich beim Abkühlen stark zusammen. Der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient kann zu Spannungen und Rissen in der Schweißnaht führen.
• Wasserstoffaufnahme: Im geschmolzenen Zustand kann Aluminium Wasserstoff aus der Atmosphäre aufnehmen. Ist dies der Fall, dann kann dies zu Porosität und einer Schwächung der Schweißnaht führen.

Bedingt durch diese Eigenschaften werden spezielle Schweißtechniken wie eben das MIG-Schweißen oder auch das Wechselstrom-WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen) benötigt. Spezielle für Aluminium geeignete Schutzgase und Schweißdrähte kommen zum Einsatz. Die sorgfältige Kontrolle der Schweißparameter ist für eine gute Schweißnahtqualität erforderlich.

Ausrüstung und Materialien für das MIG-Schweißen von Aluminium

Für das MIG-Schweißen von Aluminium sind Übung und Erfahrung erforderlich. Das Schweißgerät muss für das Schweißen von Aluminium über ausreichende Leistung verfügen. Außerdem ist eine hohe Drahtvorschubgeschwindigkeit wichtig. Der Einsatz einer Push-Pull-Einheit kann sehr vorteilhaft sein. Dabei handelt es sich um eine Drahtzwischenvorschubeinheit. Diese lässt sich gemeinsam mit der Steuereinheit an übliche MIG-MAG-Schweißgeräte anschließen.

Als Schutzgas kommt meist reines Argon zur Verwendung. Sind dickere Werkstücke zu verarbeiten, so können Argon-Helium-Gemische zum Einsatz kommen.

Beim Schweißdraht gilt die Regel, dass der Draht der Aluminiumlegierung des Werkstücks entsprechen sollte. Übliche Legierungen sind AlSi (Aluminium-Silizium) und Reinaluminium. Die Drahtvorschubrollen sollten speziell für Aluminium adaptiert sein.

Als Vorbereitung ist es erforderlich, das Werkstück gründlich von Oxiden, Fett und anderen Verunreinigungen zu reinigen. Meist kommen Drahtbürste aus Edelstahl bzw. spezielle Reinigungsmittel zur Verwendung. Für dickere Werkstücke empfiehlt sich ein Vorwärmen, um Rissen vorzubeugen.

Beim Schweißprozess selbst ist ein gleichmäßiger und stabiler Lichtbogen ausschlaggebend. Zudem ist die sorgfältige Einstellung von Stromstärke und Drahtvorschubgeschwindigkeit wichtig. Hinsichtlich der Schweißtechnik sollte sichergestellt sein, dass sich die Schweißpistole gleichmäßig bewegt und dass die Schweißgeschwindigkeit an die Wärmezufuhr angepasst ist.

In der Nachbearbeitung wird das Werkstück von Schweißspritzern und Schlacken gereinigt. Es sollte auf ein langsames Abkühlen des Werkstückes geachtet werden, um Spannungen zu vermeiden.

Aus Sicht der Sicherheitsvorkehrungen muss darauf geachtet werden, dass der Arbeitsbereich stets gut belüftet ist und die aus Schweißhelm, Handschuhen, Schutzkleidung und Atemschutz bestehende Schutzausrüstung: getragen wird.

Welcher MIG-Schweißdraht ist für Aluminium geeignet?

Aluminium hat andere Eigenschaften als Stahl. Daher sind für das MIG-Schweißen von Aluminium spezielle Schweißdrähte erforderlich. Diese Aspekte sollten bei der Auswahl des richtigen MIG-Schweißdrahtes für Aluminium Beachtung finden:

• Legierung des Grundwerkstoffs: Es kommen verschiedene Aluminiumlegierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Verarbeitung. Der gewählte Schweißdraht muss zu der verarbeiteten Legierung passen. Übliche MIG-Schweißdrähte für Aluminium sind AlSi (Aluminium-Silizium) und AlMg (Aluminium-Magnesium).
• Schutzgas: Für das MIG-Schweißen von Aluminium kommt meist reines Argon als Schutzgas zur Verwendung.
• Drahtdurchmesser: Passend zum Schweißgerät und zur Dicke des Werkstücks wird der Drahtdurchmesser ausgewählt.
• Reinheit: Um hochwertige Schweißergebnisse erzielen zu können, müssen Aluminiumschweißdrähte mit hoher Reinheit verwendet werden.
• Dies sind häufig verwendete Kombinationen von Aluminiumlegierung und Schweißdraht:
• Aluminium-Silizium-Legierungen: AlSi-Drähte wie beispielsweise ER4043. Schweißdrähte dieser Ausführung weisen gute Fließeigenschaften auf und sind vielseitig einsetzbar.
• Aluminium-Magnesium-Legierungen: AlMg-Drähte wie beispielsweise ER5356. Diese Schweißdrähte haben eine höhere Festigkeit eignen sich gut für Anwendungen, die hohe Festigkeit benötigen.
• Reinaluminium: Reinaluminiumdrähte (Al99,5). Schweißdrähte aus Reinaluminium sind für das Schweißen von Reinaluminium geeignet.

Um eine hochwertige Schweißnaht zu erzielen, ist es notwendig, das Aluminium vor dem Schweißen gründlich zu reinigen. Damit werden Verunreinigungen entfernt, welche die Schweißnaht beeinträchtigen könnten. Außerdem sollten stets die Herstellerempfehlungen für den jeweiligen Schweißdraht sowie das Schweißgerät beachten werden.

Der richtige Druck beim Schutzgasschweißen?

Der richtige Druck des Schutzgases ist entscheidend, um beim Schutzgasschweißen eine qualitativ hochwertige Schweißnaht zu erreichen. Diese Aspekte sollten daher für das Schutzgas berücksichtigt werden:

• Gasdurchflussmenge: Die optimale Menge der in Litern pro Minute (l/min) angegebenen Gasdurchflussmenge hängt vom Schweißverfahren (MIG / MAG / WIG), dem Drahtdurchmesser und den Umgebungsbedingungen ab.
• Drahtdurchmesser: Je größer der Drahtdurchmesser, desto höher muss in der Regel die Gasdurchflussmenge sein.
• Schweißverfahren: MIG-, MAG-, sowie WIG-Schweißen haben jeweils spezifische Anforderungen an die Durchflussmenge.
• Umgebungsbedingungen: Wenn Zugluft oder starker Wind im Außenbereich herrscht, dann ist eine höhere Durchflussmenge erforderlich, um die Schweißnaht entsprechend zu schützen.

Als Faustregel für das MIG/MAG-Schweißen gilt, dass die Gasmenge in l/min das 10 x des Drahtdurchmessers in mm betragen sollte. Wird also ein Drahtdurchmesser von 1,0 mm verwendet, dann sollte die Gasdurchflussmenge mit etwa 10 l/min bemessen werden.

Durch einen Druckminderer lässt sich der hohe Druck in der Gasflasche auf den für das Schweißen geeigneten Arbeitsdruck reduzieren. Ein Druckminderer verfügt dabei über zwei Manometer. Das Inhaltsmanometer zeigt den Druck in der Gasflasche an, das Arbeitsmanometer zeigt den eingestellten Arbeitsdruck an. Üblich ist die Angabe des Arbeitsdruckes in Litern pro Minute (l/min) anstatt in bar.

Der Einfluss des Gasdrucks auf die Schweißnaht

Ist der Gasdruck zu gering, dann ist die Schweißnaht nicht ausreichend vor Sauerstoff sowie anderen atmosphärischen Einflüssen geschützt. Die Folge sind Oxidation, Poren und eine schlechte Schweißnahtqualität.

Ist der Gasdruck hingegen zu hoch, dann kann dies zu Turbulenzen führen. Der Schutzgasstrom kann dadurch gestört sein, was wiederum zu einer schlechten Schweißnahtqualität führt. Zudem ist ein zu hoher Gasdruck eine unnötige Verschwendung der Ressource Schutzgas.

Ein hochwertiger Druckminderer ist daher absolut empfehlenswert, weil damit eine präzise Einstellung der Gasdurchflussmenge gewährleistet werden kann. Die Dichtheit sämtlicher Gasleitungen sollte regelmäßig überprüft werden, damit keine Gasverluste auftreten. Der Schweißbereich sollte immer vor Zugluft und Wind geschützt sein. Falls die Umgebungsbedingungen es notwendig machen, sollte die Gasdurchflussmenge unbedingt entsprechend angepasst werden.