WIG Schweißen

Was ist WIG Schweißen und wie unterscheidet es sich von anderen Verfahren?

Das Wolfram-Inertgasschweißen – kurz WIG Schweißen – ist eine spezielle Form des Schweißens. WIG Schweißen ist ein Schutzgasschweißprozess und wird der Gruppe der Schmelzschweißverfahren zugeordnet. Das Verfahren kommt zum Einsatz, wenn hohe Qualität, saubere Verarbeitung, hohe Nahtqualität und Schweißnähte frei von Spritzern erforderlich sind. WIG Schweißen ist für eine Vielzahl metallischer Materialien geeignet. Anwendungen sind vor allem der Rohrleitungs- und Behälterbau, der Portalbau sowie die Luft- und Raumfahrt.

Wie bei allen Schutzgasschweißverfahren sitzt beim WIG Schweißen die Elektrode in der Mitte des Brenners. Am Brenner ist auch die Zufuhr des Schutzgases integriert. Im Unterschied zu anderen Schweißverfahren ist beim WIG Schweißen die Elektrode nicht-abschmelzend. Der Zusatzwerkstoff muss also separat zugeführt und in den Lichtbogen gebracht werden. Im Gegensatz dazu schmilzt bei Verfahren wie dem Metallschutzgasschweißen (MSG) mit seinen beiden Varianten des Metall-Inertgasschweißens (MIG-Schweißen) sowie dem Metall-Aktivgasschweißen (MAG) die Elektrode ab und fungiert damit gleichzeitig als Zusatzwerkstoff.

Welche Materialien können mit WIG Schweißen bearbeitet werden?

Stahl mit WIG Schweißen zu fügen ist ebenso problemlos möglich, wie diverse Sorten rostfreier Stähle, Nickel- und Aluminiumlegierungen. Auch wenn es sich um ein Verfahren mit geringer Leistung handelt, lassen sich sowohl unlegierte als auch niedriglegierte Stähle sowie dünne Bleche aus Edelstahl mit WIG Schweißen sehr gut fügen. Zu beachten ist, dass durch den Schweißvorgang bei unlegierten Rohrstählen mit geringem Siliziumanteil Poren entstehen können. Um die Porenbildung zu vermeiden, ist das Einbringen von Si- bzw. Mn-legierten Zusatzwerkstoffen erforderlich. 

Auch Werkstücke aus Kupfer können bearbeitet werden. Es kann notwendig sein, die Anfänge der Schweißnähte vorzuwärmen. Kupfer bzw. Kupferlegierungen werden in der Regel mit Gleichstrom, Bronzen wie Messing oder Aluminiumbronze mit Wechselstrom geschweißt.  

Um Aluminium mit WIG Schweißen zu fügen, wird häufig Wechselstrom verwendet und der Minuspol an die Wolframelektrode gelegt. Dadurch kann die unerwünschte Oxidschicht aufgebrochen werden. Bei Verwendung von Schutzgasgemischen mit Wasserstoff kann es zu einer unerwünschten Porenbildung kommen.   

Das Verfahren kommt zudem auch für Werkstoffe aus Nickel bzw. Nickellegierungen zur Anwendung, von Bedeutung sind vor allem Nickel- bzw. Chromlegierungen wie beispielsweise Inconel sowie Nickel- und Kupferlegierungen wie beispielsweise Monel.

Auch Titan und Titanlegierungen lassen sich mit der Schweißtechnik unter Anwendung von Gleichstrom bearbeiten. Sowohl die Schweißnaht als auch Bereiche in weiterer Entfernung müssen dabei von Schutzgas umgeben sein, um Versprödung und Anlauffarben zu unterbinden.   

Was sind die Vor- und Nachteile von WIG Schweißen?

Zu den wichtigsten Vorteilen von WIG Schweißen gehören: 

• Eignung für alle schweißbaren Metalle. 
• Zugabe von Schweißdraht kann sehr präzise erfolgen. Dies ist möglich, da die Wolfram-Elektrode nicht abschmelzend ist. 
• Keine Bildung von Schlacke dank Inertgas. 
• Es tritt kaum Materialverformung auf. 
• Für alle Schweißpositionen geeignet. 

Das Verfahren hat aber auch einige Nachteile: 

• Hohe Windanfälligkeit. Daher nicht für Außenbereiche geeignet. 
• Hoher Energiebedarf. 
• Hohe Anfangsinvestition. 
• Geübtes Fachpersonal erforderlich, da zweihändiges Arbeiten notwendig. 
• Gründliche Schweißnahtvorbereitung nötig. 
• Zeitaufwändig, da der Schweißvorgang langsam ist.

Verglichen mit dem MIG-Schweißen ist beim WIG Schweißen die Schweißgeschwindigkeit gering, die Kosten sind höher, der Schweißvorgang ist anspruchsvoller, die Festigkeit und Präzision der Schweißnähte ist höher, die Schweißnaht-Ästhetik besser. WIG Schweißen eignet sich für dünne, nicht aber für dicke Werkstücke. 

Wie sieht es mit Qualität und Präzision der Schweißnähte beim WIG Schweißen aus?

WIG Schweißen ermöglicht hohe Qualität und Präzision in Form glatter Schweißnähte, die frei von Spritzern sind. Die Schweißtechnik kommt daher primär dann zum Einsatz, wenn die Schweißnahtgüte Priorität hat. In manchen Anwendungsbereichen ist die Optimierung von Belastbarkeit und Bauteilsicherheit relevant. Dafür muss die Schweißnaht frei von Endkraterrissen sowie Ansatzporen sein. WIG Schweißen ist für Herausforderungen dieser Art sehr gut geeignet. Ermöglicht wird dies vor allem durch das inerte Schutzgas. Die erzeugten hochreinen Schweißnähte weisen hervorragende mechanische und technologische Eigenschaften auf.

Eignet sich WIG Schweißen für dünne oder dicke Werkstücke?

WIG Schweißen ist ein hinsichtlich Materialien und Schweißpositionen vielseitiges Verfahren. Es eignet sich jedoch vor allem für kleine und dünne Werkstoffe, wie dünne Rohre und Bleche aus beispielsweise Edelstahl. WIG Schweißen ist im Vergleich zu MIG-Schweißen ein langsameres Verfahren. Es kommt zu längeren Produktionszeiten und damit höheren Kosten. Um beispielsweise Stahl mit WIG Schweißen optimal zu fügen, braucht es jedoch erfahrene Fachleute, da der Schweißvorgang in der Handhabung anspruchsvoll ist. Nur mit der richtigen Schweißtechnik können die gewünschte Präzision und Genauigkeit der Schweißnaht erreicht werden.

Welche Schweißparameter sind beim WIG Schweißen besonders wichtig?

Zu den wichtigsten Schweißparametern beim WIG Schweißen zählen das Inertgas sowie die Wahl der Lichtbogenart. 

Als Gas zum WIG Schweißen wird in der Regel Argon mit einer Reinheit von zumindest 99,996 % gewählt. Das Inertgas schirmt beim Schweißen den Schweißbereich vollständig ab und schützt den Lichtbogen. Dieser brennt frei zwischen der nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode und dem Werkstück. Der Zusatzwerkstoff wird in Form eines Schweißstabs manuell zugeführt und bildet im Schmelzbad die Schweißnaht. Von großer Wichtigkeit ist beim WIG Schweißen, das Gas stets in der richtigen Durchflussmenge zuzuführen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.  

Bei der Lichtbogenart sind Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) zu unterscheiden: 

• DC: Mit Gleichstrom werden in der Regel niedrig- und hochlegierte Stähle, Kupfer, Messing und deren Legierungen verschweißt. Dasselbe gilt für Titan und Tantal. 
• AC: Mit Wechselstrom lassen sich Leichtmetalle wie beispielsweise Magnesium oder Aluminium WIG Schweißen. Auch Legierungen dieser Metalle können so problemlos gefügt werden. Die Nutzung von Wechselstrom erlaubt das Aufbrechen der Oxidschicht im Grundmaterial.  

Gibt es spezifische Anforderungen an das Schutzgas?

Das Schutzgas schützt die Schweißstelle, also den Bereich der Schweißnaht, Elektrode und das Schmelzbad des Werkstoffs sowie das umgebende Material des Werkstückes vor atmosphärischen Einflüssen.

Zum Einsatz kommen inerte Schutzgase. Diese verhindern zuverlässig, dass die Schmelze nicht direkt mit der Umgebungsluft reagiert. Inerte Schutzgase haben die Eigenschaft, keine chemischen Reaktionen mit den beteiligten Werkstoffen einzugehen. Häufig handelt es sich um Argon oder Helium bzw. ein Gemisch der beiden Gase.

Als Gas zum WIG Schweißen kommt meist reines Argon zur Verwendung. Das gilt gleichermaßen für unterschiedliche Zusatzwerkstoffe wie beispielsweise Stahldraht, hochlegierten Schweißdraht sowie Aluminium-Schweißdraht.     

Für das WIG Schweißen werden als Gas zum Fügen von hochlegierten Stählen auch Argon-Wasserstoff-Mischungen eingesetzt. Damit kann die Produktivität deutlich erhöht werden.

Welche Branchen und Anwendungen nutzen WIG Schweißen besonders häufig?

WIG Schweißen ist aufgrund seiner hohen Präzision, der sauberen Schweißnähte, der geringen Wärmeeinbringung sowie der Vielseitigkeit ein in vielen Branchen eingesetztes Schweißverfahren. Diese Branchen setzen das WIG Schweißen für unterschiedlichste Anwendungen ein:    

• Automobilindustrie: Die Schweißtechnik wird vor allem für die Herstellung von hochbeanspruchten Teilen wie beispielsweise Turboladern, Auspuffanlagen oder Fahrwerksteilen genutzt. 
• Chemische Industrie: Für den Bau dichter und korrosionsbeständiger Behälter, Rohrleitungen und Apparaten kommen WIG-Schweißnähte zum Einsatz. 
• Elektronikindustrie: Bei der Herstellung von Gehäusen sowie elektronischen Bauteilen mit feinen und präzisen Verbindungen kommt die Schweißtechnik zur Anwendung. 
• Medizintechnik: Bei chirurgischen Instrumenten und Implantaten spielen hohe Reinheit und Präzision eine sehr wichtige Rolle. Darum kommt für diese Aufgabenstellungen diese spezielle Form des Schweißens zum Einsatz. 
• Luft- und Raumfahrt: Die Anforderungen an Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht (Leichtbau) sind hoch. Daher kommt die Technik häufig für die Herstellung von Komponenten von Flugzeugen und Satelliten zur Verwendung. 
• Lebensmittelindustrie: Das Schweißverfahren ermöglicht die Herstellung hygienischer Behälter und Anlagen in der Lebensmittelindustrie. 
• Kunststoffverarbeitung: Für das Schweißen thermoplastischer Kunststoffe kommt für bestimmte Anwendungen WIG Schweißen zum Einsatz. 

Welche Nachbearbeitungsschritte sind bei WIG-Schweißnähten erforderlich?

Je nach Anwendung kann eine Nachbearbeitung der WIG-Schweißnähte erforderlich sein. Typische Schritte in der Nachbearbeitung sind: 

• Reinigung: Dazu gehört das Entfernen einer oxidierten Oberflächenschicht (Zunder), von Schweißspritzern bzw. eine Entfettung der Schweißnaht.  
• Schleifen: Unebenheiten werden entfernt, gegebenenfalls wird eine gewünschte Oberflächenrauheit für weitere Nachbearbeitungsschritte hergestellt. 
• Polieren: Mit speziellen Poliermitteln lässt sich eine hochglänzende Oberfläche erzeugen. 
• Beschichten: Zur Herstellung eines Korrosionsschutzes bzw. zur gezielten Änderung der Oberflächeneigenschaften erfolgt eine Beschichtung mit spezifischen Metallen wie beispielsweise Chrom oder Zink. 
• Wärmebehandlung: Für das Abbauen von Spannungen in Materialien bzw. Bauteilen kann eine Wärmebehandlung in Form von Spannungsarmglühen erforderlich sein. 
• Härten: Mithilfe einer Wärmebehandlung kann bei bestimmten Stählen die Härte der Schweißnaht erhöht werden. 

Warum bietet BLS kein WIG Schweißen an und welche besseren Alternativen werden stattdessen angeboten? 

BLS Lasertechnology GmbH bietet Laserschweißen sowie Laserauftragschweißen, aber kein WIG Schweißen an. Erfahren Sie hier die Gründe dafür sowie die wichtigsten Vorteile der unterschiedlichen Schweißverfahren: 

• Prozess: Bei dieser Methode wird ein fokussierter Laserstrahl zum Schmelzen und Verschmelzen von Metallen eingesetzt. Beim WIG Schweißen (Lichtbogenschweißen) dagegen eine nicht-abschmelzende Wolframelektrode, Schutzgas und ein Zusatzwerkstoff (Schweißstab). 
• Geschwindigkeit und Effizienz: Ein großer Vorteil des dieser Methode ist die hohe Schweißgeschwindigkeit und die Eignung für Massenproduktion. Das WIG Schweißen hingegen ist eine deutlich langsamere und zeitaufwändigere Technologie. 
• Präzision: WIG Schweißen gehört im Vergleich zu anderen Schweißverfahren zu den präziseren Schweißtechniken, jedoch liefert das Schweißen mit Laser noch präzisere Resultate. 
• Wärmeeinflusszone: Bedingt durch den sehr feinen Laserstrahl und das spezifische Verfahren weist diese Art eine minimale Wärmeeinflusszone auf und reduziert Materialverzerrungen sehr gut. Das WIG Schweißen erzeugt im Vergleich eine größere Wärmeeinflusszone. Dies führt vor allem bei dickeren Materialien zu stärkerer Verformung. 
• Vielseitigkeit der Materialien: Beide Verfahren lassen sich für eine Vielzahl von Materialien einsetzen. 
• Ausrüstungskosten: Für das Laserschweißen sind die Anschaffungskosten in der Regel höher, das WIG Schweißen weist meist niedrigere Erstausrüstungskosten auf und ist damit vor allem für kleine Unternehmen geeignet. 
• Anwendungen: Das Schweißen mit Laser ist gut etabliert und in der Luft- und Raumfahrt sowie der Elektronik- und Schmuckindustrie weit verbreitet. WIG Schweißen kommt häufig in der Automobilindustrie, im Baugewerbe und in der Fertigung zum Einsatz.  

Für das WIG Schweißen ist eine besondere Handfertigkeit, und somit auch geschulte Schweißer zwingend erforderlich. Über diese Schweißer verfügt BLS derzeit nicht.  

Als Alternative zum WIG Schweißen ist allerdings das Laserhandschweißen zu nennen, welches bei BLS gerade eingeführt wird.  

Die Vorteile, insbesondere für Kleinserien, ergeben sich aus einem handgeführten Prozess, für den keine Maschine programmiert werden muss.