WIG-Schweißen ist das präziseste Fügeverfahren und wird dort eingesetzt, wo in der Herstellung von Werkzeugmaschinen, im Anlagenbau oder in der Lebensmitteltechnik Nähte gefordert werden, die höchsten Anforderungen an Festigkeit, Optik und Korrosionsbeständigkeit genügen müssen. Wie gut eine Naht zum Schluß aussieht, wird an einer Stelle entschieden, die im Werkstattalltag wenig Aufmerksamkeit findet: Bei der Wahl des Schutzgases. Besonders bei dünnwandigen Bauteilen oder Sichtnähten an Maschinengehäusen macht sich eine falsche Gasauswahl sofort durch aufwendiges Nacharbeiten bemerkbar.
Warum das Schutzgas über die Nahtqualität entscheidet
Beim WIG-Schweißen wird der Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück gezündet. Kommt es dabei zu Begegnungen des Sauerstoffs aus der Luft mit dem schmelzflüssigen Metall, resultieren daraus Poren, Einschlüsse und eine oxidierte, spröde Nahtoberfläche. Ein Inertgas verdrängt die Atmosphäre im Schweißbereich und schützt Lichtbogen und Schmelzbad gegen Sauerstoff und Stickstoff.
Von den Inertgasen hat sich für unser Verfahren ein gewisses bewährt. Beim WIG-Schweißen hat sich Argon gegenüber den anderen Inertgasen wegen seines besonders gut beherrschbaren Lichtbogenverhaltens durchgesetzt. Wer in der Praxis auf Dauer normgerechte, porenfreie Nähte zu erzielen wünscht, sollte Argon als Schutzgas verwenden. Es hat sich auch für die meisten metallischen Werkstoffe als günstige Lösung erwiesen.
Normung nach DIN EN ISO 14175 und Reinheitsgrade
Um ein einheitliches Reden von Schweißbetrieben, Gasherstellern und Prüfstellen zu ermöglichen, regelt die Norm DIN EN ISO 14175 die Bezeichnung der Schutzgase nach ihrer chemischen Zusammensetzung. Der Name eines Gases setzt sich zusammen aus der Normnummer, einer Gruppenbezeichnung und der chemischen Zusammensetzung mit ihren Volumenanteilen. Für das WIG-Schweißen sind vor allem die Gruppe I von Bedeutung, aus der die reinen Inertgase stammen. Argon wird hier unter der Bezeichnung ISO 14175-I1-Ar geführt. Neben der Gruppeneinteilung spielt auch der Reinheitsgrad eine entscheidende Rolle. Argon mit einer Reinheit von 4.6, was 99,996 Volumenprozent entspricht, wird allgemein als Standardschutzgas für fast alle Materialien verwendet.
Für reaktive Metalle wie Titan oder Tantal hingegen wird eine höherwertige Reinheit von 4.8 empfohlen. Der erforderliche Gasdurchfluss ist abhängig von Faktoren wie der Stromstärke, dem verwendeten Material und der Art des Schutzgases. In der Regel sind dabei etwa 5 bis 12 Liter pro Minute nötig, um einen zuverlässigen Gasschutz zu gewährleisten. Der Einsatz von Gaslinsen verbessert zudem den Schutzbereich und die Zugänglichkeit zur Schweißstelle.
Spezifische Anforderungen an Materialien
Nicht alle Materialien benötigen dieselbe Gasmischung. Reines Argon ist beispielsweise ideal für hoch- und niedriglegierte austenitische CrNi-Stähle, ferritische Cr-Stähle, Duplex-Stähle, hochfeste Feinkornbaustähle, Aluminiumlegierungen sowie gasempfindliche Metalle wie Titan, Zirkonium und Molybdän. Um höhere Schweißgeschwindigkeiten oder tiefere Einbrandprofile zu erzielen, werden gelegentlich Helium- oder Wasserstoffzusätze verwendet. Für Duplex-Stähle sind solche Wasserstoffzusätze ungeeignet, hier muß man stickstoffhaltige Gase verwenden, um den Austenitanteil im Gefüge zu sichern. Diese Differenzierung zeigt, daß die Gasauswahl kein nebensächlicher Schritt ist, sondern zur Werkstoffprüfung und Verfahrensqualifikation nach Normen wie EN ISO 15614 gehört.
Qualitätssicherung in der Schweißpraxis
Schweißbetriebe, die nach EN ISO 3834 zertifiziert sind, müssen die Eignung ihrer Schutzgase beschreiben und regelmäßig überprüfen. Auch die Qualifikation der Schweißer nach EN ISO 9606 setzt voraus, daß mit den tatsächlich verwendeten Gasen und Parametern geschweißt wird. Wer auf ein bestimmtes Gas geschult und geprüft hat, darf im Tagesbetrieb nicht einfach ohne Rücksprache wechseln. Lichtbogenverhalten und Nahtbild ändern sich dann merklich, auch wenn die Stromstärke gleichbleibt.
Für Betriebe, die ihre Schweißprozesse stabil und nachvollziehbar halten wollen, lohnt sich ein Blick auf Bezugsquelle und Liefersicherheit des Gases. Flaschengröße, Reinheitsklasse und Verfügbarkeit vor Ort sollten vor der nächsten Bestellung mit dem Gaslieferanten abgesprochen werden, damit Engpässe in der laufenden Fertigung ausbleiben und die Qualifikation des Schweißprozesses durchgehend gültig bleibt. Eine Rücksprache mit dem Lieferanten zu Flaschenwechselintervallen und Lagerbedingungen erspart im laufenden Schichtbetrieb oft kurzfristige Produktionsstillstände.