Einer der größten Feinde des fehlerfreien Schweißens: Oxidation. Beim Schweißen entsteht Hitze, was die Atome besonders reaktionsfähig mit den in der Atmosphäre natürlicherweise vorkommenden Gasen macht. Beim Schutzgasschweißen werden darum Gase oder Gasgemische eingesetzt, um den Lichtbogen und das Schmelzbad vor der Atmosphärenluft zu schützen. Bei der Wahl des geeigneten Gases für Werkstoff und Schweißdraht gibt es einiges zu beachten.
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Wirkung von Schutzgasen
Allgemein betrachtet gehört es zu den Aufgaben der Schutzgase, den Lichtbogen und das Schweißgut von der Umgebungsluft zu isolieren, indem diese verdrängt wird. Außerdem verändern die Gase die physikalischen und elektrischen Eigenschaften im Lichtbogenraum, was das Schweißergebnis zusätzlich beeinflusst: So lässt sich beispielsweise die Temperatur oder Wärmeverteilung des Lichtbogens manipulieren, was für eine sauberere und stabilere Schweißnaht sorgt. Schutzgase verbessern nicht nur die Qualität der Schweißnaht, sondern erhöhen auch die Sicherheit für den Schweißer. Wenn Alu-Metalle mit Sauerstoff reagieren, entsteht giftiges Aluminiumoxid. Das wird durch Schutzgase verhindert. Zudem beugt der Einsatz der Gase Verbrennungen und Korrosionen vor. Schutzgase zum Lichtbogenschweißen sind in DIN EN 439 genormt. Man unterscheidet zwischen dem Schweißen mit Inertgasen und aktiven Gasen, die sich in ihrer Reaktionsfreudigkeit unterscheiden.
MAG-Schweißen
MAG steht für Metall-Aktiv-Gas, hier wird also ein „aktives“, d.h. reaktionsfreudiges Schutzgas verwendet. Dabei handelt es sich entweder um Kohlendioxid (MAGC-Verfahren) oder einem Gasgemisch, das neben Kohlendioxid auch Sauerstoff und Argon, in seltenen Fällen Helium, enthalten kann (MAGM-Verfahren). Hier soll das Schutzgas den Schweißprozess aktiv beeinflussen und sorgt beispielsweise für einen tieferen Einbrand. MAG wird vor allem bei un- oder niedriglegierten Stählen, teilweise aber auch bei hochlegierten, nichtrostenden Metallen angewendet. Der Schweißdraht hingegen sollte um so höher legiert sein, je aktiver das Gas ist.
MIG und WIG Schweißen
Beim Metall-Aktiv-Schweißen und Wolfram-Inertgas-Schweißen werden „inerte“, also inaktive Schutzgase verwendet. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht mit dem Werkstoff reagieren. Zu diesem Zweck eignet sich beispielsweise das Edelgas Helium, das sowohl beim MIG als auch beim WIG Schweißen zum Einsatz kommt, selten aber in Reinform. Gleiches gilt für Argon, das ebenfalls zu den Edelgasen zählt. Argon ist wasserlöslich und kostengünstiger als das schwierig zu gewinnende Helium. Beim MIG-Schweißen verwendet man dieses Gas vor allem für Nichteisenmetalle. Standardmäßig wird Argon 4.6 verwendet, für reaktive Werkstoffe wie Titan und Tantal auch Argon 4.8. Beide Gase lassen sich als Gemisch gemeinsam verwenden, bei hochlegierten Stählen wird Argon gelegentlich mit Wasserstoff gemixt. Mit Helium wird der Lichtbogen heißer, die Wärmeverteilung ist über den gesamten Lichtbogen hinweg gleichmäßiger. Es kommt vor allem bei Metallen mit guten Wärmeleiteigenschaften, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, zum Einsatz.
Häufige Fehler
Ist der Kohlensäureanteil des Mischgases zu hoch, riskiert man bei einigen Materialien ein Rosten der Schweißnaht. Ist die Gasabdeckung unzureichend oder das Schutzgasgemisch mangelhaft, kann das zu Rußablagerungen, Schweißspritzern, einer porösen Naht und Anlauffarben führen. Wird zu viel Schutzgas verwendet, kann das zu hohlen Einschlüssen führen, zu wenig Schutzgas hat hingegen feste Einschlüsse zur Folge. Zudem muss das Schutzgas an den Werkstoff und den Schweißdraht angepasst sein. Generell gilt: Je aktiver das Gas, desto höher muss die Legierung des Schweißdrahts sein. Die benötigte Durchflussmenge wird in erster Linie vom Drahtdurchmesser und der Dichte des Schutzgases beeinflusst.
Sicherheit beim Schutzgasschweißen
Beim Arbeiten mit Schutzgasen müssen bestimmte Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden, um sich vor den entstehenden, gesundheitsgefährdenden Schadstoffgemischen zu schützen. Neben Atemschutz ist es dazu wichtig, spezielle Absaugvorrichtungen im Schweißbereich und ausreichende Belüftungssysteme im Arbeitsplatz einzusetzen. Schutzgasschweißen ist zu vermeiden, da die Gefahr besteht, dass die Wirkung der Schutzgase durch Winde verringert wird und Atmosphärengase an die Schweißstelle gelangen.
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