Die verschiedenen Schweißverfahren im Überblick

Beim Metall-Inertgasschweißen (MIG) handelt es sich um ein Verfahren des Lichtbogenschweißens, bei dem ein ständig zugeführter Schweißdraht als Elektrode und als Zusatzwerkstoff fungiert. Zwischen dem Draht und dem Werkstück bildet sich ein Lichtbogen, der dazu führt, dass sich beide Materialien aufschmelzen und miteinander verbinden. Um den Lichtbogen und das Schmelzbad vor atmosphärischen Einflüssen wie Sauerstoff und Feuchtigkeit zu schützen und damit Oxidation zu verhindern, wird in der Regel Argon oder Helium als inertes Schutzgas eingesetzt.

Ein MIG-Schweißsystem umfasst verschiedene wesentliche Bestandteile: eine Stromquelle, die den Schweißstrom liefert, einen Drahtvorschubmechanismus, der den Schweißdraht kontinuierlich zuführt, ein Schlauchpaket mit Schweißbrenner, das den Draht und das Gas zum Schweißbereich bringt, sowie eine Gasversorgungseinheit für die Schutzgasversorgung.

Eine Vielzahl von Metallen, insbesondere Nichteisenmetalle wie Aluminium und Kupfer, kann mit MIG-Schweißen geschweißt werden, was zu hohen Schweißgeschwindigkeiten und der Herstellung sauberer Schweißnähte mit minimaler Nacharbeit führt. Das Verfahren ist außerdem gut automatisierbar und verursacht nur geringe Schweißverzüge.

Da das Schutzgas leicht verweht werden kann, was die Schweißqualität beeinträchtigt, hat dies einen Nachteil für die Empfindlichkeit gegenüber Wind und Rost. Aus diesem Grund eignet sich MIG-Schweißen nicht für den Einsatz im Freien. Es ist auch notwendig, dass die Oberfläche des Werkstücks sauber ist, da Verunreinigungen die Qualität des Schweißens beeinträchtigen können.

Beim Metall-Aktivgasschweißen (MAG) handelt es sich um ein Verfahren des Lichtbogenschweißens, bei dem ein ständig zugeführter Schweißdraht als Elektrode und als Zusatzwerkstoff fungiert. Der Lichtbogen wird zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode gebildet, was zur Schmelze und Verbindung beider Materialien führt. Der Lichtbogen und das Schmelzbad werden von einem aktiven Schutzgas umgeben, das in der Regel Kohlendioxid (CO2) oder Mischgase aus Argon mit CO2 oder Sauerstoff ist. Es schützt sie vor Einflüssen aus der Atmosphäre und hat einen gezielten Einfluss auf die Schweißeigenschaften.

Ein MAG-Schweißsystem setzt sich aus verschiedenen Hauptbestandteilen zusammen: einer Stromquelle, die den Schweißstrom erzeugt, einem Drahtvorschubmechanismus, der den Schweißdraht kontinuierlich zuführt, einem Schlauchpaket mit Schweißbrenner, das den Draht und das Gas zum Schweißbereich führt, und einer Gasversorgungseinheit für Schutzgas.

Die Vielseitigkeit des MAG-Schweißens ist einer seiner Vorzüge, vor allem bei der Verarbeitung von Stählen mit verschiedenen Legierungen. Es erlaubt eine hohe Geschwindigkeit des Schweißens und sorgt für verlässliche und widerstandsfähige Schweißnähte, die auch optisch attraktiv wirken können. Das Verfahren ist aufgrund seiner Kompatibilität mit unterschiedlichen Materialdicken und seiner Automatisierungsfähigkeit in der Industrie äußerst beliebt.

MAG-Schweißen kann jedoch von äußeren Einflüssen wie Wind betroffen sein, da das Schutzgas verweht werden kann, was sich negativ auf die Qualität der Schweißnähte auswirkt. Außerdem muss die Oberfläche des Werkstücks sorgfältig vorbereitet werden, da Verschmutzungen sich negativ auf die Schweißergebnisse auswirken können. Diese Beschränkungen machen das Verfahren vor allem für Außenanwendungen weniger geeignet.

Beim Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) handelt es sich um ein Verfahren des Schmelzschweißens, bei dem eine nicht abschmelzende Elektrode aus Wolfram verwendet wird. Zwischen dieser Elektrode und dem Werkstück entsteht ein Lichtbogen, der das Material aufschmilzt. Ein inertes Schutzgas, meist Argon oder Helium, umgibt den Schweißbereich und schützt ihn vor atmosphärischen Einflüssen wie Sauerstoff und Feuchtigkeit, um Oxidation und andere chemische Reaktionen zu vermeiden.

Ein typisches WIG-Schweißsystem setzt sich zusammen aus einer Stromquelle für den Schweißstrom, einem Schlauchpaket mit Schweißbrenner, das die Wolframelektrode und die Gaszufuhr umfasst, einer Gasversorgungseinheit für das Schutzgas sowie einem Massekabel zur Bildung des Stromkreises. Es ist optional, einen Zusatzwerkstoff manuell hinzuzufügen, insbesondere bei dickeren Materialien oder speziellen Anwendungen.

Das WIG-Schweißen bietet den Vorteil, dass damit nahezu alle metallischen Werkstoffe, einschließlich dünner Bleche und gasempfindlicher Metalle wie Titan, geschweißt werden können. Durch das Verfahren entstehen hochwertige, saubere und spritzerfreie Schweißnähte mit hoher Festigkeit und guter Oberflächenbeschaffenheit. Das WIG-Schweißen kann außerdem in jeder Position angewendet werden und eignet sich gut für mechanisierte Verfahren, wie etwa beim Orbitalschweißen von Rohren.

Das Verfahren ist aufgrund der relativ geringen Schweißgeschwindigkeit und des höheren Energiebedarfs weniger wirtschaftlich für dickere Materialien. Darüber hinaus ist beim WIG-Schweißen, vor allem bei der manuellen Zufuhr des Zusatzwerkstoffs, ein hohes Maß an Geschick und Erfahrung vom Schweißer erforderlich. WIG-Schweißgeräte erfordern oft höhere Anfangsinvestitionen im Vergleich zu anderen Schweißverfahren, und das Verfahren eignet sich weniger für Umgebungen mit Staub oder Rauch.

Beim Laserschweißen, einem Verfahren von hoher Genauigkeit, werden Materialien durch einen gebündelten Laserstrahl als Wärmequelle miteinander verbunden. Auf einer kleinen Fläche wird durch den Laserstrahl eine hohe Energiedichte erzeugt, was zu einem lokalen Aufschmelzen des Materials und zur Bildung einer Schweißnaht führt. Um das Schmelzbad vor Oxidation und Verunreinigungen zu schützen, wird ein Schutzgas verwendet, das meist aus Argon oder Helium besteht.

Laserschweißsysteme setzen sich typischerweise aus einer Laserquelle (wie z. B. CO₂- oder Festkörperlaser), einem Strahlführungssystem, einer Fokussieroptik, einer Halterung für das Werkstück und einer Gasversorgungseinheit für das Schutzgas zusammen. Diese Teile arbeiten zusammen, um den Laserstrahl genau auf die Schweißstelle auszurichten und eine kontrollierte Schweißung zu ermöglichen.

Die Vorzüge des Laserschweißens sind z.B. hohe Schweißgeschwindigkeiten, geringe thermische Verformung des Werkstücks, präzise Steuerung der Schweißparameter und die Möglichkeit, verschiedene Materialien miteinander zu verbinden. Außerdem erlaubt das Verfahren die Herstellung von tiefen, schmalen Schweißnähten, die eine hohe Festigkeit aufweisen.

Die hohen Kosten für die Anschaffung von Lasersystemen sowie die Notwendigkeit spezieller Schutzmaßnahmen aufgrund der intensiven Laserstrahlung zählen zu den Nachteilen. Außerdem verlangt das Verfahren eine präzise Positionierung der Werkstücke und reagiert empfindlich auf Materialreflexionen, die die Qualität des Schweißens beeinflussen können.

Beim Gasschweißen, das auch Autogenschweißen genannt wird, handelt es sich um ein thermisches Schweißverfahren. Hierbei wird die für das Schmelzen der Werkstoffe erforderliche Wärme durch die Verbrennung eines Brenngases mit Sauerstoff erzeugt. Acetylen wird typischerweise als Brenngas verwendet, da es in Verbindung mit Sauerstoff eine Flammentemperatur von etwa 3.200 °C erreicht, die ausreicht, um die meisten Metalle zu schmelzen. Der Schweißer hat durch das manuelle Führen des entstehenden Lichtbogens die volle Kontrolle über den Schweißprozess. Dank dieses Vorteils eignet sich das Verfahren besonders für Anwendungen, die Präzision erfordern.

Ein Gasschweißsystem besteht aus mehreren Hauptkomponenten: zwei Gasflaschen (eine für Sauerstoff und eine für das Brenngas), Druckminderern zur Regulierung des Gasdrucks, Schläuchen zur Gaszufuhr, einem Schweißbrenner zum Mischen und Zünden der Gase sowie Rückschlagsicherungen, die Flammenrückschläge verhindern. Zusätzlich können verschiedene Düsenformen verwendet werden, um den Flammenfokus an unterschiedliche Werkstücke und Anwendungen anzupassen. Diese Flexibilität macht das Verfahren besonders beliebt bei Reparaturanwendungen und für dünne Bleche.

Zu den Vorteilen des Gasschweißens zählen seine Mobilität und Vielseitigkeit, da keine Stromquelle erforderlich ist. Es eignet sich besonders für Reperaturarbeiten, bei denen das Schweißgerät unabhängig von einer Stromquelle betrieben werden kann. Neben Schweißarbeiten können auch Löt- und Schneidarbeiten durchgeführt werden, sodass dieser Prozess in vielen Werkstätten unverzichtbar ist.

Nachteilig sind jedoch die langsame Schweißgeschwindigkeit und die Gefahr eines thermischen Verzugs (Fehlausrichtung der Schweißposition) aufgrund der starken Hitzeausbreitung. Die Verwendung eines Gaszylinders erfordert strenge Sicherheitsmaßnahmen aufgrund des Risikos von Ausfall und Explosion. Darüber hinaus sind die Betriebskosten aufgrund eines höheren Gasverbrauchs höher als bei anderen Verfahren. Die Einflüsse auf die Umwelt des Acetylenverbrennens ist ebenfalls ein Nachteil. Aufgrund dieser Faktoren ist das Verfahren für große industrielle Zwecke nicht geeignet.