MIG-Schweißverfahren

Das Metall-Inertgas-Schweißverfahren (MIG) gehört wie das MAG (Metall-Aktivgas) zu den Schutzgasschweißverfahren.
Unterschiede zum MAG-Schweißen sind zum einen die Verwendung von inerten Schutzgasen und das vorwiegende Verwenden der Impulslichtbogentechnik.

Der Schweißvorgang

Der Draht wird mit Hilfe einer Drahtvorschubsvorrichtung von einer Drahtrolle durch das Schlauchpaket in die Schweißpistole gefördert.
Hier treffen nun der Draht, das Schutzgas und der Strom aufeinander. Der Draht hat zwei Aufgaben.
1)er dient als stromführende Elektrode.
2)und er dient als Schweißzusatzwerkstoff.

Wenn nun der stromführende Schweißdraht auf das auf masse gelegte Werkstück trifft, zündet der Lichtbogen zwischen Schweißdraht und Werkstück und der gleichmäßig zugeführte Draht schmiltzt und tropft gleichmäßig auf das Werkstück und verbindet sich mit ihm.

Der Schweißbrenner und das Schlauchpaket

Der Schweißbrenner besteht aus:

1)Brenner
2)Haltering
3)Düsenstock
4)Kontaktspitze
5)Isolierhülse
6)Gasdüse

Auf dem Brenner wir der Haltering und der Düsenstock befestigt.
Auf dem Düsenstock wird dann die Kontaktspitze montiert.
Der Haltering dient als luftdichte Verbindung zwischen Brenner und Gasdüse in welcher sich die Isolierhülse befindet.

Das Schlauchpaket besteht aus:
1)Ummantelung
2)Kühlschläuchen
3)Drahtsele
4)Stromleitung
5)Schutzgasleitung

In der Ummantelung des Schlauchpaketetes befinden sich die Zuleitung und die Rückleitung der Wasserkühlung.
Außerdem befindet sich eine Kunststoff- oder Teflon Seele sowie die Stromleitung und die Schutzgasleitung in der Ummantelung.

Die Drahtförderung

Bei der Drahtförderung von Aluminiumdraht ist darauf zu achten das man keinen Abrieb vom Draht an den Anpressrollen und in der Drahtselle entsteht da es ansonsten zu Schweißstörungen kommt und der Draht an der Kontacktspitze festbrennt, da er nicht mehr ungehindert gefördert werden kann.
Deswegen werden Kunstoff bezihungsweise Teflondrahtseelen verwendet damit sich in ihnen der Draht nicht aufreibt.

Konventionelle Drahtführung

Hier bei setzt man auf Antrieben mit z.B. Vier-Rollen Antrieb da mehrere Rollen bei deutlich niedrigeren Anpressdrücken trotzdem eine einwandfreie Drahtförderung gewährleisten.

Push Pull Drahtförderung

Bei der Push Pull Drahtförderung wird wie der Name schon sagt geschoben und gezogen.
Der vordere Drahtvorschubskoffer schiebt den Draht in die Drahtseele und der hintere Drahtschubskoffer welcher sich genau vor dem Brenner befindet zieht den Draht. Dadurch wird eine deutlich geringer Reibung an den Drahtrollen erziehlt und die Drahtvörderung wird deutlich sicherer.
Dieses System wird meistens im zusammenhang mit Schweißrobbotern verwendet.

Einstellung der Anpressrollen

Die Anpressrollen müssen wie folgt eingestelt werden.
Die Vordere Anpressrolle mus mehr Druck als die hinter Anpressrolle aufweisen.
So wird gewährleistet das die hintere Anpressrolle den Draht nicht zu stark fördert und es nicht zu verknotungen kommt welchen dann zu unterbrechungen des Schweißvorganges fühern.

Anforderungen an den Draht

Beim Draht ist darauf zuachten das er mindestens ein Sprungmaß von 800mm aufweißt.
Ansonsten entsteht eine zuhohe Reibung in der Drahtseele wodurch es an den Anpressrollen und an der Kontaktspitze zu einem nicht erwünschten Abrieb im Drahtförderungssystem führt.

Nahtvorbereitung

Beim Schweißen von Aluminium gilt es größte Sauberkeit einzuhalten, da es ansonsten zu Porenbildung kommen kann und auch die Korrosionsfähigkeit beeinflusst wird.
Vor dem Schweißen sollte die Oxidschicht entweder chemisch oder mechanisch entfernt werden.
Außerdem ist es zu empfehlen die Aluminiumverarbeitung von der Stahlverarbeitung zu trennen.

Außerdem dürfen keine Werkzeuge die im Stahlbereich eingesetzt werden für die Verarbeitung von Aluminium verwendet werden da diese das Material verunreinigen und die Eigenschaften verändern könnten.

Die Verarbeitung und Lagerung des Schweißdrahtes und des Werkstückes sollte trocken und staubfrei erfolgen.
Spiziell bei der Lagerung ist darauf zu achten das der Werkstoff trocken gelagert wird. Tut man dies nicht erhöht sich durch die Feuchtigkeit der Wasserstoffanteil im Werkstoff, welches dann zur Bildung von Poren führt.

Impulslichtbogen

Wird verwendet bei Schweißverbindungen mit Alluminiumlegierungen.
Hierdurch erreicht man ein geschupptes aussehen der Schweißnaht.
Dieses Verfahren wird zumeist im mechanisierten und automatisierten Bereich verwendet.
Der Impulslichtbogen wechselt zwischen zwei Leistungspunkten einer Kennlinie,
diese Leistungspunkte ergeben sich durch eine positive und eine negative Änderung der Drahtvorschubsgeschwindigkeit.
Max +- 2m/min.
Wie oft dann gewechselt wird, bestimmt die Frequenz, die zwischen 0,5 bis 5 Hz liegt.

Werkstoffspezifische Besonderheiten

Al und Al Liegierung

Die Schmelztemperatur von Al liegt bei nur 660 °C und bei Al Legierungen bei lediglich 570 - 660 °C.

Unterschiede gegenüber Stahl sind:

-Die viermal höhere Wärmeleitfähigkeit welche eine höhere Wärmeeinbringung verlangt.
-Das es sich stärker ausdehnt, dadurch stärker Verzieht und sich höhere Spannungen bilden.
-Durch den Wärmeeinfluss entsteht keine Versprödung im Nahtbereich aber es führt zu einen Festigkeitsverlust.
-Es ist Kerbschlagempfindlich und darf nicht Angerissen oder Schlaggestempelt werden.
-Zum Anzeichnen wird meistens ein Bleistift verwendet.

Oxidschicht

Die Oxidschicht auf der Werkstoffoberfläche kann Bindefehler verursachen und führt zur Kerbwirkung von eingeschwemmten Oxidteilen, die wie der Schlackeeinschluß bei Stahl wirken.
Durch die eingeschwemmten Oxidteile wird die Porenbildung gefördert, dies geschieht da die Oxidschicht nur im unmittelbaren Bereich des MIG-Lichtbogens flüssig ist und außerdem sofort erstarrt.
Die Oxidschicht schmilzt erst bei 2040 °C, der Grundwerkstoff jedoch schon bei 660°C.
Gegenmaßnahmen:
- Chemisches Entfernen z. B. beizen
- Mechanisches Entfernen der Oxidschicht: schleifen, flexen
- Blech entgraten

Inertgase

Als Inertgase werden beim MIG Schweißen Argon und Helium bezeichnet.
Argon:
Liefert einen ruhigen und stabilen Werkstoffübergang. Nachteil:
Die Einbrandintesivietät und die durch wasserstoffbedingte Porosität ist dem Argon-Helium Gemischen klar unterlegen.

Durchgesetzt haben sich Argon-Helium Gemische mit einem Heliumanteil von 30 bis 70%.
Meistens findet das Gemisch eine 50 50 Verwendung.
Bei zunehmenden Heliumanteil muss man um die gleiche Lichtbogenlänge zu halten die Lichtbogenspannung erhöhen.

Außerdem kann man Sauerstoff und Stickstoff zumischen, wodurch sich jedoch nicht die Einbrandintensivität verbessert sondern lediglich der Lichtbogen ruhiger wird.

Mischschweißgase

Argon:(nach Din 32526 EN 439) ist das Standartschutzgas für normale Schweißaufgaben.

Argon 70/He 30: (nach Din 32526 EN 439) wird überall dort eingesetzt, wo erhöhte Anforderungen an das Porositätsverhalten gesttelt werden, für reines Aluminium und größere Wanddicken.

Argon 50/He 50: (nach Din 32526 EN 439) wird dann verwendet, wenn sehr hohe Anforderungen an die Porenfreiheit, besonders bei reihnem Aluminium z.B. Al 99,5 oder Al 99,8 oder größere Wanddicken gestellt werden.

Einbrandformen bedingt durch das Schweißgas

Ein zunehmender Heliumgehalt führt zu einer breiteren und damit flacheren Naht. Der Einbrand ist nicht mehr fingerförmig wie bei Argon sondern wird runder und tiefer.
Die günstigeren Einbrandverhältnisse erleichtern das sichere Durchschweißen im Wurzelbereich und erlauben eine höhere Schweißgeschwindigkeit.

Schweißfehler

Bindefehler und Brennerhaltung

Eine zuhohe Brennerhaltung führt zu porösen Nähten da hierbei das Schutzgas das Schweißbad nicht mehr komplett einschließt und Luft in das Schweißbad gelingt.

Eine zu schräge Brennerhaltung führt zu einem vorlaufendem Schweißbad , was dann zur Folge hat das der Lichtbogen die Nahtflanken nicht mehr richtig erreicht da diese vom Schweißbad verdeckt sind und das würde zu Bindefehlern führen.

Durch eine zu einseitige Brennerhaltung kommt es zu Bindefehlern da die Wärme des Lichtbogen nicht gleichmäßig auf die Bauteile verteilt wird und dadurch an einem Bauteil es zu einer zu geringen Wärmeeinbringung führt.

Poren

Ursachen für Porenbildung:
- Zugluft.
- zu geringe Schutzgasmenge.
- feuchter oder verschmutzter Nahtbereich oder Zusatzwerkstoff.
- undichtes Brenner oder Schlauchpaket.
- unruhiger Lichtbogen.

Auswirkung auf die Schweißnaht:
Diese porösen Nähte führen zu einer deutlichen geringeren Stabilität in der Schweißnaht.

Schweißstart und Schweißende

Durch die Eigenschaften von Aluminnium (geringe Dichte und gute Wärmeleitfähigkeit) kommt es bei Schweißbeginn zu Kaltstellen.
Mit einem konventionellem Schweißgerät muss man ein Anlauf- und ein Auslaufblech verwenden.
Damit erreichen wir das wir keine Kaltstellen im Nahtbereich des zu schweißenden Werkstückes haben da diese sich im Anlaufblech befindet und der Nahtendkrater der durch die vorlaufende Wärme am Nahtende entsteht sich auf dem Auslaufblech befindet.
Bei moderneren Schweißgeräten kann man den Schweißstart und das Schweißende einstellen.
Dann wird beim Schweißstart die Schweißleistung erhöht wodurch das Grundmaterial sofort schmiltz und beim Schweißende wird die Schweißspanung soweit veringert so dass kein entkrater entsteht.

UVV

Schutzkleidung

Bei der Schutzkleidung ist darauf zuachten das sie aus nichtschmelzenden Materialien besteht da es zu starken Verbrennungen durch das Schmelzen der Kleidung kommen kann.
Außerdem muss der Körper zum Schutz gegen Schweißspritzer und der Lichtbogenstrahlung komplett bedekt sein.
Die Kleidung darf nicht feucht sein. Hierbei ist es egal ob es sich bei der Feuchtigkeit um Wasser oder um brennbare Flüssigkeiten handelt weil beide die Schutzwirkung der Kleidung deutlich verringern.
Auch das Reinigen der Kleidung mit Luftdruck ist nicht erlaubt denn die Kleidung weißt da durch einen hohen Sauerstoffgehalt auf und der Sauerstoff ist brandfördernd.

Die Schutzkleidung besteht aus:

- Schweißhelm
- Schweißjacke
- Schweißhose
- Lederstulpen
- Ledergarmaschen
- Lederschürze
- Lederhandschuhe
- Sicherheitsschuhe

Schweißplatz und Umgebung

Der Schweißplatz sollte trocken und nicht feucht sein da das die Gefahr von el. Schlägen erhöht.
Außerdem sollte der Schweißplatz windstil und uneinsichtig liegen damit keine Gefahr durch den Funkenflug oder die UV-Strahlung ensteht.
Im Schweißbereich dürfen sich keine leicht entzündlichen Stoffe befinden.

Lichtbogenstrahlung

Folgen der Lichtbogenstrahlung:

- Durch die Wärme kann es bei unzureichender Körperbedekung zu Verbrennungen führen.
- Das Licht kann zum Verblitzen der Augen führen was schwere Schäden der Augen hervor rufen kann.
- Die UV-Strahlungen kann zu Verbrennungen und starken Sonnenbränden führen.

Quellen: Fachkunde Metall Auflage 54 Europa Verlag, Fachkunde für Schweißer Band 3 VEB Verlag Technik und eigene Aufzeichnugen sowie Fachkenntnisse.