WIG-Schweißgeräte und ihre Sonderfunktionen – Teil 1

Gokart ohne alles – also Fahrspaß auf die einfachste Weise? Oder doch eher die Luxuslimousine mit zahlreichen Fahrstabilisatoren, die selbst bei hohen Geschwindigkeiten noch einfach beherrschbar bleibt? Ebenso wie in der Automobiltechnik ist die Vielfalt an WIG-Schweißgeräten und deren unterstützenden Sonderfunktionen groß.

Das breite Spektrum reicht von der universellen Multiprozess-Stromquelle mit grundlegenden WIG-Eigenschaften bis hin zum spezifischen Hightech-WIG-Schweißgerät mit feinen Einstellmöglichkeiten. Der mögliche Funktionsumfang eines WIG-Schweißgeräts ist auch von der Verwendung unterschiedlicher Grundwerkstoffe abhängig.

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WIG-Schweißgeräte mit Wechselstromfunktion

Im Bereich professioneller WIG-Geräte wird eines schnell klar: Jede Stromquelle verfügt hier standardmäßig über eine Hochfrequenzzündung. Zudem findet das Schweißen prinzipiell mit Gleichstrom (DC) statt. Die Elektronen fließen also immer von der negativ gepolten Elektrode (Minus) zum positiv gepolten Werkstück (Plus). WIG-DC(Direct Current)-Schweißen ermöglicht somit das Fügen der meisten gängigen Werkstoffe – von Stahl bis Chrom-Nickel.

Doch was, wenn es ans Aluminiumschweißen geht? Der superleichte Werkstoff bedarf einer ganz eigenen Behandlung – und die Lösung findet sich im Prinzip Wechselstrom (AC). Um die Oxidschichten auf der Oberfläche des Aluminiums aufzubrechen, sind Temperaturen von über 2.000 °C notwendig. Alternativ gibt es einen elektrotechnischen Trick: Beim WIG-AC(Alternating Current)-Schweißen werden Werkstück und Elektrode ständig umgepolt.

Ist die Elektrode negativ gepolt, fließen die Elektronen (Ladungsträger) zum Werkstück (Einbrandphase). Ist sie positiv gepolt, fließen die Ladungsträger vom Werkstück zur Elektrode (Reinigungsphase). Der permanente Wechsel zwischen Plus- und Minuspol – also die kontinuierliche Umkehr des Elektronen-Flusses (grafisch eine sinusförmige Welle) – ermöglicht ebenfalls das Aufbrechen der Oxidschichten.

WIG-Schweißgeräte und die RPI-Zündung

Doch: Ermöglicht die AC-Funktion bei WIG-Schweißgeräten mit Wechselrichter unter Umständen noch mehr positive Schweißeigenschaften? Mit Sicherheit. Da der Pluspol generell der heißere Pol ist, kann daraus auch beim DC-Schweißen ein eklatanter Vorteil abgeleitet werden: die RPI(Reversed Polarity Ignition)-Zündung. Hierbei wird die Elektrode zur Lichtbogenzündung im Millisekunden-Bereich positiv gepolt.

Die daraus resultierend höhere Wärmeentwicklung an der Wolframelektrode gewährleistet infolge eine überaus stabile und absolut verlässliche Lichtbogenzündung. Nach der Zündung wird augenblicklich wieder umgepolt – der weitere Verlauf der Schweißung findet nun konsequent mit negativ gepolter Elektrode im DC-Modus statt. Eine Überhitzung des kostbaren Wolframs ist somit ausgeschlossen und es entstehen keinerlei Schäden an der Elektrode.

Gerade bei mechanisierten, robotergestützten WIG-Anwendungen – bei denen keine permanent visuelle Kontrolle des Schweißguts stattfindet – kann durch die RPI Schweißfehlern aufgrund mangelhafter Zündeigenschaften vorgebeugt werden.

WIG-Impulsschweißen

Während beim Wechselstromschweißen die Polarität (Plus/Minus) sinuskurvenartig variiert, wechselt beim WIG-Impulsschweißen kontinuierlich die Stromstärke. Der niedrige Grundstrom wechselt sich also permanent mit einem höheren Pulsstrom ab. In der Niedrigstromphase kann dadurch die Wärmeeinbringung reduziert werden.

Durch die Wärmereduktion öffnet WIG-Pulsen allerdings noch weitere Türen: Gerade bei mechanisierten Rohrschweißungen eignet sich die Prozessvariante perfekt, da durch das abgekühlte Schmelzbad Schweißen in allen Positionen möglich wird.

WIG-Pulsen ermöglicht obendrein die perfekte Nahtoptik, da die Zugabe des Schweißdrahts immer in der Hochstromphase – in der der Einbrand generiert wird – stattfindet. Durch den vorgegebenen Rhythmus der eingestellten Pulsfrequenz wird quasi das Timing für die ideale Nahtschuppung vorgegeben. Allerdings wird der Schweißer spätestens ab einer voreingestellten Pulsfrequenz von 3 Hz ins Schwitzen geraten, da aufgrund der Geschwindigkeit die rhythmische Drahtzugabe kaum mehr möglich ist. 

Heften mit der Tacking-Funktion – auf Basis des WIG-Impulsschweißens

Bleche verlässlich aneinanderheften? Beim WIG-Schweißen ist das gerade bei Stumpfnähten und Kehlnähten eine Herausforderung – aber auch bei Überlappnähten sowie Anwendungen mit Spalt. Vor allem im Dünnblechbereich braucht solides Heften zudem besonders viel Fingerspitzengefühl. Passen das genaue Timing, die Ausrichtung des Brenners und die am WIG-Schweißgerät eingestellten Parameter nicht präzise, ist meist Durchbrennen angesagt. Denn das verflüssigte Metall der beiden Blechkanten bewegt sich voneinander weg.

DC-Tacking schafft hier Abhilfe: Die Funktion beinhaltet werkseitig vorgegebene Pulsparameter, die genau auf die eingestellte Stromstärke abgestimmt sind. Beim Schweißstart wird das Schmelzbad dadurch in Schwingung versetzt. Die Oberflächenspannung des Metalls wird aufgebrochen und die Blechkanten laufen infolge perfekt ineinander.

Achtung: Tacking muss nicht ausschließlich zum Heften verwendet werden. Prinzipiell kann die Funktion jedem Schweißstart vorgeschaltet werden. Zu definieren gilt es lediglich die Tacking-Dauer, bevor der Pulslichtbogen automatisch in den herkömmlichen DC-Lichtbogen übergeht.

Punktier- und Intervallschweißfunktion – kombiniert mit Tacking

Eine Punktierfunktion bei WIG-Schweißgeräten kann überaus hilfreich sein. Gerade bei größeren Werkstücken, bei denen viele Heftpunkte zu setzen sind, unterstützt dieser Modus perfekt: Definiert wird im Wesentlichen die Punktierdauer – zum Beispiel drei Sekunden. Die einmalige Betätigung des Brennertasters reicht also aus, dass der Lichtbogen selbstständig zündet, brennt und nach der vorgegebenen Zeit automatisch erlischt.

Bei der Intervallschweißfunktion verhält es sich ähnlich: Der Lichtbogen zündet, brennt im vorgegebenen Zeitraum – gleich ob Heftnaht oder einzelner Heftpunkt – und erlischt. Im Gegensatz zum Punktiermodus gibt es danach jedoch eine vordefinierte Pausenzeit, zum Beispiel zwei Sekunden, in der der Brenner an die nächste Heftposition weiterbewegt werden kann. Ohne weitere Brennertaster-Betätigung zündet der Lichtbogen erneut – und das Prozedere beginnt von vorn. Um die Intervallschweißung zu beenden, wird der Brennertaster ein zweites Mal betätigt.

Es ist durchaus empfehlenswert, sowohl im Punktier- als auch Intervallmodus die Tacking-Funktion vorzuschalten. Gerade wenn Punktier- oder Intervallschweißzeiten sehr kurz gehalten werden, garantiert Tacking eine sichere Verbindung. Oder: Durch Tacking kann das Heften und Punktieren kürzer gehalten werden. Durch die gezielte Wärmeeinbringung wird außerdem der Verzug verringert.

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