WIG-Schweißen hochprofessionell: Die HF-Zündung

Fahren auf Eis: Mindestens vier Räder und ein intensives Training vorausgesetzt, sollte das Ganze möglich sein. Will sich der Fahrer jedoch mit hoher Präzision und nahezu fehlerfreier Sicherheit auf der Piste bewegen, ist ein Fahrzeug mit Allradantrieb anzuraten – fast schon Grundvoraussetzung. Parallelen zeigen sich auch beim WIG-Schweißen:

Das Qualitativ hochwertigste und feinmotorisch herausforderndste Schweißverfahren ist für den Hausgebrauch auch mittels einfacher Berührungszündung möglich. Will man jedoch in den Profibereich mit reinster Nahtqualität einsteigen, ist ein WIG-Schweißgerät mit HF-Zündung (Hochfrequenz) prinzipiell unumgänglich …

Berührungszündung

Um beim WIG-Schweißen die Notwendigkeit der HF-Zündung zu vermitteln, gilt es zunächst die althergebrachte Berührungszündung – auch Scratch Start oder Lift-Arc-Zündung genannt – zu beleuchten und deren Funktionsweise zu verstehen. Der Grundsatz bei allen Zündvarianten: Prinzipiell ist jede Zündung für die Wolframelektrode schlecht. Denn jeder Zündvorgang führt zum Verschleiß des kostbaren Wolframs.

Die Berührungszündung beschleunigt diesen Verschleiß nochmals: In der Berührung der Wolframelektrode mit dem Grundwerkstoff kommt es zum Kurzschluss. Dadurch erwärmen sich die Elektrodenspitze und der Grundwerkstoff, worauf beide anfangen zu verdampfen. Man spricht hier auch von thermischer Ionisierung. Es kann also in der Berührung ein Stück der Elektrodenspitze abgebrannt werden, welches – nach Abheben der Elektrode – im Schweißgut (Grundwerkstoff) zurück bleibt.

Vorteile der Berührungszündung

• Das Prinzip der Berührungszündung basiert auf dem Kurzschluss. Daher funktioniert sie fast immer
• Preisgünstig WIG-Schweißen: Mit dem einfachen Prinzip Berührungszündung wird es möglich, ein Elektroden- oder MIG/MAG-Gerät fürs WIG-Schweißen zu verwenden. Hierfür muss lediglich der Brenner ausgetauscht werden

Nachteile der Berührungszündung

• Nacharbeit: Wolframeinschlüsse im Grundmaterial wirken sich als Fehlerquelle aus – ähnlich einer Kerbe. Bei hochqualitativen WIG-Schweißnähten muss dieser Einschluss herausgeschliffen werden
• Nach dem Schweißen ist die Elektrode extrem heiß – sie glüht wie der Glühfaden einer Glühbirne, und das Abkühlen bedarf einiger Zeit. Häufige Zündungen hintereinander sind daher nicht möglich: In diesem Zustand ist die Gefahr hoch, dass die Elektrode bei erneuter Zündung „kleben“ bleibt

Hilfestellungen bei der Berührungszündung

Soft-Start: Professionelle Stromquellen bieten eine optimierte Berührungszündung an, auch Soft-Start oder Lift-Start genannt. Die Stromquelle erkennt den Kurzschluss in der Berührung der Wolframelektrode am Werkstück und es fließt daraufhin nur sehr geringer Strom – weitaus geringer, als der eingestellte  Schweißstrom. Wenn die Elektrode abgehoben wird, erkennt das Gerät, dass die Spannung steigt und der Strom wird allmählich über eine Rampe hoch auf den eingestellten Schweißstrom gefahren. Dadurch wird die Gefahr minimiert, dass die Elektrode abbrennt.

4-Takt-Brenner: Große Unterstützung können auch die verwendeten WIG-Brenner leisten. Im Viertakt-Betriebsmodus hält man den Brennertaster zunächst in gezogener Position. Nach dem Abheben der Elektrode entsteht dadurch bei minimaler Leistung nur ein „Such-Lichtbogen“, der die Oberfläche kaum aufschmilzt, geschweige denn Einbrand generiert. Mit gehaltenem Brennertaster kann so völlig entspannt, die perfekte Position des Brenners gesucht werden.

Hat der Schweißer die optimale Ausrichtung des Brenners gefunden, lässt er den Taster los und die Schweißung kann mit der voreingestellten Stromstärke beginnen. Schweißnahtfehler durch unsaubere Lichtbogenausrichtung beim Schweißstart werden somit minimiert – trotz Berührungszündung.

Die Berührungszündung mittels Softstart kann eine gute Option sein, ein bestehendes MIG/MAG- oder Elektroden-Schweißgerät aufzuwerten. Infolge können auch solide WIG-Schweißarbeiten ausgeführt werden.   

Die HF-Zündung

Um jegliche Einschlüsse im Grundmaterial auszuschließen und um hochreine Nahtqualität sicherzustellen, hat man die Hochfrequente(HF)-Hochspannungs(HV)-Zündung entwickelt – in der Praxis spricht man jedoch nur von HF-Zündung. Qualitativ ist die HF-Zündung sicherlich das Optimum – mehr Schweißnahtqualität geht nicht. Erst dadurch wird eine berührungslose, kurzschlussfreie Zündung des WIG-Lichtbogens möglich.

Die Wolframelektrode wird hierfür etwa zwei Millimeter über dem gewünschten Schweißstart positioniert. Bei Betätigung des Brennertasters, wird die Luftstrecke zwischen Grundmaterial und Elektrodenspitze durch Hochspannung bei etwa 11 kV ionisiert. Der Lichtbogen kann infolge präzise an der gewünschten Stelle zünden.

Notwendig ist hierfür eine HF-Spule, welche die notwendige Energie verursacht. Da es sich jedoch beim sogenannten HF-Modul um eine platzaufwendige sowie kostenintensive technische Erweiterung des Schweißgeräts handelt, ist diese Technologie bisher nur bei ausgewiesenen WIG-Geräten zu finden.

Vorteile der HF-Zündung

• Ermöglicht höchste Schweißnahtqualität bei WIG-Anwendungen: Hochreine Nähte, frei von jeglichen Einschlüssen sind ein mögliches Ergebnis.
• Der Brenner kann perfekt positioniert werden. Schweißstart kann somit perfekt kontrolliert werden.
• Sofortiges Wiederzünden: trotz heißer Elektrode ist es jederzeit möglich, da kein Kontakt mit dem Grundmaterial zustande kommt
• Kaum Verschleiß: Durch die berührungslose Zündung, kommt es nur zu äußerst geringem Verschleiß an der Wolframelektrode.

Nachteile der HF-Zündung

• Die Hochspannung fließt über die Erde (Masse) ab. Sie kann also kapazitiv über das Schlauchpaket wieder abgesaugt werden.

• In der Praxis: Hochspannung kommt nicht mehr vorne an der Nadel an. Je länger das Schlauchpaket am Boden, desto schlechter die HF-Zündeigenschaften. Je mehr Schlauchpaket anteilig in der Luft, desto besser die Zündeigenschaften
• Speziell beim mechanisierten WIG-Schweißen besteht Problem des Spannungsverlusts: Teilweise kommen Schlauchpakete mit über 20 Metern Länge zum Einsatz – muss in der Planung berücksichtigt werden
• Sicherheitsrisiko durch Hochspannung: Patienten mit Herzschrittmacher sollten auf den Einsatz der HF-Zündung verzichten. Auch bei sensiblen Elektrobauteilen muss auf die HF-Zündung verzichtet werden – ansonsten können schwere Beschädigungen auftreten.

Touch HF

… ist eine Variante der WIG-HF-Zündung. Auch hier basiert das Prinzip auf Hochspannung, welche die Luftstrecke ionisiert. Voraus geht trotzdem eine Berührung der Wolframelektrode mit dem Werkstück. Nach dem Abheben des Brenners zündet der Lichtbogen jedoch erst nach einer voreingestellten Pausenzeit.

Vorteile

• Der Brenner kann nach dem Abheben in die perfekte Schweißposition gebracht werden – bevor der Lichtbogen brennt. Da zum Schweißstart kein Brennertaster betätigt werden muss, sind ein „Verwackeln“ oder sonstige Positionsänderungen ausgeschlossen
• Hochpräzise Zündung des WIG-Lichtbogens: Durch Berührung der Nadelspitze, wird der Grundwerkstoff leicht aufgeraut. Diese minimale Veränderung der Oberfläche langt bereits aus, dass der Lichtbogen exakt an der gewünschten Stelle zündet: ein riesiger Vorteil bei extrem feinen Schweißungen, wo punktgenaues Zünden vorausgesetzt ist!
• Sogar möglich, punktgenau auf dem bereits platzierten Schweißzusatz zu zünden
• Extrem geringer Wärmeeintrag möglich: Nach punktgenauer Zündung kann sofort wieder pausiert werden – der Wärmeeintrag wird dadurch minimiert
• Brenner ohne Brennertaster professionell einsetzbar: Bei erschwerten Bauteilzugänglichkeiten – z.B. bei der Schweißungen von dünnen Rohren kann ein tasterloser Brenner eingesetzt werden. Die Zugänglichkeit ist somit verbessert. Trotzdem erfolgt der Schweißstart hochprofessionell

WIG-Schweißen mittels HF-Zündung hochprofessionell

Die einfache Berührungszündung kommt heute im Profi-Bereich kaum mehr zum Einsatz. Fast alles wird mit HF-Zündung gefertigt. Wenn es sich um noch feinere Nähte oder problematische Bauteilzugänglichkeiten – wie zum Beispiel bei extrem schmalen Rohren – handelt, kommt die Touch-HF zum Einsatz.

Auch Fronius hat mit den MagicWave- oder TransTig-Baureihen WIG-Schweißgeräte im Produktportfolio, die über vielfältige und hochprofessionelle Zündeigenschaften verfügen.