Ein Leitfaden zum Aluminiumschweißen

Ob Anfänger oder Profi, das Schweißen von Aluminium birgt eine Reihe von Herausforderungen – vom im Vergleich zu Stahl niedrigeren Schmelzpunkt bis zur höheren Wärmeleitfähigkeit. Zu wissen, wie man das Material und die Werkzeuge vorbereitet und wie man die richtigen Werkzeuge für die jeweilige Aufgabe auswählt, kann den Unterschied zwischen Misserfolg und Erfolg ausmachen. Aber keine Sorge – wir haben den ultimativen Leitfaden zum Aluminiumschweißen zusammengestellt, der die Techniken und Werkzeuge enthält, die Sie benötigen, um bei Ihrem Projekt hochwertige Schweißnähte zu erzielen.

Herausforderungen beim Aluminiumschweißen

Aluminium ist ein vielseitiger Werkstoff, der in einer Vielzahl von Schweißprojekten eingesetzt wird – von medizinischen Geräten über Möbel und Geländer bis hin zur Architektur. Obwohl jeder Werkstoff seine eigenen Herausforderungen mit sich bringt, kann Aluminium besonders schwierig sein. Dies ist auf folgende Faktoren zurückzuführen:

• Die Oxidschicht - Aluminium bildet von Natur aus eine dünne Oxidschicht auf seiner Oberfläche. Aluminiumoxid hat einen höheren Schmelzpunkt als Aluminium (rund 2037 °C), im Vergleich zu Werkstoff selbst, dessen Schmelzpunkt bei rund 660 °C liegt. Das bedeutet, dass die Oxidschicht vor dem Schweißen entfernt oder aufgebrochen werden muss, um eine optimale Verbindung zu gewährleisten. Wird sie nicht entfernt, kann sich das negativ auf die Qualität Ihrer Schweißnaht auswirken.
• Arten von Aluminiumlegierungen - Aluminium gibt es in einer Vielzahl von Legierungen, die alle unterschiedliche Kennlinien beim Schweißen aufweisen. Manche von ihnen sind schwieriger zu schweißen, während andere beispielsweise eher zu Rissen neigen.
• Seine hohe Wärmeleitfähigkeit – Aluminium leitet Wärme schnell ab, wodurch es schwieriger wird, die Wärme im Schweißbereich zu halten. Dies kann zu Unregelmäßigkeiten beim Schweißen führen. Aus diesem Grund sind für qualitativ hochwertige Schweißergebnisse mit Aluminium oft eine präzisere Steuerung und höhere Wärmeeinbringung notwendig.
• Sein niedrigerer Schmelzpunkt - Das bedeutet, dass es leicht schmelzen und sich dünnflüssig verhält, was das Schweißen höherer Bauteildicken erschwert.
• Seine Porosität – Aluminium neigt zur Porosität (Einschluss von Gasblasen in der Schweißnaht), die durch Feuchtigkeit oder Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche verursacht wird. Dies wiederum schwächt die Schweißnaht.
• Seine Neigung zur Verzug - Aluminium dehnt sich im Allgemeinen beim Erhitzen stärker aus und zieht sich stärker zusammen als andere Metalle. Dies führt zu einer höheren Wahrscheinlichkeit von Verformungen und Verzug beim Schweißen. Das bedeutet, dass Sie für eine ordnungsgemäße Wärmeführung sorgen und die Bauteile entsprechend aufspannen sollten, um das Risiko von Unregelmäßigkeiten zu verringern.

Die Wahl des richtigen Aluminium-Schweißgeräts

Um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen, ist die Wahl des richtigen Schweißgeräts und des richtigen Schweißverfahrens entscheidend für den Erfolg Ihrer Schweißnaht.

Zu berücksichtigende Faktoren

• Der Schweißprozess – dies hilft Ihnen, den benötigten Schweißgerätetyp zu bestimmen (siehe Vergleich unten). Einen detaillierten Vergleich der beiden Hauptverfahren für Aluminium finden Sie in unserem Leitfaden zu MIG vs WIG für Aluminium.
• Stromversorgung - Sie benötigen Wechselstrom (AC) zum WIG-Aluminiumschweißen, da dieser hilft, die Oxidschicht zu entfernen und gleichzeitig den Einbrand aufrechtzuerhalten. Moderne Inverter-Stromquellen können ebenfalls mit Gleichstrom schweißen, wenn Wechselstrom möglich ist.
• Die Arbeitsumgebung – findet sie im Innen- oder Außenbereich statt?
• Der Einsatzort - Sie müssen berücksichtigen, wie tragbar das von Ihnen gewählte Schweißgerät ist und welche Größe es hat.
• Stromstärkebereich - Aluminium benötigt aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit eine höhere Stromstärke. Sie müssen sicherstellen, dass die Stromstärke (Ampere) Ihres gewählten Gerätes zur Dicke des Aluminiums passt, mit dem Sie arbeiten. Je nach Bauteildicke können schnell über 200 A Schweißstrom benötigt werden.
• Schutzgastyp – unabhängig vom Schweißgerät benötigen Sie reines Argon als Schutzgas (EN ISO 14175: I1). Für einen größeren Einbrand kann ein Argon-Helium-Gemisch eingesetzt werden. 100 % He ist jedoch aufgrund der schlechten Zündfähigkeit und sehr hohen Kosten nicht zu empfehlen.  
• Budget - WIG-Schweißgeräte sind im Allgemeinen teurer als MIG-Schweißgeräte. Wenn Sie ein höherwertiges Modell mit fortschrittlicheren Bedienelementen und mehr Einstellmöglichkeiten sowie Funktionen wünschen, kann dies etwas mehr kosten. Dies ist jedoch das, was Ihnen helfen wird, die besten Ergebnisse zu erzielen.
• Einschaltdauer - Aluminium ist ein Werkstoff, der häufig kontinuierliches Schweißen erfordert. Deshalb hilft Ihnen die Wahl eines Schweißgerätes mit hoher Einschaltdauer dabei, häufiges Warten zu vermeiden.
• Maschinenmerkmale - Sie sollten nach Schweißgeräten mit einstellbarer Balance Ausschau halten, um das Durchdringen der Oxidlage zu erleichtern. Gasvor- und nachströmregelung trägt ebenfalls zur Schutzwirkung während des Schweiß- und Erstarrungsvorganges bei. Sie sollten auch Pulseinstellungen in Betracht ziehen, um die Wärmeeinbringung zu steuern und so die Gefahr des Verzugs zu verringern.
• Merkmale des Schweißbrenners: Wenn es um das WIG-Schweißen von Aluminium geht, ist ein wassergekühlter Schweißbrenner ideal. Es hilft, Überhitzung zu vermeiden, was insbesondere bei Anwendungen mit hoher Stromstärke von Vorteil ist.
• Blechdicke - MIG-Schweißgeräte eignen sich besser für dickeres Aluminium (>4 mm), während WIG die bessere Wahl für dünneres Aluminium (1-3 mm) ist.
• Kompatibilität mit Push-Pull-Brennern - Wenn Sie sich für das MIG-Schweißen entscheiden, sollten Sie auch ein Push-Pull-System oder für eine gleichmäßige Drahtzufuhr wählen. Dies verhindert, dass sich der weiche Aluminiumdraht verheddert. Für eine detailliertere Betrachtung dieser Herausforderung siehe unseren Leitfaden zur Verbesserung der Drahtzufuhr und -führung beim MIG-Schweißen von Aluminium . 
• Markenverlässlichkeit - Bei der Wahl Ihres Schweißgeräts ist es wichtig, eine zuverlässige, vertrauenswürdige Marke zu wählen, die hochwertige Materialien verwendet, wie unsere.

MIG-, WIG- und E-Hand-Schweißen für Aluminium

MIG-Schweißgeräte

Vorteile:

• Schnell, was sie zur richtigen Wahl für Projekte macht, bei denen Zeit von entscheidender Bedeutung ist und Präzision weniger wichtig ist.
• Ideal für dickeres Aluminium
• Ideal für Anfänger
• Ideal für Schweißarbeiten in Innenräumen dank kontrollierter Schutzgasbedingungen
• Schweißen von Aluminium mit Fülldraht ist unüblich und wird nicht empfohlen.
• Die kostengünstigere Wahl
• Ideal für dickes Aluminium (>4 mm).
• Automatische Zuführung zur Vermeidung von Knotenbildung
• Schnelleres Schweißen verringern das Risiko von Verzug durch Reduktion der Streckenenergie

Überlegungen:

• Ein Push-Pull-System kann Probleme mit dem Drahtvorschub bei langen Förderstrecken wie Verknotungen minimieren.
• Ein falsch eingestellter Prozess kann schnell zu Durchbrand führen.
• Weniger präzise und schwieriger zu kontrollieren als ein WIG-Schweißgerät
• Aufgrund von Verwirbelungsgefahr nicht ideal für den Einsatz im ungeschützten Außenbereich.

Arten von MIG-Schweißgeräten

Für das professionelle und industrielle Aluminium-MIG-Schweißen bietet ESAB's Warrior Edge DX fortschrittliche Aluminium-MIG- und Puls-MIG-Schweißmodi, die dem Anwender eine präzise Kontrolle über Wärmeeinbringung, Lichtbogenstabilität und Schweißraupe von dünnen Blechen bis hin zu dicken Bauteilen ermöglichen. Der Warrior Edge ist als komplettes System in Verbindung mit den für Aluminium optimierten Drahtvorschubgeräten und den Push-Pull-Brennern von ESAB konzipiert und ist somit eine zuverlässige Wahl für anspruchsvolle manuelle Aluminiumanwendungen.

Für das automatisierte und robotergestützte MIG-Schweißen von Aluminium ist der Aristo Edge das vollständig integrierte Roboterschweißsystem von ESAB, das speziell für hochproduktive Aluminiumanwendungen entwickelt wurde.

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WIG-Schweißgeräte

Vorteile:

• Präzision und Kontrolle – das macht es zu einer hervorragenden Option für Aluminium
• Sorgt für minimale Spritzer und ermöglicht glatte Schweißnähte mit minimalem Reinigungsaufwand.
• Saubere und hochwertige Schweißnähte
• Der Wechselstrom hilft dabei, die Oxidschicht zu durchbrechen.
• Funktioniert besonders gut auf dünnem Aluminium (1-3 mm).
• Ideal für Schweißarbeiten in Innenräumen dank kontrollierter Schutzgasbedingungen

Überlegungen:

• Erfordert ein hohes Maß an Kontrolle und Geschicklichkeit für die Bedienung.
• Weniger vorteilhaft für Schweißarbeiten im Freien, da Projekte im Freien eine zusätzliche Einhausung erfordern.
• Die aufwendigere Option
• Langsamer als MIG- oder E-Hand-Schweißen

E-Hand-Schweißer

Vorteile:

• Portabilität
• Ideal für den Einsatz im Freien – da kein Schutzgas benötigt wird.
• Funktioniert besser auf verschmutzten/oxidierten Oberflächen als WIG oder MIG.
• Passend für dickere Aluminiumteile
• Preisgünstiger, dank kostengünstigerer Ausrüstung und Schweißzusätze.

Überlegungen:

• Raue, ungleichmäßige Schweißnähte, die eine gründliche Nachbearbeitung erfordern
• Auf Aluminium schwieriger anzuwenden, daher seltener verwendet.
• Es gibt Herausforderungen mit dem Stab, da Aluminium-Stabelektroden teuer sind.
• Es hat begrenzte Anwendungen und ist nicht ideal für Präzisionsarbeiten oder die Verwendung auf dünneren Materialien.

Aluminiumschweißverfahren

Schritt 1: Vorbereitung der Bauteile

• Um eine saubere Oberfläche zu erhalten, muss die Oxidschicht entfernt werden – hierfür können Sie beispielsweise eine Drahtbürste aus Edelstahl verwenden. Achten Sie darauf, in eine Richtung zu bürsten, damit das Oxid gründlich entfernt wird und sich nicht mit dem Aluminium vermischt.
• Vor Beginn der Arbeiten sollten Sie das Aluminium mit einem Aluminiumreiniger oder Aceton entfetten, um eventuelle Verunreinigungen zu entfernen.
• Bei höheren Bauteildicken sollten Sie dieses auf etwa 65 - 95 °C vorwärmen, um die Gefahr von Rissen in der Schweißnaht zu verringern. Es trägt außerdem zu einem besseren Einbrand bei, was zu einer saubereren Schweißnaht führt.
• Wählen Sie Ihr Schutzgas - für dickeres Aluminium wird oft eine Mischung aus Argon und Helium verwendet, um die Wärmeeinbringung zu erhöhen. Ansonsten ist 100%iges Argon die gebräuchlichste Wahl.
• Wählen Sie Ihren Schweißdraht/Schweißstab sorgfältig aus – es ist wichtig, dass der Schweißzusatzwerkstoff zur Aluminiumlegierung passt, die Sie schweißen. Hinweise zur richtigen Auswahl finden Sie in unserem Leitfaden zur Auswahl des richtigen Schweißusatzes für Aluminiumschweißungen.

Schritt 2: Schweißtechniken und Lösungen für häufige Probleme

Die Techniken und Überlegungen beim Schweißen von Aluminium hängen von der gewählten Ausrüstung ab. Davon abgesehen gibt es eine Reihe bewährter Vorgehensweisen und Dinge, die man vermeiden sollte, wie zum Beispiel:

• Achten Sie darauf, die richtigen Schweißparameter zu verwenden, um übermäßige Verformung zu vermeiden.
• Durch die Verwendung von Klemmen oder anderen Befestigungsmaßnahmen kann das Werkstück fixiert werden, wodurch die Gefahr von Verformungen und Unregelmäßigkeiten verringert wird.
• Das Schweißen in entgegengesetzter Richtung kann dazu beitragen, die Wärme gleichmäßiger im Werkstück zu verteilen.
• Ein falsch gewählter Schweißzusatz oder zu schnelle Abkühlung können zu Rissen im Werkstück führen. Dies lässt sich durch langsames Abkühlen und die Auswahl des richtigen Schweißstabs vermeiden.
• Verunreinigungen oder die falsche Schutzgasmenge können zu Porenbildung führen. Achten Sie auf eine ordnungsgemäße Schutzgasglocke, reinigen Sie das Material gründlich und vermeiden Sie Zugluft, die Verunreinigungen um das Werkstück herum verteilen könnte.
• Zu hohe Parameter oder zu geringe Schweißgeschwindigkeit können zu Durchbrand oder Überhitzen führen. Um dem entgegenzuwirken, sollten Sie einen niedrigeren Schweißstrom, eine höhere Schweißgeschwindigkeit oder eine Pulsfunktion wählen.

Schritt 3: Schneiden und Fertigstellen Ihrer Schweißnaht

Einige wirksame Arbeitsschritte nach dem Schweißen sind:

• Schleifen und Biegen – in dieser Phase geht es darum, die Schweißnaht zu glätten und gleichzeitig zu vermeiden, zu viel Material abzutragen. Es geht darum, überschüssiges Material zu entfernen und alle Ungänzen zu beseitigen.
• Schleifen und Polieren - dadurch erhält Ihre Schweißnaht ein glattes, poliertes Aussehen. Man könnte sogar noch einen Schritt weiter gehen und ein Polierrad oder eine Polierpaste verwenden, um eine spiegelglatte Oberfläche zu erzielen.
• Anodisieren oder Lackieren – dies sind optionale Schritte, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen und die Lebensdauer Ihres Werkstücks zu verlängern. Eine Beschichtung hilft dabei, eine zusätzliche Schutzschicht zu schaffen, die Ihr Werkstück vor Witterungseinflüssen schützt.

Für ein optimales Ergebnis sollten folgende Schritte beachtet werden:

• Die Verwendung von Schmiermitteln hilft, Verstopfungen beim Schneiden Ihres Werkstücks zu vermeiden – dazu können WD-40 oder Schneidwachs gehören.
• Das Arbeiten in einem sauberen Bereich trägt dazu bei, weitere Verunreinigungen in den letzten Phasen des Projekts zu vermeiden.
• Die Verwendung geeigneter Werkzeuge trägt dazu bei, dass weder das Werkstück selbst noch Ihre Ausrüstung beschädigt wird.
• Beim Schleifen oder Polieren von Aluminium ist darauf zu achten, die Hitzeentwicklung zu kontrollieren, da sich das Material schnell erwärmt.

Wie man Aluminium mit verschiedenen Schweißgeräten schweißt

Wie man Aluminium mit einem WIG-Schweißgerät schweißt

Techniken & Überlegungen

• Eine AC-Balancesteuerung hilft dabei, das richtige Verhältnis zwischen Oxidreinigung und Einbrand zu finden.
• Ein Hochfrequenzstart kann Ihnen außerdem helfen, jegliche Kontamination zu vermeiden und zu begrenzen. Dies erleichtert außerdem das Zünden.
• Die Pulsfunktion hilft Ihnen, die Wärmeeinbringung zu steuern und Verformungen beim Schweißen zu reduzieren.
• Um einen definierten, stabilen Lichtbogen zu erhalten, sollten Sie die Wolframelektrode entsprechend anschleifen.
• Halten Sie einen konstanten Brennerwinkel von 10-15 Grad ein.
• Vermeiden Sie übermäßige Hitze – dies beugt einem Durchbrennen vor.
• Die benötigte Schweißstrom hängt von der Dicke des Aluminiums sowie von Faktoren wie der Wolframelektrodengröße, der Frage, ob das Material vorgewärmt wurde, dem Durchmesser des Schweißstabs und dem verwendeten Strom ab. Ein Fußpedal kann hilfreich sein, wenn es darum geht, den Schweißstrom dynamisch zu steuern.

Arten von WIG-Schweißgeräten

Es gibt eine Reihe von WIG-Schweißgeräten – bei der Auswahl des richtigen Geräts sollten Sie stets die oben genannten Faktoren wie Umgebung und Material berücksichtigen. Mögliche Optionen sind:

• Rogue ET 230iP AC/DC
• Rebel™ EMP 205ic AC/DC
• Origo Tig 4300iw AC/DC, TA24 AC/DC

Unsere Auswahl an WIG-Schweißgeräte ermöglicht es Ihnen, verschiedene Optionen zu vergleichen, um die beste Wahl für Ihre Schweißung zu finden.

Wie man Aluminium mit einem MIG-Schweißgerät schweißt

Techniken & Überlegungen

• Verwenden eines Spulenbrenners oder eines Push-Pull-Systems kann Ihnen dabei helfen, Probleme mit der Drahtzuführung zu vermeiden. Schauen Sie auch unseren Leitfaden an: Verbesserung der Drahtvorschubleistung und Drahtzufuhr beim MIG-Schweißen von Aluminium. 
• Eine höhere Schweißgeschwindigkeit hilft, Durchbrand und Überhitzen zu vermeiden.
• Aluminium sollte immer in stechender Brennerhaltung geschweißt werden. Dies trägt dazu bei, Verunreinigungen zu vermeiden und die Gasabschirmung zu verbessern.
• Beim Schweißen von Aluminium lässt sich Spritzerbildung vermeiden und ein gleichmäßigerer Lichtbogen erzielen, indem Prozesse mit besonders feintropfigem Werkstoffübergang gewählt werden.

Arten von MIG-Schweißgeräten 

Ähnlich wie bei WIG-Schweißgeräten sollten Sie bei der Auswahl des richtigen MIG-Schweißgerätes stets die oben genannten Faktoren wie Umgebung und Material berücksichtigen. Mögliche Optionen sind:

• Rustler MIG PRO Compact 350Cw Synergic
• Rebel™ EMP 235ic
• Rebel™ EMP 320ic

Unsere Auswahl an MIG-Schweißern ermöglicht es Ihnen, die verschiedenen Optionen zu vergleichen und die beste Wahl für Ihre Schweißarbeiten zu finden.

E-Hand-Schweißen von Aluminium

Techniken & Überlegungen

• Achten Sie darauf, DC-(-) (Gleichstrom am Minuspol) zu verwenden.
• Die Verwendung von Strichraupen anstelle von Pendeln hilft, Oxidationsbildung zu verhindern. 
• Eine kurze Lichtbogenlänge hilft, übermäßige Spritzerbildung zu vermeiden.

Arten von E-Hand-Schweißgeräten

Wenn Sie für Ihr Projekt ein E-Hand-Schweißgerät in Betracht ziehen, stehen Ihnen verschiedene Optionen zur Verfügung, zum Beispiel die folgenden:

• 8 Renegade VOLT™ ES 200i
• Fabricator ES 410iC
• Renegade ES 210i

Mit unserem Elektroden-Schweißgerät-Vergleichstool finden Sie das Gerät, das Ihren Bedürfnissen entspricht.

Erste Schritte 

Wenn Sie Ihr nächstes Aluminiumschweißprojekt starten, helfen wir Ihnen gerne. ESAB bietet ein komplettes Sortiment an Aluminiumschweißlösungen – von manuellen MIG- und WIG-Anlagen bis hin zu vollautomatisierten und robotergestützten Systemen – unterstützt durch Anwendungskompetenz und weltweiten Support.

Entdecken Sie unsere Aluminiumschweißlösungen oder nehmen Sie Kontakt mit unseren ESAB-Spezialisten auf, um die richtige Lösung für Ihr Projekt zu finden.