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Das Schweißen ist das Rückgrat der modernen metallverarbeitenden Industrie. Ob in einer Produktionsstätte oder in einer Reparaturwerkstatt, überall findet man in der Regel ein Schweißgerät.
Es gibt viele verschiedene Methoden des Lichtbogenschweißens, darunter MIG, WIG, SAW und PAW. Das MIG-Schweißen ist für viele Anwendungen einsetzbar und eignet sich besonders zum Schweißen dicker Bleche und kann auch für sehr dicke Profile verwendet werden.
In diesem Artikel werden wir das MIG-Schweißverfahren vorstellen und untersuchen, wo und wann es eingesetzt werden kann.
MIG-Definition: Ein Schweißverfahren, bei dem Metalle mit einer abschmelzenden Drahtelektrode verschmolzen werden, die durch ein inertes Gas abgeschirmt wird. Das MIG-Schweißverfahren wurde 1948 vom Battelle Memorial Institute entwickelt und 1949 patentiert.
Das MIG-Schweißen ist eine der beiden Unterarten des Gas-Metall-Lichtbogenschweißens (GMAW), die andere ist das Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG). Das Verfahren und die Ausrüstung sind identisch, die Definition ergibt sich aus der Art des verwendeten Schutzgases, z. B. wenn Argon als Schutzgas verwendet wird, handelt es sich um ein MIG-Verfahren. Wenn aktives Heliumgas verwendet wird, handelt es sich um ein MAG-Verfahren. Die Wahl des zu verwendenden Schutzgases hängt von den zu schweißenden Metallen ab.
MIG-Schweißen ist ein Lichtbogenschweißverfahren, bei dem eine kontinuierliche Massivdrahtelektrode verwendet wird, die durch einen Schweißbrenner erhitzt und in das Schweißbad geführt wird. Die beiden Grundwerkstoffe werden miteinander verschmolzen und bilden eine Verbindung. Der Brenner führt der Elektrode ein Schutzgas zu, das das Schweißbad vor Verunreinigungen aus der Luft schützt und den Sauerstoff aus dem geschmolzenen Metall fernhält.
MIG-Schweißen funktioniert bei fast allen Metallen, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Baustahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Bronze und Nickel. MIG-Schweißen ist für die meisten Metalldicken geeignet. Für dünne Bleche ist es jedoch in der Regel nicht die bevorzugte Methode, da die Gefahr besteht, dass das Blech durchgeschmort wird, obwohl die Fortschritte bei den Eigenschaften moderner MIG/MAG-Schweißgeräte dies möglich gemacht haben.
Beim MIG-Schweißen arbeitet der Schweißer mit einem MIG-Schweißbrenner oder einer MIG-Pistole". Wenn der Brennerauslöser gedrückt wird:
Zum genaueren Verständnis werden wir die wichtigsten Merkmale des MIG-Schweißverfahrens untersuchen.
Beim MIG-Schweißen schmilzt der Grundwerkstoff mit Hilfe eines Lichtbogens auf und wird mit Schweißdraht gefüllt. Die Verbindung entsteht durch eine Mischung aus dem Schweißdraht und dem Grundwerkstoff.
Die Methode, mit der der Zusatzdraht in das Schweißbad eingebracht wird, kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die Wahl der Methode hängt von der Position der Schweißnaht (z. B. über Kopf) sowie von der Art und Dicke des zu schweißenden Materials ab. Im Folgenden werden die vier gängigsten Überführungsarten beschrieben:
Im Kurzschluss- oder Eintauchmodus wird die Geschwindigkeit des Drahtvorschubs in das Schweißbad erhöht, so dass er das Schweißbad physisch berührt. Der Kurzschluss schmilzt den Draht und legt ihn im Schweißbad ab. Diese Kurzschlüsse können sich 20 bis 200 Mal pro Sekunde ereignen.
Für den Draht wird entweder Massivdraht oder Massivkerndraht verwendet. Es handelt sich um ein Schweißverfahren mit niedriger Spannung und geringer Wärmezufuhr.
Das Kurzschlussverfahren kann in allen Positionen angewendet werden, vertikal nach oben, vertikal nach unten, horizontal oder über Kopf. Das typische Schutzgas ist 75%-85% Argon.
Im kugelförmigen Modus wird ein kontinuierlicher Lichtbogen zwischen dem Draht und dem Werkstück aufrechterhalten, und das Metall wird in Form von Tropfen in das Schweißbad übertragen.
Die Erzeugung dieser großen Metalltropfen erfordert eine hohe Wärmemenge. Der Durchmesser der Metalltropfen ist viel größer als der Durchmesser des Drahtes.
Im Kugelschweißverfahren kann mit hoher Geschwindigkeit geschweißt werden, nicht aber beim Positionsschweißen, da die Tropfen durch die Schwerkraft in das Schweißbad fallen. Typisches Schutzgas ist reines CO2, was das Verfahren kostengünstig macht. Die kugelförmige Übertragung kann jedoch viele Spritzer erzeugen und sieht unansehnlich aus, so dass zusätzliche Reinigungsverfahren nach dem Schweißen erforderlich sein können.
Im Gegensatz zum Kurzschluss- und Globularmodus erfolgt der Sprühübertragungsmodus bei einer hohen Spannung, typischerweise >25 V für einen Draht mit 1 mm Durchmesser. Die Drahtvorschubgeschwindigkeit wird so eingestellt, dass sie mehr als 250 A beträgt, und der Schweißbogen brennt kontinuierlich. Das Metall schmilzt aus dem Draht und fließt in einer Reihe kleiner Tröpfchen über den Lichtbogen, was als Sprühübertragung bezeichnet wird. Diese Art der Übertragung besteht aus einem "Sprühnebel" aus sehr kleinen geschmolzenen Metalltröpfchen, die durch elektrische Kräfte innerhalb des Lichtbogens auf das Werkstück geschleudert werden. Der Durchmesser der Tröpfchen beträgt in der Regel das 0,5- bis 1-fache des Durchmessers des Elektrodendrahtes, und die resultierende Schweißraupe ist in der Regel sauber und ästhetisch ansprechend mit geringen Spritzern. Diese Art der Übertragung ist nicht für das Positionsschweißen geeignet, obwohl sie für das Positionsschweißen von Aluminium und seinen Legierungen verwendet werden kann.
Im Gegensatz zu den oben genannten Methoden erfordert der Impuls-Metallübertragungsmodus spezielle MIG-Schweißmaschinen mit Impuls-MIG-Funktion.
In seiner einfachsten Form besteht er aus einer Periode mit einem Hintergrundstrom, der den Lichtbogen aufrechterhält, aber keinen Metalltransfer bewirkt, gefolgt von einer Periode mit hohem Strom, während der ein Sprühtransfer stattfindet. Der Durchschnittsstrom liegt in der Mitte zwischen Grund- und Spitzenstrom und kann weit unter dem Schwellenwert liegen, der normalerweise mit dem Sprühübergang verbunden ist. Das bedeutet, dass die Größe des Schweißbades relativ klein ist und Positionsschweißen möglich ist, obwohl der Übertragungsmechanismus Sprühschweißen ist. Das gepulste MIG-Schweißen ist ein reines Positionsschweißen und erzeugt saubere Schweißraupen mit minimalen Spritzern und einer reduzierten Wärmeeinflusszone. Es eignet sich für dünne oder dicke Materialien. Das Schutzgas für gepulstes MIG ist in der Regel Argon.
Der Schweißdraht fungiert als abschmelzende Elektrode, die den Lichtbogen erzeugt. Der Draht dient sowohl als Wärmequelle (über den Lichtbogen an der Stromdüse) als auch als Schweißzusatzwerkstoff für die Verbindung und wird durch ein Kupferrohr, die Stromdüse, geführt, die den Strom in den Draht leitet. Die Wahl des Schweißzusatzes hängt von den zu verbindenden Werkstoffen ab. Im Allgemeinen wird die gleiche Art von Metall verwendet, z. B. niedrig legierte Schweißdrähte zum Verbinden niedrig legierter Stähle und Edelstahldrähte für Verbindungen aus rostfreiem Stahl. Außerdem müssen die mechanischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften des Schweißzusatzes mit denen des Grundmetalls übereinstimmen, oder besser noch übertreffen. Im Zweifelsfall können die Hersteller sowohl des Grundmetalls als auch des Schweißzusatzwerkstoffs Empfehlungen aussprechen. Typische Drahtdurchmesser für das MIG-Schweißen liegen zwischen 0,8 mm und 1,6 mm, und auch hier hängt die Wahl von der Verbindungskonfiguration und der Dicke des Materials ab.
Das Schutzgas isoliert das Schweißbad von der Atmosphäre, so dass das geschmolzene Metall nicht oxidiert. Die am häufigsten verwendeten Schutzgase sind Argon, Helium und Kohlendioxid. In der Regel wird anstelle von reinen Gasen ein Gemisch dieser Gase verwendet, wobei das Verhältnis von der Art des Grundmetalls, der Art des Schweißguts und der Art der Metallübertragung abhängt.
Der MIG-Schweißbrenner wird über ein Kabel, das den elektrischen Strom, den Schweißdraht und das Schutzgas transportiert, an die Schweißstromquelle angeschlossen. Er verfügt über einen Auslöseschalter, der den Lichtbogen zündet, das Schutzgas freisetzt und gleichzeitig den Drahtvorschub startet. Am Arbeitsende des Brenners befindet sich eine Stromdüse, die den Draht führt und als Leiter für den Schweißlichtbogen zwischen Brenner und Schweißzusatzwerkstoff dient. Diese Stromdüse aus Kupfer nutzt sich durch den Gebrauch ab und ist ein Verschleißteil, das nach einigen Schweißstunden ausgetauscht werden muss. Der Durchmesser der Bohrung in der Stromdüse ist auf den Durchmesser des Drahtes abgestimmt, der durch sie hindurchgeführt wird.
Geschweißt wird mit einer im Vergleich zum Netzstrom relativ niedrigen Spannung und einem viel höheren Strom. Jede Änderung der Lichtbogenlänge, d. h. des Abstands zwischen dem Schweißdraht und dem Grundwerkstoff, führt zu einer Änderung der Spannung. Da beim MIG-Schweißverfahren der Draht ständig in das Schweißbad zugeführt werden muss, muss die Stromquelle für das MIG-Schweißen eine konstante Spannung an den Brenner liefern, um diese Schwankungen auszugleichen. Die Auswahl der Stromquelle hängt von der Dicke des Grundmetalls, der Materialart und der Anzahl der Betriebsstunden pro Tag ab.
Die Vorteile des MIG-Schweißens sind:
Das MIG-Schweißen ist ein äußerst vielseitiges Schweißverfahren, das für viele verschiedene Arten, Größen und Dicken von Metallen und in allen Schweißpositionen geeignet ist.
Das MIG-Schweißen kann leicht mechanisiert oder vollautomatisiert werden. Eine Hochgeschwindigkeitsroboter- oder halbautomatische Anlage bietet schnelleres MIG-Schweißen mit gleichmäßigeren Ergebnissen.
MIG-Schweißen bietet eine attraktive Schweißraupe, die das Aussehen der Verbindungen nicht beeinträchtigt. Es gibt nur minimale Spritzer und sichtbare hitzebeeinflusste Zonen. Die fertige MIG-Schweißnaht ist visuell ansprechend.
Das MIG-Schweißen ist zwar eine beliebte Schweißtechnik, hat aber die gleichen Einschränkungen wie alle anderen Schweißverfahren:
Durchbrand tritt auf, wenn der Grundwerkstoff vollständig schmilzt und das geschmolzene Metall der Schweißnaht durchbrennt. Beim MIG-Schweißen dünner Metalle im Kugel- oder Sprühverfahren besteht die Möglichkeit des Durchbrennens. Die Kurzschlussübertragung ist für dünnere Metalle besser geeignet.
Schmelzfehler sind Schweißfehler, die auftreten, wenn das geschmolzene Metall, das Schweißbad, nicht vollständig mit dem kalten Grundwerkstoff verschmilzt, und die bei dickeren Materialien häufiger auftreten. Aus diesem Grund wird für das MIG-Schweißen dickerer Werkstoffe der Sprühübertragungsmodus empfohlen.
Beim MIG-Schweißen, das einen höheren Argonanteil erfordert, steigen die Gesamtkosten des Schweißverfahrens, da Argon eines der teuersten Schutzgase ist. Da für dieses Verfahren ein Schutzgas benötigt wird, ist es auch nicht einfach, es außerhalb der Werkstatt zu verwenden. Jeder Luftzug bläst das Schutzgas vom Ende des Brenners weg.
Beim MIG-Schweißen im Globular- und Spray-Transfer-Verfahren ist die Schweißposition begrenzt. Sie können diese Methoden nur in einer horizontalen oder flachen Position verwenden.
Wofür wird ein MIG-Schweißgerät verwendet? MIG-Schweißen ist die wichtigste Methode zum Schweißen von Metallen in der Industrie, wobei mehr als 50 % des weltweit geschweißten Metalls mit einem MIG-Schweißgerät verarbeitet wird.
Das MIG-Schweißen ist in der Automobilindustrie weit verbreitet, da sich das Verfahren aufgrund seiner universellen Eigenschaften und der Zuführung des Schweißdrahtes von einer Spule für die Automatisierung eignet; der Brenner ist an einem Roboterarm befestigt. Neben der Automobilindustrie wird das MIG-Schweißverfahren auch in vielen anderen Industriezweigen eingesetzt, in denen Bleche, Rohre, dicke Profilträger für den Bau, Werften und allgemeine Werkstätten hergestellt werden.
Das MIG-Schweißen ist eines der beliebtesten Schweißverfahren, das sowohl von Amateuren als auch von Profis eingesetzt wird. Das liegt zum einen an den Vorteilen, die es bietet, und zum anderen an seiner einfachen Anwendung.
Die technische Ausstattung einer MIG-Schweißstromquelle kann zwar zur Verbesserung der Schweißqualität beitragen, doch der beste Weg zur Verbesserung der Ergebnisse besteht darin, die Schweißtechnik zu üben und die Einstellungen für das zu schweißende Metall und den Zusatzwerkstoff zu optimieren. ESAB hat erfahrene Schweißingenieure, die Sie bei der Wahl der Stromquelle, des Zusatzdrahtes, des Schutzgases und der Schweißparameter beraten können.
Die Verwendung von qualitativ hochwertigen MIG-Schweißgeräten macht Ihre Arbeit viel einfacher. Informieren Sie sich über ESABs Angebot an industriellen MIG-Schweißgeräten und hochwertigen Zusatzwerkstoffen und stellen Sie sicher, dass Sie die richtigen Werkzeuge für Ihre Arbeit haben!