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Was ist Lichtbogenschweißen?

Lichtbogenschweißen ist ein Schmelzschweißverfahren, das zum Schweißen von Metallen verwendet wird. Ein von einer Gleich- oder Wechselstromquelle gespeister elektrischer Lichtbogen erzeugt intensive Hitze, die das Metall an der Verbindung zwischen zwei Werkstücken schmilzt. Nach dem Abkühlen erstarrt die Metallschmelze und bildet eine metallurgische Verbindung.

Dieser Artikel gehört zu einer Reihe von häufig gestellten Fragen (FAQs).

Wie funktioniert das Lichtbogenschweißen?

Beim Lichtbogenschweißen wird die von einem elektrischen Lichtbogen erzeugte Wärme von ca. 3500°C zum Schmelzen und Verbinden von Metallen eingesetzt. Eine Stromversorgung speist einen elektrischen Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Grundmaterial mit Gleichstrom oder Wechselstrom. Die Elektrode kann Abhängigkeit vom Verfahren abschmelzen und als Zusatzwerkstoff verwendet werden oder nicht abschmelzen, d.h. verschleißfest sein.

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Der Lichtbogen kann entweder manuell oder mechanisch entlang der Fügelinie geführt werden, während die Elektrode entweder nur den Strom leitet oder den Strom leitet und gleichzeitig abschmilzt, um den Schweißzusatzwerkstoff für das Schweißbad zu liefern.

Da die Metalle chemisch mit Sauerstoff und Stickstoff in der Luft reagieren, wenn sie durch den Lichtbogen auf hohe Temperaturen erhitzt werden, wird ein Schutzgas oder ein Flussmittel verwendet, um den Kontakt der Metallschmelze mit der Luft zu minimieren. 

Welche Arten des Lichtbogenschweißens gibt es?

Das Lichtbogenschweißen kann, wie folgt, in zwei verschiedene Gruppen unterteilt werden: Verfahren mit abschmelzenden und nicht-abschmelzenden Elektroden:

Verfahren mit abschmelzenden Elektroden

Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) und Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG)

Das MIG/MAG-Schweißen, auch bekannt als Metallschutzgasschweißen (MSG), verwendet ein Schutzgas, um die Grundwerkstoffe vor Verunreinigungen zu schützen. Beim MIG-Schweißen wird ein Gasgemisch eingesetzt, das keine chemischen Reaktionen mit der Schmelze eingeht, so dass es für Nichteisenmetalle und hochlegierte Stähle geeignet ist. Beim MAG-Schweißen werden reaktionsfreudige Gase verwendet, was beim Schweißen von un- und niedriglegierten Stählen vorteilhaft ist.

Lichtbogenhandschweißen

Das Lichtbogenhandschweißen, auch bekannt als E-Handschweißen oder Elektrodenschweißen, ist ein Verfahren, bei dem der Lichtbogen zwischen der mit Flussmittel umhüllten Stabelektrode und dem Werkstück gezündet wird, wobei sowohl das Metall der Stabelektrode als auch das Metall an der Werkstückoberfläche zu einem Schweißbad verschmelzen. Durch das gleichzeitige Schmelzen der die Stabelektrode umgebenden Flussmittelschicht entstehen Gas und Schlacke, die das Schweißbad vor der Umgebungsatmosphäre schützen. Dieses vielseitig einsetzbare Verfahren ist ideal zum Fügen von Eisen- oder Nichteisenmetallen mit unterschiedlichen Materialstärken in allen Positionen.

Unterpulverschweißen

Das Unterpulverschweißen ist ein häufig verwendetes Verfahren mit einer kontinuierlich zugeführten abschmelzenden Elektrode unter einer Pulveraufschüttung von fein- oder grobkörnigem schmelzbarem Flussmittel, das beim Schmelzen leitfähig wird und einen Strompfad zwischen dem Teil und der Elektrode bildet. Das Flussmittel trägt auch zur Vermeidung von Spritzern und Funken bei und unterdrückt gleichzeitig die Emission von Rauch und ultravioletter Strahlung.

Fülldrahtschweißen

Das Fülldrahtschweißen wurde als Alternative zum Unterpulverschweißen entwickelt und verwendet eine kontinuierlich zugeführte Fülldrahtelektrode und eine konstante Spannung, die eine konstante Lichtbogenlänge gewährleistet. Bei diesem Verfahren wird entweder ein Schutzgas oder nur das durch das Flussmittel erzeugte Gas verwendet, um Schutz vor Verunreinigungen zu gewährleisten.

Elektroschlackeschweißen

Das Elektroschlackeschweißen ermöglicht das Schweißen von horizontal liegenden über 25 mm dicken Platten in einem Durchgang. Es setzt einen elektrischen Lichtbogen ein, bevor ein Flussmittelzusatz den Lichtbogen löscht. Das Flussmittel schmilzt, wenn die abschmelzende Elektrode in das Schmelzbad geführt wird, wodurch eine geschmolzene Schlacke auf dem Bad entsteht. Die Wärme zum Schmelzen des Zusatzdrahts und der Kanten der Metallplatten wird durch den Widerstand der geschmolzenen Schlacke gegen den Durchgang des elektrischen Stroms erzeugt. Zwei wassergekühlte Kupferschuhe folgen dem Prozessverlauf und verhindern das Ablaufen der Schlacke.

Lichtbogen-Bolzenschweißen

Ähnlich wie beim Abbrennstumpfschweißen verbindet Lichtbogenbolzenschweißen einen Bolzen, eine Mutter oder ein Verbindungselement, meist mit einem Flansch mit Noppen, die zur Herstellung der Verbindung schmelzen, mit einem anderen Metallteil. Es wird in das Hubzündungsbolzenschweißen und das Spitzenzündungsbolzenschweißen unterteilt.

Verfahren mit nicht-abschmelzenden Elektroden

Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG)

Das WIG-Schweißen verwendet eine nicht-abschmelzende Wolframelektrode zur Erzeugung des Lichtbogens und ein inertes Schutzgas zum Schutz des Schmelzbades und der Schweißnaht vor atmosphärischer Verunreinigung.

Plasmaschweißen

Das Plasmaschweißen verwendet ähnlich wie WIG-Schweißen einen Lichtbogen zwischen einer nicht-abschmelzenden Elektrode und einer Anode, die sich beide im Brennergehäuse befinden. Der Lichtbogen wird dazu verwendet, das Gas im Brenner zu ionisieren und das Plasma zu erzeugen, das dann durch eine feine Bohrung in der Anode bis zum Werkstück gepresst wird. Dabei wird das Plasma vom Schutzgas umgeben.

Dienstleistungen

TWI ist führend in der Entwicklung von Lichtbogenschweißprozessen und bietet eine Reihe von damit verbundenen Dienstleistungen an. Zu den Errungenschaften gehören die Erfindung des MIG-Zweidraht-Schweißverfahrens (zur Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit und der Metallauftragsrate oder zur verbesserten Formgebung der Schweißraupe) und die Transistor-Steuerungstechnik, die den Weg für die Entwicklung von gepulsten WIG- und MIG-Verfahren sowie MIG-Kurzschluss-Verfahren durch TWI ebneten.

Unser Team von über 20 Schweißfachleuten, darunter hochqualifizierten Schweißfachingenieuren, ist in der Lage, fachkundige Beratung zu allen Fragen des Fügens von Werkstoffen zu bieten.

Für weitere Informationen senden Sie bitte eine englischsprachige E-Mail an:

kontakt@twi-deutschland.com