Einfluss der Wahl der Schutzgase beim Orbital-WIG-Schweißen

Das Schutzgas ist – nach der Elektrode – das zweitwichtigste Element beim WIG-Schweißverfahren.

Derzeit ist auf dem Markt eine große Auswahl an Schutzgasen erhältlich, die speziell für das WIG-Schweißverfahren entwickelt wurden.

Chemische Reaktivität

Im Allgemeinen werden Schutzgase je nach ihrer chemischen Reaktivität in drei Kategorien eingeteilt. Diese Einteilung ermöglicht es Ihnen, das richtige Gas entsprechend den Eigenschaften der zu schweißenden Metalle und der gewünschten Schweißqualität auszuwählen.

INERTGASE

Inertgase sind einatomige Gase wie Argon, Helium und Gasgemische, unabhängig von ihrer Zusammensetzung. Es findet keine Reaktion mit dem geschmolzenen Metall statt. Diese Gase werden beim WIG-Schweißen, beim MIG-Schweißen von Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie beim Plasmaschweißen verwendet.

OXIDIERENDE (AKTIVE) GASE

These gases cause a more important oxidation of the surface of the weld seam and they have a higher oxidation index. These gases are the following: oxygen (only in a blend with <6%), carbon dioxide and in the same way the blends of carbon dioxide: argon/carbon dioxide, argon/carbon and dioxide/oxygen. The carbon dioxide is an inert gas at ambient temperature and active at welding temperature. This kind of gas is used for manual, automatic and robotised MAG welding.

REDUKTION VON (AKTIVEN) GASEN

Das ist Wasserstoff und natürlich alle Gemische wie beispielsweise Argon/Wasserstoff.

Wasserstoff verbraucht Sauerstoff und alle oxidierenden Gase; daher wird er als reduzierendes Gas bezeichnet. Durch den Einsatz von Wasserstoff sieht die Schweißnaht besser aus (da er die Oxide reduziert) und er hat aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeit einen direkten Einfluss auf das Einbrandprofil und die Schweißgeschwindigkeit. Bei ferritischen Stählen wird von der Verwendung von Wasserstoff abgeraten.

Ionisierungspotential, Wärmeleitfähigkeit und Ablagerungschemie

Das Ionisationspotenzial von Schutzgasen ist beim Orbital-WIG-Schweißen ein sehr wichtiger Faktor, da es einen direkten Einfluss auf die Schweißgeschwindigkeit und die Einbringtiefe hat.

Die folgende Tabelle enthält einige Werte zum Ionisationspotential der gängigsten Atome und Moleküle.

Hier ist zu sehen, dass die Ionisierung von Argon bei 15,76 eV liegt. Das bedeutet, dass Argon ein ideales Gas für die Lichtbogenentzündung ist. Je höher das Ionisationspotenzial ist, desto einfacher ist die Lichtbogenentzündung. Helium hat ein Ionisationspotenzial von 24,6 eV und erzeugt eine hohe Lichtbogenspannung. Eine höhere Lichtbogenspannung ermöglicht höhere Schweißgeschwindigkeiten und beeinflusst die Eindringform.

WÄRMELEITFÄHIGKEIT

Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Wärmeleitfähigkeit, also die Fähigkeit, Wärme zu übertragen. Jedes Schutzgas, das beim Orbitalschweißen verwendet wird, weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, die sich je nach Temperatur ändert. Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Gases ist, desto heißer ist der Schweißlichtbogen.

STABILITÄT DES LICHTSCHWARZES

Die Stabilität des Lichtbogens lässt sich durch den Einsatz eines oxidierenden Gases wie Sauerstoff oder CO₂ verbessern. Durch deren Verwendung bildet sich eine Oxidschicht auf der Oberfläche, die dazu beiträgt, die Stabilität des Lichtbogens aufrechtzuerhalten.

ABSCHEIDUNGSChemie

Das Schutzgas hat einen großen Einfluss auf die chemischen Eigenschaften der Abscheidung. Dabei handelt es sich um aktive Gase wie O₂, CO₂, N₂ und H₂.

Auswirkungen von Wasserstoff und Stickstoff

AUSWIRKUNGEN VON WASSERSTOFF

Wasserstoff ist ein reduzierendes Gas; er trägt dazu bei, den Sauerstoffanteil sowohl im Auftrag als auch an der Oberfläche des Werkstücks zu senken.

Auch aus metallurgischen Gründen darf Wasserstoff nicht verwendet werden für:

• Mehrlagenschweißen
• Nicht-austenitische rostfreie Stähle
• Gehärtete Stähle

AUSWIRKUNGEN VON STICKSTOFF

Stickstoff wird meist in Kombination mit anderen Gasen eingesetzt, um rostfreie Stähle, Duplex- und Super-Duplex-Stähle (ferritisch-austenitische Struktur) zu schützen. Er trägt gleichzeitig dazu bei, die Bildung von Austenit zu fördern, und verbessert die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion.

FORM DES BOGENS

Die Wärmeleitfähigkeit beschreibt die Wärmeübertragung vom Zentrum zum äußeren Teil der Lichtbogensäule und damit zur Mittelachse des Lichtbogens, wo die Temperatur am höchsten ist.

Argon weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und sorgt für eine hohe Energiedichte im Zentrum des Lichtbogens. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, lässt sich ein Lichtbogen anhand von zwei Elementen veranschaulichen:

– Die Mittelachse, die die höchste Temperatur aufweist und die Form des Eindringvorgangs bestimmt.

– Die Form des Schweißlichtbogens hängt auch von der relativen Dichte des Schweißgases im Vergleich zur Umgebungsluft ab; je geringer die Dichte des Gases ist, desto breiter wird der Lichtbogen.

Ar: Geringe Eindringtiefe, schlechte Benetzung

Ar/O₂: Geringe Eindringtiefe, gute Benetzung

CO₂: Optimales Eindringen, kräftige Wurzelbildung (hervorragende Verdichtung), mäßige Benetzung

Ar/CO₂: Rundere Eindringung und geringere Benetzung als bei Ar/O₂

Er: Ausgedehnte Schmelzzone, starke Wurzel und gute Benetzung

Ar/He: Der Schmelzbereich ist im Vergleich zu Argon aufgeweitet und an der Wurzel größer.

Schutzgas für die Rückseite

Der Schutz durch das Schutzgas ist für alle leicht oder hochlegierten Stähle sowie für Sonderlegierungen und alle rostfreien Stähle von entscheidender Bedeutung.

Bei bestimmten Kohlenstoffstählen ist kein Schutzgas erforderlich, es wird jedoch für alle Orbital-WIG-Schweißanwendungen dringend empfohlen, da es die innere Schweißnaht schützt und die Kontrolle über das Schweißbad verbessert.

Die Wahl des Schutzgases hat einen direkten Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstoffs und die Farbgebung der Schweißnähte.

Fazit:

Selbst beim Orbital-WIG-Schweißen kann das richtige Schutzgas die Produktivität oft erheblich steigern. Wir hoffen, dass dieses Handbuch Ihnen dabei hilft, das am besten geeignete Gas entsprechend dem gewünschten Endergebnis und dem von Ihnen verwendeten Schweißverfahren auszuwählen. Mit den AXXAIR-Geräten können Sie eine Reihe von Parametern voreinstellen und speichern.Vereinbaren Sie eine Vorführung,um mehr über die AXXAIR-Geräte zu erfahren.