In jüngster Vergangenheit erhielt das WIG-Schweißverfahren immer
größere Konkurrenz durch den stets perfektionierten MIG-/MAG-
Prozess und davon abgeleitete Verfahren. Diese Verfahren erhöhen
die Produktivität drastisch, ohne Zugeständnisse an die Qualität.
Trotz der langsameren Schweißgeschwindigkeit und geringeren
Abschmelzleistung, ist der WIG-Prozess für viele Anwendungen
zweifellos nach wie vor Garant für die größtmögliche Qualität der
Ergebnisse. Nicht zuletzt die Neuerungen am Stromquellen-Sektor
sichern dem WIG-Schweißen nachhaltige Zukunftschancen. Die
folgenden Ausführungen sollen die Grundlagen genauer erörtern.

Prinzip:

Kernstück eines WIG-Schweißbrenners ist eine nicht abschmelzende,
temperaturbeständige Wolframelektrode. Der davon ausgehende
Lichtbogen erwärmt und verflüssigt den Werkstoff.
Falls erforderlich, erfolgt die Zuführung eines Schweißdrahts per Hand
oder Drahtvorschub. Ein geringer zu verschweißender Spalt erfordert in
vielen Fällen überhaupt keinen Schweißzusatz.Das Zünden des
Lichtbogens erfolgt üblicherweise ohne Berührung der Wolframelektrode
mit dem Werkstück. Dazu dient eine Hochspannungsquelle, die beim
Zünden vorübergehend zuschaltet. Das Schweißen selbst erfolgt für
einen Großteil der Metalle mit Gleichstrom. Lediglich Aluminium
wird mit Wechselstrom geschweißt.

Rings um die Wolframelektrode ist die Düse für das Schutzgas
angeordnet. Die austretende Gasströmung schützt den erhitzten
Werkstoff vor chemischen Reaktionen mit der umgebenden Luft und
gewährleistet dadurch die gebotene Festigkeit und Zähigkeit des
Schweißguts. Als Schutzgase dienen die Edelgase Argon, Helium oder
Gemische daraus. Auch Wasserstoff kommt vereinzelt zum Einsatz.
All diese Gase sind reaktionsträge, worauf die aus dem Griechischen
stammende Fachbezeichnung „inert˜ hinweist. Aus der Art des
Schutzgases und dem Werkstoff der Elektrode resultiert die
Verfahrens-Bezeichnung Wolfram-Inertgas- (WIG-) Schweißen. Mit
dem englischen Begriff für Wolfram, Tungsten, heißt das Verfahren
Tungsten-Inertgas- (TIG-)Schweißen.

Das meist verwendete Schutzgas für das WIG-Schweißen ist Argon.
Es optimiert die Zündeigenschaften sowie die Stabilität des Lichtbogens
und verhilft zu einer besseren Reinigungszone als Helium. Dieses
wiederum gewährleistet einen besonders breiten und tiefen Einbrand,
dank seiner gegenüber Argon neunmal höheren Wärmeleitfähigkeit. Auch
ist in Verbindung mit Aluminium die Porenbildung weniger ausgeprägt.
Weiters kommt für austenitische Stähle teilweise auch Wasserstoff zum
Einsatz, wobei der Anteil oft nur 2 bis 5 % ausmacht und der Rest aus
Argon besteht. Die Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff ist sogar
elfmal größer als bei Argon, wodurch sich ein sehr tiefer Einbrand und
ein äußerst effektives Ausgasen ergibt.

Beim Schweißen korrosionsbeständiger Werkstoffe, wie beispielsweise
rostfreien Stählen,oxidieren die erhitzten Randzonen infolge eines nicht
immer ganz vermeidbaren Kontaktes mit dem Luftsauerstoff. Es
entstehen die sogenannten Anlauffarben. Diese lassen sich durch
Nacharbeit entfernen, wodurch die Korrosionsbeständigkeit
wiederhergestellt ist. Ein effektiverer Ansatz ist es, die Bildung von
Anlauffarben überhaupt zu vermeiden. Dies geschieht mit Hilfe
so genannter Formiergase. Formiergase halten die Luft von den
Randzonen der Schweißnaht fern und beeinflussen in manchen Fällen
sogar die Wurzelbildung der Schweißnaht. Als Formiergase dienen vor
allem Gemische von Wasserstoff und Stickstoff, aber auch Argon ist
in Verwendung.


Anwendung und Vorteile:

Das WIG-Schweißen ist ein vielseitiges Verfahren, das sich für alle
schweißbaren Materialien und Anwendungen anbietet. Das
Hauptanwendungsgebiet sind rostfreie Stähle, Aluminium- und
Nickellegierungen. Der konzentrierte, stabile Lichtbogen sorgt für eine
hohe Qualität des Schweißguts und eine ebene Naht, ohne Spritzer oder
Schlacke. Für Anwendungen mit höchsten Qualitätsanforderungen,
wie beispielsweise Rohrleitungen im Reaktorbau, ist das Verfahren
daher erste Wahl. Vielfach erübrigt sich zudem die Verwendung eines
Zusatzwerkstoffs. Eine mechanisierte Drahtzuführung ergibt für
Blechdicken von weniger als 4 mm durchaus wirtschaftliche
Schweißgeschwindigkeiten. Einzig das Verschweißen stärkerer Bleche geht
mit eingeschränkter Wirtschaftlichkeit einher, wobei nur das Schweißen
der Wurzellage im WIG-Verfahren empfehlenswert ist. Das Schweißen
der Füll-Lagen erfolgt besser mit leistungsfähigen
Verfahren, wie dem MIG-/MAG- oder Unterpulverschweißen.

Für viele Anwendungen ist ein gepulster Schweißstrom vorteilhaft, um ein
zu intensives Aufschmelzen des Grundmaterials und ein daran gekoppeltes
Durchfallen der Schweißnaht zu verhindern. Insbesondere bei Dünnblechen
ist auf Grund dessen der Nahtaufbau einfacher zu beherrschen, da das
Grundmaterial nur abschnittsweise aufschmilzt und wieder erstarrt.

Überall wo Aluminium der Luft ausgesetzt ist, bildet sich an der Oberfläche
sofort eine Oxidschicht mit einem Schmelzpunkt von 2015 °C. Aluminium
selbst schmilzt jedoch bereits bei 650 °C. Bleibt die Oxidschicht starr, würde
das geschmolzene Aluminium an der Oxidschicht abfließen, und eine
Schweißverbindung wäre unmöglich. Die Oxidschicht muss daher beseitigt
werden, beispielsweise durch Pluspolung der Elektrode. Ein Nachteil dabei
wäre nur die Verschlechterung der Schweißeigenschaften, da die
Wolframelektrode beim WIG-Schweißen negativ gepolt sein muss. Die Lösung
ist das Schweißen mit Wechselstrom. Während der positiven Halbwelle bricht
die Oxidschicht auf. Die negative Halbwelle vergrößert den Einbrand und erbringt
die erforderliche Schweißleistung.