Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (TIG) ist eine der präzisesten und vielseitigsten Methoden zum Verbinden von Metallen. Bei diesem Verfahren wird eine Wolframelektrode verwendet, um den elektrischen Lichtbogen zu erzeugen, der zum Schmelzen der Grundmaterialien erforderlich ist, während ein Inertgas verwendet wird, um den Schweißbereich vor atmosphärischer Kontamination zu schützen. Die Wahl des Gases ist entscheidend, um die Schweißqualität und die Effizienz des Verfahrens sicherzustellen. In diesem Artikel werden wir die am häufigsten verwendeten Gase im TIG-Schweißen und deren Anwendungen in verschiedenen industriellen Bereichen untersuchen.
Was ist TIG-Schweißen?
Das TIG-Schweißen, auch bekannt als “Gas Tungsten Arc Welding” (GTAW), ist ein Schweißverfahren, bei dem die durch einen elektrischen Lichtbogen zwischen der Wolframelektrode und dem Grundmaterial erzeugte Wärme genutzt wird, um das Metall zu schmelzen und eine feste Verbindung zu schaffen. Im Gegensatz zu anderen Schweißverfahren wird die Elektrode beim TIG-Schweißen nicht verbraucht; nur das Füllmaterial schmilzt bei Bedarf. Ein Inertgas wird verwendet, um die Schweißzone vor Sauerstoff und anderen Gasen in der Luft zu schützen.
Arten von Gasen beim TIG-Schweißen
Die beim TIG-Schweißen verwendeten Gase müssen inert oder sehr reaktionsträge sein, um eine Kontamination der Schweißnaht zu vermeiden. Die beiden am häufigsten verwendeten Gase sind Argon und Helium, obwohl je nach Anwendung und zu schweißendem Metall auch Mischungen dieser Gase verwendet werden können.
1. Argon (Ar)
Argon ist das am häufigsten verwendete Gas beim TIG-Schweißen, da es sehr stabil, leicht verfügbar und relativ kostengünstig ist. Es ist ein Inertgas, das bedeutet, dass es während des Schweißprozesses nicht mit dem Lichtbogen oder den Grundmaterialien reagiert. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Schweißnaht vor Luftverunreinigungen zu schützen, die die Qualität der Verbindung beeinträchtigen könnten.
Argon ist für eine breite Palette von Metallen geeignet, darunter Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Titan und andere Nichteisenmetalle. Die meisten TIG-Schweißanwendungen verwenden reines Argon, da es eine saubere und kontrollierte Schweißatmosphäre bietet. Darüber hinaus ist Argon effizient bei der Erzeugung stabiler und gut definierter Lichtbögen, was präzises Schweißen erleichtert.
Anwendungen von Argon:
- Edelstahlschweißen: Argon hilft, die Oxidation von Edelstahl während des Schweißprozesses zu verhindern.
- Aluminium und seine Legierungen: Argon ist besonders nützlich beim Schweißen von Aluminium, da es einen sauberen Lichtbogen aufrechterhält und die Porosität reduziert.
- Kupfer und Titan: Beim Schweißen dieser Metalle minimiert Argon unerwünschte chemische Reaktionen, die die Schweißnaht beeinträchtigen könnten.
2. Helium (He)
Helium ist ein weiteres häufig verwendetes Gas beim TIG-Schweißen, wird jedoch in der Regel in Kombination mit Argon eingesetzt. Es ist weniger dicht als Argon und hat daher eine höhere Wärmeübertragungskapazität, was in bestimmten Fällen von Vorteil sein kann. Helium erzeugt eine höhere Lichtbogentemperatur und ermöglicht eine tiefere Durchdringung bei dicken Materialien.
Einer der Hauptvorteile von Helium ist seine Fähigkeit, Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium und Kupfer effizienter zu schweißen. Obwohl Helium teurer ist als Argon, kann die Verwendung in Kombination mit Argon die Schweißqualität und -geschwindigkeit verbessern, insbesondere bei Anwendungen, die eine hohe Wärmeübertragungsrate erfordern.
Anwendungen von Helium:
- Schweißen von dicken Metallen: Die hohe Wärmeübertragungskapazität von Helium ist beim Schweißen dicker Metalle nützlich.
- Aluminium und Kupfer: Helium ermöglicht eine bessere Verschmelzung dieser Metalle, die aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit mehr Wärme erfordern.
3. Mischungen aus Argon und Helium
In einigen Fällen werden Mischungen aus Argon und Helium verwendet, um die Eigenschaften beider Gase zu nutzen. Diese Mischungen bieten ein Gleichgewicht zwischen der Lichtbogenstabilität von Argon und der höheren Wärmeübertragungskapazität von Helium. Die Mischungsverhältnisse variieren je nach Art des zu schweißenden Materials und den spezifischen Anforderungen der Arbeit.
Gasgemische sind besonders nützlich bei Anwendungen, die einen heißeren Lichtbogen oder eine tiefere Durchdringung erfordern, ohne die Stabilität und Kontrolle von Argon zu verlieren. Häufige Mischungsverhältnisse sind 75 % Argon und 25 % Helium, obwohl je nach Projektbedarf auch andere Kombinationen möglich sind.
Anwendungen von Gasgemischen:
- Schweißen von Nichteisenmetallen: Mischungen aus Argon und Helium werden zum Schweißen von Metallen wie Kupfer und seinen Legierungen verwendet.
- Dicke oder schwer zu schweißende Metalle: Wenn ein heißerer Lichtbogen für eine tiefe Durchdringung erforderlich ist, sind Gasgemische die ideale Wahl.
4. Wasserstoff (H2)
In einigen fortgeschrittenen Anwendungen kann eine kleine Menge Wasserstoff (in der Regel mit Argon gemischt) verwendet werden, um die Schweißqualität zu verbessern. Wasserstoff erhöht die Lichtbogentemperatur, was nützlich ist, um eine tiefere Durchdringung zu erzielen. Wasserstoff kann jedoch Metalle, insbesondere Edelstahl, anfälliger für Wasserstoffversprödung machen, sodass seine Verwendung sorgfältig kontrolliert werden muss.
Anwendungen von Wasserstoff:
- Edelstahlschweißen: Wasserstoff kann beim Schweißen von Edelstahl hilfreich sein, sofern sein Anteil im Gasgemisch gut kontrolliert wird.
- Reaktive Metalle: Beim Schweißen von Metallen, die eine hohe Lichtbogentemperatur erfordern, kann Wasserstoff die Effizienz verbessern.
