Marktübersicht

Wolfram-Inert-Gas-(WIG-)Schweißverfahren arbeiten mit einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode unter reaktionsträgem (inertem) Schutzgas. Im englischen Sprachraum heißt das Verfahren TIG Welding (Tungsten Inert Gas Welding). Der Schweißer stimmt seinen Strom optimal auf die Schweißaufgabe ab und gibt nur so viel Schweißzusatz dazu, wie gerade erforderlich ist. Dadurch ist das Verfahren besonders zum Schweißen von Wurzellagen und zum Schweißen in Zwangspositionen geeignet. Vielfach wird der Draht von Hand zugeführt, für lange Nähte bietet sich eine Drahtfördereinheit an. Eine Schweißverbindung kann aber auch ohne Zusatzwerkstoff hergestellt werden.

Alleskönner: WIG AC-Geräte

Während beim MIG/MAG-Schweißen das Schweißgerät für jedes Material eine spezielle Kennlinie benötigt, entscheidet bei WIG allein die Stromart, welche Materialien geschweißt werden können. In der Regel wird Gleichstrom (DC) verwendet, mit dem Stahl, Edelstahl und Chrom-Nickel-Legierungen, Kupfer, Nickel, Zinn- und Silber-Bronze geschweißt werden können. Wechselstrom (AC) wird beim Schweißen von Leichtmetallen wie Aluminium, Aluminium-Legierungen und Aluminium-Bronze verwendet. Bei der Auswahl eines Schweißgerätes sollte der Anwender wissen, dass „ein WIG AC-Invertergerät immer alles kann, was auch ein DC-Gerät kann, nur andersherum nicht“, betont Johannes Wirth, Leiter Produktmanagement und Marketing bei EWM.

Bei einfacheren AC-Geräten ist die Stromform vorgegeben, bei komfortableren kann der Anwender beispielsweise zwischen sinusförmiger, trapezförmiger oder rechteckiger Stromform wählen. Vorteilhaft ist dies zum Schweißen dünner beziehungsweise dicker Aluminiumbleche, wo die hochschmelzende Oxidschicht hinderlich ist. Wolfgang Oberroither, Technischer Produktmanager für TIG/Plasma bei Fronius International, untermauert die Wichtigkeit von einstellbaren AC-Stromformen: „Dies schont die Elektrode enorm und minimiert die Geräusche bei gleichbleibend konstanter Lichtbogenstabilität.“ Mit Sinuskurven verhindert man das Durchbrennen von dünnen Blechen, mit Rechteckkurven erzielt man bei dicken Bauteilen einen höheren Lichtbogendruck und damit einen tieferen Einbrand.

Eine Funktion – verschiedene Begriffe

Welches Gerät sich der Metallbauer anschaffen sollte, hängt also in erster Linie von seinen Schweißaufgaben ab. „Eine DC-Stromquelle ist preiswerter als ein AC-Gerät und für alle ausreichend, die kein Aluminium schweißen“, sagt Oberroither. Aus rein technischer Sicht rät er allerdings grundsätzlich zu einem Fronius-AC-Multifunktionsschweißgerät, da dieses auch viele Features bereitstellt, die für das DC-Schweißen von Vorteil sind. Bei EWM hingegen bieten die DC-Geräte exakt dieselben Funktionen wie die AC-Geräte, bis auf eine: Sie können die Polarität nicht wechseln. „WIG AC-Geräte der Spitzenklasse verfügen über die Möglichkeit, einen kontinuierlichen Wechsel von AC- und DC-Strom einzustellen. Dies ist besonders bei der Verbindung von Aluminiumbauteilen mit unterschiedlicher Wandstärke vorteilhaft“, stellt Johannes Wirth fest.

Bei der Schweißgerätewahl gelten weitere technische Parameter als wichtig, beispielsweise Heftfunktion, die Einstellmöglichkeit der Balance bei AC-Geräten, die automatische Optimierung der Gasnachströmzeit und vieles mehr. Die Marktübersicht fragt die wichtigsten Funktionen ab. Jeder Hersteller hat viele weitere und manchmal sehr spezielle Merkmale, mit denen er sich von den Mitbewerbern unterscheidet. Auch die Begrifflichkeiten für ein und dieselbe Funktion können völlig unterschiedlich sein, weshalb in der Tabelle unterschiedliche Bezeichnungen auftauchen. Typisches Beispiel ist das Kriterium‚ „aktive Schweißstromregelung“.

Worauf zu achten ist

Beim Kauf eines Schweißgerätes findet Wolfgang Oberroither folgenden Aspekt wichtig: „Der Metallbauer sollte darauf achten, dass der Ist-Wert dem eingestellten Wert auf der Stromquelle entspricht, um einer Schweißanweisung (WPS, Welding Procedure Spezification) folgen zu können und somit die Schweißaufgaben in perfekter Schweißqualität auszuführen.“ Auch sollte auf eine richtige Dimensionierung der Schweißstromquelle sowie der zugehörigen Kühlung geachtet werden und der Brenneraufbau klein, leicht und flexibel mit möglichst hoher Einschaltdauer sein. Neben der einfachen Bedienung ist ein Klartextdisplay mit Spracheinstellung hilfreich.

Zum WIG DC-Schweißen wird eine spitz angeschnittene Elektrode verwendet. Beim WIG AC-Schweißen wird die Elektrode im Laufe des Prozesses halbrund. Hochwertige Geräte bieten deshalb sogenanntes „Elektrodenankugeln“ an, um diese Rundung bereits zu Anfang ganz gezielt anzuschmelzen. WIG-Geräte sind in der Regel auch E-Hand-tauglich. „Funktionen wie beispielsweise Hotstart zum Vermeiden von Kaltstellen am Nahtanfang oder das E-Hand-Pulsen sind hier bereits enthalten“, sagt Johannes Wirth.

Alternative: Schweißroboter

Sehr viele Bauteile werden nach wie vor in handwerklicher Manier geschweißt. Der Einsatz von Schweißrobotern beschränkt sich bisher auf Massenware oder extrem anspruchsvolle Produkte. „Prinzipiell ist der Einsatz von Schweißrobotern für hohe Stückzahlen in gleichbleibender und hoher Qualität sinnvoll“, sagt Dietmar W. Guttroff, Manager Sales System Business in der Robotics Division von Yaskawa Europe. „Jedoch kann ein Roboter auch bei Losgröße 1 ratsam sein, z.B. wenn mehrere Lagen geschweißt werden müssen und die dadurch erhöhte Belastung eines Werkers vermieden werden kann.“

Durch die Vielfalt und die Möglichkeiten von Sensorik, Vision- und Positionier-Systemen, von Multi-Roboter-Systemen und Multiachsbetrieb gibt es in technischer Hinsicht kaum noch Schweißaufgaben, die nicht von Robotern erledigt werden können. So sind Motoman-Schweißroboter von Yaskawa in der Lage, bis zu acht Roboter bzw. 72 Achsen vollsynchron über nur eine Steuerung zu kontrollieren oder Schlauchpakete torsionsfrei zu bewegen. Und weil in den letzten Jahren außerdem die Preise für Roboter stark gesunken sind, ist automatisiertes Schweißen laut Guttroff bedeutend erschwinglicher geworden. Motoman-Roboter können mit Schweißequipment weltweit führender Hersteller wie SKS, EWM, Fronius, Lincoln, Miller, Binzel, Dinse etc. ausgerüstet werden.

Schweißroboter in KMU

Den verstärkten Einsatz von Schweißrobotern in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) hält Oberroither durchaus für möglich, zum Beispiel bei Kleinserien im Geländerbau, für Handläufe oder Ähnliches. Vielleicht können sie auch ein Mittel gegen den chronischen Fachkräftemangel sein. „Voll- oder teilautomatisierte Schweißprozesse erfordern aber eine hohe Fertigungsgenauigkeit“, gibt er zu bedenken. Das heißt, wer in seinem Betrieb Teilprozesse automatisiert, muss die gesamte Fertigung auf bestimmte Standards ausrichten.

Auf jeden Fall werden die Themen Vernetzung sowie Datendokumentation und -verarbeitung im Kontext von Industrie 4.0 vermehrt eine Rolle spielen. Moderne Geräte bieten hier bereits verschiedene Funktionen an. Wolfgang Oberroither verweist auch darauf, dass das Wissen der Schweißer immer mehr in die Stromquelle verlagert wird. Seit einiger Zeit gibt es digitale Hilfestellungen, sogenannte Weld Wizards, oder bei Fronius auch eine Weld Wizard App, die bei der Abschätzung von Schweißparametern unterstützt.

Eines ist sicher: Die Nachfrage von WIG-Prozessen steigt, insbesondere durch den hohen Bedarf im Rohrleitungs- und Behälterbau verschiedener Industriezweige sowie der zunehmenden Verarbeitung sehr hochwertiger Werkstoffe.                    hens◊