Auf der Baustelle hat die Wahl des Schutzgases entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Schweißnaht, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und die Einhaltung der Normen. Zwischen MAG-Arbeiten am Baustahl, WIG-Nähten an Edelstahlgeländern und MIG-Schweißungen an Aluminiumkonstruktionen bestehen mehr Unterschiede, als der bloße Verfahrenstyp vermuten lässt.
MAG-Schweißen: Aktivgase für unlegierte und niedriglegierte Stähle
Beim Metall-Aktivgas-Schweißen kommen Mischgase auf Argonbasis mit Anteilen von Kohlendioxid oder Sauerstoff zum Einsatz. Es findet man im Handel Mischungen nach DIN EN ISO 14175, wie etwa das Gemisch M21 mit 82 % Argon und 18 % Kohlendioxid. Diese Mischung deckt einen Großteil aller Anwendungen im Stahl- und Maschinenbau ab, von der Trägerkonstruktion bis zur Blecharbeit. Reines Kohlendioxid, früher häufig, wird heute nicht mehr empfohlen. Es brennt zwar tief ein, bietet aber auch mehr Spritzer und beeinträchtigt die Nahtoptik. Für die Auswahl des für das betreffende Bauteil richtigen Gas zum Schweißen ist der Fachmann an Werkstoff, Blechdicke, Nahtlage und erforderliche Nahtgüte gebunden. Für dünne Bleche sind argonreichere Gase mit geringerem CO2-Anteil zu verwenden, für dickere Querschnitte werden aktivere Gase vorgezogen.
WIG-Schweißen: Reines Argon für beste Nähte
Das WIG-Verfahren verlangt nach den reaktionärmeren Schutzgasen, damit die nichtabschmelzende Wolframelektrode nicht angegriffen wird. Argon 4,6 mit einer Reinheit von mindestens 99,996% ist der Normgas für unlegierte Stähle, Edelstähle und Kupferwerkstoffe. Bei dickwandigem Edelstahls oder wenn große Schweißgeschwindigkeiten gefordert werden, wird Argon mit Wasserstoffanteilen von 2 bis 5% verwendet, was den Wärmeeintrag erhöht. Für Aluminium und seine Legierungen bedienen sich viele Betriebe der Argon-Heliumgemische, weil Helium die Wärmeleitfähigkeit des Lichtbogens verbessert. Detaillierte Angaben zur Auswahl hat der Deutsche Verband für Schweißen und verwandte Verfahren in seinen Merkblättern und Richtlinien veröffentlicht. Prüfgrundlagen, auf die auch auf Baustellen verwiesen werden kann, sind dort ebenfalls zu finden.
MIG-Schweißen: Inertgase für Nichteisenmetalle
Beim Metall-Inertgasschweißen von Aluminium, Kupfer und Titan werden reine Inertgase verwendet. Argon 4.6 ist das Standardgas. Der Zusatz von 25 bis 70 % Helium bei dicken Aluminiumbauteilen steigert die Einbrandtiefe des Schmelzbades. Die Windanfälligkeit auf der Baustelle ist ein praktisches Problem. Schon Luftströmungen ab etwa 2 m/s können den Gasschutz an der Naht stören und Poren bilden. Windschutzwände, Zelte oder auch eine besondere Düsenführung sind geeignete Gegenmaßnahmen. Als Faustwert kann hier ein Gasdurchsatz von dem Zehnfachen des Düsendurchmessers in mm (l/min) gelten.
Prüfgrundlagen und Qualitätssicherung
Für tragende Bauteile gilt DIN EN 1090. Je nach dem Ausführungsgrad der Klasse EXC1 bis EXC4 verlangt die Norm unterschiedliche Prüfungen der Schweißnähte, die Qualifikation und Rückverfolgbarkeit des verwendeten Personals und der Zusatzwerkstoffe. Die Gasqualität ist Teil dieser Kette. Verunreinigungen im Schutzgas, lästige Schlauchpakete, falsche Durchflussmengen führen zu Poren, Einschlüssen und Bindefehlern, die bei der zerstörungsfreien Prüfung auffallen. Übliche Durchflüsse sind je nach Düsendurchmesser und Verfahren zwischen 8 und 18 Litern pro Minute. Zur Bewertung der Nahtgüte kommt in der Regel DIN EN ISO 5817 in den Bewertungsgruppen B und C zur Anwendung.
Zur Auswahl in der Praxis
Wer auf der Baustelle über die Gasflasche zu entscheiden hat, wird die drei hier genannten Punkte prüfen: erstens Werkstoff und Legierungsbestandteile, aus denen sich die zulässige Reaktivität des Schutzgases ergibt, zweitens das Verfahren und die geforderte Nahtgüte nach dem geltenden Bewertungsmaßstab, drittens die Umgebungsbedingungen, das ist Temperatur, Wind und Zugänglichkeit der Schweißstelle.
Ein dokumentiertes Schweißverfahren, in dem Gasart, Durchfluß, Vorschubgeschwindigkeit und Stromstärke aufgezeichnet sind, erleichtert die Prüfung und vermindert Ausschuss und Nacharbeit spürbar. Wer diese Grundlagen konsequent anwendet, braucht die Nahtgüte nicht erst bei der Endkontrolle zu sichern, sondern schon bei der Auswahl der Gasflasche