Schweißdraht
Was versteht man unter Schweißdraht?
Als Schweißdraht oder Drahtelektrode bezeichnet man beim Metall-Intergas- (MIG) bzw. Metall-Aktivgas- (MAG) Verfahren den für das Füllen der Schweißnaht notwendigen Zusatzwerkstoff. Es gibt ihn als Massivdraht und als Fülldraht. Letzterer enthält im Inneren Schweißzusätze und Legierungselemente, die den Prozess stabilisieren, gegen die Umgebung abschirmen und die Qualität der Schweißnaht verbessern.
Der Draht wird auf einer Spule aufgewickelt in das Schweißgerät eingesetzt. Dieses führt ihn mittels Vorschubgerät durch das Schlauchpaket gleichmäßig dem Brenner zu. Dort erfolgt über eine Stromdüse die Übertragung der elektrischen Leistung, wodurch der Draht aufschmilzt und die Schweißnaht bildet.
Welche Vorteile hat das MIG/MAG-Schweißen mit Drahtelektrode?
Über weite Strecken ununterbrochene Schweißnaht
Der Schweißdraht wird über das Vorschubgerät dem MIG/MAG- Brenner zugeführt. Dadurch ist im Gegensatz zum E-Handschweißen mit Stabelektrode über weite Strecken ein ununterbrochenes Arbeiten möglich.
Automatisierbarkeit
Aufgrund der Zuführung von der Spule ergeben sich lange Standzeiten. Dies ermöglicht eine Automatisierung des Schweißvorgangs mit einer hohen Prozessstabilität.
Hohe Abschmelzleistung
Der Draht kann beim MIG/MAG- Schweißen mit hoher Abschmelzleistung verarbeitet werden. Daraus resultiert eine große Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahren, sowohl beim Handschweißen als auch bei der Automatisierung.
Relativ geringe Wärmeeinwirkung → geringer Verzug
Die hohe Abschmelzleistung ermöglicht ein zügiges Schweißen und damit kurze Wärmeeinwirkzeiten auf den Grundwerkstoff. Dies reduziert thermische Spannungen und sorgt somit für geringeren Verzug. Außerdem bleiben Diffusionsprozesse in der Wärmeeinwirkzone der Naht gering, die in Stahl und Edelstahl für eine Versprödung sorgen.
Geringe Nacharbeit
Schweißnähte, die mit dem MIG/MAG- Verfahren erzeugt werden, sind sehr sauber und je nach Drahtelektrodentyp frei von Schlacke. Dadurch reduziert sich zum einen die Nacharbeit, viel mehr noch ergibt sich jedoch der Vorteil, dass ein direktes Überschweißen möglich ist, wie es beispielsweise bei mehrlagigen Schweißnähten oder dem Auftragsschweißen der Fall ist.
Sehr gut an Werkstoff des Werkstücks anpassbar
Die Kombination von Drahtelektrode und Schutzgas bzw. Aktivgas ermöglicht eine sehr gute Anpassung an den Grundwerkstoff des Werkstücks. Somit können Eisen- und Nichteisenmetalle universal geschweißt werden. Beispiel hierfür sind niedrig-, mittel- und hochlegierter Stahl, Aluminium und Kupfer.
Hohe Wirtschaftlichkeit
Aus den genannten Punkten ergibt sich eine hohe Vielfältigkeit und Wirtschaftlichkeit des MIG/MAG-Schweißens mit Drahtelektroden. Dies ist nicht nur beim automatisierten Einsatz mit Schweißroboter der Fall, sondern auch beim Handschweißen mit Brenner.
Welche Arten von Schweißdraht gibt es?
Massivdraht
Massive Schweißdrähte können sowohl beim MIG- als auch beim MAG-Schweißen verwendet werden. Die Auswahl wird durch den Grundwerkstoff der zu verschweißenden Bauteile bestimmt und erfolgt anhand entsprechender Tabellen. MIG/MAG-Massivdrähte unterscheiden sich von den Fülldrähten dadurch, dass sie im Kern weder Zusatzstoffe zum Stabilisieren des Lichtbogens noch Legierungszusätze zum Verbessern der Nahtqualität enthalten, sondern massiv aus dem Zusatzwerkstoff bestehen. Somit fließt die elektrische Leistung über den gesamten Querschnittsfläche des Drahtes, wodurch dieser grobtropfig unter einem eher kegelförmigen Lichtbogen abschmilzt. Je nach Werkstoff erfolgt eine separate Zuführung des Inert- oder Aktivgases, meist Argon oder Helium bei MIG oder ein Mischgas bestehend aus Argon und CO2 beim MAG-Schweißen.
Massivdrähte sind preislich günstiger als Fülldrähte. Sie werden gegenüber diesen immer dann bevorzugt, wenn eine reduzierte Schweißgeschwindigkeit sowie eine geringere mechanische Güte ausreichend sind. Dies ist beispielsweise häufig bei pragmatischen Lösungen wie Reparaturarbeiten auf Baustellen und in der Landwirtschaft der Fall. Saweldo.de bietet folgende MIG/MAG- Massivdrähte zu günstigen Konditionen an.
MIG/MAG-Drahtelektroden für niedriglegierte Stähle
MIG/MAG-Schweißdraht für mittellegierte Stähle
Drahltelektroden für hochlegierte Stähle
Schweißdraht für Auftragsschweißen
MIG/MAG-Drahtelektroden für Aluminium
Schweißdraht für Gusseisen-Kaltschweißungen
Fülldraht
Hierbei handelt es sich um einen Draht, bei dem der die Schweißnaht bildende Zusatzwerkstoff als geschlossenes oder formgeschlossenes (eingerolltes) Röhrchen vorliegt, welches im Kern ein Gemisch aus mineralischen sowie metallischen Substanzen enthält. Beim Schweißen wird die gesamte elektrische Leistung über die metallische Mantelfläche übertragen, wodurch sich im Querschnitt eine höhere Stromdichte als beim Massivdraht ergibt. Dies erhöht die Abschmelzleistung und damit auch die resultierende Schweißgeschwindigkeit.
Saweldo.de hat ein breites Angebot an Fülldrähten.
Gasgeschützter Fülldraht mit Rutilfüllung
Schweißdrähte dieses Typs benötigen eine separate Zuführung von Schutzgas wie Argon oder Helium, um gegen die Umgebung abzuschirmen. Sie sind mit Rutil, Siliziumdioxid und Eisenpulver gefüllt, bei Drähten für Edelstahl werden des Weiteren Legierungselemente zugegeben. Das enthaltene Rutil sorgt für einen weichen Lichtbogen, der sich durch besondere Stabilität und große Einbrandtiefe auszeichnet. Somit reduziert sich die Gefahr der Bindungsfehler deutlich. Zudem bildet sich auf der Schweißnaht eine Schlackeschicht, welche im Nachgang Reaktionen mit der Umgebungsluft unterbindet und vor allem beim P-Typ mit schneller Erstarrung die Naht stützt. Dies ermöglicht ein Schweißen in Zwangslagen, die anderenfalls aufgrund der hochflüssigen Schmelze nicht realisierbar wären.
Gasgeschützter Fülldraht mit basischer Füllung
Gasgeschützte Schweißdrähte mit basischer Füllung enthalten im Kern Schlacke bildende und lichtbogenstabilisierende Komponenten. Diese wirken sich entscheidend auf die Prozessstabilität aus und sorgen für einen fein- bis mitteltropfigen, spritzerfreien Werkstoffübergang. Zudem sind je nach Zusatzwerkstoff Legierungselemente und Eisenpulver beigefügt, welche direkt in die Schweißnaht einfließen. Sie beeinflussen die mechanische Qualität und Korrosionsbeständigkeit. Als Abschirmung der Schmelze gegen die Umgebung dient zum einen die leicht entfernbare Schlacke, zum anderen wird je nach Werkstoff im MIG- oder MAG- Verfahren unter Schutzgas gearbeitet.
Gasgeschützter Fülldraht mit Metallpulver
Drahtelektroden dieses Typs weisen eine hohe Abschmelzleistung auf, wobei gleichwohl mit Impuls- Kurz- und Sprühlichtbogen gearbeitet werden kann. Der Werkstoffübergang ist feintropfig und spritzerarm. Es entstehen schlackefreie Nähte, welche ohne Nacharbeit direkt überschweißbar sind. Aus diesen Gründen eignen sich mit Metallpulver gefüllte Drahtelektroden sehr gut für das automatisierte Schweißen mit Robotern. Dabei kann je nach Werkstoff sowohl das MIG- also auch das MAG-Schweißen zum Einsatz kommen.
Selbstschützender Fülldraht
Diese Schweißdrähte beinhalten gasbildende Zusatzstoffe, welche die Schutzgasglocke zur Abschirmung gegen die Umgebung selbst erzeugen. Dadurch wird das Bereitstellen von Argon, Helium oder Mischgas in Flaschen überflüssig, die benötigte Ausrüstung gestaltet sich besonders kompakt. Dies wirkt sich beispielsweise besonders vorteilhaft bei Montagearbeiten im Freien aus. Neben Gasbildnern werden im Kern zusätzlich Lichtbogenstabilisierer und je nach Grundwerkstoff Legierungselemente zugefügt, welche für gute mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht sorgen.
Welcher Werkstoff wird mit welchem Verfahren geschweißt?
Das MIG-Verfahren wird für das Schweißen von hochlegierten Stählen, Nichteisen-Metallen wie Kupfer und Aluminium sowie Aluminiumlegierungen verwendet. Eingesetzt werden hauptsächlich die reaktionsträgen (inerten) Schutzgase Argon und Helium sowie eine Mischung aus beiden.
MAG-Schweißen mit reaktivem Gas bzw. Mischgas kommt bei un- sowie niedriglegierten Stählen zum Einsatz. Bei hochlegierten Stählen empfiehlt sich aus Prozessgründen eine geringe CO2-Zugabe um 2%.
Feinkornbaustähle, un- und niedriglegierte Stähle mit MAG
Stähle dieser Art werden mit dem MAG- Verfahren geschweißt. Bevorzugt sind Schutzgase der Gruppen M1, M2 oder M3, die aus Argon und einem unterschiedlich großen Anteil an CO2 bestehen. Wird dieser erhöht, nimmt die Einbrandtiefe zu, was besonders beim Schweißen größerer Materialstärken für eine zuverlässig Verbindung sorgt. Ein zu großer CO2-Anteil führt dagegen zu einem flackernden Lichtbogen und einer ungleichmäßigen, spritzerreichen Schweißnaht.
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Hochlegierter Chrom-Nickel-Stahl/ Edelstahl mit MAG
Bei hochlegierten Stählen wie Chrom-Nickel-Stählen kommt üblicherweise das MIG- Verfahren zum Einsatz. Vorteilhaft ist jedoch das MAG-Schweißen mit Argon und einem geringen CO2-Anteil von ca. 2%. Dies verbessert den spritzerfreien Werkstoffübergang, eine flache Nahtform sowie die Einbrandtiefe. Eine höhere CO2-Zugabe führt zum Aufkohlen und Abbrennen von Legierungselementen, was sich in einer verstärkten Korrosionsneigung und reduzierten Festigkeit niederschlägt.
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Auftragsschweißen
Diese Drahtelektroden ermöglichen Auftragungen von Verschleißmaterial an Laufflächen, Raupenketten, Schienen, Prallbacken und vielem mehr. Als Grundwerkstoff eignen sich dabei besonders Feinkornstähle und niedrig legierte Stähle sowie Gussstähle. Der entstehende Auftrag ist zähhart und lässt sich im Nachgang spanend bearbeiten, was beispielsweise das Instandsetzen einer Gleitbahn ermöglicht.
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Aluminium und Aluminiumlegierungen mit MIG
Bei Aluminium und dessen Legierungen wird das MIG-Schweißen mit Wechselstrom eingesetzt. In der negativen Halbwelle fließen die Elektronen von der Drahtelektrode in den Grundwerkstoff und schmelzen diesen. In der positiven Halbwelle wird die sich schnell bildende Oxidschicht an der Oberfläche des Schweißbades aufgebrochen. Das Schutzgas enthält häufig einen Anteil an Helium von 25-50 %. Dieses weist eine höhere Ionisationstemperatur auf, erhöht dadurch die Temperatur des Schmelzbades und sorgt somit für einen tieferen Einbrand.
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Kupfer mit MIG
Kupfer ist ein sehr guter Strom- und Wärmeleiter. Dies bedeutet, dass die durch den Schweißprozess eingebrachte Wärme sehr schnell abfließt. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, das Werkstück vorzuwärmen. Als Schweißverfahren wird das MIG-Impulsschweißen mit einer Frequenz ab 200Hz und einer Stromstärke ab 300A angewendet. Dadurch wird eine kurzzeitige, hohe Wärmeeinwirkung erreicht, die den Werkstoff lokal aufschmilzt. Des Weiteren empfiehlt sich die Verwendung von Helium in Kombination mit einer möglichst großen Düse/ Jumbodüse für eine gute Gasabdeckung.