MIG- vs. TIG-Schweißen – Hauptunterschiede erklärt
Beim MIG- und TIG-Schweißen werden sowohl ein Lichtbogen als auch Schutzgas verwendet, um verschiedene Metalle miteinander zu verbinden. Obwohl beide…
Schweißen ist ein Fertungsverfahren, bei dem zwei oder mehr Metalle mithilfe von Hitze, Druck oder einer Kombination aus beidem dauerhaft und fest miteinander verbunden werden. Schweißbare Materialien sind in der Regel Metalle undoplaste, doch auch das Schweißen anderer Materialien wie Holz ist mittlerweile möglich.
Die Schweißtechnik wurde im Jahr 1800 maßgeblich von Sir Humphry Davy geprägt, der mit einer Batterie und zwei Kohlelektroden elektrischen Lichtbogen erzeugte. Seitdem hat sich das Schweißen zu einer äußerst vielseitigen Technologie entwickelt, die in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen – von kleinen Heimwerkerprojekten bis hin zur industriellen Großserienfertigung – zum Einsatz kommt.
Verschiedene Schweißverfahren sind in nahezu allen Industriezweigen unverzichtbar. Daher ist es wichtig, die Funktionsweise und die zugrunde liegenden Prinzipien zu verstehen.
Schweißen ist ein Hochtemperaturverfahren, bei dem die Grundwerkstoffe aufgeschmolzen werden. Dies unterscheidet das Schweißen grundlegend vom Löten und Hartlöten, bei denen lediglich das Zusatzmaterial geschmolzen wird und keine Verbindung der Mutterwerkstoffe entsteht.
Beim Schweißen werden zwei oder mehr Werkstücke bei hoher Temperatur miteinander verbunden. Die Hitze erzeugt ein Schmelzbad, das nach dem Abkühlen zu einer festen Einheit erstarrt – die Schweißnaht. Diese kann sogar stabiler sein als die ursprünglichen Metalle.
Es gibt viele verschiedene Schweißverfahren, die alle Hitze oder Druck nutzen, um Metalle zu verschmelzen und Schweißverbindungen herzustellen. Die Art der Energiezufuhr hängt von der Anwendung und dem verwendeten Material ab.
Metalle gelten als die am häufigsten verschweißten Materialien, da ihre Schweißprinzipien einfach und effektiv sind. Auch das Schweißen von Kunststoffen ist weit verbreitet, während das Schweißen von Holz sich noch in der Anfangsphase befindet.
Der Schweißprozess wird von vielen Faktoren beeinflusst – etwa durch spezielle Werkzeuge, Schutzgase, Elektroden und Zusatzwerkstoffe. Werfen wir einen genaueren Blick auf die heute gebräuchlichsten Schweißverfahren und ihre Besonderheiten.
Trotz des einfachen Grundprinzips werden Schweißverfahren nach der verwendeten Energiequelle unterteilt. Durch weitere Unterkategorien lassen sich die Funktionsweisen der einzelnen Methoden detailliert betrachten.
Das Lichtbogenschweißen umfasst einige der bekanntesten Schweißverfahren und ist meist das erste Bild, das einem beim Stichwort „Schweißen“ in den Sinn kommt. Ein elektrischer Lichtbogen erzeugt Hitze zwischen der Elektrode und dem zu schweißenden Metall. Die Elektrode kann abschmelzend oder nicht abschmelzend sein, die Stromquelle reicht von Wechselstrom (AC) bis zu Gleichstrom (DC).
Das Metall-Schutzgasschweißen (GMAW), besser bekannt als MIG/MAG-Schweißen (Metall-Inertgas/Metall-Aktivgas), nutzt eine kontinuierlich zugeführte Drahtelektrode, die durch eine Schweißpistole geführt wird. Der elektrische Lichtbogen schmilzt den Draht sowie die Grundmetalle im Schmelzbad auf und verbindet sie.
Gleichzeitig wird Schutzgas zugeführt, das den Schweißbereich vor atmosphärischen Einflüssen schützt.
Die unkomplizierte Anwendung macht dieses Verfahren besonders beliebt in der Industrie, im Maschinenbau, in der Bauwirtschaft und im Automobilsektor. GMAW hat das Atomwasserstoffschweißen (AHW) weitgehend verdrängt, vor allem aufgrund günstiger Inertgase.
Das Wolfram-Inertgasschweißen (TIG) nutzt eine nicht abschmelzende Wolframelektrode und ein inertes Schutzgas. Anders als beim MIG/MAG-Schweißen ist der Einsatz von Zusatzmaterial optional und projektabhängig.
Das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) ermöglicht präzise, hochwertige Schweißnähte mit hervorragender Durchdringung – ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie. Zwar ist das Erlernen des WIG-Schweißens anspruchsvoller als das MIG-Schweißen, doch die vielfältigen Einstellmöglichkeiten machen dieses Verfahren äußerst flexibel.
Das Lichtbogenhandschweißen (SMAW), auch als Elektrodenschweißen oder E-Hand-Schweißen bekannt, verwendet eine umhüllte, abschmelzende Stabelektrode.
Beim Kontakt der Elektrode mit dem Grundmetall entsteht ein Lichtbogen, der das Material im Schmelzbad aufschmilzt. Die Umhüllung setzt Schutzgas frei, das die Schweißnaht vor Verunreinigungen schützt. Die entstehende Schlacke wird nach dem Abkühlen mit einfachen Werkzeugen wie einer Drahtbürste entfernt.
SMAW ist ein zuverlässiges, vielseitiges Verfahren zum Schweißen verschiedenster Metalle und unter unterschiedlichsten Bedingungen. Es ist tragbar und leicht, da kein Gasbehälter benötigt wird. Die Stabelektroden eignen sich besonders für schwer zugängliche Stellen und unübliche Schweißpositionen.
Das Fülldrahtschweißen (FCAW) ist ein automatisches oder halbautomatisches Verfahren, bei dem eine hohle Drahtelektrode mit Füllung als Schutzmittel dient. Bei der sogenannten Dual-Shielded-Variante wird zusätzlich Schutzgas verwendet.
FCAW ist optimal für Eisenmetalle und Anwendungen mit geringem Vorbereitungsaufwand. Es eignet sich besonders für Reparaturen, Rohrleitungen, Schiffsbau, Außeneinsätze und Unterwasserschweißen, da es hervorragenden Schutz vor äußeren Einflüssen bietet.
Obwohl FCAW und GMAW eigenständige Verfahren sind, unterscheiden sie sich hauptsächlich im Schutz der Schweißzone durch Elektroden und Schutzgase.
Das Gasschweißen, auch Autogenschweißen genannt, ist eines der ältesten schmelzmetallbasierten Schweißverfahren und nutzt Sauerstoff und Brenngase zur Verbindung von Metalloberflächen. Typischerweise werden Acetylen oder Benzin als Brenngas verwendet, weshalb man auch von Autogen- oder Oxyacetylen-Schweißen spricht. Andere Gase wie Wasserstoff oder Propan eignen sich zum Löten und Hartlöten, erzeugen jedoch nicht genug Hitze, um Stahl zu schmelzen.
Ein besonderer Vorteil des Gasschweißens ist der Verzicht auf elektrische Energie – ideal, wenn kein Strom zur Verfügung steht. Dieses Verfahren erlaubt das Verbinden von Eisen- und Nichteisenmetallen sowie das Schweißen von dünnen Blechen bis hin zu Stahlplatten. Es gilt als einfach zu erlernen und kostengünstig.
Mit derselben Ausrüstung ist auch das autogene Brennschneiden möglich, indem das Gasgemisch entsprechend angepasst wird.
Das Plasmaschweißen basiert auf einem ähnlichen Prinzip wie das WIG-Schweißen, jedoch ist die Schweißbrenner-Konstruktion so ausgelegt, dass das Schutzgas mit hoher Geschwindigkeit und in einem engen Strahl austritt. Beim Zünden des Lichtbogens mit Schutzgas entsteht Plasma, das sich beim Austritt ionisiert. Dadurch werden Temperaturen von bis zu 28.000 °C erreicht – genug, um jedes Metall zu schmelzen. Die hohen Temperaturen von Plasma- und Autogenbrennern ermöglichen sowohl Schweißen als auch Schneiden.
Plasmaschweißen ist eines der saubersten Schweißverfahren, da die konzentrierte Hitze eine schmale Schweißnaht erzeugt und kaum Spritzer auftreten. Es eignet sich besonders für Anwendungen mit höchsten Präzisionsanforderungen, etwa in der Luft- und Raumfahrt. Aufgrund der geringen Betriebskosten und der hohen Genauigkeit ist das Plasmaschweißen ein gefragtes automatisiertes Verfahren.
Das Unterpulverschweißen (SAW) ähnelt dem Lichtbogenhandschweißen, wobei der Schweißbereich durch Pulver (Flussmittel) geschützt wird. Die automatische oder halbautomatische Technik verwendet einen separaten Pulverbehälter, der das Flussmittel auf die Schweißstelle aufbringt.
Dieses Verfahren liefert stabile, saubere Schweißnähte und ist vielen konventionellen manuellen Methoden überlegen. Es eignet sich hervorragend für Metalle wie Nickel, Stahl und Edelstahl und findet häufig Anwendung beim Rohrleitungsbau, Druckbehältern und Kesselbau.
Das Widerstands- oder Pressschweißen basiert auf der Anwendung von Druck und Strom zwischen zwei Metalloberflächen. Die Werkstücke werden unter hohem Druck zusammengefügt, während durch die Kontaktstelle Strom fließt. Der Widerstand des Metalls erzeugt Hitze, die die Oberflächen verschweißt.
Das Widerstandspunktschweißen (RSW) verwendet zwei Elektroden, um überlappende Metalle zusammenzupressen, während Strom durch die Kontaktstelle fließt. Die dabei entstehende Hitze verschmilzt die Metalle zu einer punktförmigen Schweißverbindung.
Der Schweißvorgang erfolgt in sehr kurzer Zeit (ca. 10–100 Millisekunden) und verbindet die Werkstücke nahezu augenblicklich. Der Bereich um die Schweißlinse bleibt von der Hitze weitgehend unberührt, sodass die Wärmeeinflusszone minimal ist.
Punktschweißen wird meist automatisiert mit Schweißrobotern ausgeführt und ist damit eines der effizientesten Verfahren in der Serienfertigung – besonders attraktiv für die Automobil-, Elektronik- und Fertigungsindustrie.
Das Rollennahtschweißen ist eine Unterart des Punktschweißens, bei der zwei Radelektroden Druck ausüben und Strom durch das Werkstück führen. Je nach Anwendung können einzelne Schweißpunkte oder eine durchgehende Naht erzeugt werden.
Die Verbindungen beim Rollennahtschweißen sind dicht, das Verfahren ist schnell und sauber – ideal für automatisierte Fertigungsprozesse. Die Blechindustrie nutzt Rollennahtschweißen beispielsweise zur Herstellung von Dosen, Heizkörpern und Stahlfässern.
Das Laserstrahlschweißen (LBW) nutzt, wie der Name schon sagt, einen Laserstrahl als konzentrierte Wärmequelle, um Metalle zu schmelzen und zu verbinden. Die hohe Leistungsdichte des Lasers sorgt für eine geringe Wärmeeinflusszone. Die Laserstrahlbreite reicht von 0,2 bis 13 mm, wodurch sich unterschiedlich dicke Materialien effizient verschweißen lassen – oft mit besseren Ergebnissen als bei konventionellen Verfahren.
Laserschweißen erzeugt schnell hochwertige Schweißnähte mit engen Toleranzen. Der Prozess ist in der Regel automatisiert und wird in der Automobil-, Medizin- und Schmuckindustrie eingesetzt.
Obwohl Plasma- und Autogenbrenner sowohl zum Schweißen als auch zum Schneiden verwendet werden können, gilt dies für Laserwerkzeuge nur eingeschränkt. Ein Standard-Laserschneidkopf eignet sich nicht zum Schweißen und ein Laserschweißkopf erreicht nicht die geforderte Schnittgeschwindigkeit und -qualität industrieller Anwendungen.
Das Elektronenstrahlschweißen (EBW) ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem Elektronen durch eine Elektronenkanone auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Beim Auftreffen auf das Grundmetall erzeugen die Elektronen kinetische Wärme, die das Metall aufschmilzt und ein Schmelzbad bildet. Nach dem Abkühlen entsteht die Schweißnaht. Das Verfahren findet in einer Vakuumkammer statt, um Streuungen des Strahls zu vermeiden.
Elektronenstrahlschweißen ermöglicht höchste Präzision und minimiert Verzug – ideal für Anwendungen mit höchsten Anforderungen, z.B. in der Elektronik, Luftfahrt, bei Tanks und Brückenteilen. Auch schwer schweißbare, empfindliche Materialien lassen sich damit sicher verbinden.
Das Reibschweißen ist ein Festkörperverfahren, bei dem – wie der Name schon sagt – Reibungshitze zur Verbindung von Metallen genutzt wird. Dieses Verfahren kommt ohne Schweißbrenner, Schweißstäbe oder Schutzgas aus. Die Verbindung entsteht allein durch die beim schnellen Drehen, Vibrieren oder seitlichen Bewegen der Werkstücke erzeugte Wärme. Nach dem Abkühlen werden Rückstände entfernt.
Reibschweißanlagen sind umweltfreundlicher als andere Methoden, da sie keine schädlichen Schweißrauche oder Gase emittieren. Die einfache Anwendung eignet sich besonders für Bohrer, Pleuelstangen, Achsrohre und Ventile.
Alle Fertigungsverfahren bergen Risiken – das Schweißen bildet hier keine Ausnahme. Es ist unerlässlich, über das richtige Wissen und die passende Ausrüstung zu verfügen, um sich vor Gefahren zu schützen. Neben der Einhaltung von Sicherheitsmaßnahmen ist aktuelle Schutzkleidung wie geeignete Helme und Handschuhe ebenso wichtig.
Moderne Technologien tragen heute erheblich zur Verbesserung der Schweißsicherheit bei, indem sie die Mitarbeitenden schützen und die Automatisierung vorantreiben. Der Einsatz von branchenführenden Sechs-Achs-Robotern ermöglicht es, selbst komplexe Schweißaufgaben auszuführen, ohne dass Menschen unmittelbar mit Werkzeugen oder Werkstücken in Kontakt kommen.
Dennoch bleiben erfahrene Fachkräfte ein unverzichtbarer Bestandteil im Schweißprozess – sie müssen aber nicht mehr direkt an Material oder Ausrüstung arbeiten, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Schweißen blickt auf eine lange Entwicklung zurück: Von den Anfängen in der Bronzezeit mit einfachen Schmiedeschweißverfahren bis hin zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Hobbyisten und Industrie. Es war und ist ein wesentlicher Motor der Industrialisierung und prägt bis heute die Fertigungstechnik.
Mit dem Fortschritt im Schweißen steigen auch die Standards und Normen stetig. Laufend eröffnen sich neue Möglichkeiten, neue Materialkombinationen zu verschweißen und gleichzeitig Festigkeit sowie Prozesssicherheit zu gewährleisten. Durch die jüngsten Entwicklungen im Bereich des Hybridschweißens wird die Schweißtechnik auch künftig maßgeblichen Einfluss auf die Ingenieurwissenschaften nehmen.
