Schweißen & Schneiden

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Qualität für heiße Herausforderungen

Das Verfahrensgebiet der Schweißtechnik ist äußerst umfangreich. Nach ISO 4063 werden weit über 100 unterschiedliche Verfahren definiert. Dementsprechend vielfältig ist auch das Angebot an Gasen und Gasgemischen, das Messer Ihnen für diesen Bereich bietet.

Typische Anwendungsfelder sind die Autogen-Verfahren, die mit Brenngas/Luft oder bevorzugt mit Brenngas/Sauerstoff-Gemischen betrieben werden. Beim Lichtbogenschweißen, bei dem die erforderliche Wärmeenergie für den Prozess durch einen Lichtbogen erzeugt wird, sind Schweißschutzgase unentbehrlich. Dasselbe gilt für das WIG- und MIG-Schweißen, bei dem heute Mischgase den Markt dominieren, wobei als Gemischkomponenten nicht nur Argon und CO2, sondern auch Sauerstoff, Helium, Wasserstoff und Stickstoff möglich sind.

Die Vielfalt dieser standardisierten Gasgemische für die genannten Anwendungen ist inzwischen sehr groß. Messer vertreibt seine Schweißschutzgaspalette in einem klar gegliederten System unter gruppenweit einheitlichen Markennamen, die sich an den zu verarbeitenden Grundwerkstoffen orientieren:

Ferroline - Schweißschutzgase für un- und niedriglegierte Stähle
Inoxline - Schweißschutzgase für hochlegierte Stähle und Ni-Basis-Legierungen
Aluline - Schweißschutzgase für Aluminium und Nichteisenmetalle

 Als Hersteller technischer Gase beschäftigen wir uns nicht nur mit den Verfahren, bei denen technische Gase zum Einsatz kommen, sondern auch mit Verfahren, die hierzu in wirtschaftlichem und qualitativem Wettbewerb stehen. Welches Schweißschutzgas für Ihre Anwendung optimal ist, zeigt Ihnen unser Beratungsdienst gerne: im Rahmen einer persönlichen Beratung und durch Vorführungen vor Ort.

Eine grobe Einteilung erlauben die Fertigungsverfahren:
Trennen, Fügen, Beschichten.
 

Schweißverfahren

Schweißverfahren

Übersicht über die Schweißverfahren

Schweißverfahren für MIG und MAG-Schweißen

Das MIG-MAG-Schweißen bzw. Metalschutzgasschweißen ist das meist verbreitete Schweißverfahren. In Abhängigkeit vom zu schweißenden Grundwerkstoff und der verwendeten Schutzgase werden die Verfahren unterteilt in:

  • Metall-Aktivgas Schweißen (MAG)
  • Metall-Inertgas Schweißen (MIG)

Folgendes Bild zeigt den Aufbau eines MIG-MAG-Schweiß-Prozesses.

 

Der Aufbau des Verfahrens ist in beiden Fällen gleich. Eine endlose Drahtelektrode wird von einer Drahtfördereinrichtung dem Lichtbogen zugeführt und unter einem Schutzgasmantel abgeschmolzen.

Die Schutzgase haben je nach Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften und somit verschiedene Einflüsse auf das Schweißergebnis. Die Hauptaufgabe ist die Abschirmung der flüssigen Schmelze von der Atmosphäre. Diese enthält Stickstoff, Sauerstoff und Feuchtigkeit, die sich, je nach zu schweißendem Werkstoff, negativ auf die Schweißnaht auswirken oder sogar zum Versagen der Schweißung führen.

Schutzgase haben folgenden Einflüsse auf das Verfahren:

  • die Art des Werkstoffüberganges
  • das Fließverhalten der Schmelze
  • das Zündverhalten des Lichtbogens
  • die Lichtbogenstabilität
  • die Wärmeübertragung
  • das Einbrandprofil
  • die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes
  • die Spritzerhäufigkeit und -größe

WIG-Schweißverfahren

Das WIG-Schweißen ist für alle metallischen Werkstoffe geeignet. Beim WIG-Schweißen brennt der Lichtbogen zwischen dem Bauteil und einer nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode. Der Schweißzusatzwerkstoff wird hier getrennt zugeführt, dies kann manuell oder mechanisiert erfolgen. Das Schutzgas hat die Aufgabe, die Elektrode und das Schmelzbad vor den negativen Einflüssen der Atmosphäre zu schützen. Besonders der Sauerstoff würde zu einer Zerstörung der Elektrode führen.

Der Schweißprozess kann sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden. Gleichstrom mit negativ gepolter Elektrode wird üblicherweise zum Schweißen von Stählen, Kupfer, Nickellegierungen, Titan und Zirkonium verwendet. Bei Aluminium-schweißen wird Wechselstrom eingesetzt.

Das Bild zeigt den Aufbau eines WIG-Schweißverfahrens

 

Beim WIG-Schweißen werden folgende Gase verwendet

Messer Industriegase liefert Schutzgase für das WIG-Schweißen. Diese sind Inertgase wie Argon und Helium oder Mischungen. Bei hochlegierten Stählen und Ni-Basis-Werkstoffen wird als reduzierende Komponente ein kleiner Anteil (2 % bis 7,5 %) Wasserstoff zugemischt. Bei Leichtmetallen und Kupfer hat sich je nach Werkstückdicke ein Zusatz von Helium bewährt (bis zu 90 %).

3D-Druck Verfahren / Additive Fertigung Verfahren

Die heutigen Verfahren zur additiven Fertigung von Metallen lassen sich nach Werkstoffzufuhr und Energiequelle einteilen:

Energiequelle

 

Werkstoffzufuhr

Laserstrahl

Elektronstrahl

Lichtbogen /
Plasmastrahl

Pulverbett

     

Pulverspritzen

     

Drahtzufuhr

     

 

Pulverbett Verfahren

Die heute bekanntesten Verfahren arbeiten mit einem Pulverbett. Hier werden Lage für Lage Pulverschichten erzeugt und das Bauteil schichtweise erschmolzen. Als Energiequelle kann dabei nur ein Laser- oder Elektronenstrahl verwendet werden. Demzufolge wird vom Laserstrahlschmelzen (LBM= Laser Beam Melting) bzw. Elektronenstrahlschmelzen (EBM= Electron Beam Melting) gesprochen.

 

Pulverspritzen Verfahren

Für das Spritzen von Pulvern wird ein Trägergas benötigt, so dass ein Elektronenstrahl als Energiequelle nicht eingesetzt werden kann. Pulverspritzen mit Laserstrahl wird bereits unter dem Namen Laser-Metallauftragen (LMD = Laser Metal Deposition) für die additive Fertigung verwendet.

Der Einsatz eines Lichtbogens in Form eines Plasmastrahls ist als Plasma-Pulver-Auftragschweißen schon seit vielen Jahren im Bereich des Beschichtens bekannt. Auch in der additiven Fertigung gibt es Bestrebungen, dieses Verfahren einzusetzen.

 

Drahtzufuhr Verfahren

Additive Fertigungsverfahren mit einer Drahtzufuhr können grundsätzlich mit allen dargestellten Energiequellen betrieben werden. Bislang sind diese Verfahren noch selten im industriellen Einsatz zu finden.

Welche Schutzgase können für 3D-Druck Verfahren verwendet werden?

Messer bietet Schutzgase für den 3D-Druck. Die Auswahl des Gases hängt maßgeblich vom zu druckenden Werkstoff ab.

Werkstoff

Geeignete Komponenten für Schutzgasgemische

Titan

Argon, Helium

Aluminium

Argon, Helium, Stickstoff

Austenitischer Stahl,
Nickel

Argon, Helium, Stickstoff, Wasserstoff

Ferritischer Stahl

Argon, Helium, Stickstoff

Weitere Werkstoffe auf Anfrage.

 

Vorteile:

  • geeignet für Kleinserien und Prototypenbau
  • komplexe Bauteile können kostengünstig in Kleinserie gebaut werden.
  • schnelle Fertigung von komplexen Bauteilen

Laserschweißen und Laserschweißverfahren

Das Laserschweißen ist ein relativ junges Fügeverfahren, als Wärmequelle wird ein fokussierter Laserstrahl genutzt. Die hohe Energiedichte des Laserstrahls führt zu tiefem, schmalem Einbrand bei hoher Schweißgeschwindigkeit mit geringer Wärmeeinbringung und geringem Verzug.

Die berührungslose Arbeitsweise sorgt für einen nahezu verschleißfreien Werkzeugeinsatz. Das Laserschweißen kommt bei fast allen metallischen Konstruktionswerkstoffen zum Einsatz. Je nach Energiedichte werden Wärmeleitungs- und Tiefschweißen unterschieden. Als Strahlquellen kommen Kohlendioxid-, Festkörper- oder Dioden-Laser zum Einsatz.

Welche Gase wird beim Laserschweißen verwendet?

Auch beim Laser geht nichts ohne Schutzgas. Je nach Art des Werkstoffes und des Bauteiles kommen oft Schutzgasgemische zum Einsatz. Aufgrund der Vielzahl der Materialien sich Gemische mit speziellen Zusatzkomponenten durchgesetzt. Messer Industriegase liefert Gase und Know-how für Ihren Bedarf.

Welche Vorteile bietet Laserschweißverfahren?

Der Einsatz von Gasgemischen statt reinem Helium ist nur dann wirtschaftlich, wenn dabei Nahtqualität und Verfahrenssicherheit nicht leiden. Wir beraten und unterstützen sie gerne.

Funktionsweise MSG-Löten / MIG-Löten

Das Metall-Schutzgas (MSG) Löten ähnelt dem MAG-Schweißen. Eine endlose Drahtelektrode, das Lot, wird von einer Drahtfördereinrichtung dem Lichtbogen zugeführt und unter einem Schutzgasmantel abgeschmolzen. Die Schutzgase haben je nach Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften und somit verschiedene Einflüsse auf das Lötergebnis. Durch die richtige Wahl der Parameter – Strom, Spannung, Drahtvorschub - wird das Anschmelzen der Oberflächen der zu fügenden Bauteile verhindert. Es entsteht eine Verbindung wie beim Flammlöten. Häufig verwendete Lot-Werkstoffe sind:

Bezeichnung

Lot-Stoff

Schmelzbereich

[°C]

Streckgrenze

[N/mm²]

Zugfestigkeit

[N/mm²]

Dehnung

[%]

CuSi3

900 - 1025

250>120

340 - 460

40-46

CuAl8

1030 - 1040

180

380 - 450

40

CuAl8Ni2

1030 - 1050

290

530 - 590

>30

CuAl5Mn1Ni1

1043 - 1074

-

430

35

 

Welche Gase benötigt man zum MSG-Löten?

Messer liefert Schutzgase für das MSG- Löten. Dies sind häufig die Inertgase wie Argon und Helium oder Mischungen. Weiterhin gibt es Anwendungen mit geringen Anteilen von Aktivgasen

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