WIG-Schweißen und Lichtbogenhandschweißen – Gleichstrom und Wechselstrom beim WIG einordnen
aiMOOCWIG-Schweißen und Lichtbogenhandschweißen – Gleichstrom und Wechselstrom beim WIG einordnen
QR-Code
WIG-Schweißen und Lichtbogenhandschweißen – Gleichstrom und Wechselstrom beim WIG einordnen
Einleitung
In diesem Lernkurs ordnest Du WIG-Schweißen und Lichtbogenhandschweißen werkstoffbezogen ein. Der Schwerpunkt liegt auf der Frage: Wann wird beim WIG-Schweißen Gleichstrom und wann Wechselstrom eingesetzt – und welche Prozesswirkung steckt dahinter?
Zielgruppe: Ausbildung in Metalltechnik, Konstruktionsmechanik, Anlagenmechanik und verwandten Berufen.
Wichtig: Dieser Lernkurs vermittelt Theorie, Beobachtung und Entscheidungsfähigkeit. Er ersetzt keine Schweißerqualifikation. Praktische Schweißarbeiten dürfen nur in einem dafür vorgesehenen Ausbildungsbereich, mit geeigneter Absaugung und Schutzausrüstung sowie unter Fachaufsicht durchgeführt werden.
Lernziele
Nach dem Kurs kannst Du WIG und Lichtbogenhandschweißen unterscheiden, die übliche Stromart für wichtige Werkstoffgruppen begründet auswählen, die Wirkung von Elektrodenpolung und Wechselstrom erklären und typische Sicherheitsmaßnahmen zu Schweißrauch, Lichtbogenstrahlung, Hitze, elektrischem Strom und Brandgefahr nennen.
Lerneinheit 1: Zwei Lichtbogenverfahren – zwei Elektrodenkonzepte
Beim WIG-Schweißen brennt der Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Ein Zusatzwerkstoff kann getrennt zugeführt werden. Das Schmelzbad wird durch ein inertes Schutzgas, häufig Argon, gegen die Atmosphäre geschützt.
Beobachtungsauftrag zum Bild: Suche Wolframelektrode, Schutzgas, Lichtbogen, Schmelzbad und Zusatzwerkstoff. Welche Funktion übernimmt die Elektrode – und welche gerade nicht?
Beim Lichtbogenhandschweißen oder E-Hand-Schweißen ist die Stabelektrode abschmelzend. Ihr Kernstab liefert Zusatzwerkstoff. Die Umhüllung bildet unter anderem Schutzgas und Schlacke.
Merksatz: WIG trennt Lichtbogenträger und Zusatzwerkstoff. Beim E-Hand-Schweißen ist die Stabelektrode zugleich Lichtbogenträger und Zusatzwerkstoff.
Lerneinheit 2: WIG mit Gleichstrom
Für un- und niedriglegierte Stähle sowie nichtrostende Stähle wird WIG in der Regel mit Gleichstrom und negativ gepolter Wolframelektrode geschweißt. Diese Anordnung wird häufig als DCEN bezeichnet.
| Merkmal | Typische Wirkung |
|---|---|
| Elektrode | Wolframelektrode am Minuspol |
| Werkstück | am Pluspol |
| Prozesswirkung | gute Strombelastbarkeit der Wolframelektrode und konzentrierter Einbrand |
| typische Werkstoffe | unlegierte Stähle, niedriglegierte Stähle, nichtrostende Stähle; weitere Werkstoffe je nach Schweißanweisung |
Entscheidungsfrage: Du sollst einen dünnwandigen Halter aus nichtrostendem Stahl WIG-schweißen. Welche Stromart erwartest Du an einer passenden WIG-Stromquelle? Gleichstrom mit negativer Wolframelektrode ist die übliche Zuordnung.
Lerneinheit 3: WIG mit Wechselstrom bei Aluminium
Aluminium besitzt eine sehr beständige Oxidschicht. Aluminiumoxid schmilzt bei deutlich höherer Temperatur als der metallische Grundwerkstoff. Deshalb reicht es nicht, nur den Grundwerkstoff aufzuschmelzen.
Beim WIG-Schweißen von Aluminium wird im Regelfall Wechselstrom verwendet. Die Polarität wechselt fortlaufend. Der Anteil mit negativer Wolframelektrode begünstigt Einbrand und eine geringere thermische Belastung der Elektrode. Der Anteil mit positiver Wolframelektrode unterstützt die Reinigungswirkung an der Werkstückoberfläche.
Die Aufnahme zeigt eine experimentelle WIG-AC-Schweißung an Aluminium 6061. Die helle Zone neben der Naht macht die für WIG-AC typische Oberflächenreinigung sichtbar.
Merksatz: Bei WIG gilt für die Ausbildung als sichere Grundzuordnung: Stähle meist DCEN – Aluminium und Magnesium meist AC. Abweichende Spezialverfahren sind möglich und werden nur nach freigegebener Schweißanweisung eingesetzt.
Prozessvideo 1: WIG-Aluminium mit AC beobachten
Das Video stammt vom Schweißtechnikhersteller EWM und zeigt Vorbereitung und WIG-Schweißen von Aluminium. Die im Video gezeigte Anwendung nutzt AC. Die fachlichen Aussagen wurden mit den unten genannten Fachquellen zu WIG, Aluminium und Wechselstrom abgeglichen.
Beobachtungsauftrag: Notiere, wann Werkstück, Brenner und Elektrode vorbereitet werden. Beobachte anschließend Lichtbogen, Schmelzbad und Nahtoberfläche.
Entscheidungsauftrag: Würdest Du bei derselben Aluminiumaufgabe ohne weitere Schweißanweisung auf WIG-DC umstellen? Begründe Deine Entscheidung mit der Oxidschicht und der Reinigungswirkung.
Lerneinheit 4: AC-Balance verstehen
Moderne WIG-AC-Stromquellen erlauben häufig eine Einstellung der AC-Balance. Damit wird das Verhältnis der Polaritätsanteile beeinflusst.
| Veränderung | Tendenz |
|---|---|
| mehr Anteil Elektrode negativ | mehr Einbrandwirkung und geringere Elektrodenbelastung |
| mehr Anteil Elektrode positiv | stärkere Reinigungswirkung, aber höhere thermische Belastung der Wolframelektrode |
Wichtig: Die richtige Einstellung hängt von Werkstoff, Oxidzustand, Elektrode, Stromstärke, Gerät und Schweißanweisung ab. Es gibt keinen universellen Prozentwert für alle Anwendungen.
Lerneinheit 5: Lichtbogenhandschweißen richtig einordnen
Beim Lichtbogenhandschweißen ist die Stromart nicht allein aus dem Grundwerkstoff abzuleiten. Entscheidend sind Stabelektrode, Umhüllung, Herstellerangabe und Schweißanweisung. Je nach Elektrodentyp können Gleichstrom, bestimmte Polungen oder Wechselstrom zulässig sein.
Merksatz: Beim E-Hand-Schweißen nie pauschal „immer Plus“, „immer Minus“ oder „immer AC“ annehmen. Elektrodenkennzeichnung, Datenblatt und Schweißanweisung entscheiden.
Prozessvideo 2: Lichtbogenhandschweißen beobachten
Das Video zeigt Aufbau, Zündung, Schmelzbad und Schlacke beim Lichtbogenhandschweißen. Die verfahrensbezogenen Aussagen wurden mit Fachinformationen zum E-Hand-Schweißen abgeglichen.
Beobachtungsauftrag: Achte auf Stabelektrode, Lichtbogenlänge, Abschmelzen, Schlacke und Elektrodenwechsel.
Entscheidungsauftrag: Welche Angaben müsstest Du zusätzlich kennen, bevor Du Gleichstrompolung oder Wechselstrom verbindlich auswählst? Entscheidend sind mindestens Elektrodentyp, Herstellerangabe und gültige Schweißanweisung.
Ausbildungsfall: Drei Bauteile, drei Entscheidungen
Du arbeitest in einer Ausbildungswerkstatt. Für einen Baugruppenauftrag liegen drei Aufgaben vor:
| Bauteil | Werkstoffsituation | Ausbildungsentscheidung |
|---|---|---|
| Halter | 2 mm nichtrostender Stahl | WIG, üblicherweise Gleichstrom mit negativer Wolframelektrode |
| Abdeckung | 3 mm Aluminiumlegierung | WIG, im Regelfall Wechselstrom |
| Montagekonsole | unlegierter Baustahl, Reparatur mit Stabelektrode | Lichtbogenhandschweißen; Stromart und Polung nach Elektrodendaten und Schweißanweisung |
Deine Aufgabe: Begründe jede Entscheidung nicht mit „macht man so“, sondern mit Werkstoff, Elektrodenart und Prozesswirkung.
Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall
| Hilfestufe | Hinweis |
|---|---|
| Hilfe 1 | Frage zuerst: Ist die Elektrode beim Verfahren abschmelzend oder nicht abschmelzend? |
| Hilfe 2 | Frage beim WIG: Muss eine stabile Oxidschicht wie bei Aluminium prozessbedingt mitberücksichtigt werden? |
| Hilfe 3 | Nutze die Grundregel: Stähle beim WIG meist DCEN, Aluminium und Magnesium meist AC. Beim E-Hand entscheidet das Elektroden-Datenblatt mit. |
Basisaufgabe mit Feedback
Aufgabe: Ordne „nichtrostender Stahl“ und „Aluminium“ der üblichen WIG-Stromart zu.
Feedback: Nichtrostender Stahl wird beim WIG üblicherweise mit Gleichstrom und negativer Wolframelektrode geschweißt. Aluminium wird im Regelfall mit Wechselstrom geschweißt, weil die Wechselpolung die notwendige Reinigungswirkung an der oxidbehafteten Oberfläche unterstützt.
Anwendungsaufgabe mit Feedback
Aufgabe: Eine Stabelektrode soll an einer Gleichstromquelle eingesetzt werden. Ein Lernender schlägt vor, die Elektrode immer an Plus anzuschließen. Bewerte.
Feedback: Die Aussage ist zu pauschal. Beim Lichtbogenhandschweißen hängt die zulässige Polung vom Elektrodentyp und Herstellerdatenblatt ab. Eine fachgerechte Entscheidung stützt sich deshalb auf Elektrodenkennzeichnung, Datenblatt und Schweißanweisung.
Transferaufgabe mit Feedback
Aufgabe: Eine Aluminium-WIG-Schweißung zeigt eine schlecht benetzbare, oxidbehaftete Oberfläche. Ein Lernender erhöht nur den Strom, ohne Stromart, Oberflächenzustand oder AC-Balance zu prüfen. Bewerte das Vorgehen.
Feedback: Mehr Strom allein löst die Werkstoffaufgabe nicht zuverlässig. Bei Aluminium müssen Oxidschicht, Oberflächenvorbereitung und die AC-Reinigungswirkung gemeinsam betrachtet werden. Eine freigegebene Schweißanweisung und geeignete AC-Einstellung sind deshalb wichtiger als ein pauschales Erhöhen des Stroms.
Arbeitsschutz: vor jeder Prozessbeobachtung mitdenken
Lichtbogenschweißen bringt mehrere Gefährdungen gleichzeitig mit sich. Die DGUV nennt unter anderem elektrischen Strom, Lichtbogenstrahlung, thermische Energie, Gefahrstoffe und Prozessgase.
| Gefahr | Konsequenz im Ausbildungsbereich |
|---|---|
| Schweißrauch und Gase | geeignete Erfassung an der Entstehungsstelle und Lüftung nach Gefährdungsbeurteilung |
| UV-, sichtbare und IR-Strahlung | geeigneter Schweißerschutzfilter, geschlossene Schutzkleidung und Abschirmung für Umstehende |
| Hitze, Spritzer, heiße Bauteile | geeignete Schutzkleidung und Handschuhe; heiße Teile kennzeichnen und sicher ablegen |
| elektrischer Strom | intakte Leitungen, trockene geeignete Ausrüstung, sichere Anschlüsse und Beachtung der Betriebsanweisung |
| Brand- und Explosionsgefahr | brennbare Stoffe entfernen oder abschirmen, Brandgefährdung beurteilen und betriebliche Freigaben beachten |
Sicherheitsgrenze dieses Kurses: Beobachtungs-, Analyse- und Entscheidungsaufgaben können digital bearbeitet werden. Zünden eines Lichtbogens, Schweißversuche und Geräteeinstellungen erfolgen nur im geeigneten Ausbildungsbereich unter Fachaufsicht. Der Lernkurs erteilt keine Schweißerqualifikation.
Kurzcheck: Werkstoff – Stromart – Wirkung
| Situation | Grundzuordnung | Begründung |
|---|---|---|
| WIG an unlegiertem Stahl | DC, Wolframelektrode negativ | konzentrierter Einbrand und hohe Elektrodenbelastbarkeit |
| WIG an nichtrostendem Stahl | DC, Wolframelektrode negativ | übliche WIG-Polung für Stahlwerkstoffe |
| WIG an Aluminium | AC | Wechsel von Einbrand- und Reinigungswirkung |
| WIG an Magnesium | meist AC | vergleichbare Anforderung durch stabile Oxidschicht |
| Lichtbogenhandschweißen | abhängig von Elektrode | Herstellerangabe und Schweißanweisung sind maßgeblich |
Fachquellen und Medienprüfung
Die fachlichen Kernaussagen wurden mit folgenden Quellen abgeglichen:
- DGUV Information 209-010 Lichtbogenschweißen: Gefährdungen und Schutzmaßnahmen.
- EWM Fachwissen WIG-Schweißen: Verfahrensprinzip und Schweißparameter.
- EWM Fachwissen WIG und Werkstoffe: Gleichstrom, Wechselstrom und Aluminiumoxid.
- EWM Fachwissen E-Hand: Stabelektrode, Umhüllung, Stromart und Polung.
- Fronius Welding Know-how: WIG-AC und Aluminium.
- Wikipedia Wolfram-Inertgas-Schweißen: Überblick und Polung.
- Wikipedia Lichtbogenhandschweißen: Verfahrensprinzip und Sicherheit.
Die verwendeten Bilder stammen aus Wikimedia Commons. Die ausgewählten Dateien sind als Public Domain, CC BY-SA oder vergleichbar frei nachnutzbar gekennzeichnet. Maßgeblich bleibt jeweils die Lizenzseite der Datei. Die YouTube-Videos werden nur eingebettet; die Rechte verbleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern.
- TIG welding.jpg: Public Domain.
- GTAW-de.svg: CC BY-SA 3.0 und GFDL.
- TIG Weld low magnification.jpg: Public Domain.
- TIG weld etch zone closeup.jpg: Public Domain.
- Tig Welding WP9.jpg: CC BY-SA 4.0.
- SMAW weld area.svg: freie US-Government-/Public-Domain-Grundlage.
- Arc welding electrodes and electrode holder.triddle.jpg: Public Domain.
- Shielded Metal Arc Welding .jpg: CC BY-SA 4.0.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Stromart wird beim WIG-Schweißen von unlegiertem Stahl üblicherweise verwendet? (Gleichstrom mit negativer Wolframelektrode) (!Wechselstrom mit ständig wechselnder Polung) (!Nur positiver Gleichstrom an der Wolframelektrode) (!Die Stromart ist grundsätzlich bedeutungslos)
Welche Stromart wird beim WIG-Schweißen von Aluminium im Regelfall eingesetzt? (Wechselstrom) (!Nur Gleichstrom mit negativer Wolframelektrode) (!Nur gepulster Gleichstrom) (!Ausschließlich Wechselstrom ohne Schutzgas)
Welche Aufgabe hat die Wolframelektrode beim WIG-Schweißen? (Sie trägt den Lichtbogen und schmilzt im Normalbetrieb nicht als Zusatzwerkstoff ab) (!Sie bildet die Schlackeschicht) (!Sie ersetzt das Schutzgas) (!Sie ist immer der abschmelzende Zusatzwerkstoff)
Was unterstützt die positive Elektrodenphase beim WIG-AC-Schweißen von Aluminium? (Die Reinigungswirkung an der Werkstückoberfläche) (!Das Entstehen einer Schlackeschicht) (!Das Abschmelzen einer Stabelektrode) (!Das vollständige Abschalten des Lichtbogens)
Welche Aussage trifft für die negative Wolframelektrode beim WIG-DC-Schweißen zu? (Sie ermöglicht die übliche Gleichstrompolung für Stahlwerkstoffe) (!Sie wird nur beim Lichtbogenhandschweißen verwendet) (!Sie erzeugt zwangsläufig eine Schlackeschicht) (!Sie ist nur bei Aluminium zulässig)
Welche Elektrode ist beim Lichtbogenhandschweißen typisch? (Eine abschmelzende umhüllte Stabelektrode) (!Eine nicht abschmelzende Wolframelektrode) (!Eine Kohleelektrode ohne Zusatzfunktion als heutiger Standard) (!Eine endlose blanke Drahtelektrode aus einer Drahtrolle)
Wovon hängt die zulässige Stromart beim Lichtbogenhandschweißen wesentlich ab? (Vom Elektrodentyp und den Herstellerangaben) (!Nur von der Farbe des Elektrodenhalters) (!Nur von der Werkstücklänge) (!Nur von der Umgebungstemperatur)
Warum ist bei Aluminium die Oxidschicht für das WIG-Schweißen wichtig? (Sie ist thermisch sehr beständig und muss prozessgerecht berücksichtigt werden) (!Sie übernimmt die Funktion des Schutzgases) (!Sie macht jede Oberflächenvorbereitung überflüssig) (!Sie verhindert grundsätzlich jede Lichtbogenzündung)
Welche Schutzmaßnahme ist wegen Schweißrauch besonders wichtig? (Eine geeignete Erfassung und Absaugung nach Gefährdungsbeurteilung) (!Nur eine dunkle Schutzscheibe) (!Nur Gehörschutz) (!Das Ausschalten des Schutzgases)
Welche Aussage beschreibt die Grenze dieses Lernkurses richtig? (Der Kurs ersetzt keine Schweißerqualifikation und praktische Arbeiten erfolgen nur unter Fachaufsicht) (!Der Kurs berechtigt allein zum selbstständigen Schweißen) (!Nach dem Quiz darf ohne Aufsicht geschweißt werden) (!Die Sicherheitsregeln gelten nur beim Lichtbogenhandschweißen)
Memory
| WIG-Schweißen | nicht abschmelzende Wolframelektrode |
| Lichtbogenhandschweißen | abschmelzende umhüllte Stabelektrode |
| DCEN | Elektrode am Minuspol |
| Wechselstrom | wechselnde Polarität |
| Aluminiumoxid | Anlass für die Reinigungswirkung beim WIG-AC |
| Schlacke | Schutzschicht beim E-Hand-Schweißen |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Stromart oder Entscheidung |
|---|---|
| WIG an unlegiertem Stahl | Gleichstrom mit negativer Wolframelektrode |
| WIG an nichtrostendem Stahl | Gleichstrom mit negativer Wolframelektrode |
| WIG an Aluminium | Wechselstrom im Regelfall |
| WIG an Magnesium | Wechselstrom im Regelfall |
| Lichtbogenhandschweißen | Stromart nach Elektrodendaten und Schweißanweisung |
Kreuzworträtsel
| Wolfram | Welches Metall bildet die nicht abschmelzende Elektrode beim WIG-Schweißen? |
| Argon | Welches Edelgas wird beim WIG-Schweißen häufig als Schutzgas verwendet? |
| Gleichstrom | Welche Stromart wird beim WIG-Schweißen von Stahl meist eingesetzt? |
| Wechselstrom | Welche Stromart wird beim WIG-Schweißen von Aluminium meist eingesetzt? |
| Schlacke | Welche Schutzschicht entsteht beim Lichtbogenhandschweißen aus der Elektrodenumhüllung? |
| Elektrode | Welches Bauteil trägt bei beiden Verfahren den Lichtbogen? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Bauteilbild analysieren: Beschrifte auf der WIG-Zeichnung Elektrode, Schutzgas, Lichtbogen und Schmelzbad.
- E-Hand-Bildanalyse: Markiere auf der E-Hand-Zeichnung Stabelektrode, Schlacke, Schmelzbad und Grundwerkstoff.
- Stromart-Karte: Gestalte eine Lernkarte mit der Grundregel „Stahl beim WIG meist DCEN“ und einer kurzen Begründung.
- AC-Karte: Gestalte eine Lernkarte „Aluminium beim WIG meist AC“ und erkläre die Reinigungswirkung in zwei Sätzen.
Standard
- Videoanalyse Aluminium: Sieh das EWM-Video an und protokolliere drei sichtbare Vorbereitungsschritte sowie zwei Merkmale der Schweißphase.
- Elektrodendaten lesen: Nutze im Unterricht ein reales Elektroden-Datenblatt und leite zulässige Stromart und Polung daraus ab.
- Gefährdungscheck: Erstelle für einen Ausbildungs-Schweißplatz eine Checkliste zu Schweißrauch, Strahlung, Hitze, Strom und Brandgefahr.
- Nahtvergleich: Vergleiche zwei bereitgestellte Nahtfotos und begründe, welche Hinweise Du auf WIG beziehungsweise E-Hand erkennst.
Schwer
- Ausbildungsfall lösen: Erstelle für Halter, Aluminiumabdeckung und Montagekonsole eine begründete Prozess- und Stromartentscheidung.
- AC-Balance erklären: Entwickle eine Skizze, die zeigt, wie sich mehr negativer beziehungsweise positiver Elektrodenanteil tendenziell auswirkt.
- Fehlentscheidung prüfen: Analysiere den Satz „Aluminium schweißt man beim WIG einfach mit mehr Gleichstrom“ und widerlege ihn fachlich.
- Erklärvideo planen: Plane ein 90-Sekunden-Erklärvideo zu DC und AC beim WIG. Verwende nur sichere Demonstrationen ohne Lichtbogenzündung, sofern keine Fachaufsicht und kein geeigneter Ausbildungsbereich bereitstehen.
|
|
Lernkontrolle
- Werkstoffentscheidung: Für ein Bauteil aus nichtrostendem Stahl und eines aus Aluminium stehen dieselbe AC/DC-WIG-Stromquelle und geeignete Zusatzwerkstoffe bereit. Begründe für beide Bauteile die Stromart.
- Verfahrensvergleich: Erkläre, warum die Stromart beim WIG stärker über Werkstoff und Oxidverhalten eingeordnet wird, während beim Lichtbogenhandschweißen zusätzlich der konkrete Elektrodentyp maßgeblich ist.
- Prozesswirkung übertragen: Ein Aluminiumbauteil zeigt unzureichende Oberflächenreinigung. Nenne drei Punkte, die vor einem bloßen Erhöhen der Stromstärke geprüft werden sollten, und begründe.
- Sicherheitsentscheidung: In einer Werkstatt fehlt die wirksame Erfassung von Schweißrauch. Begründe, warum eine praktische Übung nicht allein mit persönlicher Schutzausrüstung kompensiert werden sollte.
- Aussage bewerten: „E-Hand läuft immer mit Elektrode Plus.“ Prüfe die Aussage und beschreibe, welche Informationen für eine belastbare Entscheidung fehlen.
- Prozesswahl: Ein Reparaturbauteil aus Baustahl befindet sich an einer schwer zugänglichen Montagestelle. Vergleiche WIG und E-Hand hinsichtlich Schutzsystem, Handhabung und Stromartentscheidung, ohne eine praktische Schweißanweisung zu ersetzen.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen können, dass Du WIG und Lichtbogenhandschweißen anhand der Elektrodenfunktion unterscheidest, Stahl beim WIG begründet DCEN zuordnest, Aluminium und Magnesium im Regelfall WIG-AC zuordnest, Reinigungs- und Einbrandwirkung von AC qualitativ erklärst, beim E-Hand-Schweißen Herstellerdaten und Schweißanweisung zur Stromart heranziehst und die zentralen Gefährdungen durch Schweißrauch, Strahlung, Hitze, elektrischen Strom und Brand erkennst. Eine praktische Schweißerqualifikation ist nicht Bestandteil dieses Lernnachweises.
OERs zum Thema
Verknüpfte Lernbereiche
aiMOOC-Projekte
MOOCwiki · Deutsch
Nach dem Lernen ist vor dem Lernen
Entdecke direkt den nächsten Lernkurs. Weitere Inhalte erscheinen, wenn Du weiter nach unten scrollst.
Zur MOOCwiki-HauptseiteMediathek
Mediathek wird aus dem Wiki geladen ...
Keine passenden Inhalte gefunden. Bitte ändere Suche oder Filter.