In modernen Schlossereien und Fertigungsbetrieben wird Kohlenstoffstahl – umgangssprachlich häufig als Schwarzstahl bezeichnet – überwiegend mit dem schnellen und produktiven MIG/MAG-Verfahren geschweißt. Wenn jedoch dünnwandige Rohrleitungen, Präzisionsrahmen, Abgaskrümmer oder andere Bauteile eine besonders kontrollierte Wärmeeinbringung und saubere Schweißnaht erfordern, bietet das WIG-Verfahren entscheidende Vorteile. Moderne Schweißgeräte decken unterschiedliche Verfahren ab; für präzise Arbeiten an Schwarzstahl sind insbesondere geeignete WIG-Geräte interessant.
Unlegierter Stahl gilt grundsätzlich als gut schweißbar. Trotzdem treten beim WIG-Schweißen von Schwarzstahl häufig Probleme auf: Das Schweißbad brodelt, Funken treten aus dem Material aus, auf der Naht entstehen harte silikatische Ablagerungen und die Wolframelektrode wird schnell verunreinigt. Dieser Ratgeber erklärt, wie Schwarzstahl mit WIG geschweißt wird, worauf bei der Materialvorbereitung zu achten ist und wie sich Schweißzusatz, Elektrode, Schutzgas und Stromstärke sinnvoll auswählen lassen.
- Kann man Schwarzstahl mit WIG schweißen?
- Walzzunder und beruhigter Stahl: Warum brodelt und sprüht das Schweißbad?
- Welcher Schweißdraht eignet sich für Schwarzstahl?
- Welche Wolframelektrode eignet sich für Schwarzstahl?
- Wie stellt man das WIG-Schweißgerät für Schwarzstahl ein?
- Brennerführung, Gaslinse und „Walking the Cup“
- Zusammenfassung
- Reines Schutzgas: Beim WIG-Schweißen von Kohlenstoffstahl wird reines Argon verwendet. Ein Argon-CO₂-Gemisch aus dem MIG/MAG-Bereich ist für die Wolframelektrode ungeeignet.
- Geeigneter Schweißzusatz: Drähte der Gruppen ER70S-6 beziehungsweise SG2 und SG3 enthalten Silizium und Mangan, die Sauerstoff und Verunreinigungen im Schweißbad binden.
- Saubere Oberfläche: Rost, Farbe und Walzzunder müssen im Bereich der Verbindung vollständig entfernt werden. WIG verzeiht eine unzureichende Materialvorbereitung deutlich weniger als MIG/MAG oder MMA.
Kann man Schwarzstahl mit WIG schweißen?
Ja. Das WIG-Schweißen von Schwarzstahl ist insbesondere im Rohrleitungsbau, bei Präzisionskonstruktionen und bei Bauteilen mit hohen Anforderungen an die Nahtqualität eine bewährte Methode. Aufgrund der geringeren Schweißgeschwindigkeit und des höheren Gasverbrauchs wird das Verfahren jedoch seltener für die Serienfertigung dicker Profile oder einfacher Zaunelemente eingesetzt. Grundlagen zum Werkstoff erläutert der Beitrag Schwarzstahl und Kohlenstoffstahl – Eigenschaften und Schweißbarkeit.
Für solche Arbeiten eignen sich vor allem WIG-Schweißgeräte, die einen stabilen Gleichstrom und eine präzise Regelung des Schweißstroms ermöglichen. Da Schwarzstahl mit Gleichstrom geschweißt wird, reicht in vielen Fällen ein professionelles WIG-DC-Schweißgerät vollständig aus. Ein AC/DC-Gerät kann ebenfalls verwendet werden, muss jedoch auf den DC-Betrieb eingestellt werden.
Ein häufiger Fehler besteht darin, beim WIG-Schweißen ein Argon-CO₂-Gemisch zu verwenden, das eigentlich für MIG/MAG-Schweißgeräte vorgesehen ist. Das WIG-Verfahren benötigt ein inertes Schutzgas. Bereits ein Anteil aktiven Kohlendioxids kann die erhitzte Wolframelektrode angreifen und ihre Standzeit deutlich verkürzen. Für Schwarzstahl wird deshalb reines Argon eingesetzt. Die Unterschiede zwischen den Gasen beschreibt der Ratgeber Schutzgas für WIG und MIG/MAG richtig auswählen.
Eine berührungslose HF-Zündung erleichtert das saubere Zünden des Lichtbogens und reduziert das Risiko, Wolfram in das Schweißbad einzutragen. Lift-WIG ist grundsätzlich möglich, verlangt aber eine sorgfältigere Zündtechnik. Wer verschiedene Verfahren mit einem Gerät abdecken möchte, findet im Sortiment außerdem kombinierte Schweißgeräte-Sets mit passendem Zubehör.
Walzzunder und beruhigter Stahl: Warum brodelt und sprüht das Schweißbad?
Viele Probleme beim WIG-Schweißen von Baustahl entstehen nicht durch das Verfahren selbst, sondern durch die Oberfläche und die metallurgische Qualität des Werkstoffs. Warmgewalzte Rohre und Profile sind häufig mit einer dunklen, harten Oxidschicht überzogen, dem sogenannten Walzzunder.
Diese Schicht besitzt andere Schmelzeigenschaften als der darunterliegende Stahl. Wird der Lichtbogen direkt auf Walzzunder gezündet, können Sauerstoff und Verunreinigungen in das Schweißbad gelangen. Das Bad beginnt zu brodeln, die Elektrode wird verunreinigt und es entstehen Poren oder Einschlüsse. Während ein leistungsstarkes MIG/MAG-Verfahren oberflächliche Verunreinigungen teilweise besser überbrücken kann, verlangt WIG eine besonders sorgfältige Vorbereitung. Der Schweißbereich sollte deshalb auf beiden Seiten der Verbindung bis auf blankes Metall geschliffen und anschließend entfettet werden.
Auch nach dem Reinigen können minderwertige oder stark verunreinigte Profile Schwierigkeiten verursachen. Eine wichtige Rolle spielt die Menge an im Werkstoff gebundenem Sauerstoff. Beim Aufschmelzen können Gase austreten und Poren bilden. In solchen Fällen hilft ein geeigneter Schweißzusatz mit desoxidierenden Legierungsbestandteilen.
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| Magnum THF 238 PRO LCD AC/DC WIG | SKANDI KRAFT iTECH WIG 220 AC/DC |
Welcher Schweißdraht eignet sich für Schwarzstahl?
Die Wahl des Schweißzusatzes beeinflusst die mechanischen Eigenschaften, die Porenbeständigkeit und das Verhalten des Schweißbads. Auf Verpackungen finden sich häufig unterschiedliche Bezeichnungen nach AWS, EN ISO oder älteren Handelsnormen. Für unlegierten Stahl sind insbesondere folgende Gruppen relevant:
- ER70S-2: Dieser Zusatz wird häufig für sehr saubere, sorgfältig vorbereitete Werkstoffe verwendet. Er eignet sich unter anderem für hochwertige Rohrverbindungen und Anwendungen, bei denen möglichst wenige Rückstände auf der Naht entstehen sollen.
- SG2 beziehungsweise W3Si1: Ein vielseitiger Werkstattdraht mit Silizium und Mangan. Er toleriert geringfügige Restverunreinigungen besser als sehr niedrig legierte Zusätze.
- SG3 beziehungsweise W4Si1: Enthält in der Regel höhere Anteile an Silizium und Mangan und wird unter anderem bei höheren Anforderungen an Festigkeit oder Desoxidationswirkung eingesetzt.
Die Unterschiede zwischen SG2 und SG3 sowie die Auswahl des Drahtdurchmessers werden ausführlich im Beitrag SG2 oder SG3 zum Schweißen von Schwarzstahl? erläutert. Obwohl diese Drahtgruppen vor allem aus dem MIG/MAG-Bereich bekannt sind, helfen die Informationen zu Legierungsbestandteilen und Desoxidationswirkung auch bei der Auswahl eines geeigneten WIG-Schweißzusatzes.
Silizium und Mangan binden Sauerstoff und Verunreinigungen im Schweißbad. Dabei können sich auf der Oberfläche kleine braune oder schwarze, glasartige Silikatinseln bilden. Bei einer einlagigen Naht sind sie häufig vor allem ein optisches Problem. Vor dem Aufbringen einer weiteren Lage müssen sie jedoch vollständig mit einer geeigneten Bürste oder einem Schleifmittel entfernt werden, damit keine Einschlüsse entstehen. Passende Verbrauchsmaterialien und weitere Komponenten finden Sie im Bereich Schweißzubehör.
Welche Wolframelektrode eignet sich für Schwarzstahl?
Beim WIG-DC-Schweißen von Kohlenstoffstahl wird üblicherweise mit negativer Elektrodenpolarität gearbeitet. Die Elektrode wird konisch angeschliffen und sollte während des Schweißens ihre Form möglichst stabil behalten.
In der Vergangenheit wurden häufig thorierte Elektroden vom Typ WT20 verwendet. Wegen der gesundheitlichen Risiken des thoriumhaltigen Schleifstaubs werden heute vielfach lanthanhaltige Elektroden eingesetzt, beispielsweise WL15 oder WL20. Einen Überblick über Kennfarben und Einsatzbereiche bietet der Beitrag WIG-Elektroden: Farben, Arten und Auswahl.
Die Elektrode wird entlang ihrer Längsachse geschliffen, sodass die Schleifriefen parallel zum Stab verlaufen. Für einen stabilen Lichtbogen wird ein gleichmäßiger Kegel hergestellt. Bei höheren Strömen kann die Spitze leicht abgeflacht werden. Eine genaue Anleitung enthält der Beitrag Wolframelektroden richtig anschleifen.
Wie stellt man das WIG-Schweißgerät für Schwarzstahl ein?
Die erforderliche Stromstärke hängt von der Materialdicke, der Nahtform, der Wärmeableitung und der Schweißposition ab. Als grober Ausgangspunkt können bei einer Stumpfnaht etwa 30 bis 40 Ampere pro Millimeter Materialdicke angesetzt werden. Die endgültige Einstellung sollte immer an einem Reststück geprüft werden. Eine allgemeine Einführung in die Parametrierung bietet der Ratgeber WIG-Schweißen: Stromstärke und Parameter richtig einstellen.
| Materialstärke | Schweißstrom (DC-) | Elektroden-/Drahtdurchmesser | Düsengröße / Argon-Durchfluss |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm (Blechbearbeitung) | 35–45 A | Wolfram 1,6 mm / Draht 1,6 mm | Größe 6 / 6–8 l/min |
| 2,0 mm (Profile) | 70–85 A | Wolfram 1,6 oder 2,4 mm / Draht 1,6 mm | Größe 6 oder 7 / 8–10 l/min |
| 3,0 mm (Rahmen) | 100–120 A | Wolfram 2,4 mm / Draht 2,4 mm | Größe 7 oder 8 (Gaslinse) / 10–12 l/min |
| Über 4,0 mm | 130–160 A (Anfasen erforderlich) | Wolfram 2,4 mm / Draht 2,4 oder 3,2 mm | Größe 8 (Gaslinse) / 12–15 l/min |
Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Gasnachströmzeit, also der Zeitraum, in dem nach dem Erlöschen des Lichtbogens weiterhin Argon aus dem Brenner strömt. Die Nachströmung schützt die heiße Wolframelektrode und den auslaufenden Nahtbereich vor Oxidation. Als Ausgangswert wird häufig ungefähr eine Sekunde pro zehn Ampere Schweißstrom verwendet. Dieser Wert muss jedoch an Elektrodendurchmesser, Brenner, Düsengröße und tatsächliche Wärmeeinbringung angepasst werden.
Brennerführung, Gaslinse und „Walking the Cup“
Bei sichtbaren Rohrkonstruktionen wird häufig eine besonders gleichmäßige Nahtoberfläche angestrebt. Eine bekannte Brennerführung ist das sogenannte „Walking the Cup“. Dabei wird die Keramikdüse kontrolliert an den Kanten der Verbindung abgestützt und durch eine rhythmische Bewegung des Handgelenks geführt. Dadurch bleiben Lichtbogenlänge und Brennerabstand gleichmäßiger.
Für diese Technik wird häufig eine Gaslinse eingesetzt. Sie beruhigt die Argonströmung und ermöglicht es, die Elektrode weiter aus der Düse herauszuführen, ohne die Schutzgasabdeckung unnötig zu verschlechtern. Auch die kontrollierte Zuführung des Zusatzdrahts ist entscheidend. Praktische Hinweise enthält der Ratgeber Drahtzufuhr beim WIG-Schweißen.
Gaslinsen, Brennerkomponenten und weitere Ausrüstung gehören zum typischen Schweißgeräte-Zubehör. Unabhängig von der Brennerführung muss der Bediener außerdem Augen und Gesicht zuverlässig schützen. Ein automatisch abdunkelnder Schweißhelm sollte zum Verfahren, zur Stromstärke und zur Arbeitsumgebung passen.
Zusammenfassung
Das WIG-Schweißen von Schwarzstahl verlangt eine konsequente Materialvorbereitung. Rost, Farbe, Feuchtigkeit und Walzzunder müssen aus dem Nahtbereich entfernt werden. Ebenso wichtig sind ein geeigneter Schweißzusatz, eine korrekt angeschliffene Wolframelektrode, stabiler Gleichstrom und reines Argon als Schutzgas.
Wer diese Grundlagen einhält, kann mit WIG saubere, kontrollierte und dichte Verbindungen an Rohren, Rahmen und Präzisionsbauteilen herstellen. Für solche Anwendungen sind vor allem WIG-Schweißgeräte relevant. Soll der Schwerpunkt dagegen auf höherer Arbeitsgeschwindigkeit und Serienfertigung liegen, sind häufig MIG/MAG-Schweißgeräte die wirtschaftlichere Wahl.
Häufig gestellte Fragen zum WIG-Schweißen von Schwarzstahl
Wie stellt man ein WIG-Schweißgerät für Schwarzstahl ein?
Zum WIG-Schweißen von Schwarzstahl wird Gleichstrom mit negativer Elektrodenpolarität verwendet, also DCEN. Als grober Ausgangswert können bei einer Stumpfnaht etwa 30 bis 40 Ampere pro Millimeter Materialdicke angesetzt werden. Die genaue Stromstärke hängt jedoch auch von Nahtform, Schweißposition und Wärmeableitung des Werkstücks ab. Eine HF-Zündung erleichtert das berührungslose Zünden. Für das Stromabsenken am Nahtende sind häufig etwa 2 bis 3 Sekunden ein sinnvoller Ausgangswert, der anschließend am Probestück angepasst wird.
Kann man Schwarzstahl beim WIG-Schweißen mit Argon-CO₂ schützen?
Nein. Argon-CO₂-Gemische werden vor allem beim MIG/MAG-Schweißen eingesetzt und sind für das WIG-Verfahren ungeeignet. Der aktive CO₂-Anteil kann die stark erhitzte Wolframelektrode oxidieren und verunreinigen. Zum WIG-Schweißen von Schwarzstahl wird deshalb reines Argon verwendet, üblicherweise mit einer für Schweißanwendungen geeigneten Reinheit.
Welche Wolframelektrode eignet sich für Schwarzstahl?
Für Schwarzstahl im Gleichstrombetrieb eignen sich unter anderem lanthanhaltige Wolframelektroden wie WL15 oder WL20. Sie bieten ein stabiles Zündverhalten und eine gute Belastbarkeit. Die Elektrode wird längs zur Stabachse konisch angeschliffen. Der passende Durchmesser richtet sich nach der verwendeten Stromstärke.
Warum brodelt das Schweißbad beim WIG-Schweißen von Schwarzstahl?
Ein unruhiges oder brodelndes Schweißbad entsteht häufig durch Walzzunder, Rost, Farbe, Öl, Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen. Auch Gaseinschlüsse und die Qualität des Grundwerkstoffs können eine Rolle spielen. Der Nahtbereich sollte deshalb auf beiden Seiten bis auf blankes Metall geschliffen, gründlich entfettet und vollständig getrocknet werden.
Benötigt man für Schwarzstahl ein WIG-AC/DC-Schweißgerät?
Nein. Schwarzstahl wird im WIG-Verfahren mit Gleichstrom geschweißt. Dafür genügt ein geeignetes WIG-DC-Schweißgerät. Ein WIG-AC/DC-Schweißgerät kann ebenfalls verwendet werden, muss für Schwarzstahl jedoch auf den DC-Modus eingestellt werden. Wechselstrom wird vor allem für Werkstoffe mit stabiler Oxidschicht, insbesondere Aluminium, benötigt.
