TIG vs. A-TIG Schweißen: Wesentliche Unterschiede und Vorteile

TIG-Schweißen: Grundlagen und Limitation

Schweißen: altbewährtes Fügen für dauerhafte Montage. Viele Verfahren für Materialvielfalt/Weisen. GTAW (TIG): Schmelzschweißen, Verbindung durch Erstarrung geschmolzener Nahtflächen. Elektrischer Lichtbogen (Elektrode/leitfähiger Grundwerkstoff) für Wärme/Schmelzen.

Durch Entwicklung: TIG als vielversprechendes, zuverlässiges Verfahren für metallische Bauteile. Autogener Betrieb möglich; Zusatzwerkstoff bei Bedarf (homogen/heterogen). Hervorragendes Nahtbild, hohe Bogenwirksamkeit, geringe Fehlerneigung, minimale Spritzer → breite industrielle Anwendung (Bau, Auto, Luftfahrt).

TIG-Schweißen: Lichtbogen zwischen nichtverbrauchbarer Wolframelektrode (kleine Legierungselemente) und leitfähigem Werkstück. Bogenwärme schmilzt Nahtflächen → Erstarrung. Zusatz (falls zugeführt) schmilzt im Bogen, füllt Nahtwurzel. Nahtvorbereitung bei Dicke > 4–5 mm. Trotz Vorteilen: begrenzte Eindringtiefe (~3–3,5 mm, parameterabhängig). > 3,5 mm in einem Pass praktisch schwierig/unmöglich.

A-TIG Schweißen: Überwindung der Eindringbegrenzung

Diese Limitation löste Forschung aus → Varianten mit einzigartigen Vorteilen. Aktiviertes und flussmittelgebundenes TIG sind bemerkenswerte Varianten. A-TIG (Activated Tungsten Inert Gas): dünne Schicht Aktivierungsflussmittel auf Nahtflächen und Umgebung vor dem Schweißen. Versprechendes Ergebnis: 3-fache (oder mehr) Eindringtiefe vs. konventionelles TIG bei gleichen Parametern. 7–11 mm Eindringtiefe machbar → deutliche Produktivitätssteigerung.

Vergleichstabelle: TIG vs. A-TIG Schweißen

Detaillierte Analyse

Einsatz von Aktivierungsflussmittel

Hauptunterschied: Flussmittel nur bei A-TIG. Aktivierungsflussmittel: viele Metalloxide/Halide (TiO₂, SiO₂, Cr₂O₃, MgCO₃, MgO, MnO₂, CaO, Al₂O₃, ZrO₂ etc.). Homogene Mischungen in verschiedenen Anteilen. Flussmittel mit Lösungsmittel zu pastöser Masse → auf Nahtflächen/Umgebung auftragen. Vor Schweißen auftragen, trocknen lassen vor Bogenzündung. Manuell oder mechanisiert; Schichtdicke einheitlich für fehlerfreie Naht (typ. 30–75 µm).

Eindringtiefe, Nahtbreite, WEZ

Forschung zeigt: 7–11 mm in einem Pass ohne Nahtvorbereitung mit geeignetem Flussmittel vs. max. 3,5 mm konventionell (ähnliche Bedingungen). Deutliche Verbesserung durch Umkehr des Marangoni-Effekts bei Flussmittelauftrag. Flussmittel → Bogenkonstriktion → höhere Bogenleistungsdichte. Konstriktierter Bogen → schmalere Naht, schmalere WEZ (geringere Wärmeeinbringung pro Bereich).

Lichtbogenzündung

Jedes Lichtbogenschweißen braucht Bogen zwischen Elektrode und leitfähigem Werkstoff (primäre Wärmequelle). TIG: Zünden zwischen spitzer Wolframelektrode und leitfähigem Werkstoff unproblematisch. A-TIG: isolierende Schicht auf Werkstoff → Elektronenfluss behindert → Zünden schwieriger. Oft zusätzlicher flussmittelfreier Stützplattenansatz am Nahtanfang. Etwas höhere Leerlaufspannung für Bogenhaltung nötig.

Dünne vs. dicke Bleche

A-TIG: inhärent tiefe Eindringung → nicht wirtschaftlich für dünne Bleche (< 4 mm). Selbst bei Einsatz: Übermaß, Maßungenauigkeit, hoher Verzug. Für dicke Bauteile bevorzugt: 7–11 mm in einem Pass ohne Nahtvorbereitung. TIG: für dünn und dick vorteilhaft (mit Technik).

Nahtvorbereitung, Mehrlagen, Produktivität

Dicke Platten (> 3,5 mm) mit TIG: Nahtvorbereitung + Mehrlagen nötig für vollständige Nahtwurzelfüllung. Mehrlagen → höhere Wärmeeinbringung pro Bereich → breitere WEZ, Verzug (unerwünscht). Großes Volumen teuren Zusatzwerkstoffs + Zeit. TIG ungeeignet für große Zusatzmengen → GMAW bevorzugt. A-TIG: vorteilhaft ohne Nahtvorbereitung/Mehrlagen.

Literaturhinweise

• Babu et al. (2016); Development of flux bounded tungsten inert gas welding process to join aluminum alloys; American Journal of Mechanical and Industrial Engineering; Vol. 1 (3); pp. 58-63.
• Saha et al. (2018); Investigation on the effect of activating flux on tungsten inert gas welding of austenitic stainless steel using ac polarity; Indian Welding Journal; Vol. 51 (2).