WIG-Schweißen von Magnesium meistern: Sicherer Schritt-für-Schritt-Leitfaden

Magnesiumschweißen ist etwas, das viele Schweißer, die ich kenne, nicht versuchen wollen – obwohl es möglich ist. Magnesium entzündet sich bei zu starker Erwärmung, und einmal entfacht, ist ein Magnesiumbrand kaum zu löschen.

Magnesium hat einen Flammpunkt von 883 °F (ca. 473 °C) und brennt bei 4.000 °F (ca. 2.200 °C). Diese Hitze spaltet Wasser und sogar Kohlendioxid in Brennstoff auf, weshalb nur wenige Magnesium schweißen wollen.

WIG-Schweißen von Magnesium in 6 Schritten

Bevor wir ins Detail gehen, hier die schrittweise Anleitung zum korrekten WIG-Schweißen von Magnesium.

Schritt 1: Identifizierung des Basismetalls

Oft ist es schwer zu erkennen, um welches Metall es sich handelt, da sie sich alle ähneln. Besonders schwierig ist die Unterscheidung von Magnesium und Aluminium, da sie strukturell und optisch ähnlich sind.

Das ist ein großes Problem. Die Methoden für WIG-Schweißen von Magnesium und Aluminium sind grundlegend verschieden. Die Anwendung der falschen Methode kann katastrophale Folgen haben.

Zugegeben, „Katastrophe“ ist vielleicht übertrieben. Aber angesichts des Werts beider Metalle ist es schade, sie zu verschwenden. Sie haben einzigartige Eigenschaften und sind integraler Bestandteil der meisten Luft- und Raumfahrtkonstruktionen.

Tatsächlich bestehen innere Getriebe und Rahmen von Hubschraubern und Flugzeugen aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen – wegen ihres geringen Gewichts bei hoher Festigkeit.

Deshalb sollten Sie das Basismetall vor dem Schweißen immer prüfen.

Keine Sorge: Mit einfachen Tricks lässt sich leicht feststellen, welches Metall vorliegt. Dazu gleich mehr. Zunächst zum eigentlichen Schweißmechanismus.

Schritt 2: Identifizierung der Legierungszusammensetzung

Nur zu wissen, ob es Aluminium oder Magnesium ist, reicht beim WIG-Schweißen nicht. Sie müssen die Legierungszusammensetzung gründlich prüfen.

Da Magnesium hochreaktiv ist, kommt es in freier Form selten vor. Es ist immer mit anderen Metallen wie Aluminium, Zink, Zirconium, Thorium etc. legiert – das sind Magnesiumlegierungen.

In der Natur gibt es diverse Magnesiumlegierungen. Das Werkstück könnte auch reines Magnesium sein – selten, aber möglich.

Nach der Identifikation als Magnesium müssen Sie die korrekte Legierung bestimmen. Das ist entscheidend, da sie den nächsten Schritt bestimmt.

Wie Sie nicht dieselbe Methode für Aluminium und Magnesium nutzen können, gilt dies auch für Legierungen. Bei Legierungen benötigen Sie später Zusatzwerkstoffe, und je nach Legierungselement ändert sich die Wahl des Zusatzwerkstoffs. Nicht alle Zusatzwerkstoffe halten dieselben Temperaturen stand. Deshalb ist es essenziell, die Legierung vor dem Vorwärmen zu kennen.

Tatsächlich bestimmen Sie damit nicht nur die Temperatur, sondern auch die passenden Spannungseinstellungen und Elektrodentypen – entscheidend für Schweißen und Trennen.

Wie ermitteln Sie die richtige Legierung? Der Originalhersteller sollte Auskunft geben können, da er die Historie des Materials kennt. Diese hilft bei Legierungsbestimmung und richtiger Ausrüstung. Alle Schweißmaterialien haben Richtlinien, was zu verwenden ist und was nicht. Lesen Sie diese vor Beginn gründlich.

Ist der Hersteller nicht erreichbar, wird die Legierungsbestimmung schwieriger, aber nicht unmöglich mit entsprechender Erfahrung.

Das Haupthindernis bei Material ohne Anleitung ist das Finden zugänglicher Teststücke. Großflächige Versuche könnten das Werkstück zerstören.

Daher suchen Sie nach opferbaren Stücken. Idealerweise haben Sie Abschnitte/Stücke neben dem Hauptblock. Andernfalls müssen Sie ein kleines Stück abtrennen.

Versuche umfassen: Festigkeits-Gewichts-Verhältnis bestimmen, Molekulargewichtsunterschiede der Verbindungen prüfen, Reaktionen mit bestimmten Verbindungen testen. Das ist Grundwissen für Schweißer. Bei Bedarf hilft die American Welding Society (AWS) mit ihrer gesamten Bibliothek an Schweißhandbüchern.

Schritt 3: Festlegung des Schweißbereichs

Nun zum eigentlichen Schweißen! Der erste Schritt der Magnesiumvorbereitung ist die Festlegung des genauen Schweißbereichs.

Dies erleichtert Reinigung und Vorbereitung des Metallstücks. So haben Sie einen klaren Plan, welchen Bereich Sie bearbeiten und wie Sie systematisch vorgehen. Kurz: eine kleine Landkarte für die nachfolgende Verarbeitung.

Sie können sich eine mentale Karte machen (bei Erfahrung) oder mit einem Metallmarker die Kanten markieren. Auch normale Whiteboard-Marker funktionieren, da es temporär ist.

Keine Permanentmarker oder Ähnliches verwenden – diese können unerwünschte chemische Reaktionen wie Passivkorrosion auslösen. Zudem ist es mühsam, wenn sich die Markierung nicht abwischen lässt. Generell davon abraten.

Schritt 4: Schleifen des Schweißbereichs

Nach Festlegung des Bereichs geht es ans Eingemachte. Jetzt schleifen Sie den Bereich – ein wichtiger Verfahrensschritt. Er hilft, den Bereich abzutragen oder Perlen auf dem Grundwerkstoff aufzubringen.

Manche Schweißer bevorzugen es, die Oberfläche mutig aufzureißen und den Riss dann mit Zusatzwerkstoff oder Magnesiumperlen zu füllen. Davon raten wir dringend ab, da es weniger zuverlässig ist als Schleifen.

Viele mögen widersprechen, aber Schleifen ist tatsächlich besser als Aufreißen. Beim Aufreißen können Sie nicht gleichmäßige Kraft auf alle Punkte garantieren. Manche Bereiche werden zu tief eingedrückt, andere zu wenig.

Beim Schleifen haben Sie bessere Chancen auf gleichmäßige Druckverteilung. Alle Oberflächepunkte werden annähernd gleich getroffen, keine sichtbaren Unregelmäßigkeiten.

Zudem lässt sich der Grund leichter füllen, wenn Sie mit Schleifen beginnen. Aufreißen ergibt unregelmäßige Öffnungen. Da Magnesium das leichteste Konstruktionsmetall ist, füllt es große Lücken nicht richtig aus.

Nur die Oberfläche wird gefüllt, der Rest nicht – das Metall ist zu leicht. Das erzeugt eine strukturelle Unwucht, die das Werkstück langfristig anfällig macht.

Beim Schleifen sind alle Lücken annähernd gleich groß, das Füllen wird einfacher. Der Zusatzwerkstoff erreicht alle Ecken mühelos, bindet richtig am Grund und wird strukturell fest.

Schritt 5: Zeit effizient nutzen

Schweißen erfordert viel Konzentration und Zeit. Alle suchen Wege, das Verfahren weniger mühsam und zeitaufwändig zu machen. Dabei machen sie einen großen Fehler: Durch Zeitdruck leidet die Arbeitsqualität.

Manche überspringen Schritte ganz, was zum Totalausfall führt. Nicht nur wird das Werkstück zerstört, der gesamte Prozess muss neu gestartet werden – doppelte Arbeit.

Die Lehre: Keine Abkürzungen, von denen Sie nicht 100 % sicher sind, dass sie funktionieren. Keine Kompromisse bei der Arbeit selbst. Fehler bei den ersten Versuchen sind normal.

Aber bewusst Qualitätsmindernde Abkürzungen sind strikt abzulehnen. Die strukturelle Festigkeit korreliert direkt mit der Schweißqualität. Jetzt sehen Sie, warum wir Schleifen statt Aufreißen empfehlen.

Aufreißen mag schneller sein, ist aber langfristig unzuverlässig. Auch wenn Schleifen länger dauert und mehr Konzentration erfordert – es ist der einzig richtige Weg.

Dennoch gibt es bewährte Methoden, die Schleifzeit zu reduzieren. Profis haben diese über Jahre perfektioniert.

Beispiel: Groben Hartmetallfräser beim Schleifen verwenden. So decken Sie mehr Fläche pro Durchgang ab. Ein kleinerer Fräser erhöht das Schleif-Flächen-Verhältnis und dauert viel länger.

Zudem: Vor dem Schleifen das Metall gründlich reinigen. Magnesium ist aufgrund seiner leichten Struktur porös. Ohne Vorreinigung ist die Navigation beim Schleifen erschwert.

Chromsäurelösung zur schnellen, gründlichen Reinigung. Komponenten:

• Chromsäure (24 oz / ca. 710 ml)
• Natriumnitrat (40 oz / ca. 1.180 ml)
• Calciumfluorid (⅛ oz / ca. 3,5 g)
• Wasser (50–60 oz / ca. 1,5–1,8 l)

Genug Wasser für ca. 1 Gallone (3,8 l) dieser Reinigungslösung. Das reicht, um das Metall vollständig einzuweichen und zu reinigen. Ca. 1 Stunde einweichen lassen.

Für schnellere Reaktion: Werkstück in einem geeigneten Ofen einige Minuten vorheizen. Die hohe Temperatur beschleunigt die Reaktion stark. Wenn Sie die Lösung auf vorgewärmtes Magnesium auftragen, reinigt es viel schneller. Aber: Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen – die Lösung ist stark ätzend. Vorgewärmtes Magnesium nicht direkt anfassen.

Schritt 6: Füllen der Lücken

Zum Schluss füllen Sie die durch Schleifen entstandenen Lücken mit Zusatzwerkstoff. Mehrere Zusatzwerkstoffe sind möglich. Die meisten Schweißer nutzen den AG 92 A Zusatzstab.

Grund: Er ist ein Allzweck-Zusatzwerkstoff – man kann kaum falsch liegen. Zudem preiswert.

Wichtig beim Erhitzen des Schweißbereichs: Magnesium erwärmt sich leicht. Es schmilzt bei ca. 800–830 °F (427–443 °C) und geht bis 1.200–1.300 °F (649–704 °C).

Daher Temperatur korrekt einstellen. Inertgas, vorzugsweise Argon, als Schutzgas verwenden, da reaktive Gase/Metalle bei dieser Temperatur entzünden. Und Wechselstrom für Magnesiumschweißen nicht vergessen.

Zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen beim WIG-Schweißen von Magnesium

Magnesium kann tückisch und schwierig zu bearbeiten sein. Gründe:

• Magnesium ist brennbar. Einmal entzündet, brennt es bei 4.000 °F (2.200 °C) – heiß genug, um molekulare Bindungen von H₂O zu spalten, Sauerstoff freizusetzen und diesen sofort als Brandbeschleuniger zu nutzen. Dasselbe gilt für CO₂. Zum Löschen oft nur Option: Sauerstoffentzug durch Sand, Zementpulver oder OSHA-empfohlene Klasse-D-Löscher.
• Magnesium ist porös – mikroskopische Poren füllen sich bei Gussteilen (häufig in Maschinenteilen) mit großen Mengen Öl. Erhöht Brandrisiko und erschwert guten Kontakt für festen Schweiß.
• Magnesiumlegierungen (wie Aluminium) gibt es in vielen Varianten, teils Zinklegierungen. Beide Metalle bilden Oxidschichten, was die Identifikation erschwert.
• Durch Brennbarkeit können Schleifspäne leicht entzünden. Nach Schleifen und Vorbereitung: Arbeitsplatz abwischen und kehren, damit Funken keinen Brand auslösen.
• Wärmebehandelte Magnesiumlegierungen (wie Aluminium) sind hitzeempfindlich. Überhitzung reduziert die Festigkeit.

Tipps für das Schweißen von Magnesiumguss

• So gut wie möglich mit Aceton und Hartmetallfräser reinigen – grober Fräser, der nicht zusetzen.
• Zusatzstabwahl oft durch schriftliches Verfahren gemäß Legierungszusammensetzung vorgegeben. Wenn Wahlfreiheit: AZ101 Zusatzstab verwenden.
• Dicke Teile auf ca. 300 °F (150 °C) vorwärmen.
• Gleiche WIG-Maschineneinstellungen wie für Aluminium, aber 50/50 Argon/Helium-Gemisch macht großen Unterschied.
• Zünden und Strom erhöhen, bis es gerade schleift. Wenn es nicht sauber schleift: Stopp, Fräsen, Drahtbürsten, wiederholen bis sauberes Schmelzbad.
• Öl in Poren braucht Zeit, um herauszubrennen für sauberes Schweißen.
• Deutlich kürzere Lichtbogenlänge als bei Aluminium – so nah, dass Sie denken, es sei zu nah.
• Kleine Perlen schweißen und dazwischen mit kleinem 90°-Winkelschleifer (Hartmetallfräser) und dann Edelstahldrahtbürste reinigen.

Magnesium-Schweiß-Video