Aluminium schweißen mit WIG: Wechselstrom und Einstellungen
Warum Alu Wechselstrom braucht, wie Balance und Frequenz wirken, Richtwerte für Strom nach Wandstärke, 4043 oder 5356 — und die drei Fehler, die Ausschuss machen.
Aluminium bestraft fast jede Gewohnheit, die man vom Stahl mitbringt. Es schmilzt bei weniger als der halben Temperatur, leitet die Wärme um ein Vielfaches schneller ab, trägt eine Oxidhaut, die überhaupt nicht schmilzt, und nimmt Wasserstoff auf, sobald es flüssig wird. Für jeden dieser Punkte gibt es eine Antwort — darum geht es hier.
Die Oxidhaut ist das ganze Problem
Aluminium schmilzt bei etwa 660 °C. Das Aluminiumoxid, das sich binnen Sekunden an Luft auf der Oberfläche bildet, schmilzt erst bei rund 2050 °C.
Dieser Abstand ist die gesamte Schwierigkeit. Erwärmt man die Verbindung, wird das Metall darunter flüssig, während die Haut darüber fest bleibt — ein zäher, durchsichtiger Film auf einem Schmelzbad, der die beiden Seiten der Verbindung auseinanderhält und einschließt, was darunter liegt.
Zwei Dinge kommen dagegen an: mechanisches Reinigen vor dem Lichtbogen und Wechselstrom währenddessen.
Warum Wechselstrom — und was Balance und Frequenz tun
Beim Wechselstrom erledigt jede Halbwelle eine andere Aufgabe:
- Negative Elektrode (EN) bringt die Wärme ins Werkstück. Das ist die einbrandwirksame Hälfte.
- Positive Elektrode (EP) kehrt die Richtung um, und der Lichtbogen reißt das Oxid von der Oberfläche — die Reinigungswirkung, sichtbar als heller geätzter Saum neben der Raupe. Sie erwärmt zugleich die Elektrode, weshalb eine rein positive Einstellung sie zerstören würde.
Zwei Regler an jedem modernen Inverter steuern das:
Die Balance legt das Verhältnis fest. Mehr EN bedeutet tieferen Einbrand und eine kühlere Elektrode, mehr EP mehr Reinigung. Die meisten Arbeiten liegen bei 65 bis 75 % EN. In Richtung mehr Reinigung geht man nur bei wirklich verschmutztem oder stark oxidiertem Material — und was über den Bedarf hinaus gereinigt wird, verheizt nur Energie und rundet die Elektrode ab.
Die Frequenz bestimmt, wie eng der Lichtbogen steht. Niedrig, um 60 Hz, ergibt einen breiten weichen Bogen und einen breiten Reinigungssaum. Hoch, 120 bis 200 Hz und darüber, macht ihn schmal und steif — bessere Kontrolle an dünnem Blech und in Ecken, dafür ein härterer Klang und eine schmalere Reinigungszone.
Bietet ein Gerät nur eines von beidem, ist die Balance das Wichtigere.
Wolframelektrode und Gasdüse
An den alten Transformatorgeräten war reines Wolfram (grün) Standard: Es bildet die Kugel an der Spitze, die der Wechselstrom früher brauchte. An einem modernen Inverter arbeitet 2 % lanthaniertes Wolfram (blau) oder eine cerhaltige Elektrode besser — sie hält eine angeschliffene Spitze, zündet zuverlässiger und trägt bei gleichem Durchmesser mehr Strom.
Die Spitze wird längs zur Elektrodenachse geschliffen, niemals quer. Querliegende Schleifriefen lenken den Lichtbogen zur Seite.
Eine Gaslinse lohnt sich hier mehr als bei den meisten Arbeiten: Sie beruhigt die Strömung, erlaubt einen größeren Schutzbereich und damit auch einen längeren Elektrodenüberstand in eine Ecke hinein, ohne den Schutz zu verlieren.
Richtwerte nach Wandstärke
Alles Folgende sind Startwerte für eine Stumpfnaht in Wannenlage unter reinem Argon. Eine qualifizierte Anweisung geht immer vor.
| Wandstärke | Strom (AC) | Elektrode | Zusatz |
|---|---|---|---|
| 1,6 mm | 60–80 A | 1,6 mm | 1,6 mm |
| 3,2 mm | 125–160 A | 2,4 mm | 2,4 mm |
| 4,8 mm | 180–225 A | 2,4 mm | 3,2 mm |
| 6,4 mm | 225–275 A | 3,2 mm | 3,2 mm |
Dahinter steht die Faustregel rund 40 A je Millimeter Wandstärke. Sie trägt bis etwa 6 mm; darüber zählen Nahtvorbereitung und Vorwärmung mehr als die Zahl.
Zwei Korrekturen, die keine Tabelle abnehmen kann:
- Aluminium braucht am Anfang mehr Strom als am Ende. Die Wärmeleitfähigkeit zieht die Energie aus dem kalten Blech, und sobald das Bauteil warm ist, brennt dieselbe Einstellung durch. Ein Fußpedal oder eine Absenkrampe löst das, eine feste Stromstärke über eine lange Naht nicht.
- In Zwangslagen den Strom zurücknehmen und damit rechnen, dass das Bad aus der Verbindung fallen will.
Zusatzwerkstoff: 4043 oder 5356
In neun von zehn Fällen ist es einer von beiden.
4043 enthält Silizium. Es fließt williger, benetzt leichter und neigt an den 6000er-Legierungen, aus denen Strangpressprofile bestehen, weniger zur Rissbildung. Der gutmütige Stab.
5356 enthält Magnesium. Es ist fester, steifer — was zählt, wenn es maschinell zugeführt wird — und eloxiert zu einer Farbe nahe am Grundwerkstoff, während 4043 dunkel anläuft. Zu 5000er-Legierungen gehört es ohnehin, und bei tragenden Verbindungen ebenfalls.
Wo die Zeichnung nichts vorgibt, entscheidet die Frage, worauf es ankommt: Aussehen nach dem Eloxieren und Festigkeit sprechen für 5356, leichtes Handling und Rissunempfindlichkeit an Profilen für 4043.
Die drei Fehler, die den meisten Ausschuss verursachen
Poren. Flüssiges Aluminium löst Wasserstoff und stößt ihn beim Erstarren aus. Der Wasserstoff kommt aus Feuchtigkeit, Öl, Kühlschmierstoff oder einem mit bloßen Händen angefassten Zusatzstab. Erst mit Aceton entfetten, dann das Oxid mechanisch entfernen — in dieser Reihenfolge, denn das Bürsten einer öligen Oberfläche drückt das Öl nur ins Metall.
Oxideinschlüsse. Eine Edelstahlbürste, die vorher an Stahl war, trägt Eisen ins Aluminium ein und legt damit sowohl Einschlüsse als auch Korrosion an. Eine Bürste, die nichts anderes berührt. Und kurz vor dem Schweißen reinigen — die Oxidschicht baut sich sofort wieder auf.
Verzug und Durchbrennen. Die Wärmedehnung von Aluminium ist etwa doppelt so groß wie die von Stahl, und der niedrige Schmelzpunkt lässt wenig Spielraum. Öfter heften, als es nötig scheint, an dünnem Blech mit Badsicherung arbeiten und den Wärmeeintrag niedrig halten — was meist heißt, schneller zu werden statt den Strom zu senken.
Was der Heißdraht daran ändert
Aluminium ist eine der Anwendungen, bei denen ein mechanisch zugeführter Zusatzwerkstoff am deutlichsten trägt, und zwar aus zwei Gründen, die nichts mit Tempo zu tun haben.
Der erste ist die Badkontrolle. Manuelles WIG an Aluminium verlangt, einen weichen Stab in ein Bad zu tauchen, das seine Form kaum hält, an einem Werkstoff, der vor dem Zusammenfallen fast keine optische Warnung gibt. Ein Vorschub liefert jede Sekunde dieselbe Menge, und der Bediener führt stattdessen Brennerwinkel und Vorschub.
Der zweite ist die Wärme. Verzug und Durchbrennen sind an Aluminium Wärmeprobleme, und Wärme ist eine Frage davon, wie lange der Lichtbogen über einer Stelle steht. Wird der Zusatzwerkstoff heiß und ununterbrochen zugeführt, kommt die Naht schneller voran, und für dieselbe Verbindung geht weniger Energie ins Blech.
Genau darauf ist TIP TIG gebaut — ein heißer, mechanisch oszillierender Draht an einem gewöhnlichen WIG-Lichtbogen, unter demselben reinen Argon. An Aluminium adressiert das Poren, Badkontrolle und Verzug gleichzeitig, weshalb es eine der stärksten Anwendungen des Verfahrens ist. Der Leitfaden zu Metallen und Legierungen zeigt, wo das sonst noch gilt.
Kurz gefasst
Aluminium braucht Wechselstrom, weil seine Oxidhaut nicht schmilzt; die Balance steuert die Reinigung, die Frequenz die Bündelung des Lichtbogens. Man beginnt bei rund 40 A je Millimeter und nimmt zurück, sobald das Bauteil warm wird. 4043 für leichtes Arbeiten, 5356 für Festigkeit und Farbe. Und die meisten Aluminiumfehler sind entschieden, bevor der Lichtbogen brennt — davon, wie sauber und wie trocken die Verbindung war.