2025-07-15

Schweißnahtqualität von MAG und TIG mit Schweißrobotern

Die Automatisierung von Schweißprozessen führt dazu, dass der Begriff Qualität nicht mehr allein von den Fähigkeiten eines einzelnen Schweißers abhängt, sondern zu einer Eigenschaft eines geplanten und gesteuerten Produktionssystems wird. Schweißroboter ermöglichen eine stabile Lichtbogenführung, eine präzise Dosierung der Linieneinergie und eine wiederholgenaue Brennerbewegung. Dennoch ist die Qualität von MAG- und TIG-Schweißnähten nicht automatisch garantiert – sie erfordert eine durchdachte Prozessplanung, eine qualifizierte Verfahrensprüfung und kontinuierliche Überwachung.

MAG und TIG – ein kurzer Überblick der Prozessunterschiede

• MAG (Metal Active Gas) – Schweißen mit abschmelzendem Drahtelektroden in einer aktiven Gasschutzhülle (z. B. CO₂ oder Ar+CO₂/O₂-Mischungen). Häufig verwendet für un- und niedriglegierte Stähle. Kennzeichnend sind hohe Produktivität und unterschiedliche Lichtbogenarten (Kurzlichtbogen, Sprühlichtbogen, Pulslichtbogen).
• TIG (Tungsten Inert Gas) – Schweißen mit nicht abschmelzender Wolframelektrode in inertem Gas (Ar/He), mit oder ohne Zusatzdraht (autogen). Bietet höchste Kontrolle des Schmelzbads, sehr saubere Nähte, geringere Produktivität als MAG, dafür hervorragende Qualität und Optik.

In der Robotik wird MAG vor allem für Serienfertigung gewählt, da es schneller und wirtschaftlicher ist. TIG kommt zum Einsatz, wenn Ästhetik, Spritzerfreiheit, minimale Wärmeeinflusszone und exakte Nahtgestaltung im Vordergrund stehen.

Einfluss der Anlagenarchitektur auf die Nahtqualität

• Roboter und Positionierer – mehrachsige Drehtische und Positioniereinheiten erlauben die Nahtlage schwerkraftgünstig zu orientieren und verringern so Einbrandmängel und Unterwölbungen.
• Brenner- und Haltertechnik – stabiler TCP, Antikollisionssysteme, Brennerreinigungsstationen sowie saubere Düsen und Stromkontaktspitzen reduzieren Spritzer und stabilisieren den Lichtbogen.
• Spann- und Vorrichtungstechnik – reproduzierbare Fixierung, kontrollierte Spaltmaße, Ausgleich von Verzug und poka-yoke-Systeme verhindern fehlerhafte Bauteilmontage.
• Absaugung und Schutzvorhänge – saubere Atmosphäre sorgt für stabile Schutzgasabdeckung und weniger Poren in der Naht.

Zentrale Qualitätsfaktoren beim Roboterschweißen

Nahtvorbereitung und Bauteiltoleranzen

Saubere Schnittkanten, Entfernung von Oxiden, Lacken und Ölen sowie gleichmäßige Fasen (V-, X-, K-Naht) und konstante Spaltbreiten sind entscheidend. Bei TIG-Schweißen von Aluminium und Edelstahl ist gründliches Entfetten und Entfernen von Oxidschichten unerlässlich.

Wahl von Draht und Schutzgas

• MAG: Drähte G3Si1/G4Si1; Mischgase 82/18 Ar/CO₂, 92/8, 95/5 oder reines CO₂ (mit stärkerer Spritzerbildung).
• TIG: Argon 4.6–4.8; für dickere Querschnitte oder Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit (z. B. Aluminium) Heliumzusätze.

Prozessparameter und Linieneinergie

Stromstärke, Spannung, Drahtvorschub (MAG), Schweißgeschwindigkeit und Linienenergie bestimmen Einbrand und Nahtbreite. Eine exakte Regelung minimiert Fehler.

Bahnführung, TCP und Brennerwinkel

Präzise TCP-Kalibrierung und konstante Anstell- und Neigungswinkel sind entscheidend. Bei MAG ist eine gleichbleibende Drahtüberstandslänge (Stick-out) wichtig, bei TIG eine stabile Lichtbogenlänge.

Schweißstrategie und Nahtverfolgung

Gleichmäßige Pendelbewegungen verbessern die Benetzung der Flanken und die Nahtbreitenkontrolle. Bei Mehrlagen-Schweißungen ist die Kontrolle der Zwischenlagentemperatur wesentlich. Systeme wie TAST, Touch Sensing und 2D/3D-Laserscanner korrigieren den Schweißpfad in Echtzeit.

Qualitätsbesonderheiten von MAG und TIG im Robotereinsatz

MAG – Produktivität und Spritzerkontrolle

MAG bietet hohe Produktivität und verschiedene Lichtbogenmodi (Kurz-, Sprüh-, Pulslichtbogen). Metallpulver-Fülldrähte verbessern die Flankenbenetzung und verringern Spritzer. Typische Fehler sind mangelnder Einbrand, Unterwölbungen, Poren und übermäßige Spritzer.

TIG – Reinheit und Präzision

TIG garantiert ausgezeichnete Nahtoptik und minimale Spritzer. Das robotergestützte Heißdrahtverfahren („Hot Wire“) steigert die Leistung. Mögliche Fehlerquellen sind Wolframeinschlüsse, Poren und Anlauffarben bei rostfreien Stählen.

Verfahrensprüfung und Normanforderungen

• WPS/PWPS sowie PQR/WPQR nach EN ISO 15607–15614.
• Nahtgüteklassen gemäß EN ISO 5817 (B – höchste, C – Standard, D – gebrauchsfähig).
• Bedienerqualifikation nach EN ISO 14732 und Qualitätssicherung nach EN ISO 3834.

Qualitätssicherung – von der Prozessüberwachung bis zu zerstörungsfreien Prüfungen

• Überwachung von Strom, Spannung, Draht- und Brennergeschwindigkeit sowie Gasdurchfluss.
• Visuelle Prüfung (VT), Farbeindringprüfung (PT), Magnetpulverprüfung (MT), Ultraschall (UT) und Röntgenprüfung (RT) je nach Anforderung.
• Makroschliffe, Härte- und Kerbschlagbiegeversuche im Rahmen der Verfahrensprüfung.

Verzugskontrolle und Maßstabilität

Gezielte Schweißreihenfolgen, Heftnähte, symmetrische Wärmeeinbringung und Kontrolle der Zwischenlagentemperatur reduzieren Verzug. Die geringere Linienenergie beim TIG-Schweißen verkleinert zusätzlich die Wärmeeinflusszone.

Konstruktion für robotergestütztes Schweißen

Optimierte Nahtgeometrien, Reduzierung von Unstetigkeiten, großzügige Übergangsradien und guter Brennerzugang sind zentrale Elemente des Design for Welding.

Zusammenfassung

Die Robotisierung von MAG- und TIG-Schweißprozessen steigert nicht nur die Produktivität, sondern vor allem die Qualität, da Bewegungsabläufe wiederholgenau, die Linienenergie kontrolliert und Schweißnähte aktiv verfolgt werden können. Voraussetzung für den Erfolg ist jedoch ein ganzheitliches Konzept: von der Nahtkonstruktion und Bauteilvorbereitung über die Auswahl von Werkstoffen und Schutzgasen bis zur Verfahrensqualifizierung, kontinuierlichen Prozessüberwachung und strenger Qualitätskontrolle. Eine durchdachte Anlagenplanung und ein präzise definierter WPS ermöglichen Schweißnähte, die höchste Qualitätsklassen erfüllen und gleichzeitig wirtschaftlich produziert werden können.

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