Welche Arten von Metallschweißverfahren gibt es?

Grundlagen des Lichtbogenschweißens und Kernverfahren für Metallschweißteile

Warum das Lichtbogenschweißen in industriellen Anwendungen dominiert

Das Lichtbogenschweißen macht 62 % der industriellen Metallverbindungsvorgänge aus, da es aufgrund seiner Vielseitigkeit bei verschiedenen Materialien und Dicken geeignet ist (Taylor Studwelding, 2024). Es wird häufig beim Bau von Stahlkonstruktionen, Rohrleitungen und schweren Maschinen eingesetzt und zeichnet sich sowohl in Werkstätten als auch bei Außeneinsätzen durch zuverlässige Leistung aus.

Wie elektrische Lichtbögen Metallschweißteile schmelzen und verbinden

Ein elektrischer Lichtbogen mit einer Temperatur von 6.500 °F (3.593 °C) schmilzt Basismetalle und Elektroden augenblicklich und bildet eine Schmelze, die zu einer festen, metallurgisch verbundenen Naht erstarrt – oftmals mit höherer Festigkeit als das Ausgangsmaterial.

Wichtige Varianten: MIG, WIG, Lichtbogenhandschweißen und Flux-Cored als lichtbogenbasierte Verfahren

Die vier Haupt-Lichtbogenschweißverfahren erfüllen unterschiedliche industrielle Anforderungen:

• MIG (GMAW) : Durchgehende Drahtzufuhr ermöglicht schnelles Schweißen dünner Metalle wie beispielsweise Karosserieteile
• TIG (WIG) : Wolframelektrode sorgt für Präzision bei Luftfahrtanwendungen und hochbelastbaren Bauteilen
• Stabelektrode (SMAW) : Einfache Einrichtung funktioniert gut unter windigen oder kontaminierten Bedingungen
• Flux Core (FCAW) : Eigenschützende Eigenschaft ermöglicht Hochauftragsschweißen auf Baustellen

Laut Branchendaten entfällt auf MIG 38 % der Automobilproduktion, während WIG in 91 % der Flugzeugfertigungsanwendungen eingesetzt wird (Intertest-Vergleich 2024).

MIG- und Flux-Core-Schweißen: Effiziente Lösungen für die Metallbearbeitung

MIG-Schweißen (GMAW): Vorteile für das Schweißen dünner Metallteile

MIG (Metallschutzgasschweißen) zeichnet sich durch hohe Abschmelzleistungen und halbautomatischen Betrieb beim Verbinden dünner Metallabschnitte (0,5–6 mm) aus. Zu den Hauptvorteilen gehören:

• Saubere Schweißnähte mit minimalem Spritzer in kontrollierten Umgebungen
• 30–40 % schnellere Geschwindigkeiten als manuelle Verfahren wie Lichtbogenschweißen
• Reduzierter Nachbearbeitungsaufwand, ideal für anspruchsvolle Oberflächen

Die Notwendigkeit eines Schutzgases begrenzt jedoch den Einsatz im Freien, da Wind die Abschirmung stört. MIG erreicht über 95 % Effizienz auf sauberen Oberflächen, hat aber Schwierigkeiten bei Rost oder Verschmutzung, wie sie bei Reparaturen vor Ort häufig vorkommen.

Flux-Cored-Schweißen (FCAW): Vorteile bei hohen Abschmelzraten und im Außenbereich

Beim Flux-Cored-Arc-Schweißen (FCAW) wird ein füllstoffgefüllter Draht verwendet, der den Schweißprozess selbst abschirmt und eine schnelle Verbindung von dickeren Metallen (3–40 mm) ermöglicht. Wie im Schweißeffizienzbericht 2024 gezeigt, bietet FCAW 25 % höhere Abschmelzraten als MIG und eignet sich daher ideal für:

• Stahlkonstruktionen, die eine tiefe Durchschweißung erfordern
• Außenprojekte, bei denen eine Gasabschirmung unpraktisch ist
• Rostige oder leicht verunreinigte Grundwerkstoffe

Selbstschützendes vs. gasgeschütztes FCAW: Leistungs- und Anwendungsvergleich

Faktor	Selbstschützendes FCAW	Gasgeschütztes FCAW
Abschirmverfahren	Durch Flussmittel erzeugtes Gas	Externes Gas (CO₂ oder Mischung)
Mobilität	Keine Gastanks erforderlich	Benötigt Gasmflaschen
Nahtqualität	Entgraten erforderlich	Sauberere Schweißnähte, weniger Spritzer
Ideale Verwendung	Windige Außenbereiche	Schwere Fertigung in Innenräumen

Die selbstschützende FCAW wird häufig im Schiffbau und bei Rohrleitungsreparaturen eingesetzt, während gasgeschützte Varianten sauberere, für die Luftfahrt geeignete Verbindungen mit geringerem Nachbearbeitungsaufwand erzeugen.

Wann MIG oder FCAW für Geschwindigkeit und Produktivität wählen

Wählen Sie MIG für dünne Bleche (<6 mm), Arbeiten in Innenräumen oder optisch anspruchsvolle Schweißnähte. Entscheiden Sie sich für FCAW bei:

• Dicken Querschnitten, die tiefe Durchschmelzung benötigen
• Außeninstallationen, die Wind ausgesetzt sind
• Materialien mit Oberflächenverunreinigungen

Feld-Daten zeigen, dass FCAW die Bauzeit von Brücken um 18 % verkürzt, während MIG die Arbeitskosten in der Automobilmontage um 22 % senkt.

TIG- und Lichtbogenhandschweißen: Präzision und Haltbarkeit in anspruchsvollen Umgebungen

TIG-Schweißen (GTAW): Erzielung hochfester Metallschweißteile

Das TIG-Schweißen erzeugt besonders saubere Schweißnähte, die in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Präzisionsfertigung hohe Belastungen aushalten. Das Verfahren verwendet eine Wolframelektrode, die während des Schweißens nicht abschmilzt, sowie Argongas zum Schutz der Schweißzone vor Verunreinigungen. Diese Konfiguration trägt dazu bei, während des gesamten Arbeitsvorgangs eine hohe Qualität sicherzustellen. Laut einer 2022 im International Journal of Advanced Manufacturing Technology veröffentlichten Studie erreicht das TIG-Schweißen etwa 98 Prozent fehlerfreie Schweißungen bei Bauteilen für Flugzeuge. Damit hebt es sich im Vergleich zu anderen Verfahren besonders bei dünnen Materialien oder korrosionsbeständigen Werkstoffen hervor.

Die Rolle von Wolframelektroden bei sauberen und kontrollierten Schweißungen

Die Präzision des WIG-Schweißens resultiert aus Wolframelektroden, die stabile Lichtbögen über 6.000 °F aufrechterhalten. Reines Wolfram eignet sich für Aluminium mit weicheren Lichtbögen, während thoriierte Varianten die Zündung und Haltbarkeit beim Schweißen von rostfreiem Stahl verbessern. Untersuchungen in Materials Performance (2023) zeigen, dass die richtige Elektrodenwahl das Spritzen um 72%im Vergleich zu Fluxkern-Verfahren reduziert.

Lichtbogenhandschweißen (SMAW): Zuverlässigkeit bei schmutzigen, nassen oder Außeneinsätzen

Das Lichtbogenschutzschweißen (SMAW), auch „Stabschweißen“ genannt, zeichnet sich in rauen Umgebungen aus – rostiges Metall, nasse Oberflächen und windige Standorte. Aufgrund seiner Portabilität und Einfachheit eignet es sich ideal für Rohrleitungsreparaturen und Wartungsarbeiten an Geräten. Laut einem Bericht des Welding Journal aus dem Jahr 2023 erreicht SMAW 92 % Erfolgsquote beim ersten Durchlauf im Freien und übertrifft damit gasabhängige Verfahren.

Fallstudien: Luft- und Raumfahrt (WIG) und Rohrleitungsreparaturen (Stab)

• Luft- und Raumfahrt: WIG-Schweißungen von Triebwerkbrennkammern erfordern nahezu keine Porosität. Eine NASA-Audit-Prüfung (2021) bestätigte, dass diese Schweißnähte zyklische Belastungen von 1.200 °F aushalten ohne Risse.
• Rohrleitungsreparaturen: Lichtbogenhandschweißen bewältigt Notreparaturen bei Regen oder Schlamm. Eine Branchenanalyse stellt fest, dass das Lichtbogenhandschweißen 85 % der dringenden Rohrleitungsreparaturen abschließt innerhalb von 24 Stunden.

Jedes Verfahren überzeugt dort, wo es am meisten benötigt wird: WIG für kritische Präzision, Lichtbogenhandschweißen für robuste Zuverlässigkeit.

Fortgeschrittene und Spezial-Schweißtechniken für anspruchsvolle Anwendungen

Laser- und Elektronenstrahlschweißen: Präzision und tiefe Durchdringung

Wenn es um präzises Schweißen geht, zeichnen sich das Laserschweißen (LBW) und das Elektronenstrahlschweißen (EBW) durch ihre außergewöhnliche Genauigkeit auf Mikrometerebene aus. Diese Verfahren konzentrieren intensive Energie in Strahlen, die schmaler als ein halber Millimeter sind, wodurch sie bis zu 25 mm tief in Stahl eindringen können, während gleichzeitig die Wärmeverzug minimal bleibt, wie aus der Forschung von Senlisweld des vergangenen Jahres hervorgeht. Laut aktuellen Daten aus dem im Jahr 2024 veröffentlichten Material Fabrication Report haben Hersteller, die LBW einsetzen, im Vergleich zu herkömmlichen TIG-Verfahren bei Titanflugzeugteilen einen deutlichen Rückgang an Nachbearbeitungen nach dem Schweißen verzeichnet. Die Zahlen waren tatsächlich beeindruckend – etwa 78 % weniger Nacharbeit war nach der ersten Schweißung erforderlich. Eine solche Effizienz macht in Branchen einen großen Unterschied, in denen bereits kleine Verbesserungen langfristig zu erheblichen Kosteneinsparungen führen können.

Unterpulverschweißen (UP): Effizienz für dicke Metallabschnitte

Das Unterpulverschweißverfahren verwendet eine körnige Flussmittelschicht, die den Schweißbereich schützt und gleichzeitig Abscheideraten von etwa 45 Pfund pro Stunde ermöglicht, was etwa dem Vierfachen dessen entspricht, was man mit manuellem Lichtbogenschweißen erreichen kann. Bei dickeren Stahlplatten (alles über 25 mm) eignet sich dieses Verfahren am besten für Branchen wie den Schiffbau, in denen massive Strukturen verbunden werden müssen, sowie für Rohrleitungsbauprojekte in verschiedenen Sektoren. Speziell bei Windturmschächten haben Hersteller festgestellt, dass der Wechsel von herkömmlichen Mehrpass-MAG-Verfahren zu UVP die gesamte Schweißzeit um etwa zwei Drittel reduziert. Diese deutliche Verbesserung hat dafür gesorgt, dass UVP bei Fertigern immer beliebter wird, die die Qualität aufrechterhalten möchten, während sie gleichzeitig enge Produktionszeiten einhalten müssen.

Widerstandspunktschweißen und Autogenschweißen: Nischenanwendungen in Produktion und Wartung

Technik	Bestes für	Geschwindigkeit	Kostenwirksamkeit
Widerstandspunkt-Schweißen	Automobilmontagelinien	0,5 Sek./Schweißstelle	0,02 $/Verbindung
Autogenschweißen	Feldreparaturen (kein Strom erforderlich)	3–5 Min./Schweißstelle	8 $/Stunde Kraftstoff

Widerstandspunktschweißen erzeugt über 5.000 dauerhafte Verbindungen pro Stunde in Karosserien, während Sauerstoff-Acetylen-Schweißen für Reparaturen mit Brenner an abgelegenen Orten unverzichtbar bleibt. Eine Umfrage aus dem Jahr 2024 ergab, dass 89 % der Wartungsteams bei Notreparaturen an schweren Maschinen auf Sauerstoff-Acetylen-Schweißen angewiesen sind.

So vergleichen und wählen Sie die beste Schweißtechnik für Metallschweißteile aus

Vergleich der Schweißtechniken basierend auf Kosten, Fähigkeiten und Umgebung

Materialkosten, Bedienerqualifikation und Umgebung bestimmen die Wahl des Verfahrens. Das Lichtbogenhandschweißen mit abschmelzendem Draht (FCAW) vermeidet Gasausgaben im Freien, während das Lichtbogenhandschweißen mit Elektrode (SMAW) eine kostengünstige Einstiegsmöglichkeit mit minimalem Zubehör bietet. Das Wolfram-Inertgasschweißen (TIG) liefert höchste Präzision für die Luft- und Raumfahrt, erfordert jedoch fortgeschrittene Schulung. Eine Umfrage aus dem Jahr 2023 zeigte, dass SMAW die Ausrüstungskosten in kleinen Werkstätten um 30–40 % gegenüber MIG-Anlagen senkt.

Direkter Vergleich: MIG vs. TIG vs. Stabelektrodenschweißen (MMA) vs. FCAW

Bei der Verarbeitung von Blechen mit einer Dicke unter 3 mm trägt das MIG-Schweißen laut Branchenanalyseberichten etwa 20 Prozent schneller Metall auf als die TIG-Methode. Bei Arbeiten im Freien, wo Wind eine Rolle spielt, zeichnet sich das FCAW aus, da es die Neigung zu Porosität auf etwa die Hälfte dessen reduziert, was beim Lichtbogenschweißen mit Stabelektrode auftritt, obwohl die meisten Schweißer wissen, dass Laborergebnisse nicht immer den realen Bedingungen entsprechen. Was das TIG-Schweißen betrifft, erzeugt es tatsächlich besonders saubere Nähte bei Edelstahl, wobei die Verzugswerte in einem engen Bereich von 0,1 bis 0,3 mm liegen. Aber mal ehrlich: Niemand möchte stundenlang mit 8 bis 12 Zoll pro Minute kriechen, wenn bei einer Serienfertigung Hunderte von Verbindungen hergestellt werden müssen.

Entscheidungsmatrix: Auswahl des Schweißverfahrens entsprechend Material, Einsatzort und Projektzielen

Faktor	MIG	Tig	Schläger	FCAW
Materialstärke	0,6–6 mm (optimal)	0,5–3 mm	2–25 mm	3–40 mm
UMWELT	Innenbereich	Kontrolliertes Klima	Im Freien/verschmutzt	Im Freien
Anforderungen an die Fachkenntnis	- Einigermaßen	Fortgeschritten	Grundlegend	Mittelstufe

Wie im Schweißverfahrensleitfaden 2023 beschrieben, sollte die Materialverträglichkeit das primäre Auswahlkriterium sein – Aluminium und Titan profitieren von der geringen Wärmeenergie des WIG-Schweißens, während Baustahl MAG- oder FCAW-Verfahren bevorzugt. Bei verwitterten Rohrleitungen reduziert das Lichtbogenschweißen mit Stabelektrode die Vorbereitungszeit um 40 %, da es Verunreinigungen auf der Oberfläche toleriert.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Lichtbogenschweißen und warum wird es häufig verwendet?

Lichtbogenschweißen ist eine Technik, bei der ein elektrischer Lichtbogen Basismetalle und Elektroden verflüssigt, um eine feste Verbindung zu erzeugen. Es wird aufgrund seiner Vielseitigkeit beim Schweißen verschiedener Materialien und Dicken häufig eingesetzt.

Welche Hauptarten des Lichtbogenschweißens gibt es?

Die wichtigsten Arten sind MIG-, WIG-, Lichtbogenhandschweißen und Flux-Cored-Schweißen, wobei jede je nach Material, Umgebung und gewünschten Ergebnissen unterschiedliche industrielle Anforderungen erfüllt.

Worin unterscheiden sich MIG- und Flux-Cored-Schweißen?

MIG-Schweißen verwendet einen kontinuierlichen Drahtzuführend für dünne Metalle in Innenräumen, während Flux-Cored-Schweißen im Freien mit dickeren Materialien eingesetzt werden kann, da es über eine eigene Abschirmung verfügt.

Wann sollte ich WIG-Schweißen wählen?

Das WIG-Schweißen ist ideal für hochfeste Verbindungen, die Präzision erfordern, insbesondere bei dünnen oder korrosionsbeständigen Materialien in kontrollierten Umgebungen.