Lichtbogenschweißverfahren mit Schutzgas werden häufig bei der Metallherstellung von Schweißkonstruktionen eingesetzt. Beim MIG-MAG-Schweißen wird der Lichtbogen durch Metallübertragung erzeugt. Anders als beim WIG-Schweißen gibt es beim MIG-MAG-Verfahren eine hohe Konzentration an Metalldämpfen, die den Großteil der stromführenden Partikel ausmachen.

Es ist die Art des verwendeten Schutzgases, die unterscheidet, ob es sich um ein MIG-Verfahren (Metal Inert Gas) oder ein MAG-Verfahren (Metal Active Gas) handelt. Daher werden beim MIG-Schweißen nur Schutzgase und Schutzgasmischungen verwendet, da die Beschaffenheit der beim MIG-Schweißen zu verschweißenden Metalle im Allgemeinen die Anwesenheit aktiver Verbindungen (Aluminium und Legierungen) nicht toleriert.

Durch die Auswahl des richtigen Schutzgases je nach Anwendung für das MIG-Verfahren werden Schweißfehler vermieden. Ohne entsprechende Gasabschirmung des Schweißbades kommt es zu verschiedenen Schweißfehlern wie Porosität, Oberflächenoxidation usw. oder zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des geschmolzenen Metalls, mit erheblichen Folgen für die Schweißstruktur.

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Beim MIG-Schweißen schützt das Schutzgas wie bei jedem Schweißprozess unter Schutzatmosphäre das Schweißbad vor den schädlichen Auswirkungen der Umgebungsluft, die aus Sauerstoff, Stickstoff und Feuchtigkeit besteht. Dies mag widersprüchlich erscheinen, da dem Schutzgas in manchen Fällen gezielt Sauerstoff, Wasserstoff oder Stickstoff zugesetzt werden, um die Handhabung, das Aussehen der Schweißnaht oder bestimmte metallurgische Eigenschaften zu verbessern. Dennoch werden diese Gasmischungen nur dann eingesetzt, wenn das Zusatzgas keine negativen metallurgischen Effekte im Material hervorruft.

Zusätzlich zu seiner metallurgischen Rolle muss das Gas auch über die notwendigen Eigenschaften verfügen, um optimale Bedingungen für den Lichtbogen zu schaffen, wie z. B. eine einfache Zündung des Lichtbogens, eine einfache Ionisierung zur Erzielung eines Lichtbogens mit niedriger Spannung, eine Stabilität der Lichtbogenwurzel, einen Beitrag zur Wärmeübertragung, eine Beeinflussung des Verhaltens des Schweißbads (Benetzbarkeit, Fließfähigkeit) … und das alles bei gleichzeitiger Gewährleistung eines Qualitätsprofils der Schweißraupe.

Die Wahl des Gases oder Gasgemisches wird somit zu einem wichtigen Parameter, da seine Wirkung die erzielte Leistung je nach durchgeführtem Prozess beeinflusst. Daher ist es notwendig, die metallurgische Kompatibilität einer Gasart mit den zu verbindenden Materialien, die Auswirkung einer Komponente auf das Lichtbogenverhalten und die Umweltauswirkungen auf den Schweißer zu berücksichtigen, ohne dabei die Kosten des Endprodukts zu vernachlässigen.

Die beim MIG-Schweißen verwendeten Gase sind daher Inertgase, einatomige Gase: Argon, Helium und Gemische; Unabhängig vom Inhalt findet keine Reaktion mit der Metallschmelze statt. Bei einem Inertgas kommt es im Gegensatz zur Verwendung eines Aktivgases, das direkt am Schweißvorgang beteiligt ist, praktisch nicht zu einer Reaktion mit dem Schweißbad. Die Besonderheit des MIG-Schweißens besteht jedoch darin, dass das Gas die günstigen Bedingungen für die Erzielung eines Metallübergangs im Lichtbogen sowie die Größe des Arbeitsbereichs beeinflusst.

Beim MIG-Verfahren dient das Schutzgas dazu, bestimmte Elemente der Schweißnaht zu schützen; Die Drahtelektrode, der Lichtbogen, das Schweißbad und die das Grundmaterial umgebenden Elemente werden vor atmosphärischer Kontamination geschützt.

Somit ist Argon (Ar) das einzige Schutzgas, das sich für praktisch alle Schweißanwendungen eignet. Die Substanz wird durch fraktionierte Destillation der Atmosphäre gewonnen und bietet eine einfache Lichtbogenzündung und eine recht gute Lichtbogenstabilität. Dennoch ist es wichtig zu wissen, dass ein Gemisch aus Argon und Kohlendioxid sowie reinem Sauerstoff oder reinem Kohlendioxid mit einem flüssigen Schweißbad reagiert.

Helium (He) wiederum ist ein relativ seltenes Edelgas, das aus dem Untergrund stammt. Es bietet den Vorteil einer besseren Eindringtiefe bei geringerer Lichtbogenstabilität. Es wird häufiger bei Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit und großen Dicken verwendet. Helium ist leichter als Luft und muss für eine ausreichende Abschirmung ebenfalls in großen Mengen verwendet werden. Im Gegensatz zu Argon trägt Helium nicht zur Sauerstoffanreicherung oder zur Qualität der chemischen Bindung der Schweißnaht bei, erhöht jedoch die Schweißgeschwindigkeit. Darüber hinaus garantiert Helium eine wesentlich bessere Seitenwandpenetration. Aus diesen Gründen wird beim MIG- oder WIG-Schweißen häufig Helium oder ein Helium-Argon-Gemisch verwendet.

Was Argon grundsätzlich von Helium unterscheidet, ist die Wärmeleitfähigkeit des Lichtbogens sowie das Ionisationspotential. Die Wärmeleitfähigkeit spiegelt die Wärmeübertragung wider, die von der Mitte zur Außenseite der Lichtbogensäule und damit zur Mittelachse des Lichtbogens, dem heißesten Teil, erfolgt. Argon hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit und sorgt für eine hohe Energiedichte in der Innenzone des Lichtbogens. Helium erzeugt ein leitfähigeres Lichtbogenplasma und erzeugt eine gleichmäßigere Wärmeverteilung.

Darüber hinaus kann Argon, da es ziemlich schwer ist, eine Deckschicht über dem Schweißbad bilden. Da Helium hingegen leichter ist, neigt es dazu, in Wirbeln um die Düse herum aufzusteigen. Aus diesem Grund muss die Durchflussrate von Helium höher sein als die von Argon.

Daher ist es wichtig, das Verhalten dieser Schutzgase beim Schweißen klar zu differenzieren und ihre in der folgenden Tabelle zusammengefassten physikalischen Eigenschaften zu berücksichtigen.

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