Ein unruhiger Lichtbogen, schlechte Zündung oder Wolframeinschlüsse in der Naht: Viele Probleme beim WIG-Schweißen beginnen an der Wolframelektrode. WIG-Schweißer, die Elektrodentyp, Durchmesser und Anschliff bewusst wählen, arbeiten stabiler und sparen sich Nacharbeit an der Naht. Dieser Beitrag erklärt die Elektrodentypen nach EN ISO 6848 mit ihren Kennfarben, die Auswahl nach Stromart und Werkstoff sowie den richtigen Anschliff.
Elektrodentypen nach EN ISO 6848 und ihre Kennfarben
Wolframelektroden bestehen aus Wolfram mit einem Schmelzpunkt von rund 3400 °C, dem für bessere Zünd- und Emissionseigenschaften Metalloxide zugesetzt werden. Zusammensetzung, Kennzeichnung und Abmessungen regelt die DIN EN ISO 6848. Die Kennfarbe am Elektrodenende verrät den Typ auf einen Blick:
| Typ | Kennfarbe | Oxidzusatz | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|
| WP | grün | keiner (Reinwolfram) | Wechselstrom, Aluminium, klassische Anwendung |
| WL15 | gold | rund 1,5 Prozent Lanthanoxid | Universaltyp für Gleich- und Wechselstrom |
| WL20 | blau | rund 2 Prozent Lanthanoxid | hohe Strombelastung, mechanisiertes und Orbitalschweißen |
| WC20 | grau | rund 2 Prozent Ceroxid | Gleichstrom im unteren und mittleren Strombereich |
| WR2 | türkis | Mischoxide seltener Erden | Universaltyp, herstellerabhängige Zusammensetzung |
| WT20 | rot | rund 2 Prozent Thoriumoxid | veraltet, wegen Radioaktivität ersetzen |
Die früher weit verbreiteten thorierten Elektroden (WT-Typen) enthalten radioaktives Thoriumoxid. Beim Schleifen entsteht einatembarer Staub, weshalb diese Typen aus Arbeitsschutzsicht nicht mehr eingesetzt werden sollten. Lanthanierte und cerierte Elektroden erreichen heute mindestens gleichwertige Schweißeigenschaften und haben die WT-Typen in der Praxis weitgehend abgelöst.
Auswahl nach Stromart und Werkstoff
Die richtige Wolframelektrode für das WIG-Schweißen ergibt sich aus Stromart, Werkstoff und Strombereich. Für das Gleichstromschweißen mit negativ gepolter Elektrode, also für nichtrostende Stähle, unlegierte Stähle, Nickelbasislegierungen, Titan und Kupfer, sind oxidhaltige Elektroden erste Wahl:
- WL15 und WL20 zünden zuverlässig, halten die Spitze auch bei hoher Strombelastung formstabil und eignen sich vom Wurzelschweißen dünnwandiger Rohre bis zum mechanisierten Orbitalschweißen. Im Rohrleitungsbau sind sie der Standard.
- WC20 punktet mit sehr guter Zündwilligkeit bei niedrigen Strömen und ist deshalb für dünne Bleche und filigrane Nähte beliebt. Bei dauerhaft hohen Strömen verschleißt die Spitze schneller als bei lanthanierten Typen.
- WR2 ist ein Kompromisstyp mit herstellerabhängiger Oxidmischung, der sich als Universalelektrode für wechselnde Aufgaben eignet.
Beim Wechselstromschweißen von Aluminium und Magnesium pendelt die Polarität, die Elektrode wird thermisch deutlich höher belastet. Traditionell kam hier Reinwolfram (WP) mit ballig aufgeschmolzenem Ende zum Einsatz. Moderne Inverterstromquellen erlauben auch am Wechselstrom lanthanierte Elektroden, die formstabiler bleiben und weniger Wolfram in das Schmelzbad abgeben. Welche Kombination aus Elektrode, Stromart und Schutzgas beim Edelstahlschweißen zusammenpasst, sollte in der Schweißanweisung festgelegt sein.
Durchmesser und Strombereiche richtig zuordnen
Der Durchmesser der Wolframelektrode muss beim WIG-Schweißen zum Schweißstrom passen. Eine zu dünne Elektrode überhitzt, die Spitze schmilzt ab und Wolfram gelangt in die Naht. Eine zu dicke Elektrode zündet schlecht, der Lichtbogen wandert unkontrolliert um die Spitze. Gängige Durchmesser im Rohrleitungsbau sind 1,6 mm, 2,4 mm und 3,2 mm.
Als Richtwerte für Gleichstrom mit negativ gepolter, lanthanierter Elektrode haben sich bewährt:
- 1,0 mm: etwa 15 bis 80 A, Feinblech und Dünnwandrohre.
- 1,6 mm: etwa 60 bis 150 A, Wurzellagen und dünnwandige Rohrnähte.
- 2,4 mm: etwa 100 bis 250 A, der Allrounder für Füll- und Decklagen.
- 3,2 mm: etwa 200 bis 350 A, dickwandige Bauteile und hohe Abschmelzleistung.
Die Angaben sind Orientierungswerte, die je nach Hersteller, Anschliff und Schutzgas variieren, im Einzelfall die Herstellerangaben prüfen. Bei sehr niedrigen Strömen unter etwa 20 A, wie sie beim Heften dünnwandiger Edelstahlrohre vorkommen, hilft ein spitzer Anschliff mit kleiner Anplattung, damit der Lichtbogen sicher an der Spitze ansetzt und nicht zwischen den Fugenflanken springt. Bei Wechselstrom liegen die zulässigen Ströme je Durchmesser deutlich niedriger, weil die positive Halbwelle die Elektrode zusätzlich aufheizt. Wie Strom, Gasmenge und Schweißgeschwindigkeit insgesamt zusammenspielen, beschreibt der Beitrag zu den Grundlagen und Parametern des WIG-Schweißens.
Anschliffwinkel und Schleifrichtung: kleine Ursache, große Wirkung
Der Anschliff bestimmt, wie der Lichtbogen ansetzt und wie sich die Energie im Schmelzbad verteilt. Drei Regeln entscheiden über die Qualität:
- Längs schleifen, nie quer. Die Schleifriefen müssen in Richtung der Elektrodenachse verlaufen. Bei Queranschliff läuft der Lichtbogen den Riefen folgend spiralig um die Spitze und wird unruhig. Am besten geeignet sind Elektrodenschleifgeräte mit Diamantscheibe und definierter Winkelaufnahme.
- Winkel an den Strom anpassen. Spitze Winkel um 30 Grad bündeln den Lichtbogen und geben einen tiefen, schmalen Einbrand, sie eignen sich für niedrige Ströme und Wurzellagen. Stumpfere Winkel um 60 bis 90 Grad verteilen die Wärme, halten bei hohen Strömen länger und verbreitern den Einbrand.
- Spitze anplatten. Nach dem Anschleifen wird die äußerste Spitze auf etwa 10 Prozent des Elektrodendurchmessers plan gebrochen. Das stabilisiert den Lichtbogenansatz und verhindert, dass die feine Spitze abschmilzt und als Wolframeinschluss in der Naht landet.
Zum Anschliff gehört auch der Arbeitsschutz: Wolframschleifstaub sollte nicht frei in die Werkstatt gelangen, geschlossene Elektrodenschleifgeräte mit integrierter Staubaufnahme sind deshalb die richtige Wahl. Ebenfalls relevant ist das freie Elektrodenende, also der Überstand aus der Gasdüse: Üblich sind etwa ein bis eineinhalb Elektrodendurchmesser, bei Eckstößen und schlecht zugänglichen Nähten auch mehr, dann jedoch mit Gaslinse und erhöhter Gasmenge, damit die Schutzgasabdeckung erhalten bleibt.
Für das mechanisierte und das Orbitalschweißen ist ein reproduzierbarer Anschliff Pflicht: Gleiche Länge, gleicher Winkel und gleiche Anplattung gehören dort zu den dokumentierten Parametern, weil schon kleine Abweichungen die Einbrandgeometrie messbar verändern.
Typische Fehler rund um die Wolframelektrode
Die häufigste Störung ist die verunreinigte Spitze: Berührt die Elektrode das Schmelzbad oder den Zusatzdraht, legiert Wolfram mit dem Grundwerkstoff, die Spitze wird klumpig und der Lichtbogen instabil. Weiterschweißen verbietet sich, denn es drohen Wolframeinschlüsse, die in der Durchstrahlungsprüfung als Fehler bewertet werden. Die Elektrode wird zurückgeschliffen, bis sauberes Wolfram ansteht, erst dann geht es weiter.
Weitere typische Fehlerbilder aus der Praxis:
- Blaugraue, oxidierte Elektrode nach dem Schweißen: Die Gasnachströmzeit ist zu kurz oder die Gasdüse zu klein, die heiße Elektrode oxidiert an Luft und zündet danach schlechter.
- Abgeschmolzene oder ballige Spitze am Gleichstrom: Strom zu hoch für den Durchmesser oder falsche Polung, im Zweifel Durchmesser erhöhen und Polung kontrollieren.
- Schwarzer Ansatz und Spritzer an der Spitze: Zündung außerhalb der Fuge oder Kontaktzündung ohne Hochfrequenz, besser mit HF- oder Liftarc-Zündung in der Fuge arbeiten.
- Poren und unruhiges Bad trotz sauberer Elektrode: Die Ursache liegt dann meist im Gasschutz oder in der Nahtvorbereitung, hier hilft nur eine systematische Fehlersuche.
Wer Elektroden wechselt, sollte zudem auf Sortenreinheit achten: Für Titan und hochreine Anwendungen gehören angeschliffene Elektroden in gekennzeichnete Behälter, damit keine verunreinigten Spitzen in sensible Nähte gelangen. Auch die Lagerung verdient einen festen Ablauf, denn lose in der Werkzeugkiste liegende Elektroden verlieren ihre Kennfarbe, nehmen Fett und Schmutz auf und lassen sich später keinem Typ mehr sicher zuordnen. Bewährt haben sich beschriftete Köcher je Typ und Durchmesser am Schweißplatz.
Häufige Fragen
Welche Wolframelektrode ist die beste Wahl für Edelstahlrohre?
Für das Gleichstromschweißen von nichtrostenden Stählen haben sich lanthanierte Elektroden vom Typ WL15 oder WL20 durchgesetzt. Sie zünden zuverlässig, halten die Spitzengeometrie lange und decken vom Wurzelschweißen bis zur Decklage alle Aufgaben ab. WC20 ist eine gleichwertige Alternative im unteren Strombereich.
Warum dürfen thorierte Elektroden nicht mehr verwendet werden?
WT-Elektroden enthalten radioaktives Thoriumoxid, dessen Schleifstaub eingeatmet werden kann und die Lunge belastet. Ein generelles Verbot besteht zwar nicht in jedem Land, aus Sicht des Arbeitsschutzes ist der Ersatz durch lanthanierte oder cerierte Typen aber geboten. Diese erreichen heute mindestens gleichwertige Zünd- und Standzeiteigenschaften.
Wie oft muss eine Wolframelektrode nachgeschliffen werden?
Nachgeschliffen wird immer dann, wenn die Spitzengeometrie sichtbar verschlissen, verrundet oder verunreinigt ist, spätestens nach jeder Badberührung. Beim Handschweißen kann das mehrmals pro Schicht nötig sein, beim Orbitalschweißen wird der Anschliff häufig je Naht oder je Losgröße erneuert. Entscheidend ist ein reproduzierbarer Anschliff mit Längsriefen und definiertem Winkel.
Welcher Anschliffwinkel ist für Wurzellagen an Rohren sinnvoll?
Für Wurzellagen mit niedrigen Strömen haben sich spitze Winkel von etwa 30 Grad bewährt, weil sie den Lichtbogen bündeln und einen sicheren Einbrand in den Steg geben. Die Spitze sollte leicht angeplattet werden, damit sie nicht abschmilzt. Bei höheren Strömen in Füll- und Decklagen darf der Winkel auf 60 Grad und mehr steigen.