Vermeidung von Porosität beim Schweißen von Aluminiumlegierungen
schweißenEigenschaften von gebräuchlichem Aluminium und Aluminiumlegierungen
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Schweißen Verfahren |
Werkstoffgüte und ihre relative Schweißbarkeit |
Anwendbarer Dickenbereich/mm | |||||
| Industrielles Reinaluminium | Aluminium- Manganlegierung | Aluminium-SEINesium Legierung | Aluminium-Kupfer-Legierung | ||||
| 1070A(L1) 1035(L4) 1200(L5) | 3A21(LF21) | 5A05 (LF5) | 5A02(LF2) | 2A12 (LY12) | Anwendbarer Bereich | Allgemeine Beschränkung | |
| Tungsten Inert Gas Welding (TIG) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | 1-10 | 0,9 - 25² |
| Wolfram-Inertgas-Impuls-Lichtbogenschweißen (WIG-Impulsschweißen) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | 1-10 | 0,9 - 25² |
| Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | ≥1 | ≥1 |
| Metall-Inertgas-Impulslichtbogenschweißen (MIG-Impulsschweißen) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | ≥2 | ≥0,8 |
| Widerstandsschweißen (Punktschweißen, Buckelschweißen) | Gerecht | Gerecht | Gut | Gut | Gerecht | - | Aluminium - 4 |
| Autogenschweißen | Gerecht | Gerecht | Arm | Gerecht | Arm | 0,5 - 10 | 0,3 - 25 |
| Kohlenstofflichtbogenschweißen | Gerecht | Gerecht | Arm | Arm | Arm | 1 - 10 | - |
| Lichtbogenhandschweißen (SMAW) | Gerecht | Gerecht | Arm | Arm | Arm | 3 - 8 | - |
| Elektronenstrahlschweißen (EBW) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gerecht | 1 - 75 | - |
| Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | 1 - 10 | - |
| Reibrührschweißen (FSW) | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | 1,2 - 7,5 | - |
Erstens ist der Einfluss des Schweißverfahrens entscheidend fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenWir können uns auf die obige Tabelle beziehen. Diese Tabelle zeigt die Schweißbarkeit in Abhängigkeit von verschiedenen Schweißverfahren. Gängige Verfahren wie das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) und das Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) bieten die beste Schweißbarkeit für Aluminiumlegierungen und sind hochwirksam fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenSie können zum Schweißen von industriell reinem Aluminium, Aluminium-Mangan-Legierungen und Aluminium-Magnesium-Legierungen verwendet werden.
Andererseits weisen gängigere Verfahren wie Widerstandsschweißen, Gasschweißen oder Lichtbogenhandschweißen vergleichsweise schlechtere Schweißergebnisse auf. Im Folgenden wird der Einfluss der Schweißprozessparameter für die gebräuchlichsten Aluminiumschweißverfahren – WIG- und MIG-Schweißen – auf die Schweißqualität untersucht.Vermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenBitte beachten Sie die obige Abbildung.
Diese Abbildung zeigt wichtige Parameter fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von Aluminiumlegierungenmit WIG. Es veranschaulicht den Zusammenhang zwischen Schweißgeschwindigkeit, Schweißstrom und Porosität beim WIG-Schweißen von rostfreiem 5A06-Aluminium. Die horizontale Achse stellt die Schweißgeschwindigkeit dar, die vertikale Achse die Porosität. Aus der Kurve ist ersichtlich, dass bei einem Strom von 185 A die Porosität mit steigender Schweißgeschwindigkeit abnimmt. Dieses Verständnis ist grundlegend fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenWarum ist das so? Beim WIG-Schweißen von Aluminiumlegierungen wird Wasserstoff über die Oberfläche des Schmelzbades aufgenommen. Eine höhere Schweißgeschwindigkeit verringert daher die Wasserstoffaufnahme und führt somit zu weniger Porosität. Ein höherer Schweißstrom bewirkt, dass das oxidierte Aluminium an der Schweißnahtwurzel leichter abschmilzt. Dadurch ist die Wurzel weniger anfällig für Porosität.
Betrachten wir nun den Einfluss der Prozessparameter aufVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenBeim MIG-Schweißen von Aluminiumlegierungen ist Folgendes zu beachten: Bitte beachten Sie die obige Abbildung.
Diese Abbildung zeigt die Porositätstendenz einer mit MIG-Schweißen verschweißten Aluminium-Magnesium-Legierung und liefert Erkenntnisse fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDie horizontale Achse stellt den Stromfluss dar, die vertikale die Schweißgeschwindigkeit. Die drei Diagonalen repräsentieren die Wärmeeinbringung beim Schweißen. Man erkennt, dass mit sinkender Schweißgeschwindigkeit (d. h. höherer Wärmeeinbringung) die Schweißnaht eher in der Zone geringer Porosität liegt und somit weniger Porosität aufweist. Die Strategie fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDas MIG-Schweißen unterscheidet sich vom WIG-Schweißen. Warum? Weil beim MIG-Schweißen die Hauptquelle für Wasserstoff die Oxidschicht auf der Drahtoberfläche ist. Durch die Reduzierung der Schweißgeschwindigkeit kann der Wasserstoff im Schmelzbad daher besser entweichen. Beim MIG-Schweißen lässt sich das gewünschte Ergebnis also besser erzielen, indem man die Schweißgeschwindigkeit verringert und die Abkühlzeit verlängert.Vermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDie
Der zweite Aspekt, der für entscheidend istVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDer Einfluss der Stromquellenpolarität ist entscheidend. Beim WIG-Schweißen von Aluminiumlegierungen werden üblicherweise zwei Stromquellenpolaritäten verwendet: Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). Beim Schweißen von Aluminiumlegierungen mit Gleichstrom gibt es zwei Möglichkeiten: Gleichstrom-Elektrode negativ (DCEN) und Gleichstrom-Elektrode positiv (DCEP).
Wir wissen, dass beim DCEP-Schweißen der Brenner an den Pluspol angeschlossen wird. Dies kann zu starkem Abbrennen der Wolframelektrode führen. Bei Verwendung von DCEN ist der Einbrand tiefer, was ebenfalls die Porenbildung erschwert. Daher wird in der Praxis für das WIG-Schweißen von Aluminiumlegierungen üblicherweise Wechselstrom und nicht Gleichstrom verwendet.Vermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDie
Der dritte Aspekt fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenEs kommt auf den Oberflächenzustand des Materials und die Verhinderung des Lufteintritts an. Wir wissen, dass beim Schweißen von Kohlenstoffstahl Verunreinigungen wie Ölflecken und Feuchtigkeit in der Nähe der Schweißnaht entfernt werden müssen.
Dies gilt auch für das Schweißen von Aluminiumlegierungen und ist unerlässlich fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenÖlflecken und Feuchtigkeit können ebenfalls zu Porosität führen.
Im Gegensatz zu Kohlenstoffstahl bildet sich bei Aluminiumlegierungen jedoch eine Oxidschicht. Daher muss diese Oxidschicht vor dem Schweißen von Aluminiumlegierungen gründlich entfernt werden; dies ist ein entscheidender Schritt.Vermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDie
Aluminiumlegierungen oxidieren besonders leicht an der Luft. Daher sollte das Schweißen so bald wie möglich nach der Reinigung der Oxidschicht erfolgen. Verstreicht zu viel Zeit, muss die Reinigung wiederholt werden. Ein weiterer Aspekt ist die Vermeidung von Lufteintritt. Beim Schutzgasschweißen von Aluminiumlegierungen kann die Verwendung eines hochreinen Schutzgases oder eines Argon-Helium-Gemisches das Schmelzbad besser schützen und den Lufteintritt verhindern.Vermeidung von Porosität beim Schweißen von AluminiumlegierungenDie
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein umfassender Ansatz erforderlich ist fürVermeidung von Porosität beim Schweißen von Aluminiumlegierungenmit Schwerpunkt auf Methodenauswahl, Parametereinstellung, Polaritätswahl und sorgfältiger Oberflächenvorbereitung.