Aluminiumschweißen 

Schweißen von Aluminiumguss

 

Wie die meisten Aluminiumknetlegierungen können Aluminiumgusslegierungen, im Prinzip, auch durch Schmelzschweißen verbinden.

  • Untereutektisch u eutektische Silumine — Aluminium-Silizium-Legierungen.
  • Gussteile aus Legierungen vom Typ Al Cu4Ti sind aufgrund des hohen Kupfergehalts schlecht schweißbar und nicht schweißbar - beim Schweißen bilden sich thermische Risse.
  • Beim heißrissigen Schweißen von Aluminium-Magnesium-Gusslegierungen wird die Auswahl eines geeigneten Schweißdrahtes bekämpft.

Schweißen von Aluminiumguss

Moderne Gusslegierungen und Gussverfahren geben dem Konstrukteur enorme Freiheiten in der Gussgestaltung.. Dennoch, Beim Fügen von Aluminiumgussteilen gewinnt das Schweißen immer mehr an Bedeutung. Es wird verwendet, um zwei oder mehr Teile zu verbinden, die bequem separat zu gießen sind, wie zwei Hälften, weil es oft sehr schwierig oder unwirtschaftlich ist, ein solches Teil in einem Stück zu gießen.

Schweißen wird noch häufiger bei der Reparatur von Aluminiumgussteilen eingesetzt., einschließlich, bei der Beseitigung von Gussfehlern. Schweißen wird aktiv eingesetzt, um Maßabweichungen eines Gussteils zu korrigieren., Wiederherstellung eines verschlissenen Teils durch Aufschweißen von Metall, und auch, sicher, zum Reparieren defekter Teile.

Methoden und Materialien zum Schweißen von Aluminiumguss

Das am häufigsten zum Schweißen von Aluminiumgussteilen verwendete Lichtbogenschweißen mit einer Metallelektrode in einer Inertgasumgebung (MIG-Schweißen) und Lichtbogenschweißen mit einer Wolframelektrode auch in Schutzgasumgebung (WIG-Schweißen). Argon ist das am häufigsten verwendete Edelgas..

MIG-Schweißen von Aluminiumguss

Beim MIG-Schweißen – Schutzgasschweißen – brennt ständig ein Lichtbogen zwischen der abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück. Der Prozess wird bei konstantem Strom durchgeführt, und die Drahtelektrode wirkt als positiver Pol. Das Schweißen erfolgt unter Schutzgas, um den geschmolzenen Bereich vor den schädlichen Auswirkungen von Sauerstoff und Feuchtigkeit zu schützen, in der Luft enthalten. Als Schutzgase werden Argon und Helium oder eine Mischung aus beiden verwendet.. Öfters, aber, Verwenden Sie billigeres Argon.

MIG-Schweißverfahren geeignet für manuelle, Halbautomatisches und automatisches Schweißen. Wenn eine gute Wärmeableitung von der Schweißnaht gewährleistet ist, dann können Sie eine relativ schmale thermische Zone der Schweißnaht erhalten, sowie zufriedenstellende Festigkeit und Duktilität der Schweißnaht.

Das MIG-Puls-Schweißen ermöglicht schwierige Schweißaufgaben, z.B, Schweißen von Wänden mit einer Dicke von ca. 1 mm.

Derzeit wird das MIG-Schweißen am häufigsten zum Schweißen von Aluminium verwendet.. Dies liegt an der einfacheren Steuerung des Schweißprozesses., billigere Ausrüstung und niedrigere Betriebskosten.

Wolfram-Lichtbogenschweißen (WIG)

Beim WIG-Schweißen – Schutzgasschweißen – brennt ein Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück. Zum Schweißen von Aluminium wird üblicherweise elektrischer Wechselstrom verwendet.. Schweißdraht wird separat manuell oder maschinell eingelegt. Das Schweißen erfolgt unter Schutzgas, um den geschmolzenen Bereich vor den schädlichen Auswirkungen von Sauerstoff und Feuchtigkeit zu schützen, in der Luft enthalten. Als Schutzgase werden Argon und Helium oder eine Mischung aus beiden verwendet.. Am häufigsten wird das WIG-Schweißen mit Wechselstrom mit Argon durchgeführt., was billiger ist. Das MIG-Schweißen wird hauptsächlich von Hand ausgeführt., aber dort, Wo möglich, wird auch automatisches Schweißen verwendet.

Eine der Optionen für das WIG-Schweißen ist das Schweißen mit negativer Elektrodenpolarität., Wie wird beim Schweißen von Stahl vorgegangen?, mit Gleichstrom und unter Heliumschutz. Im Vergleich zu Argon hat Helium eine höhere Wärmeleitfähigkeit und dies ermöglicht die Verwendung eines geringeren Stroms, um den Oxidfilm auf Aluminium zu zerstören.. Als Konsequenz, die Elektrode überhitzt nicht. Auch beim WIG-Schweißverfahren gibt es Möglichkeiten der Pulstechnologie.

TIG oder ICH?

In Bezug auf die Porosität der Schweißnaht werden die saubersten Nähte durch das WIG-Schweißen erzielt. Einer der Nachteile des WIG-Verfahrens ist ein zu hoher Energiefluss zur Schweißstelle.. Dies führt zu einer deutlichen Erweichung der Schweißzone., Was, jedoch, typisch für das MIG-Schweißverfahren. Das WIG-Schweißverfahren gilt als geeigneter für die Reparatur kleiner Defekte in Aluminiumgussteilen.. Im Vergleich zum MIG-Schweißen, aber, Das WIG-Schweißen ist langsamer.

Vorbereitung zum Schweißen eines Aluminiumgusses

Zum, um eine gute Schweißnaht zu bekommen, Einige "Regeln" müssen befolgt werden. Die Möglichkeiten zur Schweißvorbereitung hängen von den Schweißverfahren ab, zu verbindende Wandstärken, Typ Aluminiumlegierung. Eine übermäßige Oxidschicht auf Aluminium wird manchmal durch maschinelle Bearbeitung entfernt. Verwenden Sie beim Reinigen der Oberfläche mit einem Schleifwerkzeug keine Schleifscheiben aus Kunststoff, um Porosität zu vermeiden..

Eine andere Möglichkeit, Oxide von der Oberfläche eines Teils zu entfernen, besteht darin, es zu ätzen.. Fette und Schmutz aus dem Schweißbereich sind in geeigneter Weise zu entfernen, mit Rücksicht auf mögliche Porenbildung.. Teile mit dicken Wänden müssen vor dem Schweißen vorgewärmt werden..

ISO-Schweißdraht 18273

Schweißdraht ist ein standardisiertes Produkt. Anforderungen an die chemische Zusammensetzung von Schweißzusätzen für Aluminiumguss werden durch die internationale Norm ISO festgelegt 18273 (alias DE 18273). Die Wahl des Schweißdrahtes hängt von den Materialien ab, die geschweißt werden. Für die gängigsten Aluminium-Gusslegierungen, wie untereutektische und eutektische Silumine, sowie warmhärtbare Legierungen wie Al Si10Mg und Al Si5Mg, empfohlene Schweißzusätze S-Al Si12 und S-Al S5.

Eine große Gefahr beim Schweißen ist die Neigung vieler Werkstoffe, beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand Risse zu bilden.. Diese Risse werden durch Zugschweißschrumpfspannungen verursacht., die beim Abkühlen der Schweißnaht auftreten. Oft reicht die Anzahl der Phasen mit niedrigem Schmelzpunkt im Schweißdraht nicht aus, um die entstandenen Risse zu heilen.. Durch die Wahl eines weicheren Schweißdrahtes mit einem höheren Anteil dieser Phasen kann diese Gefahr reduziert werden.. Es ist jedoch notwendig, die Abnahme der Festigkeitseigenschaften der Schweißnaht zu berücksichtigen.

Eloxieren von geschweißten Aluminiumgussteilen

Ein dekoratives Eloxieren von Schweißnähten aus den oben genannten Schweißlegierungen ist nicht möglich., Die Schweißnaht sieht also viel dunkler aus als das Basisaluminium. Eloxieren für verbesserte Korrosionsbeständigkeit oder verbesserte Haftung, sicher, immer möglich.

Gussverfahren für die Nacharbeit von Schweißnähten

Aluminiumgussteile werden mit vielen verschiedenen Gussverfahren hergestellt. Einige der bemerkenswertesten sind:

  • Druckguss,
  • Feinguss,
  • Kokillenguss,
  • grüner Sandguss.

Sandguss, Feinguss, und Kokillenguss gelten alle als vollständig schweißbar. In diesem Fall, geschmolzenes Aluminium wird in eine Form gegossen, die etwas schlechte Wärmeleitfähigkeitseigenschaften besitzt. So brauchen die Gussteile mehr Zeit zum Erstarren und alle Gase aus dem geschmolzenen Aluminium können entweichen [2].

Aber Druckguss ist hier draußen das Seltsame. Bei den hier angewandten Verfahren wird geschmolzenes Aluminium unter Druck in eine wassergekühlte Stahlform eingespritzt. Durch das Gießen kühlt es viel schneller ab, in diesem Fall, die entstehenden Gase können nicht entweichen. Dies führt zur Bildung von Gaseinschlüssen in den Gussteilen selbst. Diese Gaseinschlüsse sind für Schweißer sehr unpraktisch, da sie ausgeschliffen oder repariert werden müssen [2].

Es gibt ein paar Möglichkeiten, um festzustellen, ob Sie es mit Druckguss zu tun haben. Der erste und bemerkenswerteste Weg ist die Betrachtung der Oberfläche. Wenn es glatter ist als andere Gussteile, dann ist es definitiv ein Druckguss.

Empfehlungen zum Schweißen von Aluminiumguss

Schweißen ist ein weiteres geschmolzenes Metallverfahren. Die richtigen Fertigungsschritte können definiert werden, und die Details hängen von dem spezifischen Defekt ab. Die Nachbearbeitung von Schweißnähten an Aluminiumgussteilen umfasst wichtige Schritte, um qualitativ hochwertige Schweißnähte zu erzielen.

Diese Schritte können wie folgt zusammengefasst werden [3]:

  • Bereiten Sie den Schweißbereich vor. Entfernen Sie den Defekt und entfernen Sie die Oxidschicht mit einer Bürste oder einem Lösungsmittel.
  • Vor dem Schweißen vorwärmen. Vorwärmen verbessert im Allgemeinen die Schweißergebnisse. Der übliche Bereich ist 100–300 0C). Allgemein, kupferhaltige Aluminiumlegierungen werden am oberen Ende dieser Temperatur geschweißt. Gussteile werden normalerweise im Gusszustand geschweißt, aber manchmal werden Fehler erst nach der Wärmebehandlung aufgedeckt, Sie werden also im T6- oder T7-Zustand geschweißt. In 200 Serienlegierungen oder für Gussteile, die umfangreiche Reparaturen erfordern, Es wird empfohlen, T6- oder T7-gehärtete Gussteile vor dem Schweißen zu glühen, um Risse zu vermeiden.
  • Verwenden Sie einen Schweißdraht, der der Chemie des Gussstücks entspricht, oder einen zugelassenen Ersatz. Die Kontrolle der Chemie beim Schweißen ist ebenso wichtig wie beim Schmelzen für das Gießen. Die Verwendung eines Allzweckstabs für alle Legierungssysteme führt zu einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften und zu Farbabweichungen, obwohl das Schweißen „einfacher“ sein kann.
  • Nach dem Schweißen, Die Schweißnaht muss wieder an die Teilekontur angepasst werden. Eine häufige Beschwerde von Kunden über geschweißte Gussteile ist, dass die Schweißnaht nicht gereinigt wurde oder es einen Farbunterschied gibt. Wenn eine Schweißreparatur bei oberflächlicher Betrachtung erkennbar ist, Die Reparatur wurde nicht korrekt durchgeführt.
  • Wärmebehandlung nach dem Schweißen. Obwohl eine gute Schweißnaht wenig Porosität und eine feine Struktur hat, Die mechanischen Eigenschaften werden nicht erreicht, wenn das reparierte Gussteil nicht gemäß der Spezifikation wärmebehandelt wird. Durch die Wärmebehandlung werden auch Restspannungen beseitigt, die möglicherweise durch den Schweißprozess verursacht wurden.

Quellen:

  1. Schweißen und Fügen von Aluminiumguss //Aluminium Casting Alloys – Aleris-Materialien, 2011
  2. workshopinsider.com/welding-aluminium-castings/
  3. moderncasting.com/articles/2020/01/07/recommendations-welding-aluminum-castings