Schweißen von Aluminium – Fragen und Antworten

 

Ein praktischer Leitfaden zur Fehlerbehebung bei Problemen im Zusammenhang mit dem Schweißen von Aluminium

Von Toni Anderson

VORSCHAU

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AUSGEWÄHLTE INHALTE

Kapitel 1 – Die Weiterentwicklung von Aluminium in der Schweißindustrie und seine vielen Anwendungen im Produktdesign

1.1 Einführung

1.2 Schmieden von Komponenten

1.3 Schiffbau

1.4 Freizeit- und Sportgeräte

1.5 Transport und Container

1.6 Verteidigung und Luft- und Raumfahrt

1.7 Fazit

Kapitel 2 – Was ist die Geschichte von Aluminium und Aluminiumschweißen?

2.1 Einführung

2.2 Die Geschichte hinter dem Metall

2.3 Entwicklungen beim Schweißen von Aluminium

2.4 Die Geschichte des Heliarc-Schweißens (Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen)

2.5Gasschweißen (Autogenschweißen)

2.6 Stabelektrodenschweißen (Schutzgasschweißen)

2.7 Fazit

Kapitel 3 – Aluminiumlegierungen und Metallurgie

3.1 Das Bezeichnungssystem für Aluminiumlegierungen

• • Einführung
  • Knetlegierungsbezeichnungssystem
  • Bezeichnung der Gusslegierung
  • Das Aluminium-Zustandsbezeichnungssystem
  • Aluminiumlegierungen und ihre Eigenschaften
  • 1Legierungen der Serie xxx
  • 2Legierungen der Serie xxx
  • 3Legierungen der Serie xxx
  • 4Legierungen der Serie xxx
  • 5Legierungen der Serie xxx
  • 6Legierungen der Serie xxx
  • 7Legierungen der Serie xxx
  • Fazit

3.2 Wie wirkt sich das Lichtbogenschweißen auf die Wärmeeinflusszone (WEZ) von Aluminiumlegierungen aus?

• • Einführung
  • Die verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen
  • Die Haupteffekte von Legierungselementen in Aluminium
  • Reines Aluminium 1xxx
  • Kupfer (Cu) 2xxx
  • Mangan (Mn) 3xxx
  • Silizium (Si) 4xxx
  • Magnesium (Mg) 5xxx
  • Magnesium und Silizium (Mg2Si) 6xxx
  • Zink (Zn) 7xxx
  • Wie Aluminiumlegierungen ihre Festigkeit erhalten
  • Kaltverfestigung
  • Wärmebehandlung
  • Der Einfluss des Lichtbogenschweißens auf die Wärmeeinflusszone
  • Nicht wärmebehandelbare Legierungen
  • Aushärtbare Legierungen
  • Fazit

3.3 Gibt es eine Fülllegierung, die zum Schweißen aller Legierungen auf Aluminiumbasis verwendet werden kann?, und Wie schweiße ich Aluminiumlegierungen? 7075 und 2024?

• • Eine Fülllegierung für alle Legierungen auf Aluminiumbasis
  • Schweißen 2024 und 7075
  • Fazit

3.4 Was sind die Unterschiede zwischen wärmebehandelbaren und nicht wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen?

• • Verständnis der grundlegenden Unterschiede zwischen wärmebehandelbaren und nicht wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen
  • Nicht wärmebehandelbare Aluminiumlegierungen
  • Kornverfeinerung und Festigung von Aluminiumlegierungen
  • Wie funktioniert die Art des Materials, Wärmebehandelt oder nicht wärmebehandelt, Beeinflussen Sie die fertige Festigkeit der Schweißnaht?
  • Fazit

3.5 Was sind die Legierungselemente in Aluminiumlegierungen?

• • Der Zusatz von Legierungselementen zu Aluminium
  • Die Haupteffekte von Legierungselementen in Aluminium
    • Kupfer (Cu) 2xxx
    • Mangan (Mn) 3xxx
    • Silizium (Si) 4xxx
    • Magnesium (Mg) 5xxx
    • Magnesium und Silizium (Mg2Si) 6xxx
    • Zink (Zn) 7xxx
    • Eisen (Fe)
    • Chrom (Cr)
    • Nickel (Ni)
    • Titan (Ti)
    • Zirkonium (Zr)
    • Lithium (Li)
    • Blei (Pb) und Wismut (Bi)
  • Fazit

3.6 Was sind schweißbare und nicht schweißbare Aluminiumlegierungen?

• • Die Definition der Seeschwalbe „unschweißbar“
  • Schwer zu schweißende Legierungen
  • Kohärenzbereich
  • Die Legierungen der 2xxx-Serie (Al-Cu)
  • Die Legierungen der 7xxx-Serie (Al-Zn)
  • Fazit

3.7 Wie stelle ich die Stärken von Aluminiumlegierungen fest, Basismaterial, Schweißnähte und Fülllegierungen?

• • Stärke der Legierung auf Aluminiumbasis
  • Festigkeit des Aluminium-Füllmetalls und Festigkeit der geschweißten Aluminiumverbindung
  • Das AWS Füllmetall-Klassifizierungssystem für Aluminium
  • Fazit

3.8 Worauf wirkt sich die natürliche Alterung aus? 6061 Legierung auf Aluminiumbasis?

• • Der wärmebehandelte Zustand der Grundlegierung
  • Der Einfluss der natürlichen Alterung nach der Lösungswärmebehandlung
  • Der Einfluss des Alterns auf die HAZ
  • Wärmebehandelbare Fülllegierung
  • Fazit

3.9 Wie wirkt sich eine erhöhte Betriebstemperatur auf Aluminiumlegierungen der Serie 6xxx aus?

• • Was ist der Grund für diesen Härteabfall und wird die Härte weiter sinken?
  • Was ist das Phänomen hinter dem Härteabfall nach dem Erhitzen?
  • Beeinflusst der Härteabfall die Oberflächenrauheit (Pitting, usw.)?
  • Fazit

3.10 Was ist eloxiertes Aluminium?

• • Was ist Eloxieren?
  • Wie wird es durchgeführt?
  • Verschiedene Eloxalarten
    • Typ I – Chromsäureanodisierung
    • Typ II – Anodisierung mit Schwefelsäure
    • Typ III – Hardcoat-Anodisierung
  • Abdichtung
  • Schweißen auf eloxiertem Aluminium
  • Eloxalmaterial nach dem Schweißen
  • Fazit

3.11 Kann Spannungsrisskorrosion (SCC) die Aluminiumlegierungen der Serie 5xxx beeinträchtigen?

• • Was ist Spannungsrisskorrosion (SCC)?
  • Die Anfälligkeit der Aluminium-Magnesium-Legierungen der Serie 5xxx gegenüber SCC
  • Ist SCC ein Problem bei der Verwendung von Aluminiumlegierungen der Serie 5xxx?
  • Fazit

3.12 Was sind die wichtigsten Überlegungen bei der Bewertung der Konstruktionsfestigkeit von geschweißten Aluminiumstrukturen?

• • Die Verringerung der Festigkeit des Grundmaterials nach dem Schweißen
  • Der Einfluss der Auswahl der Zusatzlegierung auf die Festigkeit von Kehlnähten
  • Fazit

3.13 Was kann getan werden, um die verlorene Festigkeit in Aluminium-Schweißkonstruktionen nach dem Schweißen wiederherzustellen?

• • Der Einfluss des Lichtbogenschweißens auf die Materialtemperatur
    • Nicht wärmebehandelbare Legierungen
    • Aushärtbare Legierungen
  • Verfügbare Optionen für die Nachbehandlung
    • Nicht wärmebehandelbare Legierungen
    • Aushärtbare Legierungen
    • Das –T6 Temperament
    • Das –T4 Temperament
  • Fazit

3.14 Welche Arten der Wärmebehandlung werden bei Aluminiumlegierungen verwendet und wie beeinflussen sie die Herstellungsverfahren?

• • Festlösungshärtung
  • Versetzungsmultiplikation
  • Glühen
  • Stabilisierend
  • Stressabbauend
  • Kühlung
  • Einfluss der Wärmebehandlung auf Herstellungsverfahren
    • Schweißen
    • Formen und Bearbeiten
  • Fazit

3.15 Warum sind Aluminiumlegierungen für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen geeignet und warum gibt es keine Schlagzähigkeitsanforderungen für Aluminium-Fülllegierungen?

• • Kryogene Anwendungen
  • Testdaten für Niedertemperaturanwendungen verfügbar
  • Fazit

3.16 Wie kann ich sicher sein, dass ich die richtige Aluminiumlegierung der Serie 5xxx für Schiffsanwendungen verwende und dadurch Sensibilisierung und interkristalline Korrosion verhindere?

• • Das Problem
  • Die Maßnahmen, die ergriffen werden, um ein erneutes Auftreten zu verhindern
  • Mehr über B 928 Standard
  • Fazit

3.17 Wo finde ich technische Informationen und Schulungen zum Aluminiumschweißen?

• • Nützliche Lehrbücher
  • Trainingsprogramme für das Aluminiumschweißen
  • Fazit

Kapitel 4 – Aluminium-Fülllegierungen

4.1 Auswahl an Füllerlegierungen für das Aluminiumschweißen

• • Einführung
  • Einfaches Schweißen
  • Kritische Chemiebereiche
    • Aluminium-/Siliziumlegierungen – Serie 4xxx
    • Aluminium-/Kupferlegierungen – Serie 2xxx
    • Aluminium-/Magnesiumlegierungen – Serie 5xxx
    • Aluminium-/Magnesium-/Siliziumlegierungen – Serie 6xxx
  • Rissempfindlichkeit
    • Kohärenzbereich
    • Die Legierungen der Serie 2xxx (Al-Cu)
    • Die Legierungen der Serie 7xxx (Al-Zn)
  • Rillennahtzugfestigkeit
  • Duktilität
  • Korrosionsbeständigkeit
  • Betriebstemperatur
  • Wärmenachbehandlung
  • Fazit

4.2 Welche Fülllegierung sollte zum Schweißen verwendet werden? 6061?

• • So wählen Sie die beste Fülllegierung aus
  • Die Wahl treffen
  • Fazit

4.3 Was sind die Vorteile von 4047 Füllerlegierung vorbei 4043?

• • Der Unterschied zwischen 4043 und 4047 Füllstofflegierungen
  • Fazit

4.4 Was ist die richtige Fülllegierung zum Schweißen? 5083 Basislegierung, und ist die Füllerlegierung, die ich verwende, der Grund, warum ich die Guided-Bend-Tests nicht bestehe?

• • Was ist die am besten geeignete Fülllegierung?
  • Warum haben die geschweißten Proben den Guided-Bend-Test nicht bestanden?
  • Gründe, warum eine geschweißte Probe den Guided-Bend-Test nicht bestehen kann
    • Unterbrechungen in der Schweißverbindung
    • Verwendung einer falschen Prüfvorrichtung
    • Unsachgemäße Probenvorbereitung
  • Fazit

4.5 Sollte ich es benutzen 4043 oder 5356 Füllerlegierung?

• • Zwischen wählen 4043 und 5356
  • Fazit

4.6 Sind die Aluminiumlegierungen der Serie 4xxx wärmebehandelbare Legierungen oder nicht wärmebehandelbare Legierungen?

• • Wärmenachbehandlung
  • Fazit

4.7 Welche Aluminium-Fülllegierungen sind für dauerhaften Hochtemperaturbetrieb geeignet?

• • Einführung
  • Bewertung der am besten geeigneten Fülllegierung
    • Füllerlegierung ER4643
    • Füllerlegierung ER4043
    • Füllerlegierung ER4047
    • Füllerlegierung ER5554
  • Fazit

4.8 Auswahltabelle für Füllerlegierungen

Kapitel 5 – Schweißunstetigkeiten und Schweißnahtprüfung

Kapitel 6 – Ausrüstung, Schweißverfahren, und Schweißverfahren

Kapitel 7 – Die gängigen Schweißverfahren

7.1 Einführung in die GTAW- und GMAW-Prozesse

7.2 Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen von Aluminiumlegierungen

7.3 Metall-Schutzgasschweißen von Aluminiumlegierungen

7.4 Hartlöten und Weichlöten von Aluminiumlegierungen

• Hartlöten
• Lötbarkeit
• Erwärmung von Werkstücken
• Flüsse
• Chloridflussmittel
• Fluorid-Flussmittel
• Brennerlöten
• Ofenlöten
• Induktionslöten
• Tauchlöten
• Vakuumlöten
• Gemeinsame Designs
• Vorrichtungen
• Metallvorbereitung
• Korrosionsbeständigkeit
• Entfernung von Chlorid-Flussmitteln
• Löten
• Lötbarkeit
• Lote
• Flüsse
• Löten mit einem Bügeleisen
• Brennerlöten
• Abrieblöten
• Ultraschalllöten
• Ofenlöten
• Tauchlöten
• Widerstandslöten
• Gemeinsame Stärken
• Korrosionsbeständigkeit
• Fazit

Kapitel 8—Codes und Standards für das Schweißen von Aluminium

8.1 Codes und Standards für das Schweißen von Aluminium

8.2 Der Structural Welding Code für Aluminium

8.3 Was ist das AWS A5.10, Spezifikation für Schweißelektroden und -stäbe aus blankem Aluminium und Aluminiumlegierungen?

8.4 Gibt es eine Spezifikation speziell für das Rührreibschweißen?

Anhang A—Referenzen und Quellen für weitere Informationen

Die interessantesten Figuren aus diesem Superbuch

 

Abbildung 3.2 – Der Einfluss der Schweißwärme auf eine wärmebehandelbare Legierung

Abbildung 3.4 – Die natürliche Alterung von 6061 Über Variieren
Zeiträume und bei unterschiedlichen Temperaturen

Abbildung 3.7 – Lösungsglühen erfordert, dass das Material ist
Erhitzt auf ca. 532 °C [990 °F], Gefolgt von Abschrecken in Wasser

Abbildung 3.11 – Zeigt die HAZ auf beiden
die wärmebehandelbaren und nicht wärmebehandelbaren Legierungen

Abbildung 6.27 – Darstellung des Widerstandspunktschweißprozesses

Abbildung 7.1 – Schematische Darstellung der GTAW-Ausrüstung
Anzeigen der verschiedenen Komponenten
(Manchmal auch als Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen bezeichnet)

Abbildung 7.2 – WIG-Schweißlichtbogen und umgebende Komponenten

Abbildung 7.10 – Schematische Darstellung des MSG-Prozesses
(Manchmal auch als MIG (Metal Inert Gas)-Schweißen bezeichnet)

Abbildung 7.11 – GMAW-Sprühübertragung

Abbildung 7.14 – Die Eigenschaften der zwei primären
Schutzgase für das GMAW-Aluminiumschweißen