Das Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen kann aufgrund von Problemen wie Oxidation und hoher Wärmeleitfähigkeit schwierig sein. Dieser Artikel befasst sich mit diesen Herausforderungen und stellt verschiedene Schweißverfahren wie Argon-Lichtbogenschweißen und Schutzgasschweißen vor. Außerdem werden Lösungen für häufige Probleme wie Porosität und Verformung vorgestellt. Der Leser erfährt etwas über effektive Reinigungsverfahren, die Bedeutung des Vorwärmens und die Auswahl der richtigen Schweißtechnik für verschiedene Anwendungen. Entdecken Sie praktische Tipps, um hochwertige Aluminiumschweißnähte zu erzielen und Ihre Schweißkenntnisse zu verbessern.
Aluminium wird an der Luft und beim Schweißen leicht oxidiert, und das Aluminiumoxid (Al2O3), das einen hohen Schmelzpunkt hat, sehr stabil ist und sich nicht leicht entfernen lässt.
Es behindert das Schmelzen und Schmelzen des Grundmetalls.
Das spezifische Gewicht des Oxidfilms ist groß, so dass er nicht so leicht aus der Oberfläche herausschwimmen kann und es leicht zu Defekten wie Schlackeneinschlüssen, unvollständigem Schmelzen, unvollständigem Eindringen usw. kommt.
Die Oxidschicht auf der Aluminiumoberfläche und die Absorption einer großen Menge Wasser können leicht zu Porosität in der Schweißnaht führen.
Vor dem Schweißen muss die Oberfläche durch chemische oder mechanische Verfahren gründlich gereinigt werden, um den Oxidfilm auf der Oberfläche zu entfernen.
Verstärkter Schutz beim Schweißen, um Oxidation zu verhindern.
Während Argon Wolfram-Lichtbogenschweißenwird die AC-Stromversorgung gewählt, um die Oxidschicht durch "Kathodenreinigung" zu entfernen.
Während GasschweißenVerwenden Sie das Flussmittel, um die Oxidschicht zu entfernen.
Beim Schweißen dicker Bleche ist die Schweißwärme kann erhöht werden, z. B. wenn die Hitze des Heliumlichtbogens hoch ist, Helium oder Argon-Helium-Mischgas zum Schutz verwendet wird oder große Standard-MIG-Schweißen verwendet wird.
Unter der Bedingung einer positiven Gleichstromverbindung ist eine "kathodische Reinigung" nicht erforderlich.
Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität von Aluminium und Aluminiumlegierungen sind etwa doppelt so hoch wie die von Kohlenstoffstahl und niedrigen legierter Stahl.
Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist mehr als zehnmal so hoch wie die von austenitischem rostfreiem Stahl.
In der SchweißverfahrenSo kann schnell eine große Wärmemenge in das Innere des Grundmetalls übertragen werden.
Daher sollten beim Schweißen von Aluminium und AluminiumlegierungenDadurch wird unnötigerweise mehr Wärme in anderen Teilen des Metalls verbraucht, zusätzlich zum Schmelzbad.
Der Verbrauch dieser nutzlosen Energie ist höher als der von Stahlschweißen.
Um eine hoheQualitätsschweißen Verbindungen, Energie mit konzentrierter Energie und großer Leistung sollten so weit wie möglich genutzt werden.
In manchen Fällen können auch technische Maßnahmen wie das Vorwärmen ergriffen werden.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Aluminium und Aluminiumlegierungen ist etwa doppelt so hoch wie der von Kohlenstoffstahl und niedrig legiertem Stahl.
Die Volumenschrumpfung von Aluminium während der Erstarrung ist groß, und die Verformung und Spannung der Schweißteile ist groß.
Daher sind Maßnahmen zur Schweißverformung verhindern genommen werden sollte.
Lunker, Lunkerporosität, Heißriss und hohe Eigenspannungen entstehen leicht während der Erstarrung des Aluminiumschweißbades.
In der Produktion sind die Maßnahmen zur Anpassung der Zusammensetzung von Schweißdraht und Schweißverfahren können getroffen werden, um Heißrisse zu verhindern.
Wenn die Korrosionsbeständigkeit zulässig ist, kann Schweißdraht aus einer Aluminium-Silizium-Legierung verwendet werden, um Aluminium schweißen Legierungen außer Aluminium-Magnesium-Legierungen.
Wenn der Siliziumgehalt in der Aluminium-Silizium-Legierung 0,5% beträgt, ist die Neigung zur Heißrissbildung größer.
Mit steigendem Siliziumgehalt wird der Kristallisationstemperaturbereich der Legierung kleiner, die Fließfähigkeit wird deutlich verbessert, die Schrumpfung verringert und die Neigung zur Heißrissbildung wird ebenfalls reduziert.
Die Produktionserfahrung zeigt, dass bei einem Siliziumgehalt von 5%~6% keine Heißrissbildung auftritt, so dass die Verwendung von SAlSi-Stäben (Siliziumgehalt 4,5%~6%) eine bessere Rissfestigkeit aufweist.
Aluminium hat eine starke Fähigkeit, Licht und Wärme zu reflektieren.
Beim Umfüllen von Feststoffen und Flüssigkeiten gibt es keine offensichtliche Farbänderung.
Während des Schweißvorgangs ist es schwierig zu beurteilen.
Hochtemperatur-Aluminium hat eine geringe Festigkeit, und es ist schwierig, das Schmelzbad zu stützen und leicht zu durchschweißen.
Aluminium und Aluminiumlegierungen können in flüssigem Zustand eine große Menge an Wasserstoff lösen, in festem Zustand jedoch fast keinen Wasserstoff.
Bei der Erstarrung und schnellen Abkühlung des Schweißbades kann der Wasserstoff nicht rechtzeitig überlaufen, und es bilden sich leicht Wasserstoffporen.
Die Feuchtigkeit in der Lichtbogensäulenatmosphäre und die von der Oxidschicht auf der Oberfläche der Lichtbogensäule absorbierte Feuchtigkeit Schweißmaterialien und Grundwerkstoff sind wichtige Quellen von Wasserstoff in der Schweißnaht.
Weiterführende Lektüre: Schweißen von Aluminiumlegierungen - Verfahren und Materialauswahl
Daher sollte die Wasserstoffquelle streng kontrolliert werden, um die Bildung von Poren zu verhindern.
Legierungselemente sind leicht zu verdampfen und zu verbrennen, was die Leistung der Schweißnaht beeinträchtigt.
Wenn der Grundwerkstoff verformungsgehärtet oder lösungsgealtert ist, verringert die Schweißwärme die Festigkeit des Werkstoffs. Wärmeeinflusszone.
Aluminium ist ein kubisch flächenzentriertes Gitter ohne Isomere.
Beim Erhitzen und Abkühlen findet keine Phasenumwandlung statt.
Die Schweißkörner sind leicht zu vergröbern und können nicht durch Phasenumwandlung verfeinert werden.
Zum Schweißen können fast alle Schweißverfahren verwendet werden Aluminium und AluminiumlegierungenAluminium und Aluminiumlegierungen lassen sich jedoch unterschiedlich gut mit verschiedenen Schweißverfahren verarbeiten, und verschiedene Schweißverfahren haben ihre eigenen Bewerbungsanlässe.
Im Allgemeinen wird das Widerstandsstumpfschweißen von Aluminiumlegierungen (Punktschweißen) kann nur für das Überlappschweißen von Blechen mit einer Dicke von weniger als 5 mm oder zwischen Stäben mit einer Dicke von weniger als 10 mm verwendet werden.
Die Vorteile sind niedrige Schweißkosten, hohe Schweißeffizienz und einfachere Integration in automatische Produktionslinien.
So ist zum Beispiel die Automobilherstellung weit verbreitet.
Die Einschränkung besteht darin, dass die Dicke der Schweißnaht begrenzt ist und für verschiedene Produkte und Strukturen unterschiedliche Elektroden angefertigt werden müssen.
Das manuelle Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen wird hauptsächlich zum Schweißen von Blechen aus Aluminiumlegierungen (Dicke < 6 mm) verwendet.
Aufgrund der schützenden Wirkung von Argon und der zersetzenden Wirkung von Argonionen auf die Oxidschicht der Aluminiumlegierung, Argon-Lichtbogenschweißen kann Schweißpulver vermieden werden, wodurch die Korrosion von Schweißrückständen an der Verbindung verhindert wird.
Daher ist nach dem Argon-Lichtbogenschweißen keine Reinigung erforderlich, und auch die Form der Verbindung kann uneingeschränkt sein.
Darüber hinaus kann der Argonstrom, der den Schweißbereich während des Schweißens durchspült, die Schweißnaht erheblich abkühlen, wodurch die Struktur und die Leistung der Verbindung verbessert und die Verformung der Schweißnaht verringert werden.
Im Allgemeinen ist es schwierig, das einseitige Schweißen und beidseitige Umformen von Aluminiumlegierungen mit Schutzgasschweißen.
Weiterführende Lektüre: Schutzgas für das Laserschweißen
Wenn die Stoßplatten Lücken aufweisen, kann leicht durchgeschweißt werden, und das Eindringen von Schweißnähten ohne Lücken ist nicht leicht zu kontrollieren.
Im Allgemeinen wird das AC-Argonbogenschweißen in China auch zum Schweißen von Aluminiumlegierungen verwendet, aber bei dickeren Blechen ist die Effizienz des Argonbogenschweißens sehr gering.
Gegenwärtig wird das Schweißen von Aluminiumlegierungen mit geschmolzener Elektrode und Schutzgas nur bei einigen Prüfgegenständen verwendet, und das Stumpfschweißen ist meist Überkopfschweißenwird hauptsächlich zum Schweißen der Karosserie und des Rahmens von Elektrotriebwagen aus Aluminiumlegierungen verwendet.
Die Reibrührschweißnaht einer Aluminiumlegierung wird durch plastische Verformung und dynamische Rekristallisation gebildet.
Das Korn in der Schweißzone ist fein, ohne Schmelzschweißdendriten, und das Gefüge ist fein.
Die Wärmeeinflusszone ist schmaler als beim Schmelzschweißen, und es gibt keinen Verlust von Legierungselementen, Risse, Poren und andere Defekte. Die umfassende Leistung ist gut.
Im Vergleich zum traditionellen Schmelzschweißverfahren gibt es keine Spritzer, keinen Rauch und keinen Staub, es muss kein Schweißdraht und kein Schutzgas zugeführt werden, und die Verbindungsleistung ist gut.
Aufgrund der festen Phase SchweißverfahrenDie niedrige Erwärmungstemperatur macht die Schweißverformung gering.
Der Nachteil ist, dass die Schweißgeschwindigkeit ist langsam und der Prozess ist nicht ausgereift genug.
Die Laserschweißtechnik für Aluminiumlegierungen ist eine neue Technologie, die in den letzten zehn Jahren entwickelt wurde.
Weiterführende Lektüre: Laserschweißen: Der grundlegende Leitfaden
Verglichen mit den traditionellen SchweißtechnikDas System zeichnet sich durch eine starke Funktion, hohe Zuverlässigkeit, keine Notwendigkeit für Vakuumbedingungen und hohe Effizienz aus.
Es zeichnet sich durch hohe Leistungsdichte, geringe Gesamtwärmeeinbringung, große Eindringtiefe bei gleicher Wärmeeinbringung, kleine Wärmeeinflusszone, geringe Schweißverformung, hohe Geschwindigkeit, einfache industrielle Automatisierung usw. aus.
Der Nachteil ist, dass bei Schweißen von AluminiumlegierungenDie Energie kann nicht vollständig absorbiert werden, was zu großem Abfall und hohen Beschaffungskosten führt.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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