Gleich Handbuch Stand vom 23 Dez. 9:43 - GLEICH Aluminium

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9.1 Schweißen 9. FÜGETECHNIKEN Wie viele andere Metalle auch, können ebenso Aluminium und seine Legierungen grundsätzlich durch Schmelzschweißen miteinander verbunden werden. Legierungsbedingte Unterschiede wirken sich in Abhängigkeit von der Art und Menge der Legierungselemente teilweise erheblich auf die Schweißbarkeit aus. So sind alle naturharten Werkstoffe und Legierungen der 6xxxer Reihe für Schweißkonstruktionen einsetzbar. Gleiches gilt für alle klassischen Gusslegierungen. Von den aushärtbaren Werkstoffen der 7xxxer Legierungsreihe eignen sich nur die kupferfreien Vertreter vom Typ AlZnMg zum Schweißen, wie z.B. AlZn4,5Mg1 (7020). Einschränkungen in der Schweißeignung sind in den Gehalten bestimmter Legierungsbestandteile bzw. entstandener Legierungsphasen begründet. Diese erfahren durch die Schweißwärme ungewollte Veränderungen, die zu irreversiblen Festigkeitsverlust und Problemen in der Schweißnaht führen (Rissbildung). Insbesondere das Legierungselement Kupfer hat hier gravierende Auswirkungen. Einfl üsse der Oxidschicht Aluminium bildet aufgrund seiner hohen Affi nität zu Sauerstoff innerhalb kürzester Zeit eine fest haftende Oxidschicht aus. Diese wirkt sich bei korrosivem Angriff günstig aus, ist jedoch bei Schweißvorgängen hinderlich. Ursachen hierfür liegen in dem hohen Schmelzpunkt des Aluminiumoxides von ca. 2.050 °C und dem Umstand, dass es elektrisch isolierend wirkt und in zumeist schwankender Dicke vorliegt. Beim Schweißen muss die hochschmelzende, zäh haftende Oxidschicht notwendigerweise aufgebrochen werden, da sonst die aufgeschmolzenen Fugenfl anken zusammenfl ießen, ohne dass sich das eigentliche Metall verbinden kann. Um in dieser Hinsicht optimale Voraussetzungen zu schaffen, haben sich mechanische (Fräsen, Drehen, Schleifen, Bürsten) und chemische (Beizen) Vorbehandlungen zur Entfernung bzw. Minimierung der Oxidschicht bewährt. Weiterhin werden auch sogenannte Flussmittel eingesetzt, die die Oxidschicht in eine dünnfl üssige, leichte und somit zur Nahtoberfl äche aufschwimmende Schlacke überführen. Einfl üsse des Schweißverfahrens Beim Gasschweißen kann aufgrund der geringen Temperaturkonzentration in Kombination mit der hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminium nur sehr langsam geschweißt werden. Es treten beträchtliche Schrumpfungen auf, die Spannungen im Metall initiieren und somit zu Verzugserscheinungen führen können. Die Wärmeeinfl usszone ist überaus breit ausgebildet und wirkt sich negativ auf die Festigkeitseigenschaften des Grundmetalls, insbesondere bei ausgehärteten und kaltverfestigten Werkstoffe aus. 61
72 9. FÜGETECHNIKEN 9.1.3 Plasmaschweißen Auch bekannt als Wolfram- Plasma- Schweißen ist es ein Schweißverfahren mit nichtabschmelzender Elektrode und stellt eine Weiterentwicklung des WIG- Schweißverfahren dar. Es wird hauptsächlich als automatisiertes Verfahren zum Verschweißen von Werkstücken mit Wandstärken zwischen 0,05 mm und 10 mm angewendet. Als Plasma werden Gase bezeichnet, die durch hohe Energiezufuhr in den elektrisch leitenden Zustand versetzt werden. Die entstehenden Gasionen und die freigesetzten Elektronen werden beschleunigt. Beim Aufprall auf das Werkstück bzw. die Elektrode wird diese hohe kinetische Energie in Wärme umgewandelt und führt somit zum Aufschmelzen des Grund- und Zusatzmetalls. Aluminiumwerkstoffe werden üblicherweise mit dem Plasmalichtbogenverfahren geschweißt. Hierbei arbeitet zwischen Werkstück und Elektrode ein übertragener Lichtbogen, der zur Erzielung einer höheren Leistungsdichte mechanisch durch eine wassergekühlte Kupferdüse eingeschnürt wird. Weiterhin wird mit zwei bis drei getrennten Gasströmen gearbeitet, die den Lichtbogen koaxial umschließen. Hierdurch entsteht ein nahezu zylindrischer Plasmastrahl hoher Leistungsdichte und Lichtbogenstabilität, der im Vergleich zu anderen Verfahren wesentlich unempfi ndlicher auf Abstandsänderungen wie auch Kantenversatz reagiert. Besonders bei geringen Stromstärken < 1A wirkt sich dieser Zusammenhang vorteilhaft aus. Wie auch beim WIG- Schweißen ist auch das Plasmaschweißen mit Wechsel- und Gleichstrom sowie mit als auch ohne Zusatzmetall möglich. Durchdrücktechnik Mit dieser Methode des Plasmaschweißens werden Materialdicken bis zu ca. 3 mm geschweißt. Das Material wird nicht durchstoßen sondern lediglich angeschmolzen. Die Nahtwurzel wird auf der Rückseite sichtbar jedoch die Oxidhaut nicht aufgerissen. Stichlochtechnik Ab Materialdicken von 3 mm wird diese Technik angewendet. Der Plasmastrahl durchstößt hierbei das gesamte Werkstück und formt eine sogenannte Schweißöse. Das in Schweißrichtung geschmolzene Metall wird durch den Lichtbogendruck um die Schweißöse geführt und erstarrt als feste Naht, wobei die Oberfl ächenspannung ein Durchfallen der Schmelze verhindert. Zum Ende der Schweißung wird durch Absenken des Schweißstromes und des Plasmagasdruckes das Stichloch mit Schmelze verschlossen. Durch diese Technik sind mit hohen Schweißgeschwindigkeiten auch dickere Wandstärken einlagig und nahezu porenfrei zu verschweißen.
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