Schweißen von Aluminiumwerkstoffen - SL Schweißtechnik GmbH
Schweißen von Aluminiumwerkstoffen - SL Schweißtechnik GmbH
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<strong>Schweißen</strong> <strong>von</strong><br />
<strong>Aluminiumwerkstoffen</strong><br />
Wissenswerte<br />
• Vergleich mit Stahl<br />
Roland Latteier<br />
Vortragsgliederung<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
• Werkstoffbezeichnungen<br />
R. Latteier 2
Vortragsgliederung<br />
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
• Mögliche Imperfektionen der Schweißnähte<br />
• Schweißzusatzwerkstoffe<br />
• Schweißhilfsstoffe<br />
• Oxidhaut<br />
• Vorwärmen<br />
• Weitere Besonderheiten <strong>von</strong> Aluminium<br />
• Bauteile<br />
R. Latteier 3<br />
Wissenswertes<br />
Vergleich mit Stahl<br />
(gleiche Tragfähigkeit)<br />
Höhe konstant<br />
R. Latteier<br />
Breite<br />
konstant<br />
Masse [kg/m] 12,1 11,0 6,3<br />
4
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
R. Latteier 5<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Festigkeiten<br />
R. Latteier 6
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Festigkeiten<br />
R. Latteier 7<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bezeichnungen<br />
• Anlieferungszustand<br />
− O -> weichgeglüht<br />
− H -> kaltverfestigt<br />
− T -> Lösungsgeglüht/ Abgeschreckt<br />
R. Latteier 8
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bezeichnungen<br />
• Werkstoff<br />
Alt Neu<br />
AlMg4,5Mn EN AW-AlMg4,5Mn0,7<br />
EN AW-5083<br />
• Anlieferungszustand<br />
weich O,H 111<br />
¼ hart H 12, 22, 34<br />
½ hart H 14, 24, 34<br />
¾ hart H 16, 26, 36<br />
R. Latteier 9<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bezeichnungen<br />
• Anlieferungszustand H (kaltverfestigt)<br />
− H1 nur kaltverfestigt<br />
− H2 kaltverfestigt und teilgeglüht:<br />
leichter Abbau der Kaltverfestigung<br />
− H3 kaltverfestigt und stabilisiert: nach der Kaltverfestigung<br />
bei niedriger Temperatur geglüht,<br />
um Kaltaushärtung zu vermeiden;<br />
i.d.R. Verbesserung der Duktilität<br />
R. Latteier 10
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bezeichnungen<br />
• Werkstoff<br />
Alt Neu<br />
AlMgSi1 EN AW- AlSi1MgMn<br />
EN AW-6082<br />
• Anlieferungszustand<br />
weich O,H 111<br />
kalt ausgehärtet T4<br />
warm ausgehärtet T6<br />
R. Latteier 11<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bezeichnungen<br />
• Anlieferungszustand Lösungsgeglüht/<br />
Abgeschreckt<br />
− T1 abgekühlt <strong>von</strong> Warmumformprozess;<br />
kaltausgehärtet auf ausreichend stabilen Zustand<br />
− T2 abgekühlt <strong>von</strong> Warmumformprozess; kaltverfestigt;<br />
kaltausgehärtet auf ausreichend stabilen Zustand<br />
− T3 lösungsgeglüht; kaltverfestigt; kaltausgehärtet auf<br />
ausreichend stabilen Zustand<br />
R. Latteier 12
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bezeichnungen<br />
• Anlieferungszustand Lösungsgeglüht/<br />
Abgeschreckt<br />
− T4 lösungsgeglüht; kaltausgehärtet auf ausreichend<br />
stabilen Zustand<br />
− T5 abgekühlt <strong>von</strong> Warmumformprozess;<br />
warmausgehärtet<br />
− T6 lösungsgeglüht; warmausgehärtet<br />
R. Latteier 13<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Alte Bezeichnung Neue Bezeichnung<br />
AlMg3<br />
F19/20/21<br />
AlMg3<br />
F24/25<br />
AlMg4,5Mn<br />
W28<br />
Al99,0<br />
F10<br />
AlZn4,5Mg1<br />
F34/35<br />
AlMgSi1<br />
F28<br />
AlMgSi1<br />
F32<br />
EN AW 5754<br />
EN AW 5754<br />
EN AW5083<br />
EN AW1200<br />
EN AW 7020<br />
EN AW6082<br />
EN AW6082<br />
R. Latteier 14
Alte Bezeichnung Neue Bezeichnung Zustand<br />
AlMg3<br />
F19/20/21<br />
AlMg3<br />
F24/25<br />
AlMg4,5Mn<br />
W28<br />
Al99,0<br />
F10<br />
AlZn4,5Mg1<br />
F34/35<br />
AlMgSi1<br />
F28<br />
AlMgSi1<br />
F32<br />
Alte<br />
Bezeichnung<br />
AlMg3<br />
F19/20/21<br />
AlMg3<br />
F24/25<br />
AlMg4,5Mn<br />
W28<br />
Al99,0<br />
F10<br />
AlZn4,5Mg1<br />
F34/35<br />
AlMgSi1<br />
F28<br />
AlMgSi1<br />
F32<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
EN AW 5754 H112<br />
EN AW 5754 H14<br />
EN AW5083 O/H111<br />
EN AW1200 H12<br />
EN AW 7020 T6<br />
EN AW6082 T61<br />
EN AW6082 T6<br />
Neue Bezeichnung Zustand<br />
R. Latteier 15<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
EN AW 5754 H112<br />
EN AW 5754 H14<br />
EN AW5083 O/H111<br />
EN AW1200 H12<br />
EN AW 7020 T6<br />
EN AW6082 T61<br />
EN AW6082 T6<br />
Weitere<br />
Zustände<br />
R. Latteier 16<br />
9<br />
9<br />
4<br />
6<br />
5<br />
9<br />
9
AlMg4,5Mn0,7<br />
EN AW-5083<br />
(AlMg4,5Mn)<br />
Rp0,2 = 240%<br />
Betriebliche Anforderungen<br />
Werkstoffbezeichnungen<br />
Bei Stahl:<br />
S235 statt S690<br />
Zustände: Streckgrenze<br />
O/H 111<br />
H112<br />
H116<br />
H12<br />
H14<br />
H16<br />
H22/H32<br />
H24/H34<br />
H26/H36<br />
125 MPa<br />
125 MPa<br />
215 MPa<br />
250 MPa<br />
280 MPa<br />
300 MPa<br />
215 MPa<br />
250 MPa<br />
280 MPa<br />
R. Latteier 17<br />
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Mögliche Imperfektionen der Schweißnähte<br />
• Gaseinschlüsse<br />
− Poren<br />
− Porosität<br />
− Porennest<br />
− Oberflächenporen<br />
R. Latteier 18
Gaseinschlüsse<br />
Hauptursachen <strong>von</strong> Gaseinschlüssen ?<br />
Fe<br />
R. Latteier 19<br />
Gaseinschlüsse<br />
Warum entstehen Gaseinschlüsse?<br />
Quelle: SFI Unterlagen<br />
R. Latteier 20
Gaseinschlüsse<br />
zulässige Grenzen nach Norm<br />
Grenzwerte DIN EN 30 042<br />
Benennung D<br />
Bewertungsgruppe<br />
C B<br />
Gaseinschluß A
Gaseinschlüsse<br />
zulässige Grenzen nach Norm<br />
Grenzwerte DIN EN 30 042<br />
Benennung D<br />
Bewertungsgruppe<br />
C B<br />
Gaseinschluß A
Gaseinschlüsse<br />
• Einfluss der Schweißposition<br />
R. Latteier 25<br />
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Mögliche Imperfektionen der Schweißnähte<br />
• Risse (Heißrisse)<br />
− Erstarrungsrisse<br />
− Anschmelzungsrisse<br />
− Endkraterrisse<br />
R. Latteier 26
Erstarrungsriss<br />
Anschmelzungsrisse<br />
Risse<br />
R. Latteier 27<br />
Risse<br />
Quelle:ISF<br />
R. Latteier 28
Anschmelzungsrisse<br />
AlMgMn (3,5%Mg)<br />
Anschmelzungsrisse<br />
Risse<br />
AlMgMn (1%Mg)<br />
AlMgMn (2,5%Mg)<br />
Quelle:ISF<br />
R. Latteier 29<br />
Risse<br />
AlMgMn (1%Mg) AlMgMn (2,5%Mg) AlMgMn (3,5%Mg)<br />
R. Latteier 30
Anschmelzungsrisse<br />
Risse<br />
Risse<br />
R. Latteier 31<br />
Risse<br />
Quelle: IWF<br />
R. Latteier 32
Risse<br />
Risse<br />
Risse<br />
Quelle: IWF<br />
R. Latteier 33<br />
Risse<br />
Quelle: IWF<br />
R. Latteier 34
Endkraterrisse<br />
Risse<br />
R. Latteier 35<br />
Auswahl Schweißzusatzwerkstoffe<br />
R. Latteier 36
Auswahl Schweißzusatzwerkstoffe<br />
AlMg4,5Mn0,7<br />
AlSi1MgMn<br />
R. Latteier 37<br />
Schweißhilfsstoffe<br />
Schutzgase<br />
• rein Argon<br />
Argon- Helium- Gemische<br />
Argon- Helium- Gemische mit<br />
Stickstoff oder Sauerstoff<br />
– Schutzgasmenge= øDraht * 10 + 4 [l/min]<br />
– øDraht= 1,6mm ⇒ 20 [l/min]<br />
– Korrekturfaktoren für He-haltige Gase<br />
Ar/He 70/30 1,17 ⇒ 20x1,17= 23 [l/min]<br />
– Ar/He 50/50 1,35 ⇒ 20x1,35= 27 [l/min]<br />
– Ar/He 30/70 1,70 ⇒ 20x1,70= 34 [l/min]<br />
R. Latteier 38
Schutzgase<br />
Schutzgasschläuche<br />
Schweißhilfsstoffe<br />
Impulsstromschweißen<br />
R. Latteier 39<br />
Schweißprozess MIG<br />
Quelle:<br />
R. Latteier 40
Drahtvorschub<br />
Drahtvorschub<br />
Schweißprozess MIG<br />
Quelle:<br />
R. Latteier 41<br />
Schweißprozess MIG<br />
R. Latteier 42
Schweißbrenner<br />
• Kontaktrohr<br />
Schweißprozess MIG<br />
• Brennerlänge<br />
möglichst gering max.3m<br />
Schweißbrenner<br />
• Brennerlänge über 3m??<br />
R. Latteier 43<br />
Schweißprozess MIG<br />
Quelle: Abicor Binzel<br />
R. Latteier 44
Schweißbrenner<br />
Schweißprozess MIG<br />
• Brennerlänge über 3m??<br />
Schweißbrenner<br />
• Brennerlänge über 3m??<br />
Quelle: Abicor Binzel<br />
R. Latteier 45<br />
Schweißprozess MIG<br />
Quelle: Dinse<br />
R. Latteier 46
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Wurzelausbildung • Falsch: Kante nicht gebrochen<br />
Oxide nicht vollständig <strong>von</strong> der<br />
Stirnfläche ausgeschwemmt<br />
=>Wurzelkerbe<br />
Oxidhaut (1-2nm)<br />
• Warum entfernen?<br />
• Warum nicht entfernen?<br />
• Wie entfernen?<br />
• Richtig: Kante gebrochen<br />
Oxide vollständig <strong>von</strong> der Stirnfläche<br />
ausgeschwemmt<br />
=>guter Wurzeldurchhang<br />
R. Latteier 47<br />
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
R. Latteier 48
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Vorwärmen<br />
• Warum eigentlich vorwärmen?<br />
• Womit vorwärmen?<br />
• Wie hoch vorwärmen?<br />
• Wie lange vorwärmen?<br />
R. Latteier 49<br />
Vorwärmtemperaturen<br />
Empfehlungen<br />
• Wie hoch vorwärmen?<br />
• Wie lange vorwärmen?<br />
R. Latteier 50
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Weitere Besonderheiten<br />
Kaltumformung<br />
EN AW-5083<br />
AlMg4,5Mn0,7 AlMg4,5Mn<br />
Zustand Biegeradius Zustand Bruchdehnung [%]<br />
O/H 111 1,5 t Weichgeglüht 15<br />
H22/H32 2,0 t ¼ hart 10<br />
H24/H34 3,5 t ½ hart 7<br />
H26/H36 - ¾ hart 3<br />
Kaltumformung<br />
R. Latteier 51<br />
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Weitere Besonderheiten<br />
EN AW-5083<br />
AlMg4,5Mn0,7<br />
Zustand Biegeradius Bruchdehnung<br />
[%]<br />
AlMg4,5Mn<br />
Streckgrenze<br />
[N/mm²]<br />
O/H 111 1,5 t 15 125<br />
H22/H32 2,0 t 10 215<br />
H24/H34 3,5 t 7 250<br />
H26/H36 - 3 280<br />
R. Latteier 52
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Weitere Besonderheiten<br />
Kaltumformung<br />
EN AW-5083<br />
Zustand Biegeradius<br />
O/H 111 9mm<br />
H22/H32 12mm<br />
H24/H34 21mm<br />
H26/H36 -<br />
Entfestigung<br />
AlSi1MgMn (AlMgSi1)<br />
AW6082<br />
AlMg4,5Mn0,7 AlMg4,5Mn<br />
t=6mm; 90°<br />
R. Latteier 53<br />
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Weitere Besonderheiten<br />
270N/mm²<br />
125N/mm²<br />
R. Latteier 54
Erfahrung bei der Verarbeitung<br />
Bauteile<br />
Vakuum- Technik<br />
• He-Lecktest<br />
Leck Rate 1*10 -8 mbar*l/s<br />
d.h. 1 Milliliter in 28 Jahren<br />
• Wasserdruckprüfung<br />
1*10- 2 mbar*l/s<br />
• Verhältnis 1: 1.000.000<br />
R. Latteier 55<br />
Vielen Dank für Ihr Interesse!<br />
Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.<br />
Der Vortrag kann unter<br />
www.sl-schweisstechnik.de<br />
heruntergeladen werden.<br />
Tel. 0931 – 7 96 96 12<br />
Fax 0931 – 7 96 96 19<br />
Mobil 0177 – 56 45 483<br />
E-Mail Latteier@sl-schweisstechnik.de<br />
R. Latteier 56
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