Schweißen von Aluminiumwerkstoffen

Transkript

1 Schweißen von Aluminiumwerkstoffen Roland Latteier Wissenswerte Vergleich mit Stahl Vortragsgliederung Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen R. Latteier 2

2 Vortragsgliederung Erfahrung bei der Verarbeitung Mögliche Imperfektionen der Schweißnähte Schweißzusatzwerkstoffe Schweißhilfsstoffe Oxidhaut Vorwärmen Weitere Besonderheiten von Aluminium Bauteile R. Latteier 3 Wissenswertes Vergleich mit Stahl (gleiche Tragfähigkeit) Breite konstant Höhe konstant Masse [kg/m] 12,1 11,0 6,3 R. Latteier 4

3 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen R. Latteier 5 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Festigkeiten R. Latteier 6

4 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Festigkeiten R. Latteier 7 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Bezeichnungen Anlieferungszustand O -> weichgeglüht H -> kaltverfestigt T -> Lösungsgeglüht/ Abgeschreckt R. Latteier 8

5 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Bezeichnungen Werkstoff Alt AlMg4,5Mn Neu Anlieferungszustand EN AW-AlMg4,5Mn0,7 EN AW-5083 weich O,H 111 ¼ hart H 12, 22, 34 ½ hart H 14, 24, 34 ¾ hart H 16, 26, 36 R. Latteier 9 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Bezeichnungen Anlieferungszustand H (kaltverfestigt) H1 nur kaltverfestigt H2 kaltverfestigt und teilgeglüht: leichter Abbau der Kaltverfestigung H3 kaltverfestigt und stabilisiert: nach der Kaltverfestigung bei niedriger Temperatur geglüht, um Kaltaushärtung zu vermeiden; i.d.r. Verbesserung der Duktilität R. Latteier 10

6 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Bezeichnungen Werkstoff Alt AlMgSi1 Neu Anlieferungszustand EN AW- AlSi1MgMn EN AW-6082 weich O,H 111 kalt ausgehärtet T4 warm ausgehärtet T6 R. Latteier 11 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Bezeichnungen Anlieferungszustand Lösungsgeglüht/ Abgeschreckt T1 abgekühlt von Warmumformprozess; kaltausgehärtet auf ausreichend stabilen Zustand T2 abgekühlt von Warmumformprozess; kaltverfestigt; kaltausgehärtet auf ausreichend stabilen Zustand T3 lösungsgeglüht; kaltverfestigt; kaltausgehärtet auf ausreichend stabilen Zustand R. Latteier 12

7 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Bezeichnungen Anlieferungszustand Lösungsgeglüht/ Abgeschreckt T4 lösungsgeglüht; kaltausgehärtet auf ausreichend stabilen Zustand T5 abgekühlt von Warmumformprozess; warmausgehärtet T6 lösungsgeglüht; warmausgehärtet R. Latteier 13 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Alte Bezeichnung AlMg3 F19/20/21 AlMg3 F24/25 AlMg4,5Mn W28 Al99,0 F10 AlZn4,5Mg1 F34/35 AlMgSi1 F28 AlMgSi1 F32 Neue Bezeichnung EN AW 5754 EN AW 5754 EN AW5083 EN AW1200 EN AW 7020 EN AW6082 EN AW6082 R. Latteier 14

8 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Alte Bezeichnung Neue Bezeichnung Zustand AlMg3 F19/20/21 AlMg3 F24/25 AlMg4,5Mn W28 Al99,0 F10 AlZn4,5Mg1 F34/35 AlMgSi1 F28 AlMgSi1 F32 EN AW 5754 EN AW 5754 EN AW5083 EN AW1200 EN AW 7020 EN AW6082 EN AW6082 H112 H14 O/H111 H12 T6 T61 T6 R. Latteier 15 Alte Bezeichnung AlMg3 F19/20/21 AlMg3 F24/25 AlMg4,5Mn W28 Al99,0 F10 AlZn4,5Mg1 F34/35 AlMgSi1 F28 AlMgSi1 F32 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen Neue Bezeichnung EN AW 5754 EN AW 5754 EN AW5083 EN AW1200 EN AW 7020 EN AW6082 EN AW6082 Zustand H112 H14 O/H111 H12 T6 T61 T6 Weitere Zustände R. Latteier

9 Betriebliche Anforderungen Werkstoffbezeichnungen AlMg4,5Mn0,7 EN AW-5083 (AlMg4,5Mn) Rp0,2 = 240% Bei Stahl: S235 statt S690 Zustände: O/H 111 H112 H116 H12 H14 H16 H22/H32 H24/H34 H26/H36 Streckgrenze 125 MPa 125 MPa 215 MPa 250 MPa 280 MPa 300 MPa 215 MPa 250 MPa 280 MPa R. Latteier 17 Erfahrung bei der Verarbeitung Mögliche Imperfektionen der Schweißnähte Gaseinschlüsse Poren Porosität Porennest Oberflächenporen R. Latteier 18

10 Gaseinschlüsse Hauptursachen von Gaseinschlüssen? Fe R. Latteier 19 Gaseinschlüsse Warum entstehen Gaseinschlüsse? Quelle: SFI Unterlagen R. Latteier 20

11 Gaseinschlüsse zulässige Grenzen nach Norm Grenzwerte DIN EN Bewertungsgruppe Benennung D C B Gaseinschluß A<8s A<4s A<2s [mm²] Pore d<0,5s d<0,3s d<0,25s max.d 5,5mm max.d 4,5mm max.d 3,5mm [mm] 5 3 2,5 Porosität d<0,5+0,035s d<0,5+0,02s d<0,5+0,01s max.2mm max.1,5mm max.1mm [mm²] 0,85 0,7 0,6 Porennest d<0,5+0,05s d<0,5+0,035s d<0,5+0,02s max.3mm max.2mm max.1,5mm [mm²] 1 0,85 0,7 Oberflächenp. A<2t A<1t A<0,5t [mm²] d<0,5+0,035s d<0,5+0,02s d<0,5+0,01s [mm] 0,85 0,7 0,6 R. Latteier 21 t=10mm; Länge =100mm Gruppe B A= 20mm² max. d= 2,5mm Gruppe C A= 40mm² max. d= 3,0mm Gaseinschlüsse R. Latteier 22

12 Gaseinschlüsse zulässige Grenzen nach Norm Grenzwerte DIN EN Bewertungsgruppe Benennung D C B Gaseinschluß A<8s A<4s A<2s [mm²] Pore d<0,5s d<0,3s d<0,25s max.d 5,5mm max.d 4,5mm max.d 3,5mm [mm] 5 3 2,5 Porosität d<0,5+0,035s d<0,5+0,02s d<0,5+0,01s max.2mm max.1,5mm max.1mm [mm²] 0,85 0,7 0,6 Porennest d<0,5+0,05s d<0,5+0,035s d<0,5+0,02s max.3mm max.2mm max.1,5mm [mm²] 1 0,85 0,7 Oberflächenp. A<2t A<1t A<0,5t [mm²] d<0,5+0,035s d<0,5+0,02s d<0,5+0,01s [mm] 0,85 0,7 0,6 R. Latteier 23 t=10mm; Länge =100mm Gruppe B A= 5mm²,max. d= 0,6mm Gaseinschlüsse Gruppe C A= 10mm²,max. d= 0,7mm Oberflächenporen Gruppe D A= 20mm²,max. d= 0,85mm R. Latteier 24

13 Gaseinschlüsse Einfluss der Schweißposition R. Latteier 25 Erfahrung bei der Verarbeitung Mögliche Imperfektionen der Schweißnähte Risse (Heißrisse) Erstarrungsrisse Anschmelzungsrisse Endkraterrisse R. Latteier 26

14 Risse Erstarrungsriss R. Latteier 27 Anschmelzungsrisse Risse Quelle:ISF R. Latteier 28

15 Anschmelzungsrisse Risse AlMgMn (1%Mg) AlMgMn (2,5%Mg) AlMgMn (3,5%Mg) Quelle:ISF R. Latteier 29 Anschmelzungsrisse Risse AlMgMn (1%Mg) AlMgMn (2,5%Mg) AlMgMn (3,5%Mg) R. Latteier 30

16 Anschmelzungsrisse Risse R. Latteier 31 Risse Risse Quelle: IWF R. Latteier 32

17 Risse Risse Quelle: IWF R. Latteier 33 Risse Risse Quelle: IWF R. Latteier 34

18 Risse Endkraterrisse R. Latteier 35 Auswahl Schweißzusatzwerkstoffe R. Latteier 36

19 Auswahl Schweißzusatzwerkstoffe AlMg4,5Mn0,7 AlSi1MgMn R. Latteier 37 Schweißhilfsstoffe Schutzgase rein Argon Argon- Helium- Gemische Argon- Helium- Gemische mit Stickstoff oder Sauerstoff Schutzgasmenge= ødraht * [l/min] ødraht= 1,6mm 20 [l/min] Korrekturfaktoren für He-haltige Gase Ar/He 70/30 1,17 20x1,17= 23 [l/min] Ar/He 50/50 1,35 20x1,35= 27 [l/min] Ar/He 30/70 1,70 20x1,70= 34 [l/min] R. Latteier 38

20 Schutzgase Schutzgasschläuche Schweißhilfsstoffe R. Latteier 39 Schweißprozess MIG Impulsstromschweißen Quelle: R. Latteier 40

21 Drahtvorschub Schweißprozess MIG Quelle: R. Latteier 41 Drahtvorschub Schweißprozess MIG R. Latteier 42

22 Schweißbrenner Kontaktrohr Schweißprozess MIG Brennerlänge möglichst gering max.3m R. Latteier 43 Schweißbrenner Schweißprozess MIG Brennerlänge über 3m?? Quelle: Abicor Binzel R. Latteier 44

23 Schweißbrenner Schweißprozess MIG Brennerlänge über 3m?? Quelle: Abicor Binzel R. Latteier 45 Schweißbrenner Schweißprozess MIG Brennerlänge über 3m?? Quelle: Dinse R. Latteier 46

24 Erfahrung bei der Verarbeitung Wurzelausbildung Falsch: Kante nicht gebrochen Oxide nicht vollständig von der Stirnfläche ausgeschwemmt =>Wurzelkerbe Richtig: Kante gebrochen Oxide vollständig von der Stirnfläche ausgeschwemmt =>guter Wurzeldurchhang R. Latteier 47 Erfahrung bei der Verarbeitung Oxidhaut (1-2nm) Warum entfernen? Warum nicht entfernen? Wie entfernen? R. Latteier 48

25 Erfahrung bei der Verarbeitung Vorwärmen Warum eigentlich vorwärmen? Womit vorwärmen? Wie hoch vorwärmen? Wie lange vorwärmen? R. Latteier 49 Vorwärmtemperaturen Empfehlungen Wie hoch vorwärmen? Wie lange vorwärmen? R. Latteier 50

26 Erfahrung bei der Verarbeitung Weitere Besonderheiten Kaltumformung EN AW-5083 AlMg4,5Mn0,7 AlMg4,5Mn Zustand Biegeradius Zustand Bruchdehnung [%] O/H 111 1,5 t Weichgeglüht 15 H22/H32 2,0 t ¼ hart 10 H24/H34 3,5 t ½ hart 7 H26/H36 - ¾ hart 3 R. Latteier 51 Erfahrung bei der Verarbeitung Weitere Besonderheiten Kaltumformung EN AW-5083 AlMg4,5Mn0,7 Zustand Biegeradius Bruchdehnung [%] AlMg4,5Mn Streckgrenze [N/mm²] O/H 111 1,5 t H22/H32 2,0 t H24/H34 3,5 t H26/H R. Latteier 52

27 Erfahrung bei der Verarbeitung Weitere Besonderheiten Kaltumformung EN AW-5083 AlMg4,5Mn0,7 AlMg4,5Mn Zustand Biegeradius O/H 111 9mm H22/H32 12mm H24/H34 21mm H26/H36 - t=6mm; 90 R. Latteier 53 Erfahrung bei der Verarbeitung Weitere Besonderheiten Entfestigung AlSi1MgMn (AlMgSi1) AW N/mm² 125N/mm² R. Latteier 54

28 Erfahrung bei der Verarbeitung Bauteile Vakuum- Technik He-Lecktest Leck Rate 1*10-8 mbar*l/s d.h. 1 Milliliter in 28 Jahren Wasserdruckprüfung 1*10-2 mbar*l/s Verhältnis 1: R. Latteier 55 Vielen Dank für Ihr Interesse! Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Der Vortrag kann unter heruntergeladen werden. Tel Fax Mobil Latteier@sl-schweisstechnik.de R. Latteier 56