Aluminium Draht Elektroden. Aluminium schweißen unter Berücksichtigung der Qualität & Kosten

Transkript

1 Aluminium Draht Elektroden Aluminium schweißen unter Berücksichtigung der Qualität & Kosten

2 Welches ist das meist hergestellte und bekannteste Aluminium Produkt in der Welt? Aluminium ist wieder verwertbar

3 Aluminium ist das am meisten vorkommende Metall auf der Erde 47% Sauerstoff 27% Silizium allgemein bekannte Elementein der Erdkruste 8% 5% 4% Aluminum Eisen Kalzium Feld spat Glimmer Tonerde 3% Natrium 2% Kalium 2% Magnesium

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5 Aluminium Market Segments World Aluminium production 2011 Region % Asia 55% Europe 20% America 16% Oceania 5% Africa 4% Source: WBMS World production is 44,6 Million tonnes in 2011 Market Sector % Transport 25% Construction 25% Packaging 17% Electrical 12% Machinery & equipment 10% Consumer durables 6% Other 6% Source: CRU

6 Aluminium Legierungs Gruppen 1XXX 2XXX 3XXX 4XXX 5XXX 6XXX 7XXX 8XXX Rein Aluminium Kupfer Mangan Silizium Magnesium Magnesium/Silizium Zink Lithium Hauptlegierungs- Elemente der Aluminium Legierungs Gruppen

7 Aluminium Legierungs Typen Auslagerungsfähige Legierungen z. Bsp. AlCu6Mn (2219) AlMgSi0,5 (6060) AlZn4,5Mg1 (7020) Naturharte Legierungen z. Bsp. AlMg3 (5754) AlMg4,5Mn (5083) AlMn1 (3103)

8 Aluminium Werkstoff mit Zukunft Aluminium ist das am meisten vorkommende Metall und das dritt häufigste Element in der Erdkruste Geringes Gewicht, 1/3 des Gewichts von Stahl Niedriger Schmelzpunkt von Rein Aluminium (660 C für Al 99,99) Sehr große thermische Leitfähigkeit Sehr gut Korrosionsbeständig und Wetterfest Kein Zähigkeitsverlust bei niedrigen Temperaturen Hohe Wasserstofflöslichkeit im flüssigen Zustand Erhöhen der Festigkeit durch hinzulegieren von Mg, Cu, Mn, Zn

9 Aluminium ein duktiler Werkstoff Perfekt für die Unfallsicherheit(Aufprallschutz-Systeme) Aufprallschutz Systeme für Fahrzeuge wie Autos und Züge sind so konstruiert, dass diese die Aufprallenergie absorbieren. Dabei falten diese sich zusammen wie ein BlasebalgeinesAkkordeons. EinAufprallsystemhergestelltausAluminium, hat die Fähigkeit doppelt soviel Aufprallenergie zu absorbieren, wie ein Werkstoff aus Stahl.

10 Aluminium ständig steigender Verbrauch

11 und Aluminium ist Schweißbar Ausrüstung, Schweißtechnische Fähigkeitensindähnlichwiefür das verschweißenanderer Werkstoffe

12 Aluminium FSW(Rührreib Schweißen) -Friction-stirwelding(FSW) ist ein Schweißprozess bei dem der Werkstoff in einem teigigen Zustand verschweißt wird. Es entsteht dabei keine flüssige Phase bzw. Wärmeeinflußzone, dadurch behält die Verbindung die mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffes.

13 Aluminium MIG Schweißen MIG Schweißen istin der Industrieund Handwerk ein vielseitiger eingesetzter Schweißprozeß, bevorzugt für seine Vielseitigkeit, Geschwindigkeit und der relativen Leichtigkeit der Anpassung des Prozesses an Roboter bzw. Automatisierung.

14 Aluminium WIG-Schweißen WIG-Schweißen, ist ein Lichtbogenschweißprozeß der eine nicht abschmelzendewolframelektrodezumschweißenbenutzt. Um das Schmelzbadvorder Athmosphärezuschützen, wirdmeistensargon als Schutzgas eingesetzt. Es kommen je nach Anwendung auch Argon- Helium Schutzgase zur Anwendung. Schweißzusätze in Stabform sind üblich.

15 Lichtbogen stabilisieren MIG-DC mit VARIGON S Vergleich der Lichtbogenverhalten bei verschieden behandelten Al-Blechoberflächen, Argon vs. VARIGON S

16 Aluminium Schwierigkeiten beim Schweißen Die größten Probleme beim verschweißen von Aluminium sind? - weiche Drahtelektrode - Förderbarkeit der Aluminiumdrahtelektrode - (heiß) Risse in Aluminium - Poren beim schweißen - Lagerung und Handhabung - Bindefehler - Falsche Schweißparameter - etc..

17 Schweißprobleme Ursache und Maßnahmen Problem Ursache Maßnahmen Verunreinigte Schweißnaht Unstabiler Lichtbogen Durchschweißund Bindefehler Probleme Ungenügende Gas Ab - deckung Verschmutze Elektrode Verschmutztes Grundmaterial Elektr. Verbindungen, Verschmutzungen, od. Zugluft Falsch eingestellte Schweißparameter Falscher Drahtdurchmesser Schmutziger Grundwerkstoff Falsches Schutzgas Überprüfen derschläuchen auf Leckagen, Zugluft stoppen, lose Verschraubungen nachziehen, falsches Gas wechseln Bevor ein mechanischer Reinigungsprozesseingesetzt wird müssen Ölund Schmutz entfernt werden. Entferne die Oxidschicht mit Schleifwerkzeugendie eine Körnung nicht größer/gleich 40 haben. Überprüfen Sie alle leitenden Oberflächen für guten Kontakt. Entfernen Sie allen Schmutz von der Schweißnaht. Vermeiden Sie Zugluft im Schweißbereich. Erhöhen derstromstärke [A] für eine bessere Durchschweißung und mehr Spannung [V] für eine bessere Nahtabdeckung bzw. Breite. Mit kleinerem Drahtdurchmesser wird größerer Einbrand erreicht, dickere Drahtelektroden füllen die Fuge mehr. Schweißbereich vorher gut reinigen, Oxide entfernen Auswahldes geeigneten Schutzgases für die entsprechende Anwendung. Für ausreichende Schutzgasabdeckung sorgen, Gasmenge richtig einstellen, Flasche prüfen/wechseln falls Verunreinigungen auf der Schweißnaht auftreten.

18 Schweißprobleme Ursache und Maßnahmen Problem Ursache Maßnahmen Poren Wasserstoff in der Schweißnaht Prüfe Taupunkt auf Unterschreitung (s. Tabelle) Prüfe Gasleitungen auf deren Zustand und Dichtigkeit. Lagerung der Schweißzusätze in trockener Umgebung. Bringe die Bleche und Schweißzusätze mindestens 24 Stunden vorher in die Fertigung, damit die Werkstoffe genug Zeit haben um sich den Umgebungsbedingungen der Fertigung anzupassen Entferne Öl, Fett und andere Kohlenwasserstoffen von dem Grundwerkstoffen. Entferne Oxide ca. 24 Stunden vor dem Schweißen. Vorwärmen bis zu 65 C bei zu hoher Luftfeuchtigkeit. Bitte keine WIG oder Propan(gas) Brenner zum vorwärmen benutzen. Prüfe auf korrekten Gasdurchfluß Benutze dickere Drahtelektrode wenn Schmelzbad ist zu turbulent oder unruhig wirkt. Falsche Nahtvorbereitung Schmutzige Drahtelektrode Bei dickeren Schweißverbindungen sind U- Schweißnaht - Vorbereitung gegenüber V-Nahtvorbereitung vorzuziehen. Lagere Drahtelektroden immer in warmer und trockener Umgebung, um Korrosion zu vermeiden.

19 Schweißprobleme Ursache und Maßnahmen Problem Ursache Maßnahmen Rissein der Schweißnaht Falsche Auswahl des Schweißzusatzes Naht oder Fugenvorbereitung Endkrater nicht ausreichend gefüllt Verweise auf richtige Auswahlvon Aluminium Schweißzusätzen. Verhindere zu große Aufmischung Schweißzusatz- Grundwerkstoff. Besser mehr Schweißzusatz aufschmelzen anstatt des Grundwerkstoffes. Erweitere den Fugenabstand oder/und erhöhe den Nahtöffnungswinkel. Endkrater füllen mit den vorhanden technischen Möglichkeiten Drahtförder- Probleme Drahtknäul Unruhiger Lichtbogen Drahtförderschlauch Drahtvorschubrollen Reduziere Anpressdruck der Drahtförderrollen. Benutze evtl. Einschleichen.Überprüfe die gesamte Drahtelektrodenförderstrecke auf glatte saubere Übergänge, damit kein Abrieb entsteht. Prüfe die Drahtförderrollen ob diese frei von Abrieb sind sowie auch entgratete Übergänge in der Stromkontaktdüsen. Prüfe ob Stromkontaktdüsemit richtigen Durchmesser verwendet werden. Wähleeinen ausreichen harten Drahführungsschlauch für gutes Gleitverhalten der Drahtelektrode. Überprüfe Drahtförderrollen auf richtige Größe, Geometrie und saubere polierte Oberfläche mit weichen Übergängen.

20 Relative Luftfeuchtigkeit und Taupunkt

21 Taupunkt zum Ansehen

22 Schweißprobleme Ursache und Maßnahmen Problem Ursache Maßnahmen SchlechtesLicht bogen Zünd Verhalten Schlechte Erdung Start Parameter Kontaktdüsengröße End Parameter Überprüfen der Massekabelverbindungen und Klemmen auf perfekte Stromleitfähigkeit.Benutze die Funktionen Einschleichen oder Hotstart wählen um den Zündvorgang zu unterstützen. Überprüfe die Kontaktdüsengröße auf den richtigen Durchmesser. Stelle eine ausreichende Gasvorströmzeit ein, damit schon eine ausreichende Gasabdeckung vor dem Start vorhanden ist. Wichtig ist auch eine ausreichende Gasnachströmzeit. Damit wird eine Oxydation des freien Drahtendes verhindert.

23 Qualitätskriterien für Al-Drahtelektroden Förderbarkeit 1. Oberflächengleitfähigkeit 2. Oberflächenzustand 3. Aufsprungmaß& Drall 4. Zugfestigkeit 5. Drahtdurchmesser 6. Drahtlagenwicklung Aussehen 1. Einheitliche Farbe 2. Spulengewicht 3. WIG Stablänge/Prägung 4. Spulen Bezeichnung 5. Verpackung Schweißeignung 1. Chemischen Analyse 2. Rohstoff Reinheit 3. Drahtoberfläche 4. Röntgensichere Nähte 5. Schweißnaht Aussehen 6. Mechanische Eigenschaften

24 Herstellprozess der Aluminium Drahtelektroden Ziehen des Roh - Walzdrahtes (Ø 9,5mm) in mehreren Schritten Folgende Prozess Schritte werden durchgeführt wie, -Schälen 1. Zug - Wärmebehandlung -Schälen - Ziehen der Drähte auf Enddurchmesser -Reinigen -Verpacken

25 Herstellprozess der Aluminium Drahtelektroden

26 Herstellprozess der Aluminium Drahtelektroden (Schälen)

27 Schälvorgang für porenfreie Schweißnähte entfernen der Oberflächenoxide Oberflächenoxide enthalten Feuchtigkeit entfernender Oberflächenfehler, denndieseenthaltenspurenvon Ziehöl Splitter Überlappungen Aufschmelzrisse Oxide Nach einem perfekten Schälvorgangerhältman: Röntgensichere Schweißnähte weniger Verschleiß in der Drahtzuführung und Kontaktdüse Glatte Oberfläche, für eine saubere Drahtführung Gutes sauberes Nahtaussehen

28 Drahtoberflächengüten Al ,2mm 200 fache Vergrößerung unbearbeitet

29 Drahtoberflächengüten Möchten Sie eine Al Drahtelektrode mit solch einer Oberflächenqualität verschweißen?

30 DrahtdurchmesserKontrolle AWS 5.10 Drahtdurchmesser varieren über den Querschnitt AWS A5.10 Kontrolle Durchmesser und Toleranz in % / / / *Interne Fertigungs kontrolle Durchmesser und Toleranz in % / / / * Einfluß auf die Schweißparameter Elektroden Drahtförder- Durchmesser Ampère Volt geschwindigkeit 1.2mm (1.23) m/min 1.2mm (1.15) m/min 1.2mm (1.15) m/min

31 DrahtdurchmesserKontrolle EN ISO 544 Drahtdurchmesser varieren über den Querschnitt EN ISO 544 Kontrolle Durchmesser und Toleranz in % / / / *Interne Fertigungs kontrolle Durchmesser und Toleranz in % / / / * Einfluß auf die Schweißparameter Elektroden Drahtförder- Durchmesser Ampère Volt geschwindigkeit 1.2mm (1.23) m/min 1.2mm (1.15) m/min 1.2mm (1.15) m/min

32 Poren Rauchtest Spitzenwert 0,206 mg/m³ Summe 0,804 mg/m³ Legierung: 4043 Durchmesser: 1,60 mm Hersteller: XXXXX Impulsstrom: 420 A Impulsdauer: 582 ms Datum: Resultate Spitzenwert: 0,206 mg / m³ Summe 0,804 mg / m³ Spitzenwert 0,776 mg/m³ Summe 7,513 mg/m³ Spitzenwert 0,568 mg/m³ Summe 3,245 mg/m³

33 Irrtümer bei Aluminiumdrahtelektroden Rauchtest Was sagt eine Messung aus den Rauchrückständen aus? LagerungoderVerbrauch Wie schnell muss man Aluminium Schweißzusätze verbrauchen? Nach einer Woche, drei Monate, ein Jahr oder.?

34 Wie testen wir und viele andere? Wir testen AL - Drahtelektroden unter anderem nach dem AWS Regelwerk 5.10

35 Produktivitätssteigerung um 40 % im Schienenfahrzeugbau Draht Durchmesser Ø 1,60 mm Ø 1,80 mm Ø 2,00 mm Kunde Rail Rail Rail Teil Hauptträger Hauptträger Hauptträger Grundwerkstoff 6005A 6005A 6005A Schweißzusatz ER5356 Ø 1,60 mm Safra ER 5356 Safra 5356 Schweißgeschw cm /min 42 cm / min. 49 cm / min. Lagenanzahl 3 2 2

36 WPS

37 Macro- Schliff

38 Schweißkosten Kalkulation

39 welding virtually endless seams with SAFRA in the rail road car business

40 Ihr Ansprechpartner Michael Spieß Mail: Web. Telefon +49 (0)

41 Danke für Ihr Interesse