Aluminiumgussteile lassen sich sehr unterschiedlich gut schweißen. Die Legierungsreihe, das Gussverfahren und die Teileidentifikation sind entscheidend dafür, ob ein Aluminiumgussteil geschweißt werden kann und welches Füllmaterial verwendet werden sollte.
In diesem Handbuch werden alle Aluminiumgussserien (1xx.x bis 7xx.x) mit spezifischen Schweißempfehlungen aufgeschlüsselt, es wird erklärt, wie unbekannte Gussteile durch Sichtprüfung identifiziert werden können, und es wird detailliert beschrieben, wie sich unterschiedliche Gussverfahren auf die Schweißbarkeit auswirken.
Reine Aluminiumgussteile zeichnen sich durch hervorragende Schweißbarkeit aus. Diese Legierungen enthalten mindestens 99 % Aluminium mit minimalen Legierungselementen. Durch den Verzicht auf Zusatzstoffe lassen sie sich leicht und ohne Rissbildung schweißen.
Verwenden Sie als Füllmetall 1100 oder 4043. Das Füllmetall 1100 entspricht der Zusammensetzung des Grundmaterials, während 4043 Silizium für eine bessere Fließfähigkeit hinzufügt.
Aluminium-Kupfer-Gussteile stellen erhebliche Schweißprobleme dar. Der Kupfergehalt liegt zwischen 4 % und 10 %, wodurch diese Legierungen beim Schweißen anfällig für Heißrisse sind. Viele Hersteller halten Gussteile der Serie 2xx.x für kritische Anwendungen für nicht schweißbar.
Wenn Schweißen unbedingt erforderlich ist, verwenden Sie Schweißzusatzwerkstoff 4043. Heizen Sie das Gussteil auf 300–400 °C vor und halten Sie diese Temperatur während des Schweißens. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen stellt die mechanischen Eigenschaften wieder her, erfordert jedoch eine präzise Temperaturkontrolle.
Diese Gussteile dominieren den Aluminiumgussmarkt und machen etwa 90 % aller kommerziellen Aluminiumgussteile aus. Der Siliziumgehalt (5–12 %) sorgt für hervorragende Gießbarkeit und mäßige Schweißbarkeit. Gängige Legierungen sind 356, 319 und A356.
Verwenden Sie je nach Legierung die Füllmetalle 4043 oder 5356. Für 356- und A356-Gussteile eignet sich 4043 aufgrund seines passenden Siliziumgehalts am besten. Gussteile mit höherem Magnesiumgehalt (über 0.5 %) können von der Verwendung von Füllmetall 5356 profitieren, da sie nach dem Eloxieren eine bessere Farbübereinstimmung erzielen.
Gussteile mit hohem Siliziumgehalt bieten eine gute Schweißbarkeit, wenn der Siliziumgehalt unter 12 % bleibt. Diese Legierungen fließen beim Gießen gut und erzeugen rissfeste Schweißnähte. Die Legierungen 413 und 443 sind gängige Beispiele dieser Reihe.
Wählen Sie die Füllmetalle 4043 oder 4047. Das Füllmetall 4047 enthält 12 % Silizium und eignet sich besonders gut für Grundmaterialien mit hohem Siliziumgehalt. Es erzeugt glattere Schweißnähte und verringert das Risiko von Porosität.
Aluminium-Magnesium-Gussteile zeichnen sich durch hervorragende Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Der Magnesiumgehalt (4–10 %) sorgt für hohe Festigkeit ohne Beeinträchtigung der Schweißqualität. Diese Legierungen werden häufig in der Schifffahrt und der chemischen Verarbeitung eingesetzt.
Wählen Sie Füllmetalle 5356 oder 5183. Das Füllmetall 5356 eignet sich für die meisten Anwendungen, während 5183 eine höhere Festigkeit für Gussteile mit einem Magnesiumgehalt über 4.5 % bietet.
Diese hochfesten Gussteile sind schlecht schweißbar. Der Zinkgehalt (5–7 %) in Kombination mit Magnesium erhöht die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion. Schweißen reduziert die mechanischen Eigenschaften in der Wärmeeinflusszone oft um 50 % oder mehr.
Wenn Schweißen unvermeidbar ist, verwenden Sie Schweißzusatzwerkstoff 5356. Minimieren Sie die Wärmezufuhr und vermeiden Sie Schweißarbeiten in kritischen Spannungsbereichen. Erwägen Sie alternative Verbindungsmethoden wie mechanische Befestigungselemente für strukturelle Anwendungen.
Wenden Sie sich an den Originalhersteller, wenn keine Dokumentation verfügbar ist. Viele Gießereien führen Aufzeichnungen über Gussteile, die vor Jahrzehnten hergestellt wurden. Der Gussdatumscode oder die Gießereimarke können dabei helfen, die Legierungsspezifikation zurückzuverfolgen.
Wandstärke
Messen Sie die dünnsten und dicksten Abschnitte des Gussteils.
Markierungen am Auswerferstift
Druckgussteile weisen kreisförmige Markierungen (0.125–0.500 Zoll Durchmesser) auf, wo Auswerferstifte das Teil aus der Form gedrückt haben. Diese Markierungen erscheinen in einem regelmäßigen Muster auf einer Seite des Gussteils.
Bei Sand- und Feingussteilen fehlen diese charakteristischen Merkmale.
Da Legierungen der 3xx.X-Serie den Großteil der kommerziellen Gussteile ausmachen, ist die Annahme, dass das Teil zu dieser Familie gehört, und die Auswahl eines 4043-Füllmetalls ein statistisch wahrscheinlicher Ausgangspunkt. Dieser Ansatz funktioniert bei etwa 9 von 10 unbekannten Gussteilen.
Führen Sie vor dem Serienschweißen eine Testschweißung an einer unkritischen Stelle durch. Achten Sie auf übermäßige Risse, Porosität oder ungewöhnliche Verfärbungen, die auf eine andere Legierungsreihe hinweisen könnten.
Sandgussteile bieten im Allgemeinen die beste Schweißbarkeit aller Gussverfahren. Die langsamere Abkühlungsrate erzeugt größere Kornstrukturen mit minimaler Restspannung. Gasporosität bleibt gering, da die Sandform beim Erstarren Gase entweichen lässt.
Schweißer können Standardparameter ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen verwenden. Die grobkörnige Struktur verträgt Schrumpfspannungen beim Schweißen besser als feinkörnige Werkstoffe. Zur Oberflächenvorbereitung müssen Sandeinschlüsse und Oxidschichten vor dem Schweißen entfernt werden.
Dauerformgussteile liegen hinsichtlich der Schweißbarkeit zwischen Sand- und Druckgussteilen. Die Metallform kühlt schneller ab als Sand, wodurch eine feinere Kornstruktur und moderate Eigenspannungen entstehen. Diese Gussteile weisen eine gute Maßgenauigkeit auf. minimale Porosität.
Reduzieren Sie die Schweißwärmezufuhr um 10–15 % im Vergleich zu Sandgussteilen. Die feinere Kornstruktur erhöht die Heißrissempfindlichkeit leicht. Bei Abschnitten über 200 cm Dicke auf 250–0.500 °C vorheizen.
Hochdruckgussteile stellen die größten Herausforderungen beim Schweißen dar. Durch das schnelle Einspritzen des geschmolzenen Metalls werden Gase und Schmierstoffe im Gussteil eingeschlossen. Diese innere Porosität dehnt sich beim Schweißen aus und erzeugt Blasen und Krater in der Schweißnaht.
Viele Druckgussteile gelten für druckbelastete Anwendungen als nicht schweißbar. Wenn Schweißen erforderlich ist, verwenden Sie die geringstmögliche Wärmezufuhr. WIG-Schweißen mit reinem Argon-Schutzgas minimiert die Porositätsausdehnung. Unabhängig von der Technik ist mit einer gewissen Porosität in der Schweißnaht zu rechnen.
