Schweißen Sie Aluminiumguss, indem Sie die Oberfläche zunächst mit einer Edelstahlbürste und einem Entfetter reinigen. Heizen Sie das Teil auf 300 °C vor, um Rissbildung zu vermeiden. Für beste Ergebnisse verwenden Sie AC-WIG-Schweißen mit 150-Schweißstab. Lassen Sie das Teil nach dem Schweißen langsam abkühlen, um Spannungen und Risse zu vermeiden.
Sandguss erzeugt Aluminiumteile mit mäßiger Porosität und guter Schweißbarkeit. Bei diesem Verfahren entstehen Gussteile mit Kornstrukturen, die sich relativ gut schweißen lassen.
Durch Kokillenguss entstehen dichtere Aluminiumteile mit feinerer Kornstruktur als SandgussDiese Gussteile weisen Porositätsgrade zwischen 0.05 % und 0.2 % auf. Durch die geringere Porosität lassen sich Kokillengussteile leichter schweißen als Sandgussteile. Die feinere Kornstruktur erfordert jedoch eine sorgfältigere Wärmekontrolle beim Schweißen.
Das Schweißen von Aluminiumgussteilen aus Druckgussverfahren führt häufig zu einer Porositätsausdehnung. Die eingeschlossenen Gase dehnen sich beim Erhitzen aus und verursachen Schweißfehler. Viele Druckgussteile gelten ohne spezielle Vorbereitungstechniken als nicht schweißbar.
Die überwiegende Mehrheit der bei der allgemeinen Fertigung und Reparatur vorkommenden Aluminiumgussteile (schätzungsweise 80–90 %) gehört zu den Legierungen der Serien 3xx.x und 5xx.x.
3xx.x-Serie (Al-Si-Mg/Cu)
Diese Aluminium-Silizium-Legierungen, wie 319.0, 356.0 und A356, sind die gebräuchlichsten und gelten als gut schweißbar. Sie werden typischerweise mit einem Füllmetall der 4xxx-Serie geschweißt.
5xx.x-Serie (Al-Mg)
Diese Aluminium-Magnesium-Legierungen, wie beispielsweise 535.0 (häufig unter Handelsnamen wie Almag 35 vermarktet), sind ebenfalls gut schweißbar und für ihre gute Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt. Sie müssen mit einem Schweißzusatzwerkstoff der 5xxx-Serie geschweißt werden.
Die Legierungen der Serien 2xx.x und 7xx.x gelten im Allgemeinen als schwierig oder sogar unmöglich mit herkömmlichen Lichtbogenverfahren zu schweißen, da sie aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung sehr anfällig für Heißrisse während der Erstarrung sind.
2xx.x-Serie (Al-Cu)
Der Kupfergehalt von 4 % bis 10 % führt zu einem breiten Erstarrungstemperaturbereich. Dieser breite Bereich erhöht die Anfälligkeit für Heißrisse.
Legierungen wie 206 und 242 erfordern ein intensives Vorwärmen und spezielle Füllmetalle. Viele Hersteller vermeiden das Schweißen dieser Legierungen vollständig.
7xx.x-Serie (Al-Zn)
Legierungen der 700er-Serie auf Zinkbasis gelten in den meisten Anwendungen als nicht schweißbar. Der Zinkgehalt, typischerweise 6 bis 8 %, verursacht beim Schweißen schwere Heißrisse.
Diese Legierungen leiden außerdem unter Spannungsrisskorrosion in der Wärmeeinflusszone. Gängige Legierungen wie 713 und 771 sollten mit mechanischen Verbindungselementen statt durch Schweißen verbunden werden.
Entfernen Sie alle Öle, Fette und organischen Verunreinigungen mit Aceton oder speziellen Aluminiumreinigern. Tragen Sie das Lösungsmittel mit sauberen, fusselfreien Tüchern in eine Richtung auf.
Wechseln Sie die Tücher häufig, um eine erneute Verteilung von Verunreinigungen zu vermeiden. Lassen Sie die Oberfläche vollständig trocknen, bevor Sie fortfahren. Verwenden Sie niemals chlorierte Lösungsmittel, da diese die Schweißnaht porös machen können.
Verwenden Sie eine Edelstahldrahtbürste, die ausschließlich für die Bearbeitung von Aluminium vorgesehen ist. Bürsten Sie mit mäßigem Druck in eine Richtung, um die Oxidschicht zu entfernen.
Bei kritischen Anwendungen verwenden Sie einen Hartmetallfräser oder eine Hartmetallfeile, um Material bis zu einer Tiefe von 0.005 Zoll zu entfernen. Die Oxidschicht bildet sich innerhalb weniger Minuten neu. Schweißen Sie daher sofort nach der Reinigung.
Blasen Sie den Verbindungsbereich mit sauberer, trockener Druckluft bei 30–40 PSI aus. Halten Sie die Luftdüse in einem 45-Grad-Winkel, um Partikel aus der Schweißzone zu drücken.
Wischen Sie den Bereich mit Isopropylalkohol und einem sauberen Tuch ab. Diese abschließende Reinigung entfernt alle verbleibenden Staub- und Bürstenpartikel.
Dicke Abschnitte über 0.25 Zoll auf 200–300 °F vorwärmen. Verwenden Sie Temperaturanzeigestifte, um die Wärmestufe genau zu überwachen.
Wärmen Sie das gesamte Werkstück gleichmäßig mit einem Brennschneidbrenner mit neutraler Flamme auf. Halten Sie die Vorwärmtemperatur während des gesamten Schweißvorgangs aufrecht. Übermäßiges Vorwärmen über 400 °C kann die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen.
Beim WIG-Schweißen wird der Lichtbogen mit einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode erzeugt. Der Schweißer führt einen separaten Schweißstab manuell in das Schweißbad ein. Diese Trennung von Wärmequelle und Schweißzusatzwerkstoff bietet dem Bediener eine beispiellose Kontrolle über alle Aspekte der Schweißung, einschließlich Wärmezufuhr, Schweißgeschwindigkeit und Schweißzusatzwerkstoffabscheidung.
Beim MIG-Schweißen wird ein kontinuierlich zugeführter Abschmelzdraht verwendet, der sowohl als Elektrode als auch als Füllmaterial dient. Der Draht wird durch eine Schweißpistole geführt, wodurch der Prozess halbautomatisch und deutlich schneller als WIG ist. Das Verfahren eignet sich gut für dickere Abschnitte über 1/8 Zoll.
| Merkmal | WIG-Schweißen | MIG-Schweißen |
|---|---|---|
| Steuerung der Wärmezufuhr | Ausgezeichnet – Variable Stromstärke | Gut – Durch Kabelgeschwindigkeit behoben |
| Ablagerungsrate | 1–3 Pfund/Stunde | 3–8 Pfund/Stunde |
| Minimale Dicke | 0.020 Zoll | 0.125 Zoll |
| Porositätskontrolle | Superior | Gut |
| Fähigkeit erforderlich | Hoch | Moderat |
| Ausrüstungskosten | $ 1,500-3,000 | $ 800-2,000 |
| Beste Anwendungen | Reparaturen, Dünnschliffe | Produktion, Dickschnitte |
Bei Aluminiumguss besteht fast immer die Wahl zwischen einer Legierung der 4xxx-Reihe (Aluminium-Silizium) und einer Legierung der 5xxx-Reihe (Aluminium-Magnesium).
ER4043
ER4043 enthält 5 % Silizium und ist nach wie vor der vielseitigste Füllstoff für Aluminiumguss. Diese Legierung bietet eine gute Fließfähigkeit und minimale Schrumpfung während der Erstarrung.
Verwenden Sie 4043 zum allgemeinen Schweißen von Gussteilen der Serie 3xx.x. ER4043 ist die erforderliche Wahl für alle Komponenten, die dauerhaft Betriebstemperaturen über 150 °C (65 °F) ausgesetzt sind.
ER4047
ER4047 enthält 12 % Silizium und bietet im Vergleich zu 4043 eine bessere Fließfähigkeit. Dieser höhere Siliziumgehalt reduziert Heißrisse in schwer schweißbaren Gussteilen.
Die Legierung eignet sich hervorragend für Druckgussteile, bei denen Schweißen erforderlich ist. Der zusätzliche Siliziumanteil hilft, Verunreinigungen vorzubeugen. Der höhere Siliziumgehalt verringert jedoch leicht die Duktilität.
ER5356
Diese Legierung enthält ca. 5 % Magnesium und bietet im Vergleich zu ER4043 eine deutlich höhere Zugfestigkeit, Scherfestigkeit und Duktilität im geschweißten Zustand. Sie ist die obligatorische Wahl zum Schweißen von magnesiumreichen Grundmetallen der 5xx.x-Serie, um die Bildung spröder Magnesium-Silizid-Verbindungen zu vermeiden.
ER5356 bietet nach dem Eloxieren eine nahezu identische Farbe, während eine Schweißnaht 4043 dunkelgrau oder schwarz wird, wodurch die Reparatur gut sichtbar wird.
Lassen Sie geschweißte Gussteile langsam auf Raumtemperatur abkühlen. Decken Sie das Teil mit Keramikfasermatten ab, um die Abkühlgeschwindigkeit zu verringern.
Schnelles Abkühlen kann zu Eigenspannungen und Verformungen führen. Bei kleineren Anwendungen das Teil in Vermiculit oder trockenen Sand legen. Beobachten Sie den Temperaturabfall, um sicherzustellen, dass er 50 °C pro Stunde nicht überschreitet.
Erhitzen Sie das geschweißte Gussteil auf 650 °C und halten Sie diese Temperatur 1 Stunde pro Zoll Dicke. Verwenden Sie einen programmierbaren Ofen, um die Heizrate auf 100 °C pro Stunde zu regeln.
Die Spannungsarmglühtemperatur liegt unterhalb des Lösungsglühbereichs. Dadurch bleiben die Eigenschaften des Grundmetalls erhalten und die Eigenspannungen werden um 80–90 % reduziert. Kühlen Sie das Teil im Ofen mit einer Geschwindigkeit von maximal 50 °C pro Stunde ab.
Auch bei sorgfältiger Vorgehensweise können Defekte auftreten. Die häufigsten Defekte beim Schweißen von Aluminiumguss sind Porosität und Risse.
Porosität tritt als kleine Löcher oder Hohlräume im Schweißmetall auf. Bei Aluminiumguss entsteht Porosität häufig durch Wasserstoffabsorption oder eingeschlossene Gase.
Heißrisse treten während der Erstarrung auf, wenn die thermischen Spannungen die Festigkeit des Metalls übersteigen. Risse treten typischerweise entlang der Schweißnahtmittellinie oder in der Wärmeeinflusszone auf.
Eine unvollständige Verschmelzung führt zu schwachen Verbindungen zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff. Dieser Defekt tritt häufig beim Schweißen dicker Abschnitte oder bei unzureichender Wärmezufuhr auf.
