In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Prozessmethode des Schweißens von Aluminiumlegierungen

2021-10-22

Das Schweißen von Aluminiumlegierungen unterscheidet sich stark vom Schweißen von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl, Edelstahl und anderen Materialien. Viele Fehler, die andere Materialien nicht aufweisen, lassen sich leicht herstellen und müssen gezielt vermieden werden. Werfen wir einen Blick auf die Problematik beim Schweißen von Aluminiumlegierungen und die Anforderungen an die Schweißtechnik.

Es gibt viele Schweißverfahren für Aluminiumlegierungen und verschiedene Verfahren haben unterschiedliche Anwendungen. Neben den herkömmlichen Schweiß-, Widerstands- und Gasschweißverfahren können auch andere Schweißverfahren (wie Plasmalichtbogenschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Vakuumdiffusionsschweißen usw.) Aluminiumlegierungen problemlos miteinander verschweißen.

Schweißverfahren

Die Eigenschaften und der Anwendungsbereich gebräuchlicher Schweißverfahren für Aluminiumlegierungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Sie sollte nach den Qualitäten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, der Dicke der Schweißkonstruktion, der Produktstruktur und den Anforderungen an die Schweißbarkeit ausgewählt werden.

01
Gasschweißen

Die Wärmeleistung der Sauerstoff-Acetylen-Gas-Schweißflamme ist gering und die Wärme wird relativ verteilt, so dass die Schweißung verformt wird und die Produktivität gering ist. Beim Schweißen von dicken Aluminiumschweißteilen mit Gasschweißen ist ein Vorwärmen erforderlich. Das Schweißgut weist nach dem Schweißen nicht nur grobe Körner und eine lockere Struktur auf, sondern ist auch anfällig für Fehler wie Aluminiumoxideinschlüsse, Poren und Risse. Dieses Verfahren wird nur zur Schweißreparatur von unwichtigen Aluminium-Strukturteilen und Gussteilen mit einer Dicke von 0.5 bis 10 mm verwendet.

02
Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen

Bei diesem Verfahren wird unter Argongasschutz geschweißt. Die Hitze ist relativ konzentriert, die Lichtbogenverbrennung ist stabil, das Schweißgut ist dicht und die Festigkeit und Plastizität der Schweißverbindung sind hoch. Umso verbreiteter ist es in der Industrie. Das Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen ist ein relativ vollständiges Schweißverfahren für Aluminiumlegierungen, aber die Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißausrüstung ist komplizierter und nicht für den Betrieb unter Außenbedingungen geeignet.

03
Schmelzpol-Argon-Lichtbogenschweißen

Die Lichtbogenleistung des automatischen und halbautomatischen Argon-Lichtbogenschweißens ist groß, die Wärme konzentriert sich und der Wärmeeinflussbereich ist klein. Die Produktionseffizienz kann im Vergleich zum manuellen Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen um das 2- bis 3-fache gesteigert werden. Es kann Platten aus reinem Aluminium und Aluminiumlegierungen mit einer Dicke von weniger als 50 mm schweißen. . So ist es beispielsweise nicht erforderlich, die Aluminiumplatte mit einer Dicke von 30 mm vorzuwärmen, und es können nur die Vorder- und Rückseiten geschweißt werden, um eine glatte Oberfläche und eine gute Schweißqualität zu erhalten. Das halbautomatische Schmelzelektroden-Argon-Lichtbogenschweißen eignet sich für Heftschweißungen, intermittierende kurze Schweißnähte und Schweißkonstruktionen mit unregelmäßigen Strukturen. Der halbautomatische Argon-Lichtbogenschweißbrenner kann zum bequemen und flexiblen Schweißen verwendet werden, der Durchmesser des halbautomatischen Schweißdrahts ist jedoch relativ klein. Die Porenempfindlichkeit der Schweißnaht ist größer.

04
Puls-Argon-Lichtbogenschweißen

1) Wolfram-Puls-Argon-Lichtbogenschweißen

Dieses Verfahren kann die Stabilität des Niederstromschweißprozesses erheblich verbessern, und es ist bequem, die Lichtbogenleistung und die Schweißnahtform durch Einstellen verschiedener Prozessparameter zu steuern. Die Schweißkonstruktion weist eine geringe Verformung und eine kleine Wärmeeinflusszone auf. Es ist besonders geeignet zum Schweißen von dünnen Blechen, Allpositionsschweißen und anderen Gelegenheiten sowie Schmieden Aluminium, Duraluminium, Superduralumin usw., die sehr hitzeempfindlich sind.

2) Gepulstes Argon-Lichtbogenschweißen mit geschmolzener Elektrode

Der nutzbare durchschnittliche Schweißstrom ist klein, der Parametereinstellbereich ist groß, die Verformung der Schweißkonstruktion und die Wärmeeinflusszone sind klein, die Produktivität ist hoch, die Porenbeständigkeit und Rissbeständigkeit sind gut und es ist für alle geeignet. Positionsschweißen von Blechen aus Aluminiumlegierungen mit einer Dicke von 2-10 mm.

05
Widerstandspunktschweißen, Nahtschweißen

Es kann verwendet werden, um dünne Bleche aus Aluminiumlegierungen mit einer Dicke von weniger als 4 mm zu schweißen. Für Produkte mit höheren Qualitätsanforderungen kann das DC-Stoßwellen-Punktschweißen und das Nahtschweißen verwendet werden. Das Schweißen erfordert eine kompliziertere Ausrüstung mit hohem Schweißstrom und hoher Produktivität. Es eignet sich besonders für massenproduzierte Teile und Komponenten.

06
Rührreibschweißen

Rührreibschweißen ist eine Festkörperverbindungstechnologie, die zum Schweißen verschiedener Legierungsplatten verwendet werden kann. Im Vergleich zum traditionellen Schmelzschweißverfahren hat das Rührreibschweißen keine Spritzer, keine Rauchentwicklung, kein Hinzufügen von Schweißdraht und Schutzgas und keine Poren oder Risse in der Verbindung. Im Vergleich zu gewöhnlicher Reibung wird sie nicht eingeschränkt durch Welle Teile und können mit geraden Schweißnähten geschweißt werden. Dieses Schweißverfahren hat eine Reihe weiterer Vorteile, wie gute mechanische Eigenschaften der Verbindung, Energieeinsparung, keine Umweltverschmutzung und geringe Anforderungen an die Vorbereitung des Schweißens. Aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes von Aluminium und Aluminiumlegierungen ist das Rührreibschweißen besser geeignet.

Schwierigkeiten beim Schweißen von Aluminiumlegierungsmaterialien

Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen ist 1- bis 3-mal höher als die von Stahl und lässt sich leicht erhitzen. Diese Art von Material ist jedoch gegenüber hohen Temperaturen nicht beständig und hat einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der wahrscheinlich zu Schweißverformungen führt. Außerdem neigt dieses Material beim Schweißen auch zu Rissen und Durchschweißungen, insbesondere das Schweißen von dünnen Aluminiumblechen ist schwieriger.

Beim Schweißen von Aluminiumlegierungen entsteht eine bestimmte Menge Wasserstoff im Schmelzbad. Werden diese Gase nicht vor der Schweißnahtbildung abgelassen, entstehen Poren in der Schweißnaht und beeinträchtigen die Qualität der Schweißteile.

Aluminium ist ein leicht oxidierbares Metall, und es gibt fast kein nicht oxidiertes Aluminium in der Luft. Die Oberfläche der Aluminiumlegierung wird direkt der Luft ausgesetzt, und auf der Oberfläche bildet sich ein dichter und unlöslicher Aluminiumoxidfilm. Der Oxidfilm ist verschleißfest und hochtemperaturbeständig, sein Schmelzpunkt liegt bei bis zu 2000 Grad Celsius. Sobald es gebildet ist, wird die Schwierigkeit der nachfolgenden Verarbeitung stark erhöht.

Das Schweißen von Aluminiumlegierungen weist auch Probleme auf, wie ein leichtes Erweichen der Verbindung und eine niedrige Oberflächenspannung im geschmolzenen Zustand, was leicht zu Fehlern führt.

Anforderungen an den Schweißprozess von Aluminiumlegierungen

Zunächst einmal muss aus Sicht der Schweißgeräte, wenn ein MIG/MAG-Schweißgerät verwendet wird, dieses über Pulsfunktionen wie Einzelpuls oder Doppelpuls verfügen. Die beste Doppelpulsfunktion. Doppelimpuls ist die Überlagerung von Hochfrequenzimpuls und Niederfrequenzimpuls, und Niederfrequenzimpuls wird verwendet, um den Hochfrequenzimpuls zu modulieren. Auf diese Weise wird der Doppelpulsstrom fixiert, um periodisch zwischen dem Spitzenstrom und dem Basisstrom bei der Frequenz des Niederfrequenzpulses umzuschalten, so dass die Schweißnaht ein regelmäßiges Fischschuppenmuster bildet.

Um die Umformwirkung der Schweißnaht zu verändern, können Sie die Frequenz und den Spitzenwert des Niederfrequenzimpulses anpassen. Das Einstellen der niederfrequenten Pulsfrequenz beeinflusst die Umschaltgeschwindigkeit zwischen dem Spitzenwert und dem Basiswert des Doppelpulsstroms, wodurch sich die Größe des Nahtfischschuppenabstands ändert. Je höher die Schaltgeschwindigkeit, desto kleiner ist der Abstand zwischen den Fischschuppenmustern. Das Einstellen des Spitzenwertes des Niederfrequenzimpulses kann die Rührwirkung auf das Schmelzbad ändern, wodurch sich die Schweißtiefe ändert. Die Wahl eines geeigneten Spitzenwertes hat offensichtliche Auswirkungen auf die Verringerung der Porenbildung, die Verringerung des Wärmeeintrags, die Verhinderung von Ausdehnung und Verformung und die Verbesserung der Schweißnahtfestigkeit.

Weiterhin sind aus Sicht des Schweißprozesses folgende Dinge zu beachten:

Eine besteht darin, die Oberfläche der Aluminiumlegierung vor dem Schweißen zu reinigen, und Staub und Öl müssen entfernt werden. Aceton kann verwendet werden, um die Oberfläche der Schweißnähte aus Aluminiumlegierungen zu reinigen. Bei dicken Aluminiumlegierungen zuerst mit einer Drahtbürste reinigen und dann mit Aceton reinigen.

Zweitens sollte das verwendete Schweißdrahtmaterial dem Grundmaterial möglichst nahe kommen. Ob Aluminium-Silizium-Schweißdraht oder Aluminium-Magnesium-Schweißdraht gewählt wird, sollte nach den Anforderungen der Schweißnaht bestimmt werden. Darüber hinaus kann Aluminium-Magnesium-Schweißdraht nur zum Schweißen von Aluminium-Magnesium-Werkstoffen verwendet werden, während Aluminium-Silizium-Schweißdraht ein breiteres Anwendungsspektrum hat, der sowohl Aluminium-Silizium-Werkstoffe als auch Aluminium-Magnesium-Werkstoffe schweißen kann.

Drittens, wenn die Dicke der Platte groß ist, sollte die Platte im Voraus vorgewärmt werden, da sie sonst anfällig für undurchlässiges Schweißen ist. Wenn der Lichtbogen geschlossen ist, sollte der Lichtbogen geschlossen und mit einem kleinen Strom gefüllt werden.

Viertens sollte beim Durchführen von Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen eine Gleichstrom-Argon-Lichtbogenschweißmaschine verwendet werden, und der Vorwärts- und Rückwärts-Wechselstrom und -Gleichstrom werden abwechselnd verwendet. Der Vorwärts-Gleichstrom wird verwendet, um die Aluminiumoberflächenoxidationsform zu reinigen, und der Rückwärts-Gleichstrom wird zum Schweißen verwendet.

Beachten Sie auch, dass die Schweißspezifikationen entsprechend der Dicke des Blechs und den Anforderungen der Schweißnaht festgelegt werden sollten; Beim MIG-Schweißen sollten spezielle Aluminiumdrahtvorschubräder und ein Teflon-Führungsdrahtrohr verwendet werden, da sonst Aluminiumspäne erzeugt werden. die Länge des Schweißbrennerkabels sollte nicht zu lang sein, Aluminium Der Schweißdraht ist weich und das Schweißbrennerkabel ist zu lang, was die Stabilität des Drahtvorschubs beeinträchtigt.

Blick auf die Entwicklungsperspektiven der Laserschweißtechnologie durch das Schweißen von Aluminiumlegierungen

Mit der Entwicklung der Lasertechnik ist die Laserschweißtechnik ausgereift und auch das dreidimensionale Laserschweißen und das Nichtmetall-Laserschweißen haben einen höheren Technologiestand erreicht. Auf dem Gebiet des Metallschweißens macht das Schweißen von Aluminiumlegierungen einen großen Teil des Anteils aus, da die Aluminiumlegierung eine hohe spezifische Festigkeit, eine hohe Dauerfestigkeit, eine gute Bruchzähigkeit und eine geringe Risswachstumsrate sowie einen hervorragenden Umformprozess und eine gute Beständigkeit aufweist. Ätzend, wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, im Schiffbau und in der chemischen Industrie verwendet. Die breite Anwendung von Aluminiumlegierungen hat die Entwicklung der Schweißtechnologie für Aluminiumlegierungen gefördert, und die Entwicklung der Schweißtechnologie hat die Erforschung der Laserschweißtechnologie gefördert. Gleichzeitig hat die Entwicklung der Schweißtechnik den Anwendungsbereich der Aluminiumlegierung erweitert.

Die Eigenschaften der Aluminiumlegierung selbst führen jedoch dazu, dass die zugehörige Schweißtechnologie mit einigen dringenden Problemen konfrontiert ist, die gelöst werden müssen: feuerfeste Oxidschicht an der Oberfläche, Erweichung der Verbindung, anfällig für Porosität, anfällig für thermische Verformung und übermäßige Wärmeleitfähigkeit. Beim herkömmlichen Schweißen von Aluminiumlegierungen wird im Allgemeinen das WIG-Schweißen oder das MIG-Schweißverfahren verwendet. Obwohl diese beiden Schweißverfahren eine hohe Energiedichte aufweisen und beim Schweißen von Aluminiumlegierungen gute Verbindungen erzielen können, haben sie immer noch ein schlechtes Eindringvermögen, eine große Schweißverformung und eine geringe Produktionseffizienz. Und andere Mängel, so dass die Leute begannen, nach neuen Schweißmethoden zu suchen.

Die Lasertechnologie hat sich in der Zukunft zur Hauptentwicklungsrichtung der Schweißtechnologie für Aluminiumlegierungen entwickelt. Das Laserschweißen hat die Vorteile einer hohen Leistungsdichte, eines geringen Schweißwärmeeintrags, einer kleinen Schweißwärmeeinflusszone und einer geringen Schweißverformung, so dass es im Bereich des Schweißens von Aluminiumlegierungen besondere Aufmerksamkeit erhalten hat. Unter dem Aspekt des Schweißens von Aluminiumlegierungen wird daher die Erforschung und Verwendung von Hochleistungslasern zum Tiefschweißen großer Dicken der unvermeidliche Trend der zukünftigen Entwicklung sein. Beim Tiefschweißen mit großen Dicken treten das Pinhole-Phänomen und der Einfluss auf die Schweißporen stärker auf. Daher sind der Bildungsmechanismus und die Kontrolle von Pinholes immer mehr geworden. Es wird definitiv ein heißes Thema von allgemeinem Interesse und Forschung in der Branche werden.

Die Verbesserung der Stabilität des Laserschweißprozesses und der Schweißnahtbildung sowie die Verbesserung der Schweißqualität sind die Ziele, die die Menschen verfolgen. Daher werden neue Technologien wie die Laser-Arc-Composite-Technologie, das drahtgefüllte Laserschweißen, das Preset-Pulver-Laserschweißen, die Dual-Focus-Technologie und die Strahlformung weiter verbessert und weiterentwickelt.

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