Aluminiumschweißautomatisierung

Aluminium ist die am schwierigsten zu schweißende Legierung. Aluminiumoxid schmilzt bei 3700oF, im Vergleich zu Aluminium, das bei 1200oF schmilzt. Aus diesem Grund sollte die Oberfläche vor dem Schweißen gründlich von Aluminiumoxid gereinigt werden. Aluminium gibt es in wärmebehandelbaren und nicht wärmebehandelbaren Legierungen. Wärmebehandelbare Aluminiumlegierungen erhalten ihre Festigkeit durch einen Prozess namens Alterung. Beim Schweißen von Aluminium kann es aufgrund von Überalterung zu einer erheblichen Abnahme der Zugfestigkeit kommen.

9 Gruppen wichtiger Aluminiumlegierungselemente:

Bezeichnung	Hauptlegierungselement
1xxx	Unlegiert (rein)>99 % Al
2xxx	Kupfer ist das Hauptlegierungselement, obwohl andere Elemente (Magnesium) angegeben werden können
3xxx	Mangan ist das wichtigste Legierungselement
4xxx	Silizium ist das wichtigste Legierungselement
5xxx	Magnesium ist das wichtigste Legierungselement
6xxx	Magnesium und Silizium sind die wichtigsten Legierungselemente
7xxx	Zink ist das Hauptlegierungselement, aber andere Elemente wie Kupfer, Magnesium, Chrom und Zirkonium können angegeben werden
8xxx	Andere Elemente (einschließlich Zinn und einige Lithiumzusammensetzungen)
9xxx	Für zukünftige Verwendung reserviert

Faktoren, die das Aluminiumschweißen beeinflussen:

• Aluminiumoxidbeschichtung
• Wärmeleitfähigkeit
• Wärmeausdehnungskoeffizient
• Schmelzeigenschaften

Aluminium-Knetlegierungen

1xxx-Serie

Diese Aluminiumsorten zeichnen sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, geringe mechanische Eigenschaften und hervorragende Verarbeitbarkeit aus.

Moderate Festigkeitssteigerungen können durch Kaltverfestigung erreicht werden. Die Hauptverunreinigungen sind Eisen und Silizium.

2xxx-Serie

Diese Legierungen erfordern eine Lösungsglühbehandlung, um optimale Eigenschaften zu erhalten; im lösungsgeglühten Zustand sind die mechanischen Eigenschaften ähnlich denen von kohlenstoffarmem Stahl und übertreffen diese manchmal.

In einigen Fällen wird eine Ausscheidungswärmebehandlung (Alterung) eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften weiter zu verbessern. Diese Behandlung erhöht die Streckgrenze, mit begleitendem Dehnungsverlust; seine Auswirkung auf die Zugfestigkeit ist nicht so groß.

Die Legierungen der 2xxx-Serie haben keine so gute Korrosionsbeständigkeit wie die meisten anderen Aluminiumlegierungen und können unter bestimmten Bedingungen interkristalliner Korrosion ausgesetzt sein.

Legierungen der 2xxx-Serie sind gut, wenn eine gewisse Festigkeit bei moderaten Temperaturen erwünscht ist. Diese Legierungen haben eine begrenzte Schweißbarkeit, aber einige Legierungen dieser Serie haben eine hervorragende Bearbeitbarkeit.

3xxx-Serie

Diese Legierungen sind im Allgemeinen nicht wärmebehandelbar, haben aber etwa 20 % mehr Festigkeit als Legierungen der Serie 1xxx.

Da dem Aluminium nur ein begrenzter Mangananteil (bis zu etwa 1,5 %) effektiv zugesetzt werden kann, wird Mangan nur in wenigen Legierungen als Hauptelement verwendet.

4xxx-Serie

Das wichtigste Legierungselement in Legierungen der 4xxx-Serie ist Silizium, das in ausreichenden Mengen (bis zu 12 %) zugesetzt werden kann, um eine wesentliche Absenkung des Schmelzbereichs zu bewirken.

Aus diesem Grund werden Aluminium-Silizium-Legierungen in Schweißdrähten und als Lotlegierungen zum Fügen von Aluminium verwendet, wo ein niedrigerer Schmelzbereich als der des Grundmetalls erforderlich ist.

Die Legierungen, die beträchtliche Mengen an Silizium enthalten, werden dunkelgrau bis kohlegrau, wenn anodische Oxidoberflächen aufgebracht werden, und sind daher für architektonische Anwendungen gefragt.

5xxx-Serie

Das Hauptlegierungselement ist Magnesium, und wenn es als Hauptlegierungselement oder mit Mangan verwendet wird, ist das Ergebnis eine mittel- bis hochfeste kalthärtbare Legierung.

Magnesium ist als Härter erheblich wirksamer als Mangan, wobei etwa 0,8 % Mg gleich 1,25 % Mn sind, und es kann in erheblich höheren Mengen zugesetzt werden.

Legierungen dieser Reihe besitzen relativ gute Schweißeigenschaften und eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit in Meeresatmosphäre.

Allerdings sollten der Kaltumformungsgrad und die zulässigen Betriebstemperaturen der höhermagnesiumhaltigen Legierungen eingeschränkt werden, um eine Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion zu vermeiden.

6xxx-Serie

Legierungen der 6xxx-Reihe enthalten Silizium und Magnesium etwa in den für die Bildung von Magnesiumsilizid (Mg2Si) erforderlichen Anteilen und sind damit wärmebehandelbar.

Obwohl sie nicht so stark sind wie die meisten 2xxx- und 7xxx-Legierungen, weisen die Legierungen der 6xxx-Serie eine relativ gute Formbarkeit, Schweißbarkeit, Bearbeitbarkeit und eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit bei mittlerer Festigkeit auf.

Legierungen in dieser wärmebehandelbaren Gruppe werden manchmal im T4-Temper (lösungsgeglüht, aber nicht ausscheidungsgeglüht) geformt und nach dem Umformen durch Ausscheidungswärmebehandlung zu vollen T6-Eigenschaften verfestigt.

7xxx-Serie

Zink ist in Mengen von 1 bis 8 % das wichtigste Legierungselement in Legierungen der 7xxx-Serie, und wenn es mit einem geringeren Prozentsatz an Magnesium gekoppelt wird, führt dies zu wärmebehandelbaren Legierungen mit mittlerer bis hoher Festigkeit.

Üblicherweise werden auch andere Elemente wie Kupfer und Chrom in geringen Mengen zugesetzt.

Einige Legierungen der 7xxx-Serie wurden in Flugzeugzellenstrukturen und anderen hochbeanspruchten Teilen verwendet.

Höherfeste 7xxx-Legierungen weisen eine verringerte Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf und werden häufig in einem überalterten Zustand verwendet, um eine bessere Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bruchzähigkeit bereitzustellen.

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