Schweißtechniken für Aluminium - Ein Leitfaden für Einsteiger
Mittwoch, 9. Oktober 2024
Warum ist Aluminium schwieriger zu schweißen als normaler Stahl oder sogar legierter Stahl? Das liegt an dem Temperaturunterschied, der erforderlich ist, um die obere Oxidschicht zu schmelzen und das Metall selbst zu schweißen. Die oberste Schicht hat einen Schmelzpunkt von 2044 Grad, während Aluminium und seine Legierungen einen Schmelzpunkt von 660°C haben.
Es ist wichtig zu wissen, dass Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Das hat zur Folge, dass die Wärmeeinflusszone sehr heiß wird und sich verformt. Wenn man Aluminium über einen längeren Zeitraum an einer Stelle schweißt, verschlechtert sich das Metall einfach. Gleichzeitig trägt die Freisetzung von Wasserstoff zur Bildung von Poren und zum Verlust der Dichtigkeit bei. Das Schweißen von Aluminium wird auch dadurch erschwert, dass Aluminium eine erhöhte Fließfähigkeit aufweist und es für den Schweißer schwierig ist, das Schweißbad zu kontrollieren. Oft ist die Naht schlaff und ungleichmäßig breit.
Für das Schweißen von Aluminium gibt es nur drei Möglichkeiten. Jede hat ihre offensichtlichen Vor- und Nachteile.
Die größten Probleme beim Schweißen von Aluminium ergeben sich aus seiner erhöhten Wärmeleitfähigkeit, durch die die Gefahr des Durchbrennens dünner Werkstücke und der Oxidschicht auf dem Metall besteht. Das MIG-Schweißen eliminiert diese Risiken bis zu einem gewissen Grad.
Um Verzug und Durchbrand zu vermeiden, werden dünne Aluminiumwerkstücke mit einem gepulsten Lichtbogen oder kurzer, niedriger Spannung und niedrigem Schweißstrom geschweißt. Dadurch wird nicht nur der Wärmeeintrag reduziert. Der kurze Lichtbogen ist während des Schweißens leichter zu kontrollieren.
Bei dickwandigen Aluminiumteilen wird das MIG-Fallstromschweißen mit höherer Spannung und Schweißstrom angewendet. Die Größe des Schweißstroms und die Lichtbogenspannung hängen von der Legierungssorte ab. Dies ist auf den Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit zurückzuführen, der beträchtlich sein kann. Die Position des Schweißbrenners verdient besondere Aufmerksamkeit. Halten Sie beim Schweißen die Lichtbogenlänge innerhalb von 12-15 mm, bewegen Sie den Brenner von sich weg und verändern Sie den Winkel zur Oberfläche nicht.
Beim WIG-Schweißen wird eine nicht schmelzende Wolframelektrode in einem inerten Gas (Argon) verwendet. Die Stromquelle ist ein Inverter. Der Strom selbst kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom mit umgekehrter Polarität sein, aber es wird angenommen, dass die Nähte mit Wechselstrom viel besser sind.
Das WIG-Schweißen wird mit einem um 45-80 Grad geneigten Brenner durchgeführt, der dem Draht folgt. Die Stromstärke wird entsprechend der Materialdicke mit 25 A pro 1 mm gewählt. Bei diesem Verfahren ist ein Anfangsgas von 2 s und ein Endgas in Abständen von bis zu 6 s erforderlich. Um die Breite der Naht zu strecken, sind leichte seitliche Bewegungen des Brenners zulässig. Die Vorteile dieses Verfahrens sind die hohe Dichte der Naht, das Fehlen von Poren und das Fehlen einer Nachbearbeitung.
Das Punktschweißen ist in den letzten Jahrzehnten etwas in Vergessenheit geraten. An die Stelle der traditionellen Technologien sind solche getreten, die es ermöglichen, die Parameter des Schweißprozesses während der Bildung der Schweißnaht programmatisch zu ändern, und zwar auf der Grundlage von Berechnungsdaten oder in Abhängigkeit von den Bedingungen des Schweißprozesses selbst. Es sind Technologien entstanden, die das adaptive automatische Widerstandsschweißen (smart welding) ermöglichen. Das Aufkommen neuer Technologien und Ausrüstungen im Bereich des Widerstandsschweißens ist auf die folgenden Gründe zurückzuführen:
- Die Verwendung neuer Werkstoffe.
- Steigende Qualitätsanforderungen.
- Der Einsatz von Robotertechnik aufgrund des Charakters der Massenproduktion;
Das "Punktschweißen" hat jedoch nach wie vor seine Anhänger. Die Form und die Abmessungen der zu verbindenden Teile sowie die Lage der Punkte müssen so beschaffen sein, dass die Teile an den Berührungspunkten ungehindert gegeneinander gedrückt werden. Die Dicke der zu verschweißenden Teile sollte das Dreifache der Differenz nicht überschreiten. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Materials gibt es Einschränkungen bei den verwendeten Elektrodenarten. Das Material für die Elektroden muss eine gute elektrische Leitfähigkeit (mehr als 85 %), Wärmebeständigkeit und Härte aufweisen. Es handelt sich um Kupferelektroden, deren Zusammensetzung je nach der Art der zu schweißenden Legierung gewählt wird.
