DE2736484C3 - Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen - Google Patents

Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen

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DE2736484C3
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    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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Description

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß zum Schweißen von AIZnMg-Legierungen Zusatzwerkstoffe auf der Basis von AIMgZn-Legierungen Verwendet werden können, wenn der Zusatzwerkstoff die Elemente Kupfer, Mangan, Titan, Chrom und Zirkonium in den erfindungsgemäß geforderten Mengen enthält, ohne daß einer der eingangs aufgezeigten Nachteile auftritt. Es wird dabei angenommen, daß vor allem der Kupferzusatz sowohl das Auftreten der Spannungsrißkorrosion wie auch der Schweißraupe ngrenzkorrosion verhindert und die Gehalte an Mangan, Titan, Chrom und Zirkonium für die Herabsetzung der Schweißrißempf indl ichkeit verantwortlich sind. Metallographische Untersuchungen haben auch ergeben, daß durch den Kupferzusatz das Gußgefüge beim Erstarren der Schmelze und dadurch die Übergangszone zwischen Schweißgut und Grundmaterial derart beeinflußt werden, daß Spannu.ngsrißkorrosion und insbesondere Schweißraupengrenzkorrosion weitgehend unterbunden sind.
Besonders überraschend ist der Umstand, daß das dem Schweißzusatzwerkstoff in erfindungsgemäßer Menge zugesetzte Kupfer die Beständigkeit der Schweißnaht gegen Spannungsrißkorrosion wesentlich erhöht ohne entsprechende Steigerung der Schichtkorrosionsanfälligkeit in der Wärmeeinflußzone des Grundmaterials.
Der erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoff hat sich auch als geeignetes Hilfsmittel zum Schweißen von Konstruktionsteilen aus Aluminium/Zink/Magnesium-Legierungen mit Konstruktionsteilen aus anderen Legierungstypen, wie z. B. Aluminium/ Mangan oder Aluminium/Magnesium, erwiesen.
Im weiteren wurde auch gefunden, daß durch Kupfcrzusätze in der Größenordnung von 0,2 bis 0,5Cb zu den Schweißzusatzwerkstoffen nach DIN 1732, Blatt 1, insbesondere zu Schweißzusatzwerkstoffen der Typen AlMg, AlMn und AlMgMn gegen Spannungsrißkorrosion weitgehend bestandige Schweißverbindungen erzielt werden können.
Die Vortcilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffe wird durch die nachfolgenden Beispiele deutlich gemacht.
Beispiel I
4 mm dicke Blechproben aus einer AlZnMg 1-Legierung, kaltausgelagert, wurden mit Schweißzusatzwerkstoffe &eegr; der in Tabelle I aufgelisteten Zusammensetzungen mittels Metall-Inertgas-Schweißen mit pulsierendem Gleichstrom verschweißt und die Schweißnähte vergleichenden Prüfungen unterworfen.
Tabelle I Zn Mg Cu Ag Mn Ti Cr Zr Si Fe
Zusatz
werkstoff
1,9
2,2
2,8
4,1
4,0
4,2
0,03
0,05
0.29
0,95 0,45
0,48
0/4
0,10 0,12
0,11 0,11
0,10 0,18
0,12
017
0,08
0,10
n?i
0,40
0,41
0,38
A
B
C
Bei den Proben A und B handelt es sich um bekannte Schweißzusatzwerkstoffe; Probe C weist eine der erfindungsgemäß geforderten Zusammensetzungen auf.
Nach dem Schweißen wurden die Proben in bekannter Weise warmausgelagert.
Die Resultate sind in Tabelle II aufgelistet.
Tabelle II
Zusatzwerkstcff
Festigkeit der
Schweißnaht
(N/mm2)
Mittlere Lebensdauer
der »Jones«- Proben (Tage)
B
to c
332
309
334
32
84
Wie Tabelle II zeigt, weisen mit dem erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoff hergestellte Schweißnähte eine erheblich verbesserte Korrosionsbestän-■■> digkeit auf.
Beispiel 2
Beispiel 2 zeigt die Prüf-Resultate von Schweißnähten auf 4 mm dicken Blechen aus einer warrnausgelagerten AlZnMg 1-Legierung, die mit Schweißzusatzwerkstoffen nach DIN 1732 und nach der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen Schweißverfahren aufgebracht wurden. Die Proben wurden nach dem Schweißen warmausgelagert. Die Zusam-
2> mcnsetzupgen der Zusatzwerkstoffe sind in Tabelle III aufgelistet.
Tabelle III
Zusatzwerk-
Mg Mn Cu Cr
stoff
Zn Ti Fe Si
D 4,9 0,35 0,05 0,12 0,12 0,17 0,38 0,30
E 4,8 0,35 0,31 0,15 0,15 0,14 0,25 0,20
Zusatzwerkstoff D entspricht DIN 1732; Zusatzwerkstoff E weist den erfindungsgemäß geforderten Kupfergehalt auf.
Die Resultate der vergleichenden Prüfung der •to Schweißnähte sind in Tabelle IV aufgelistet.
Tabelle ill E IV Festigkeit Mittlere
Zusatz- Schweiß der Lebensdauer
.r werk- D verfahren Schweiß der »Jones«-
' stoff naht Proben
>■> E (N/mnr) (Tage)
336 24
D WIG Gleich
strom (Helium) 337 90
WIG Gleich
strom (Helium) 305 21
MIG pulsieren
der Gleichstrom 305 52
MIG pulsieren
der Gleichstrom
Bei dem in Tabelle IV übersichtlichkeitshalber mit WIG bezeichneten Verfahren, insbesondere mit dem
ho der erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoff E zu - gegenüber mit Schweißzusatzwerkstoffen nach DIN 1732 hergestellten - Schweißnähten eine wesentlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit erkennen läßt, handelt es sich um eine Wolfram-Inertgas-Schwei-
b5 ßung, beim sogenannten MIG um eine Metall-Inertgas-Schweißung.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: Zink 1,0 bis 4,0% 2,7 bis 3,3% Magnesium 0,05 bis 5,5% 1. Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes Magnesium 2,0 bis 5,0% 3,7 bis 4,3% Mangan 0,05 bis 2,5% aus: Kupfer 0j2 bis 0,5% 0,25 bis 0,35% Silizium 0,05 bis 5,5% Mangan 0,3 bis 0,5% 0,35 bis 0,45% Kupfer 0,25 bis 0,5% Titan 0,05 bis 0,2% 0,08 bis 0,15% Chrom 0,05 bis 0,3% Chrom 0,05 bis 0,3% 0,12 bis 0,20% Zink 0,05 bis 0,25% Zirkonium 0,05 bis 0,2% 0,12 bis 0,20% Titan 0,1 bis 0,25% Silizium weniger als 0,3% weniger als 0,2% Eisen weniger als 0,4% Eisen weniger als 0,4% weniger als 0,3% Aluminium Rest Aluminium Rest Rest zum korrosionsfesten Schmelzschweißen von Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen, insbesondere Legieran- insbesondere Legierun- gen des Typs AlZnMg. 2. Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes 3. Verwendungeines Schweißzusatzwerkstoffes nach Anspruch 1 aus: aus: Zink Magnesium Kupfer Mangan Titan Chrom Zirkonium Silizium Eisen Aluminium zum korrosionsfesten Aluminiumlegierungen, gen des Typs AlZnMg.
    zum korrosionsfesten Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen, insbesondere Legierungen des Typs AlZnMg.
    Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen, insbesondere Legierungen des Typs AlZnMg.
    AlZnMg-Legierungen haben aufgrund ihrer guten Schweißbarkeit und insbesondere durch die Eigenschaft, daß Schweißnähte bei Raumtemperatur auf Grundmaterialfestigkeit aushärten, breite Anwendung gefunden. Die anfänglich aufiiciciidcfi Schwierigkeiten, die hauptsächlich auf ihre schlechte Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit zurückzuführen waren, konnten durch geeignete Legierungszusammensetzungen, beispielsweise durch geeignete Zn/Mg-Verhältnisse und durch geeignete Wärmebehandlungen, beispielsweise Stufenauslagerung, überwunden werden.
    Bekannt sind auch Kupferzusätze zu Legierungen des AlZnMg-Typs, die in Größenordnungen bis 2,0% die Festigkeit erhöhen und das Auftreten von Spannungsrißkorrosionen weitgehend verhindern.
    In der praktischen Anwendung dieser Legierungen für Schweißkonstruktionen hat sich jedoch gezeigt, daß SchweißnShte nur dann den Anforderungen bezüglich Spannungskorrosions- und Schichtkorrosionsanfälügkeit genügen, wenn die gesamte Konstniktion einer Wärmebehandlung unterworfen wird; insbesondere bei großen Schweißkonstruktionen ist es unmöglich, diesem Erfordernis zu entsprechen.
    Es sind nun verschiedentlich Anstrengungen unternommen worden, die Korrosionsbeständigkeit der 's Schweißnaht durch geeignete Schweißzusatzwerkstoffe zu verbessern. So werden z. B. im Aluminium-Taschenbuch, 13. Auflage, Seite 551, zum Schweißen von AlZnMj 1-Legierungen nicht aushärtbare Werkstoffe der Legierungstypen AlSi, AlMg und -'' AlMgMn vorgeschlagen. Damit werden zwar die anfallenden Korrosionsprobleme gelöst, jedoch können mit diesen Zusatzwerkstoffen nur geringe Festigkeiten der Schweißnähte erreicht werden; die hohen an sich erreichbaren Festigkeiten der AlZnMg-Legierungen -5 können in Schweißkonstruktionen nicht ausgenutzt werden.
    Es sind auch schon Versuche durchgeführt worden, AlZnMg-Legierungen als Schweißzusatzwerkstoffe zu verwenden. So wird beispielsweise in der DE-OS 2 234111 ein aushärtbarer Aluminiumschweißzusatzwerkstoff folgender Zusammensetzung vorgeschlagen:
    Zink
    Magnesium
    J5 Chrom
    ■Silber
    Wismut
    Beryllium
    Zirkonium
    Mangan
    Silizium
    Eisen
    Kupfer
    Mit diesem Schweißzusatzwerkstoff werden in den Schweißnähten Eigenschaften erreicht, die mit denjenigen des Grundmaterials vergleichbar sind. Auch bezüglich der Spannungsrißkorrosionsempfindlichkeit vermag dieser Zusatzstoff den Anforderungen weitgehend zu genügen. Es hat sich aber gezeigt, daß trotz optimaler Warmauslagerung der Schweißkonstruktion eine verhältnismäßig hohe Anfälligkeit der Schweißnähte bezüglich Schweißraupengrenzkorrosion besteht. Damit werden in derartigen Schweißnähten wohl genügende Festigkeitswerte erzielt, doch ist ihre Verwendung in korrosiven Umgebungen mit Risiken verbunden.
    Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, Schweißzusatzwerkstoffe für gleiche oder ungleiche Paarungen zu finden, mit denen oo die Festigkeit der Schweißnähte diejenige des Grundmaienais cneiüii und die gleichzeitig eine gute Kcrrosionsbeständigkeit in korrosiver Umgebung zeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen zum korrosionsfesten &ogr;. Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen, insbesondere Legierungen des Typs AlZnMg, vorgeschlagen, deren Zusammensetzung in den Patentansprüchen 1 bis 3 aufgeführt ist.
    2,0 bis 6,0%
    1,5 bis 5,0%
    0,1 bis 0,7%
    0,05 bis 1,04%
    0,001 bis 1,0%
    0,001 bis 1,0%
    0,05 bis 0,2%
    weniger als 0,4%
    weniger als 0,2%
    weniger als 0,5%
    weniger als 0,08%
DE2736484A 1977-06-29 1977-08-12 Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen Expired DE2736484C3 (de)

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