DE2736484C3 - Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schmelzschweißen von Aluminiumlegierungen - Google Patents
Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes zum Schmelzschweißen von AluminiumlegierungenInfo
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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.
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
Tabelle II
Zusatzwerkstcff
Festigkeit der
Schweißnaht
(N/mm2)
Mittlere Lebensdauer
der »Jones«- Proben (Tage)
der »Jones«- Proben (Tage)
B
to c
to c
332
309
334
309
334
32
84
84
Wie Tabelle II zeigt, weisen mit dem erfindungsgemäßen
Schweißzusatzwerkstoff hergestellte Schweißnähte eine erheblich verbesserte Korrosionsbestän-■■>
digkeit auf.
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.
Zusatzwerk-
Mg Mn Cu Cr
stoff
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)
-
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:ZinkMagnesium
J5 Chrom■Silber
Wismut
Beryllium
Zirkonium
ManganSilizium
Eisen
KupferMit 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%
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