Warum lassen sich Aluminiumprodukte nicht gut schweißen?

Obwohl das Schweißen von Aluminium schwierig sein kann, ist es eine Fähigkeit, die mit dem richtigen Wissen und Übung erlernt werden kann. Lesen Sie weiter, um alles über das Schweißen von Aluminium zu erfahren – von den verschiedenen Schweißarten, die Sie verwenden können, bis hin zu allgemeinen Erfolgstipps.

1. Aluminium neigt in der Luft und beim Schweißen stark zur Oxidation. Das entstehende _{Aluminiumoxid} ( _Al2O3 ) hat einen hohen Schmelzpunkt, ist sehr stabil und schwer zu entfernen. Es behindert das Schmelzen und Verschmelzen des Grundmaterials und seine hohe Dichte erschwert das Aufsteigen an die Oberfläche. Dies kann zur Bildung von Einschlüssen, unvollständigem Verschmelzen und unzureichender Durchdringung führen. Aluminiummaterialien neigen zu oberflächlichen Oxidfilmen und absorbieren eine erhebliche Menge an Feuchtigkeit, was zur Bildung von Schweißporen führen kann.

Vor dem Schweißen ist eine gründliche Oberflächenreinigung mit chemischen oder mechanischen Methoden erforderlich, um den oberflächlichen Oxidfilm zu entfernen. Während des Schweißens ist ein verstärkter Schutz erforderlich, um Oxidation zu verhindern. Beim Wolfram-Inertgasschweißen ( WIG ) werden Wechselstromquellen (AC) gewählt, um die „Kathodenreinigung“ zur Entfernung von Oxid zu erleichtern. Beim Gasschweißen wird Flussmittel verwendet, um Oxidfilme zu entfernen. Beim Schweißen dicker Platten kann eine Erhöhung der Schweißwärmezufuhr von Vorteil sein.

Wenn Sie beispielsweise Helium als Schutzgas oder Helium-Argon-Gemische verwenden oder beim Metall-Schutzgasschweißen ( GMAW ) mit abschmelzenden Elektroden großen Durchmessers eine „Kathodenreinigung“ durchführen, ist diese beim Einsatz von Gleichstrom (DC) mit positiver Polarität möglicherweise nicht erforderlich.

Schmelzpunkt	933,47 K ​(660,32 °C, ​1220,58 °F)
Siedepunkt	2743 K ​(2470 °C, ​4478 °F)
Dichte (bei RT)	2,70 g/cm 3
Hören Sie von Fusion	10,71 Kj/mol
Wärmeausdehnung	23,1 µm/(m⋅K) (bei 25 °C)
Wärmeleitfähigkeit	237 W/(m⋅K)
Elektrischer Widerstand	26,5 nΩ⋅m (bei 20 °C)

2. Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität von Aluminium und seinen Legierungen sind beide etwa doppelt so hoch wie die von Kohlenstoffstahl und niedrig legiertem Stahl. Im Gegensatz dazu ist die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium um ein Vielfaches höher als die von austenitischem Edelstahl. Während des Schweißvorgangs kann eine erhebliche Menge Wärme schnell in das Grundmetall geleitet werden.

Daher wird beim Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen nicht nur Energie zum Schmelzen des Schweißmaterials verbraucht, sondern auch in den umgebenden Metallbereichen abgeführt. Dieser verschwenderische Energieverbrauch ist beim Aluminiumschweißen stärker ausgeprägt als beim Stahlschweißen. Um qualitativ hochwertige Schweißverbindungen zu erzielen, ist es ratsam, möglichst konzentrierte Energiequellen mit hoher Leistung zu verwenden. In einigen Fällen können auch Vorwärmen und andere Prozessmaßnahmen eingesetzt werden.

3. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium und seinen Legierungen ist etwa doppelt so hoch wie der von Kohlenstoffstahl und niedrig legiertem Stahl. Aluminium erfährt während der Erstarrung eine erhebliche Volumenschrumpfung, was zu stärkeren Verformungen und Spannungen in geschweißten Bauteilen führt. Daher sollten Maßnahmen zur Vermeidung von Schweißverformungen ergriffen werden. Wenn Aluminiumschweißbäder erstarren, neigen sie zur Entwicklung von Lunker, Porosität, Heißrissen und höheren inneren Spannungen.
In der Produktion können Anpassungen an der Zusammensetzung des Schweißdrahts und den Schweißprozessen vorgenommen werden, um die Bildung von Heißrissen zu verringern. Wenn die Korrosionsbeständigkeit es zulässt, können Schweißdrähte aus Aluminium-Silizium-Legierungen zum Schweißen von Aluminiumlegierungen außer Aluminium-Magnesium-Legierungen verwendet werden. Die Neigung zur Heißrissbildung ist ausgeprägter, wenn der Siliziumgehalt etwa 0,5 % beträgt. Mit zunehmendem Siliziumgehalt wird der Kristallisationstemperaturbereich der Legierung enger, die Fließfähigkeit verbessert sich deutlich, die Schrumpfungsraten nehmen ab und die Anfälligkeit für Heißrisse nimmt entsprechend ab.

4. Aluminium hat eine starke Fähigkeit, Licht und Wärme zu reflektieren. Beim Übergang von fest zu flüssig gibt es keine offensichtliche Farbänderung, was die Beurteilung während des Schweißvorgangs erschwert. Die Festigkeit von Hochtemperaturaluminium ist sehr gering, es ist schwierig, das Schmelzbad zu unterstützen, und es ist leicht zu durchschweißen.

5. Aluminium und Aluminiumlegierungen können im flüssigen Zustand eine große Menge Wasserstoff lösen, im festen Zustand jedoch kaum. Während des Erstarrungs- und schnellen Abkühlungsprozesses des Schweißbades hat Wasserstoff keine Zeit zu entweichen und es bilden sich leicht Wasserstofflöcher. Die Feuchtigkeit in der Lichtbogensäulenatmosphäre, die von der Oxidschicht auf der Oberfläche des Schweißmaterials und des Grundmetalls adsorbierte Feuchtigkeit sind allesamt wichtige Wasserstoffquellen in der Schweißnaht. Daher muss die Wasserstoffquelle streng kontrolliert werden, um die Bildung von Poren zu verhindern.

6. Legierungselemente verdampfen und verbrennen leicht, was die Leistung der Schweißnaht verringert.

7. Wenn das Grundmetall verformungsgehärtet oder durch Aushärtung in einer Mischkristalllösung gehärtet ist, verringert die Schweißwärme die Festigkeit der Wärmeeinflusszone.

8. Aluminium hat ein kubisch-flächenzentriertes Gitter und keine Allotrope. Beim Erhitzen und Abkühlen findet kein Phasenwechsel statt. Die Schweißkörner neigen dazu, grob zu werden, und die Körner können nicht durch Phasenwechsel verfeinert werden. Schweißverfahren Fast alle Schweißverfahren können zum Schweißen von Aluminium und Aluminiumlegierungen verwendet werden, aber Aluminium und Aluminiumlegierungen sind unterschiedlich an verschiedene Schweißverfahren anpassbar, und jedes Schweißverfahren hat seine eigene Anwendung.

Gasschweißen und Elektrodenlichtbogenschweißen sind einfach in der Ausrüstung und leicht zu handhaben. Gasschweißen kann zum Reparaturschweißen von Aluminiumblechen und Gussteilen verwendet werden, bei denen keine hohe Schweißqualität erforderlich ist. Elektrodenlichtbogenschweißen kann zum Reparaturschweißen von Gussteilen aus Aluminiumlegierungen verwendet werden. Das Schutzgasschweißen ( WIG oder MIG ) ist das am häufigsten verwendete Schweißverfahren für Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Aluminium- und Aluminiumlegierungsbleche können durch Wolframelektroden-Wechselstrom-Argonlichtbogenschweißen oder Wolframelektroden-Impuls-Argonlichtbogenschweißen geschweißt werden. Dicke Platten aus Aluminium und Aluminiumlegierungen können durch Wolfram-Helium-Lichtbogenschweißen, Argon-Helium-Misch-Wolfram-Lichtbogenschweißen, Metallschutzgasschweißen und Impuls-Metalllichtbogenschweißen bearbeitet werden. Metallschutzgasschweißen und Impuls-Metallschutzgasschweißen werden zunehmend verwendet (Argon oder Argon/Helium-Gemisch).

Lassen Sie uns nun untersuchen, wie Sie diese Herausforderungen beim Aluminiumschweißen bewältigen können. Um Ihnen dabei zu helfen, hochwertige Aluminiumschweißnähte zu erzielen, empfehlen wir Ihnen dringend die Verwendung unseres Aluminiumschweißgeräts: MIG-250D . Dieses Schweißgerät verfügt über eine Reihe leistungsstarker Funktionen, die das Aluminiumschweißen einfacher und effizienter machen. Lassen Sie uns tiefer in seine Vorteile eintauchen und erfahren Sie, wie Sie es für hervorragende Schweißergebnisse nutzen können.

Arten des Aluminiumschweißens

Wenn Sie sich fragen, wie man Aluminium schweißt, ist es wichtig zu wissen, dass es mehrere Schweißverfahren gibt, die verwendet werden können:

• WIG-Schweißer
• MIG-Schweißer

GTAW/WIG

Das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG), auch Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) genannt, ist eines der beliebtesten Schweißverfahren für Aluminium. Diese Schweißtechnik wird häufig von Autoliebhabern und Schweißern professioneller Rennteams verwendet.

GTAW erfordert eine Konstantstromausrüstung mit Wechselstromfähigkeit und 100 % Argon als Schutzgas. Es ist keine mechanische Drahtzufuhr erforderlich, die möglicherweise zu Zuführproblemen führen kann.

Vielmehr führt der Schweißer das Füllmaterial in eine Pfütze ein. Dieser Prozess ist auch sehr sauber, da der Wechselstrom beim Schweißen die oxidierte Schicht vom Aluminium entfernt. Außerdem wird dadurch verhindert, dass das Aluminium während des Prozesses verunreinigt wird.

Tipps zum WIG-Schweißen:

• Wählen Sie die richtige Wolframelektrode oder den richtigen Wolframstab – die beste Wahl für Aluminium ist normalerweise ein reiner Wolframstab
• Nehmen Sie sich die Zeit, Ihr Aluminium vorzubereiten, indem Sie es reinigen und vorwärmen
• Stellen Sie sicher, dass der Argonstrom am Brenner nicht zu hoch ist, da dies zu einem unregelmäßigen Lichtbogen führen kann.
• Um Verformungen vorzubeugen, verwenden Sie einen Kühlkörper
• Halten Sie beim Schweißen die richtige Aluminium-Füllelektrode oder den richtigen Aluminium-Füllstab frei von Verunreinigungen und schmelzen Sie sie mit dem Grundmaterial, um ein konstantes Schweißbad zu erzeugen

GMAW/MIG

Das Metallschutzgasschweißen (GMAW), allgemein auch als Metall-Inertgasschweißen (MIG) bezeichnet, ist ein weiteres häufig verwendetes Verfahren zum Aluminiumschweißen.

Bei dieser Schweißart sind die Vorschubgeschwindigkeiten und die Abschmelzleistung normalerweise höher als beim WIG-Schweißen, was sich auf die Schweißqualität auswirkt. Allerdings wird ein mechanisches Drahtzufuhrsystem verwendet, was bedeutet, dass der Schweißer möglicherweise eine Spool Gun oder Push-Pull Gun verwenden muss, um die Drahtzufuhr zu ermöglichen.

Um außerdem das Risiko einer Porosität des Aluminiums zu vermeiden, müssen das Grundmaterial und der Schweißstab sauber und frei von Feuchtigkeit sein und über eine ausgezeichnete Schutzgasabdeckung verfügen, normalerweise reines Argon. Lesen Sie den Leitfaden von Lincoln Electric zum GMAW-Schweißen von Aluminium, um noch mehr über diese Methode zu erfahren.

Tipps zum MIG-Schweißen:

• Bereiten Sie Ihren Push-Pull-Drahtvorschub vor
• Reinigen Sie Ihr Aluminium, entfernen Sie jegliches Oxid und feilen Sie die Kanten, die verbunden werden sollen
• Vermeiden Sie das Ziehen beim Schweißen – drücken Sie stattdessen in einem Winkel von 10 bis 15 Grad
• Verwenden Sie gerade Schweißnähte mit mehreren Lagen, um das Gesamterscheinungsbild der Schweißnaht zu verbessern und Fehler zu vermeiden.
• Verwenden Sie einen Kühlkörper, der zusätzliche Wärme absorbiert und Ihnen ermöglicht, langsamer zu schweißen

Was Sie beim Aluminiumschweißen vermeiden sollten

Nachdem wir nun verschiedene Methoden zum Schweißen von Aluminium besprochen haben, sprechen wir über einige häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt.

• Einen „Einheitsansatz“ verfolgen: Beim Schweißen von Aluminium muss der Schweißer einen völlig anderen Ansatz verfolgen als bei einem Material wie Stahl. Es ist wichtig, dass der Schweißer seine Technik nicht auf Erfahrungen mit anderen Metallen oder Materialien stützt, da Aluminium sehr einzigartig ist und bei unsachgemäßer Handhabung Gefahren bergen kann.
• Nicht die richtige PSA tragen: Apropos Gefahren: Das Schweißen von Aluminium oder anderen Materialien ist grundsätzlich gefährlich. Es ist wichtig, dass Schweißer immer die richtige persönliche Schutzausrüstung (PSA) tragen und sich über Sicherheitsverfahren und bewährte Praktiken informieren. Dies ist der Schlüssel zu einer langen, erfolgreichen Karriere in der Branche.
• Mangelnde Vorbereitung: Vorbereitung ist der Schlüssel – sowohl für den Schweißer als auch für das zu schweißende Material. Achten Sie immer darauf, Ihr Aluminium richtig zu reinigen und es richtig zu lagern, bevor Sie mit dem Schweißen beginnen. Bereiten Sie sich außerdem darauf vor, indem Sie die Kunst des Aluminiumschweißens studieren und sich über das Handwerk informieren. Stürzen Sie sich nie in etwas, ohne ausreichend vorbereitet zu sein.
• Kleine Details ignorieren: Die erfolgreichsten Schweißer werden Ihnen sagen, dass Details alles sind. In dieser Branche kann der kleinste Fehltritt zu einem komplizierten Fehler führen – insbesondere beim Aluminiumschweißen. Achten Sie immer auf jedes Detail und überprüfen Sie Ihre Arbeit doppelt, denn davon profitieren Ihre Kunden und Ihre Karriere auf lange Sicht.
• Keine Geduld: Das Schweißen von Aluminium zu lernen braucht Zeit. Üben Sie weiter und bleiben Sie dran – Ihre harte Arbeit und Ausdauer werden sich am Ende auszahlen!

Welches ist die beste Methode zum Schweißen von Aluminium?

Die beste Methode zum Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen hängt von der jeweiligen Verbindungsanwendung ab. Die folgenden Punkte sollten berücksichtigt werden, bevor Sie sich für ein Schweißverfahren entscheiden:

• Kosten (Schweißgeräte, Verbrauchsmaterial, Entsorgung, Betreiberkosten etc.)
• Gewünschte Schweißleistung
• Geometrische Einschränkungen
• Lieferantenverfügbarkeit
• Wiederholbarkeit
• Verzerrungstoleranz
• Produktionsgeschwindigkeit
• Gesundheit und Sicherheit

Mehr über MIG-250D erfahren →

MODELLE/Parameter	MIG-250D
Nenneingangsspannung (V)	220 ± 15 % 110 ± 15 %
Eingangsfrequenz (Hz)	50/60 Hz
Nennleistung (KV.A)	MMA: 7,2 bei 220 V
	MMA: 4,9 bei 110 V
	MIG:6,3 bei 220 V
	MIG:4,2 bei 110 V
Nenneingangsspannung (V)	MMA:33 bei 220 V
	MMA:45 bei 110 V
	MIG:29 bei 220 V
	MIG:39 bei 110 V
Leerlaufspannung (V)	60
Nennausgangsstrom (A)	MMA: 20-200
	MIG:40-200
Arbeitszyklus (%) bei 25 °C	40 %
Leistungsfaktor	0,7
Effizienz(%)	85
Isolationsklasse	F
Schutzklasse	IP21S
Gewicht des Schweißers (ibs)	22
Schweißergröße (Zoll)	18,1*9*16,5