Aluminium schweißen: Die Verfahren im Überblick
Beim Schweißen von Aluminium können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, die sich je nach Materialstärke und Anwendungsbereich eignen. Hier sind die gängigsten Methoden im Überblick:
MIG-Schweißen (Metall-Inertgas-Schweißen)
Das MIG-Schweißen ist besonders bei dickeren Aluminiumblechen beliebt. Ein abschmelzender Schweißdraht wird durch eine kontinuierliche Drahtzuführung in das Schweißbad eingebracht, während ein Schutzgas (meist Argon oder ein Argon-Helium-Gemisch) den Lichtbogen und die Schweißstelle schützt.
Anwendung und Vorteile:
- Vielseitig einsetzbar, besonders bei dickeren Blechen und Kehlnähten.
- Größere Abschmelzleistung, ideal für hohe Schweißgeschwindigkeiten.
- Optimale Drahtförderung durch spezielle Transportrollen mit U-Nut und gegebenenfalls ein Push-Pull-System für längere Drahtwege.
WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen)
Das WIG-Schweißen, auch TIG-Schweißen genannt, verwendet eine nicht abschmelzende Wolframelektrode und wird oft mit Wechselstrom durchgeführt. Es eignet sich hervorragend für dünne Bleche und feine Schweißnähte.
Anwendung und Vorteile:
- Präzision und Kontrolle für dünne Aluminiumbleche und komplexe Schweißaufgaben.
- Saubere und qualitativ hochwertige Schweißnähte.
- Wechselstrom entfernt die Oxidschicht und sorgt für eine saubere Naht.
Plasmaschweißen
Das Plasmaschweißen ist eine Weiterentwicklung des WIG-Schweißens und nutzt einen konzentrierten Plasmastrahl. Es eignet sich besonders für Anwendungen, die hohe Präzision und geringe Wärmeeinbringung erfordern.
Anwendung und Vorteile:
- Hohe Energiedichte erlaubt gezielte Wärmeeinbringung und schmale, präzise Schweißnähte.
- Hohe Schweißgeschwindigkeiten bei gleichbleibender Nahtqualität.
Laser- und Elektronenstrahlschweißen
Diese Verfahren sind besonders für industrielle Anwendungen geeignet, wo höchste Präzision und geringer Wärmeeinfluss erforderlich sind. Laserstrahlschweißen nutzt einen fokussierten Laserstrahl, während Elektronenstrahlschweißen einen Elektronenstrahl verwendet.
Anwendung und Vorteile:
- Punktgenaue und extrem feine Verbindungen.
- Geringer Materialverzug durch minimierte Wärmeeinbringung.
Rührreibschweißen
Beim Rührreibschweißen wird das Material durch die Rotation eines Werkzeugs miteinander verbunden. Dieses Verfahren wird häufig für besonders festigkeitsfordernde Verbindungen verwendet.
Anwendung und Vorteile:
- Hohe strukturelle Integrität durch feste Verbindungen.
- Keine Schmelze, wodurch Porosität und Schrumpfungen vermieden werden.
Vorbereitung des Werkstücks: Reinigung und Oxidschicht entfernen
Eine gründliche Vorbereitung des Werkstücks ist entscheidend für die Qualität der Schweißnähte beim Aluminium-Schweißen. Entfernen Sie in zwei Schritten Verunreinigungen und die Oxidschicht.
Entfernung von Ölen, Fetten und Verschmutzungen
Nutzen Sie fettlösende Reinigungsmittel wie Aceton, Butanol oder Isopropanol, um die Oberfläche zu reinigen. Verwenden Sie ein sauberes Mikrofasertuch, um das Lösungsmittel gleichmäßig zu verteilen und Rückstände zu vermeiden. Vermeiden Sie, die gereinigten Bereiche mit bloßen Händen zu berühren.
Entfernung der Oxidschicht
Verwenden Sie mechanische Methoden wie Bürsten oder Schleifvliese, um die Oxidschicht zu entfernen. Stahlbürsten sind effektiv, hinterlassen jedoch Kratzer. Schonendere Alternativen sind Schleifvliese mit eingebetteten Schleifpartikeln.
Zeitliches Fenster beachten
Arbeiten Sie so schnell wie möglich nach der Reinigung und Entfernung der Oxidschicht weiter, da Aluminium bei Luftkontakt schnell erneut oxidiert. Wiederholen Sie die Reinigung bei Bedarf, besonders in feuchter Umgebung oder bei längeren Pausen.
Befolgen Sie diese Schritte sorgfältig, um sicherzustellen, dass Ihr Aluminiumwerkstück optimal auf den Schweißprozess vorbereitet ist.
Die Wahl des Schweißzusatzes
Die Auswahl des richtigen Schweißzusatzwerkstoffes ist entscheidend für die Qualität der Schweißnaht. Berücksichtigen Sie die Legierung des Grundwerkstoffes, um die gewünschten Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.
Wichtige Kriterien bei der Auswahl
- Legierungskompatibilität: Stellen Sie sicher, dass der Schweißzusatzwerkstoff zur Legierung des Grundmaterials passt.
- Mechanische Eigenschaften: Wählen Sie einen Schweißzusatz, der die mechanischen Anforderungen Ihrer Anwendung erfüllt.
- Korrosionsbeständigkeit: Einige Zusatzwerkstoffe bieten bessere Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Umgebungen.
Empfehlungen für gängige Legierungen
- 5000er Serien (AlMg-Legierungen): Gute Schweißbarkeit und hohe Festigkeit.
- 6000er Serien (AlMgSi-Legierungen): Mittelfest und gut schweißbar, ideal für Anwendungen, bei denen sowohl Festigkeit als auch Umformbarkeit wichtig sind.
Schweißrissbeständigkeit
Achten Sie darauf, einen Schweißzusatz zu wählen, der eine hohe Beständigkeit gegen Schweißrisse aufweist.
Normen und Richtlinien
Schweißzusätze für Aluminium sind nach DIN- bzw. DIN EN-Normen klassifiziert. Vergewissern Sie sich, dass Ihr gewählter Zusatzwerkstoff diesen Normen entspricht.
Das richtige Schutzgas
Die Wahl des Schutzgases ist entscheidend für den Schweißprozess. Berücksichtigen Sie die Materialstärke und die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung.
Reines Argon für dünnere Bleche
Für Aluminiumbleche bis zu einer Dicke von ca. 12,5 mm empfiehlt sich die Verwendung von reinem Argon.
Argon-Helium-Gemische für dickere Materialien
Bei dickeren Aluminiumblechen oder für hohe Schweißgeschwindigkeiten kann ein Argon-Helium-Gemisch vorteilhaft sein. Helium verbessert die Wärmeleitfähigkeit und Einbrandtiefe.
Wichtige Aspekte bei der Auswahl und Nutzung des Schutzgases
- Reinheit: Hochreines Argon 4.6 (99,996 %) ist oft die erste Wahl.
- Gleichmäßige Strömung: Eine gleichmäßige Gasströmung ist essenziell.
- Gasdurchflussmenge: Die Gasmenge sollte der Leistung des Lichtbogens angepasst sein.
Besondere Schutzgase für spezielle Anforderungen
Für spezielle Anwendungen können heliumhaltige Spezialgase sinnvoll sein.
Nachbereitung: Aushärten von Aluminiumlegierungen
Nach dem Schweißen sollte manchen Aluminiumlegierungen ein Aushärteprozess unterzogen werden, um die endgültige Festigkeit und Belastbarkeit zu erreichen.
Schritte des Aushärteprozesses
- Lösungsglühen: Erhitzen Sie die Legierung auf hohe Temperaturen, um Legierungselemente in Lösung zu bringen.
- Abschrecken: Rasches Abkühlen in Wasser oder Öl fixiert die gelösten Elemente.
- Kaltaushärtung: Bei Raumtemperatur erhöht die Legierung durch Ausscheidungsprozesse ihre Festigkeit.
- Warmauslagerung: Zusätzliche Wärmebehandlung beschleunigt das Aushärten.
Einfluss der Temperatur
Höhere Temperaturen beschleunigen den Prozess, können aber die endgültige Festigkeit reduzieren. Niedrigere Temperaturen erhöhen die Festigkeit, verlängern jedoch die Prozessdauer.
Anwendung und Vorteile
Durch das Aushärten wird die mechanische Festigkeit der Aluminiumlegierungen gesteigert, was besonders in anspruchsvollen Einsatzgebieten wie dem Fahrzeug- und Flugzeugbau von Bedeutung ist.
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