DE1257310B

DE1257310B - Verfahren zum Verschweissen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl

Info

Publication number: DE1257310B
Application number: DE1963J0024898
Authority: DE
Inventors: Wladimir R Rjabow; Daniil M Rabkin; Alizija W Losowskaja
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1963-12-10
Filing date: 1963-12-10
Publication date: 1967-12-28

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B23k

Deutsche KI.: 21h-30/19

Nummer: 1 257 310

Aktenzeichen: J 24898 VIII d/21 h

Anmeldetag: 10. Dezember 1963

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Lichtbogenschweißung zum Verschmelzen von Werkstücken aus Metall mit stark unterschiedlichen physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften, wie Aluminium und Alu-Legierungen mit Stahl.

Es ist ein Verfahren zum Verschweißen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl bekannt, bei welchem die Oberfläche des stählernen Werkstücks zuerst durch Galvanisierung mit einer Kupferschicht und dann durch galvanische oder Feuerverzinkung mit einer Zinkschicht überzogen wird, worauf das Schweißen erfolgt, wobei als Zusatzstoff Aluminium verwendet wird. Dieses Verfahren ist aufwendig, da es eine komplizierte Vorbehandlung der Oberfläche des stählernen Werkstücks erfordert.

Das andere bekannte Verfahren zum Verschweißen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl besteht darin, daß zwischen den zu verschweißenden Metallen eine Bimetallzwischenlage eingesetzt wird, die ein durch Kaltwalzen hergestelltes, aus einer Aluminium- und einer Eisenplatte bestehendes Paket darstellt. Dieses Verfahren weist auch einige Schwierigkeiten auf, da seine Verwirklichung einer besonderen, kostspieligen Ausrüstung bedarf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl zu entwickeln, mit dem sich die erforderliche Nahtfestigkeit bei einfacherer Schweißtechnologie erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird derart gelöst, daß zum Verschweißen von Aluminium und Alu-Legierungen mit Stahl das Unterpulverschweißverfahren mit Aluminium oder seinen Legierungen als Zusatzwerkstoff und noch zusätzliche, die Verbindung zwischen Aluminium und Stahl begünstigende Elemente angewandt werden, und zwar wird der Erfindung gemäß während des Schweißens Aluminium mit Stahl unmittelbar verschmolzen, indem in die Lichtbogenzone unter die Pulverschicht als zusätzliches Element Zink eingeführt wird.

Das Zink kann dabei in der Weise eingeführt werden, daß eine oder einige Zinkplatten auf die Oberfläche der zu verschweißenden Werkstücke derart aufgelegt werden, daß sie %vährend des Schweißens schmelzen und das Zink in das Schweißbad gelangt. Andererseits kann zum Verschweißen ein zinkhaltiger Zusatzwerkstoff verwendet werden.

Dieses Verfahren zum Verschweißen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl gewährleistet eine hohe Nahtgüte bei einfacher Schweißtechnologie.

Verfahren zum Verschweißen von Aluminium
und seinen Legierungen mit Stahl

Anmelder:
5

Institut Elektroswarki Im. E. O. Patona,

Kiew (Sowjetunion)
Vertreter:

ίο Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,
Ludwigshafen/Rhein, Rubensstr. 30

Als Erfinder benannt:
Wladimir R. Rjabow,
Daniil M. Rabkin,
Alizija W. Losowskaja, Kiew (Sowjetunion)

Das vorgeschlagene Schweißverfahren wird an Hand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Anordnung der Zinkplatte und der zu verschweißenden Werkstücke beim Schweißen von Stumpfnähten ohne Kantenvorbereitung,
F i g. 2 dasselbe mit Kantenvorbereitung,
F i g. 3 eine vorbereitet Kante des stählernen Werkstücks,

F i g. 4 die Anordnung der zu verschweißenden Werkstücke beim Schweißen mit Zusatzdraht aus einer zinkhaltigen Alu-Legierung.

Beim Stumpfschweißen metallener Werkstücke mit Aluminiumzusatzdraht ohne Kantenvorbereitung wird auf die blankgeputzten, an der Schweißfuge liesenden Oberflächen des Stahlwerkstücks 1 (Fig. 1) und des Aluminiumwerkstücks 2 eine 6 bis 8 mm dicke und 20 bis 25 mm breite Zinkplatte 3 symmetrisch zur Schweißfuge gelegt. Die Zinkplatte wird vor dem Schweißen genauso sorgfältig geputzt. Dann werden die Zinkplatte 3 und die Oberflächen der beiden Werkstücke 1, 2 mit dem Schweißpulver 4 bedeckt. Der Aluminiumzusatzdraht 5 (die Elektrode) wird symmetrisch bezüglich der Schweißfuge geführt. Beim Stumpfschweißen metallener Teile mit Kantenvorbereitung am stählernen Werkstück (F i g. 2) wird die Zinkplatte 3 in die Kantenaussprung eingelegt, wobei die Plattenkante auch über die Kantenoberfläche hinausragen kann. Der Aluminiumzusatzdraht 5 (die Elektrode) wird mit einer kleinen Versetzung (3 bis 4 mm) nach dem Stahlwerkstück 1 hin geführt. Die Kantenvorbereitung wird nur an der Seite des Stahlwerkstücks 1 vorgenommen (Fig. 3).

709 710/462

Claims

3 4

Beim Stumpfschweißen metallener Werkstücke Dazu wird die oben beschriebene Technologie des

unter Verwendung eines zinkhaltigen Zusatzdrahtes Stumpfschweißens ohne Kantenvorbereitung ausge-

werden die blankgeputzten Oberflächen des Stahl- nutzt.

Werkstücks 1 (Fig.4) und des Aluminiumwerk- Wird das vorgeschlagene Verfahren zum Aufstücks 2 mit dem Schweißpulver 4 bedeckt. Der Zu- 5 tragschweißen von Aluminiumdraht auf Stahl angesatzdraht 5 (die Elektrode) wird in gleicher Weise wendet, so weist die Aufschweißnaht auch eine gute wie beim obenerwähnten Stumpfschweißen mit und Kohäsion auf dem Grundmetall und eine genügende ohne Kantenvorbereitung des Stahlwerkstücks ge- Verformbarkeit auf, indem sie eine Biegung auf 90° führt. ohne Bruch verträgt.

Es wurden zur Probe metallene Prüflinge bis zu ι ο Die ausreichend gute Verformbarkeit des auf-20 mm Dicke mit einem selbstfahrenden Schweißkopf getragenen Metalles läßt ein nachträgliches Angeschweißt, wobei die Schweißstromstärke 380 bis schweißen von Teilen aus Aluminiumlegierungen zu, 420 A, die Schweißgeschwindigkeit 21,5 m/h, die beispielsweise kann in dieser Weise eine Stahlplatte Vorschubgeschwindigkeit des Zusatzdrahtes 290 m/h mit einer senkrechten Wand aus Aluminium-Magne- und die Lichtbogenspannung 36 bis 40 V betrug. 15 sium-Legierung durch eine T-Verbindung verschweißt

Das Schweißen erfolgte unter Verwendung eines werden. Bei einer Probe durch Hammerschläge gegen Zusatzdrahtes folgender Zusammensetzung (in % die senkrechte Wand wird in der Regel diese verangegeben), bogen, ohne daß die Verbindungsnaht dabei zerstört Zink 20 bis 25 wird.

Silizium 3 bis 5 ²⁰ Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also

IQjpf_er 2 bis 2,5 ^e'^ne Bruchfestigkeit der Aluminium-Stahl-Verbin-

Aluminuim Rest ' dung erreicht, die nicht unter der des Aluminiums

und seiner Legierungen liegt.

Während des Schweißvorganges schmilzt zuerst das

Zink und bildet ein flüssiges Bad, das die Oberflächen 25 Patentansprüche:
der Stahl- und Aluminiumwerkstücke schützt, das

Zerfließen des Aluminiums auf der Oberfläche des 1. Verfahren zum Unterpulververschweißen

Stahlwerkstücks begünstigt und eine Intensivierung von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl,

des Schweißvorganges hervorruft. bei dem Aluminium und seine Legierungen als

In dem Schweißbad bildet sich eine Schmelze, und 30 Zusatzwerkstoff und noch zusätzliche, die Veres entsteht eine Naht mit einem komplizierten Ge- bindung zwischen Aluminium und Stahl begünstifüge. Die auf diese Weise zustande gekommene Ver- gende Elemente verwendet werden, dadurch bindung (Naht) stellt eine Legierung von Aluminium gekennzeichnet, daß während des Schweismit Zink (bis 15 bis 20%) und mit Eisenzuschlägen sens Aluminium mit Stahl unmittelbar verschmoldar. 35 zen wird, indem in die Lichtbogenzone unter die

Das in großer Menge im Schweißbad als Legie- Pulverschicht als zusätzliches Element Zink ein-

rungszusatz vorhandene Zink begünstigt die Ausfül- geführt wird.

lung von entstehenden Gefügefehlern der Stahl-Alu- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geminium-Naht bei ihrer Abkühlung und der Kristalli- kennzeichnet, daß das Zink in die Lichtbogensation der Metalle und setzt die Auflösbarkeit des 40 zone in Form einer oder einiger Platten eingeführt Eisens in der Schmelze beträchtlich herab, wodurch wird, die derart auf den Oberflächen der zu verin der Schmelzzone, wo das Aluminium und seine Le- schweißenden Werkstücke angebracht werden, gierungen mit dem Stahl zusammenschmelzen, ent- daß sie während des Schweißvorganges schmelzen, weder gar keine spröde Schicht oder nur noch eine und das Zink in das Schweißbad hineingerät,
ganz dünne vorhanden ist. 45 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

Die nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren er- kennzeichnet, daß das Schweißen unter Verwen-

haltene Schweißnaht weist eine gute Kohäsion auf dung eines zinkhaltigen Zusatzwerkstoffs erfolgt.

dem Grundmetall auf. Der erreichte Biegewinkel be-

trägt dabei 35 bis 45°. In Betracht gezogene Druckschriften:

Die Probestücke für die Schweißverbindung 50 Deutsche Patentschrift Nr. 1 029 108;
zeigten beim Zugversuch eine genügende Festigkeit. USA.-Patentschrift Nr. 2 962 306;
Bruch entstand dabei in der Regel im Grundwerk- A. Matting u. a.: »Das Schweißen der Leichtstoff der Aluminiumlegierung. metalle und seine Randgebiete«, Düsseldorf 1959,

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch S. 103;

zum Herstellen einer T-Verbindung zwischen Alu- 55 K. K. Chrenow: »Schweißen, Schneiden und

minium oder seiner Legierung und Stahl anwenden. Löten von Metallen«, Halle (Saale) 1958, S. 368.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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