Das richtige Verfahren
Eine Vielzahl von Verfahren und Verfahrensvarianten steht für die Bearbeitung von Aluminium zur Verfügung.
WIG-Schweißen
Zur besseren Oxidhautentfernung wird mit Wechselstrom geschweißt. Neben dem klassischen Argon sowie den Argon-Helium-Gemischen sind als Weiterentwicklung inzwischen auch Zwei und Dreistoff-Gemische Ar N und Ar He N als Schutzgas verfügbar. Der Stickstoffzusatz stabilisiert und konzentriert den Lichtbogen und verbessert das Einbrandverhalten. Die WIG-Gleichstromvariante mit negativ gepolter Elektrode wird relativ selten eingesetzt. Hier finden Helium oder ein hoch heliumhaltiges Schutzgas Verwendung.
MIG-Schweißen
In den meisten Fällen ist die Impulstechnik zu empfehlen. Sie erweitert den verschweißbaren Blechdickenbereich nach unten und erhöht zugleich die Sicherheit gegen Porenbildung. Außerdem wird die Spritzerbildung reduziert. Die Gasepalette ist ähnlich wie beim WIG-Schweißen. Der Stickstoffzusatz der Ar N-Gemische erweist sich als vorteilhaft, mit zunehmender Blechdicke sollte der Heliumgehalt entsprechend gesteigert werden.
Sonderverfahren
Das Plasmaschweißen mit positiv gepolter Elektrode ist eine Variante des WIG-Schweißens, die vorzugsweise automatisiert eingesetzt wird. Auch das Plasma-MIG-Verfahren wird als Kombination dieses Plasmaprozesses mit dem MIG-Schweißen vollmechanisch eingesetzt. Dicke Bleche lassen sich mit dieser Technik in einer Lage bei sehr hoher Qualität verschweißen. Bei der Zweidraht-MIG-Technik werden zwei Drahtelektroden in einem Brenner meistens mit zwei getrennten Stromquellen zusammengeführt. Vorzugsweise wird sie zum Schweißen langer Nähte an ebenen Bauteilen oder an Rundnähten eingesetzt.
Hinweise für die Praxis
Anwendungs-Schwerpunkte
Aluminium bietet als Konstruktionswerkstoff sehr viele Vorteile. Es ist leicht, besitzt eine hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und ist gut umformbar. Der Schienenfahrzeugbau ist ein klassisches Anwendungsgebiet, die PKW-Fertigung ist inzwischen hinzugekommen. Daneben gibt es viele weitere Anwendungsfelder wie Fahrrad-Industrie, Lüfter-, Maschinen-, Behälter- und den Schiffbau. Auch im Bauwesen finden Aluminium-Werkstoffe Anwendung.
Was ist beim Aluminium besonders zu beachten?
Die hochschmelzende Oxidhaut des Aluminiums macht eine Pluspolschweißung (MIG) oder eine Wechselstromschweißung (WIG) erforderlich. Das Fließverhalten ist wesentlich anders als bei Stahl. Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit ist besonders auf sicheren Flankeneinbrand zu achten. Aluminium ist empfindlich gegen Wasserstoffporosität, deshalb ist Sorgfalt auf die Lagerung der Schweißzusätze, Sauberkeit der Schweißkante und die Sicherheit der Schutzgaszuführung zu legen.
WIG- oder MIG-Schweißen?
WIG steht primär für hohe Verfahrenssicherheit, MIG für hohe Leistung. Der WIG-Prozess lässt sich durch Variation der Wechselstromparameter optimieren. Zunehmend wird auch das MIG-Schweißen für Aufgaben mit hohen Qualitätsanforderungen eingesetzt. Hier ist die Impulstechnik eine unabdingbare Voraussetzung. Hohe Ansprüche an das Drahtfördersystem werden mit Vier-Rollenantrieben, Push-Pull-Systemen und einer Teflonseele erfüllt.
Grundwerkstoffe
Die Legierungselemente und das Herstellungsverfahren bestimmen die Eigenschaften der Werkstoffe. Zu unterscheiden sind nicht aushärtbare und aushärtbare Legierungen (DIN EN 573). Als nicht aushärtbare Werkstoffe werden vorzugsweise AIMg-Legierungen mit einer hohen Naturhärte verwendet. Im Fahrzeugbau kommen vorwiegend aushärtbare Legierungen der Klassen AIZnMg oder AIMgSi zum Einsatz. Einige Gusslegierungen sind aufgrund ihrer Porenanfälligkeit nur bedingt schweißgeeignet.
Zusatzwerkstoffe
Aluminium wird überwiegend artgleich oder artähnlich verschweißt. Zur Vermeidung von Rissbildung werden AIMg oder AIMgMn-Zusätze auch für die aushärtbaren Werkstoffe eingesetzt. AlSi-Zusätze weisen eine geringere Festigkeit auf, zeigen aber ein sehr günstiges Schweißverhalten. Daneben sind die Kriterien Korrosionsfestigkeit und anschließende Oberflächenbehandlung wichtig. Als Drahtelektrode werden vorwiegend Durchmesser von 1,2 mm und 1,6 mm eingesetzt.
Kantenvorbereitung und Vorwärmen
Höchste Sauberkeit ist beim Aluminiumschweißen von entscheidender Bedeutung. Für die Bearbeitung der Schweißkanten ist das Fräsen dem Schleifen vorzuziehen. Insbesondere beim WIG-Schweißen sollten die Nahtunterkanten leicht angefast sein. Generell ist ab einer Blechdicke von ca. 8 mm das Vorwärmen (80 °C bis 150 °C) zu empfehlen.
(Quelle: Messer.de - Schutzgasschweissen von Aluminiumwerkstoffen)