Zusatzmetall zum Schweissen von Aluminiumlegierungen. Seit .langer Zeit bemüht man sich, ein gutes Zusatzmetall für das Schweissen von Aluminiumlegierungen der Gattung Al-Cu- Mg zu finden. Die Legierungen dieser Gat tung enthalten bekanntlich 2,5--5 % Kupfer, 0,2-2,5% Magnesium, <B>0,3-1,5%</B> Mangan, 0-1,5% Silizium. Die bekanntesten Vertre ter dieser Gattung sind -das Avional und das Duralumin.
Durch eine Wärmebehandlung, die aus einem Lösungsglühen, einem Ab schrecken und einer nachfolgenden Alterung entweder bei Raum- oder bei erhöhter Tem peratur besteht, erhalten sie sehr<I>hohe</I> Festig keitswerte. Bis jetzt war es aber noch nicht gelungen, Teile aus diesen Legierungen so miteinander zu verschweissen, dass auch in der Schweissnaht ,genügend hohe Festigkeits- und Dehnungswerte erzielt werden; man war also hauptsächlich darauf angewiesen, die Ver bindung solcher Teile durch Nieten vorzu nehmen, wenn man an der Verbindungsstelle einen zu schwachen Bereich vermeiden wollte.
Diese .Schwierigkeiten treffen beson- ders beim Schweissen von dickwandigen Werkstücken zu, wenn beispielsweise Bleche von 6 mm und darüber verbunden werden müssen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Zusatzmetall zum Schweissen von Aluminium legierungen der Gattung Al-Cu-Mg, das die Erzielung von bisher unerreichten Festigkei- ten an der Schweissstelle gestattet. Das Zu satzmetall kann vor allem bei der GassGhmelz- schweissung Verwendung finden. Es ist aber auch bei denjenigen elektrischen Schweissver fahren anwendbar, bei denen ein Zusatz- metall verwendet wird.
Das Zusatzmetall gemäss vorliegender Er findung besteht aus einer Aluminiumlegie- rung mit 3-5,5 % Kupfer, 1-2 % Silizium und 0,1-0,5 % Titan. Zur Erhöhung der Fe stigkeit kann man noch bis 0,5 % Magnesium und bis 1 % Mangan zusetzen;, wobei .der Ge halt an Aluminium entsprechend verringert wird. Es hat sich .gezeigt, dass es vorteilhaft. ist, den Gehalt an Eisen, das als Verunreinigung im Aluminium enthalten ist, so niedrig als möglich zu halten.
Benützt man das übliche Handelsaluminium für die Herstellung des Zusatzmetalles, so empfiehlt es sich, ein sol ches Handelsaluminium zu benützen, dessen Eisengehalt weniger als 0,')% beträgt. Am besten ist es aber, wenn man Reinstahlalu minium mit 99,99% Reinheit und darüber verwendet, wobei selbstverständlich dafür ge sorgt werden muss, :dass auch die andern Me talle von hoher Reinheit sind, so dass das Zu satzmetall weniger als 0,05% Eisen enthält..
Die Zusammensetzung des Zusatzmetalles wird vorzugsweise in folgenden Grenzen ge halten: 4-5% Kupfer, 1,2-1,7/6o" Silizium, 0,3-0,6/"o' Mangan, 0,2-0,35 % Titan, 0 bis 0,3 % Magnesium, Rest Aluminium mit weni ger als 0,2% Eisen. Man kommt selbstver ständlich nicht aus dem Rahmen der Erfin dung heraus, wenn man dem Zusatzmetall unter entsprechender Verringerung des Alu miniumgehaltes noch weitere Elemente zu gibt, die keinen nennenswerten schädlichen Einfluss ausüben oder eine Verbesserung her vorrufen, wie z. B. geringe Mengen von Chrom oder Zink.
Zur Erzielung der höchsten Festigkeits werfe ist. es erforderlich, die geschweissten Werksdicke nachträglich durch Wärmebe- handlung auszuhärten.
Folgende Beispiele zeigen, dass mit dem neuen Zusatzmetall sehr beachtliche Festig- keiten an der Schweissnaht erzielt werden können. Es wurden Bleche von 3,6 und 12 mm Dicke aus Al-Cu-Mg-Legierung mit V-Naht unter Verwendung eines Schweiss pulvers und einer Acetylen - Sauerstoff- Flamme stumpf aneinander geschweisst. Das Zusatzmetall hatte folgende Zusammen setzung: 4,5% Kupfer, <B>1,5%</B> Silizium, 0,5 Mangan, 0,3 % Titan. 0.2% Magnesium, Rest Reinstaluminium.
Ein Teil der Muster wurde durch 24stündiges Lösungsglühen im Luft bad bei 510 5 C, Abschrecken in Wasser und Alterung bei Zimmertemperatur ausge härtet. An quer durch die Schweissnaht ent nommenen Probestreifen wurden folgende mechanische Eigenschaften ermittelt:
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Der Bruch erfolgte in allen Fällen in der Schweissnaht.
Ein weiterer Teil der Muster wurde in gleicher Weise ausgehärtet, doch dauerte das Lösungsglühen 2 X 24 Stunden. Folgende Zahlenweite. zeigen, dass durch das längere Löstungsglühen eine, nennenswerte weitere Verbesserung der Festigkeitseigenschaften erreicht wurde:
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Additional metal for welding aluminum alloys. For a long time, efforts have been made to find a good filler metal for welding aluminum alloys of the Al-Cu-Mg type. The alloys of this type are known to contain 2.5-5% copper, 0.2-2.5% magnesium, <B> 0.3-1.5% </B> manganese, and 0-1.5% silicon . The best-known representatives of this genus are avional and duralumin.
A heat treatment consisting of solution heat treatment, quenching and subsequent aging either at room temperature or at elevated temperature gives them very <I> high </I> strength values. Up until now, however, it had not yet been possible to weld parts made of these alloys together in such a way that sufficiently high strength and elongation values were also achieved in the weld seam; So one was mainly dependent on making the connection of such parts by riveting if one wanted to avoid an area that was too weak at the joint.
These difficulties are particularly true when welding thick-walled workpieces, for example when sheets of 6 mm and above have to be joined.
The subject matter of the invention is an additional metal for welding aluminum alloys of the Al-Cu-Mg type, which enables previously unattained strengths to be achieved at the welding point. The filler metal can be used primarily for gas-fired fusion. However, it can also be used for those electrical welding processes in which an additional metal is used.
The additional metal according to the present invention consists of an aluminum alloy with 3-5.5% copper, 1-2% silicon and 0.1-0.5% titanium. To increase the strength, up to 0.5% magnesium and up to 1% manganese can be added, with the aluminum content being reduced accordingly. It has been shown to be beneficial. is to keep the content of iron, which is an impurity in aluminum, as low as possible.
If the usual commercial aluminum is used for the production of the additional metal, it is advisable to use such commercial aluminum with an iron content of less than 0.1%. It is best, however, to use pure steel aluminum with a purity of 99.99% and above, whereby it must of course be ensured that the other metals are also of high purity, so that the additional metal is less than 0.05 % Iron contains ..
The composition of the additional metal is preferably kept within the following limits: 4-5% copper, 1.2-1.7 / 6o "silicon, 0.3-0.6 /" manganese, 0.2-0.35 % Titanium, 0 to 0.3% magnesium, the remainder aluminum with less than 0.2% iron. It goes of course not out of the scope of the inven tion if you give the additional metal with a corresponding reduction in the aluminum miniumhaltes still other elements that have no significant harmful influence or cause an improvement, such. B. small amounts of chromium or zinc.
Throw in to achieve the highest strength. it is necessary to subsequently harden the welded factory thickness by heat treatment.
The following examples show that very considerable strengths can be achieved at the weld seam with the new filler metal. Sheets of 3.6 and 12 mm thickness made of Al-Cu-Mg alloy with a V-seam were butt-welded to one another using a welding powder and an acetylene-oxygen flame. The additional metal had the following composition: 4.5% copper, <B> 1.5% </B> silicon, 0.5% manganese, 0.3% titanium. 0.2% magnesium, the remainder pure aluminum.
Some of the specimens were cured by solution heat treatment in an air bath at 510 5 C, quenching in water and aging at room temperature for 24 hours. The following mechanical properties were determined on test strips taken across the weld seam:
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In all cases, the break occurred in the weld seam.
Another part of the specimen was cured in the same way, but the solution heat treatment lasted 2 × 24 hours. The following number range. show that the longer solution annealing resulted in a noticeable further improvement in the strength properties:
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