CH230749A - Additional metal for welding aluminum alloys. - Google Patents

Additional metal for welding aluminum alloys.

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CH230749A
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aluminum alloys
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Aluminium-Industrie-Aktien-Ges
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Aluminium Ind Ag
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  

  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:  
EMI0002.0022     
  
     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:  
EMI0002.0024     
  




  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:
EMI0002.0022
  
     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:
EMI0002.0024
  


 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Zusatzmetall zum Schweissen von Aluini- niumlegierungen der Gattung Al-Cu-Mg, he- stellend aus einer Aluminiumlegierung mit <B>3-5,5</B>% Kupfer, 1-2% Silizium und 0,1 bis 0,5% Titan. UNTERANSPRÜCHE: 1. Zusatzmetall nach Patentanspruch, ,da durch gekennzeichnet, @dass es bis 0,5 % Mag nesium enthält. 2. Zusatzmetall nach Patentanspruch, da durch .gekennzeichnet, dass es bis 1 % Mangan enthält. 3. PATENT CLAIM: Filler metal for welding aluminum alloys of the type Al-Cu-Mg, made from an aluminum alloy with <B> 3-5.5 </B>% copper, 1-2% silicon and 0.1 to 0 , 5% titanium. SUBCLAIMS: 1. Additional metal according to patent claim, as indicated by @that it contains up to 0.5% magnesium. 2. Additional metal according to claim, characterized by the fact that it contains up to 1% manganese. 3. Zusatzmetall nach Patentanspruch, ge- kennzeichnet durch folgende Zusammen setzung EMI0003.0008 4-5 <SEP> % <SEP> Kupfer <tb> 1,2-1,7 <SEP> % <SEP> Silizium <tb> 0,2-0,35 <SEP> % <SEP> Titan <tb> 0,3-0,6 <SEP> % <SEP> Mangan <tb> Rest <SEP> Aluminium. 4. Zusatzmetall nach Patentanspruch, .da durch gekennzeichnet, dass es 4-5 % Kupfer, 1,2-1,7 % Silizium, 0,2-0,35 % Titan, 0,3-0,6 % Mangan, bis 0,3 % Magnesium und als Rest Aluminium enthält. Additional metal according to patent claim, characterized by the following composition EMI0003.0008 4-5 <SEP>% <SEP> copper <tb> 1.2-1.7 <SEP>% <SEP> silicon <tb> 0.2-0.35 <SEP>% <SEP> titanium <tb> 0.3-0.6 <SEP>% <SEP> manganese <tb> rest <SEP> aluminum. 4. Additional metal according to claim, .da characterized in that it is 4-5% copper, 1.2-1.7% silicon, 0.2-0.35% titanium, 0.3-0.6% manganese, up to Contains 0.3% magnesium and the remainder aluminum. 5. Zusatzmetall nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass es weniger als 0, 2 % Eisen enthält. 6. Zusatzmetall nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es weniger als 0,05 % Eisen enthält. 5. additional metal according to claim, characterized in that it contains less than 0.2% iron. 6. additional metal according to claim and dependent claim 5, characterized in that it contains less than 0.05% iron.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058337B (en) * 1954-07-09 1959-05-27 Nat Res Dev Welding filler material or welding wire for welding materials or workpieces made of alloys of the type Al-Si-Cu-Mg

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058337B (en) * 1954-07-09 1959-05-27 Nat Res Dev Welding filler material or welding wire for welding materials or workpieces made of alloys of the type Al-Si-Cu-Mg

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