CH231935A - Process for welding aluminum alloys. - Google Patents

Process for welding aluminum alloys.

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CH231935A
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CH
Switzerland
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additional metal
welding
aluminum alloys
aluminum
welding aluminum
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Inventor
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)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

  

  Verfahren zum Schweissen von Aluminiumlegierungen.    Seit langer Zeit bemüht man sich, ein  gutes Verfahren und einen guten Schweiss  stab für das Schweissen von Aluminium  legierungen der Gattung Al-Cu-Mg zu finden.  Die Legierungen dieser Gattung enthalten  bekanntlich 2,5 bis 5% Kupfer, 0,2 bis 2,5%  Magnesium, 0,3 bis 1,5 % Mangan, 0 bis 1,5  Silizium. Die bekanntesten Vertreter dieser  Gattung sind das Avional und das Dur  alumin. 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 hohe 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 Verbin  dung solcher Teile durch Nieten vorzuneh  men, wenn man an der Verbindungsstelle  einen zu schwachen Bereich vermeiden wollte.  Diese Schwierigkeiten treffen besonders beim    Schweissen von dickwandigen Werkstücken  zu, wenn beispielsweise Bleche von 6 mm und  darüber verbunden werden müssen.  



  Gegenstand der Erfindung ist nun ein  Verfahren zum Schweissen von Aluminium  legierungen der Gattung Al-Cu-Mg, das die  Erzielung von bisher unerreichten     Festig-          keiten    an der Schweissstelle gestattet. Unter  Schweissen ist hier vor allem die Gasschmelz  schweissung zu verstehen. Die Erfindung  betrifft aber auch diejenigen elektrischen  Schweissverfahren, bei denen ein Zusatz  metall verwendet wird.  



  Erfindungsgemäss wird die Schweissung  mit Hilfe eines Zusatzmetalles durchgeführt,  wofür eine Aluminiumlegierung benützt wird,  die 3 bis 5,5 % Kupfer, 1 bis 2 % Silizium  und 0,1 bis 0,5 % Titan enthält. Zur Er  höhung der Festigkeit kann man noch bis  0,5 % Magnesium und bis 1 % Mangan zu  setzen, wobei der Gehalt an Aluminium ent  sprechend 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<B>0,'-)%</B> beträgt. Am  besten ist es aber, wenn man     Reinstalumi-          nium    mit 99,99% Reinheit und darüber ver  wendet, wobei selbstverständlich dafür ge  sorgt werden muss, dass auch die andern Me  talle des Zusatzmetalles von hoher Reinheit  sind.

      Die Zusammensetzung des Zusatzmetalles  wird     vorzugsweise    in folgenden Grenzen ge  halten: 4 bis 5 % Kupfer, 1,2 bis 1,7 % Sili  zium, 0,3 bis 0,6 % Mangan, 0,2 bis 0,35  Titan, 0 bis<B>0,3%</B> Magnesium, Rest Alumi  nium mit weniger als 0,2 % Eisen. Man  kommt selbstverständlich nicht aus dem Rah  men der Erfindung heraus, wenn man dem       Zusatzmetall    unter entsprechender Verringe  rung des Aluminiumgehaltes noch weitere  Elemente zugibt, die keinen nennenswerten  schädlichen Einfluss ausüben, oder eine Ver  besserung     hervorrufen,    wie zum Beispiel ge  ringe Mengen von Chrom oder Zink.    Zur Erzielung der höchsten Festigkeits  werte ist es erforderlich, die geschweissten  Werkstücke nachträglich durch Wärme-    behandlung auszuhärten.

   Besonders bei dick  wandigen Werkstücken, so zum Beispiel bei  Blechen von 10 mm Dicke und darüber, ist;  es vorteilhaft, das Lösungsglühen sehr lange  Zeit auszudehnen, zum Beispiel 24 Stunden  und mehr, und dies bei der höchst zulässigen  Temperatur. Diese höchst zulässige Tem  peratur ist bekanntlich je nach Zusammenset  zung der Legierung des Werkstückes ver  schieden und kann vom Herstellerwerk ange  geben werden.  



  Folgende Beispiele zeigen, dass nach dem  neuen Verfahren 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 aneinandergeschweisst.

   Die  Schweissdrahtlegierung (das Zusatzmetall)  hatte folgende Zusammensetzung: 4,5 % Kup  fer, 1,5 % Silizium, 0,5 % Mangan, 0,3  Titan, 0,2 % Magnesium, Rest     Reinstalumi-          nium.    Ein Teil der Muster wurde durch     24-          stündiges    Lösungsglühen im Luftbad bei  <B>510</B>   5  C, Abschrecken in Wasser und Al  terung bei Zimmertemperatur ausgehärtet.  An quer durch die Schweissnaht entnommenen  Probestreifen wurden folgende mechanische  Eigenschaften ermittelt:  
EMI0002.0014     
  
     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  Zahlenwerte zeigen, dass durch     das    längere       Lösungsglühen    eine nennenswerte weitere  Verbesserung der Festigkeitseigenschaften       erreicht    wurde:  
EMI0002.0019     
  




  Process for welding aluminum alloys. For a long time, efforts have been made to find a good method and a good welding rod for welding aluminum alloys of the Al-Cu-Mg type. The alloys of this type are known to contain 2.5 to 5% copper, 0.2 to 2.5% magnesium, 0.3 to 1.5% manganese, 0 to 1.5% silicon. The best-known representatives of this genus are avional and major aluminum. Through a heat treatment, which consists of a solution heat treatment, a quenching and a subsequent aging either at room temperature or at elevated temperature, they get very high 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 the connection of such parts by riveting if one wanted to avoid a too weak area at the connection point. These difficulties apply particularly when welding thick-walled workpieces when, for example, sheets of 6 mm and above have to be connected.



  The subject matter of the invention is a method for welding aluminum alloys of the Al-Cu-Mg type, which enables previously unattainable strengths to be achieved at the welding point. Welding is to be understood here primarily as gas fusion welding. However, the invention also relates to those electrical welding processes in which an additional metal is used.



  According to the invention, the welding is carried out with the aid of an additional metal, for which an aluminum alloy is used which contains 3 to 5.5% copper, 1 to 2% silicon and 0.1 to 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 that it is advantageous to keep the content of iron, which is contained as an impurity in aluminum, as low as possible. If the customary commercial aluminum is used for the production of the additional metal, it is advisable to use such commercial aluminum, the iron content of which is less than <B> 0. '-)% </B>. It is best, however, to use pure aluminum with a purity of 99.99% and above, whereby it must of course be ensured that the other metals of the additional metal are also of high purity.

      The composition of the additional metal is preferably kept within the following limits: 4 to 5% copper, 1.2 to 1.7% silicon, 0.3 to 0.6% manganese, 0.2 to 0.35 titanium, 0 to <B> 0.3% </B> magnesium, the remainder aluminum with less than 0.2% iron. It goes without saying that one does not get out of the scope of the invention if further elements are added to the additional metal with a corresponding reduction in the aluminum content, which do not exert any significant harmful influence or cause an improvement, such as small amounts of chromium or zinc . To achieve the highest strength values, it is necessary to subsequently harden the welded workpieces by means of heat treatment.

   Especially with thick-walled workpieces, for example with sheets of 10 mm thickness and more, is; it is advantageous to extend the solution heat treatment for a very long time, for example 24 hours and more, and this at the highest permissible temperature. This maximum permissible temperature is known to vary depending on the composition of the alloy of the workpiece and can be specified by the manufacturer.



  The following examples show that the new process achieves very considerable strengths at the weld seam. can be. Sheets of 3, 6 and 12 mm thick made of Al-Cu-Mg alloy with a V-seam were butt-welded together using a welding powder and an acetylene-oxygen flame.

   The welding wire alloy (the additional metal) had the following composition: 4.5% copper, 1.5% silicon, 0.5% manganese, 0.3% titanium, 0.2% magnesium, the remainder being pure aluminum. Some of the specimens were hardened by solution heat treatment in an air bath at <B> 510 </B> 5 C, quenching in water and aging at room temperature. The following mechanical properties were determined on test strips taken across the weld seam:
EMI0002.0014
  
     In all cases, the break occurred in the weld seam.



  Another part of the samples was cured in the same way, but the solution heat treatment lasted 2 × 24 hours. The following numerical values show that the longer solution heat treatment resulted in a notable further improvement in the strength properties:
EMI0002.0019
  


 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Schweissen von Alumi niumlegierungen der Gattung Al-Cu-Mg, da durch gekennzeichnet, dass als Zusatzmetall eine Aluminiumlegierung benützt wird, die 21 bis<B>5,5%</B> Kupfer, 1 bis 2 % Silizium und 0,1 bis<B>0,5%</B> Titan enthält. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Zusatzmetall ausserdem bis<B>0,5%</B> Magnesium enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmetall noch bis 1 % Mangan enthält. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die geschweissten Stücke einer nachfolgenden Aushärtung un terworfen werden, wobei das Lösungsglühen bei der höchst zulässigen Temperatur erfolgt. 4. PATENT CLAIM: Process for welding aluminum alloys of the type Al-Cu-Mg, characterized in that an aluminum alloy is used as the additional metal, which contains 21 to 5.5% copper, 1 to 2% silicon and Contains 0.1 to <B> 0.5% </B> titanium. SUBClaims: 1. Method according to claim, characterized in that the additional metal also contains up to <B> 0.5% </B> magnesium. 2. The method according to claim and dependent claim 1, characterized in that the additional metal still contains up to 1% manganese. Method according to patent claim, characterized in that the welded pieces are subjected to a subsequent hardening, the solution annealing taking place at the highest permissible temperature. 4th Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die geschweissten Stücke einer nachfolgenden Aushärtung unterworfen werden, wobei das Lösungs glühen wenigstens 24 Stunden dauert. Method according to claim, characterized in that the welded pieces are subjected to a subsequent hardening, the solution annealing lasting at least 24 hours.
CH231935D 1942-06-24 1942-06-24 Process for welding aluminum alloys. CH231935A (en)

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