DE1783101C3 - Aluminum welding rod - Google Patents
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Description
2525th
Die Erfindung betrifft einen Aluminiumschweißdraht zur Herstellung porenfreier Schweißnähte mit einem Kern aus einer Aluminiumlegierung und einem den Kern überziehenden Oxydfilm.The invention relates to an aluminum welding wire for producing pore-free weld seams with a core made of an aluminum alloy and an oxide film covering the core.
Bekanntlich wird beim Schweißen von Aluminium die Gleichmäßigkeit des Lichtbogens und somit die Gleichmäßigkeit der abgelegten Srhweißraupe von der Gleichmäßigkeit des Oxydfilms beeinflußt. Trotz Schaffung yon Oxydfilmen gleichmäßiger Stärke auf dem Kern läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß die Oberflächen der Schweißraupen rauh sind und in den Schweißraupen Poren auftreten. Diese OberOchenrauhigkeit bzw. die Porosität der Schweißraupe beruht darauf, daß sirh beim Schweißen wasserstoflhiiltige Verbindungen zersetzen, sich der gebildete Was.-serstoff in der Metallschmelze löst und beim Verfestigen infolge seiner niedrigen Löslichkeit im festen Metall unter Bildung von Poren frei wird.It is well known that when welding aluminum, the evenness of the arc and thus the Uniformity of the deposited white bead influenced by the uniformity of the oxide film. In spite of However, the creation of oxide films of uniform thickness on the core cannot be avoided Surfaces of the weld beads are rough and pores appear in the weld beads. This surface roughness or the porosity of the weld bead is based on the fact that it is hydrogen-volatile during welding Compounds decompose, the hydrogen formed dissolves in the molten metal and when solidifying becomes free due to its low solubility in the solid metal with the formation of pores.
Beim Ziehen der Drähte werden bekanntlich Gleitmittel verwendet. Während des herstellungstechnisch erforderlichen Zwischenglühens entstehen an der Oberfläche des Drahtes haftende Kohlenstoffteilchen. die bei dem weiteren Ziehvorgang in die Oberfläche des Schweißdrahtes eingezogen werden können. Di*se Kohlenstoffteilchen auf der Oberfläche oder in oberflächennahen Schichten wirken bei Vorhandensein von Feuchtigkeit in lokalen galvanischen Zellen als Katheder:, während ds? Aluminium die Anode bildet, wodurch der Oxydfilm hydratisiert wird. Der sich dann beim Schweißen aus dem hydratisierten Oxydfilm bildende Wasserstoff führt dann beim Erstarren der Schweißr&'ipe in der beschriebenen Weise zu der nachteiligen Porosität.It is known that lubricants are used when pulling the wires. During the manufacturing process The necessary intermediate annealing creates carbon particles adhering to the surface of the wire. which can be drawn into the surface of the welding wire during the further drawing process. This Carbon particles on the surface or in layers close to the surface act if they are present of moisture in local galvanic cells as catheter: while ds? Aluminum forms the anode, thereby hydrating the oxide film. Which then emerges from the hydrated oxide film during welding Forming hydrogen then leads to the solidification of the weld metal in the manner described adverse porosity.
Man kann nun den während des Walz- und Ziehverfahrens gebildeten Oxydfilm zusammen mit einer entsprechender Menge Metall von der Drahtoberfläche entfernen und anschließend für die Bildung eines neuen Oxyds auf den vorher gleichmäßig geglätteten Drahtoberflächen sorgen, wobei dieser Oxydfilm den Kern gleichmäßig umgeben muß und beim Schweißen zu keiner Wasserstoffbildung führen darf.You can now do that during the rolling and drawing process formed oxide film together with a corresponding amount of metal from the wire surface remove and then for the formation of a new oxide on the previously evenly smoothed Wire surfaces ensure, this oxide film must surround the core evenly and during welding must not lead to the formation of hydrogen.
Da die Herstellung eines solchen Schweißdrahtes auf mechanischem Wege unwirtschaftlich ist, hat man versucht, die gleiche Wirkung durchÄtzen in Lösungen wie Natriumhydroxyd zu erreichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein solches Herstellungsverfahren schwer zu steuern ist und zu einem unbefriedigendem Oberflächenaussehen führt.Since the manufacture of such a welding wire by mechanical means is uneconomical, one has tries to achieve the same effect by etching in solutions such as sodium hydroxide. It has, however has shown that such a manufacturing process is difficult to control and has an unsatisfactory surface appearance leads.
Andere Maßnahmen machen eine sofortige Verwendung des Schweißdrahtes nach der Herstellung erforderlich, wenn nicht eine feuchtigkeitsdichte Verpackung vorgesehen werden soll. Das heißt mit anderen Worten, daß bei offener Lagerung ebenfalls Aluminiumhydrate gebildet werden, die beim Schweißen zur Wasserstoffbildung führen.Other measures make it necessary to use the welding wire immediately after manufacture, if moisture-proof packaging is not to be provided. That means with others Words that aluminum hydrates are also formed when stored open, which occurs during welding lead to hydrogen formation.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Schweißdraht der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich porenfreie Schweißraupen hoher Qualität erzielen lassen, d.h. der beim Schweißen eine Wasse-stoflentwicklung ausschiießi. The object on which the invention is based is therefore to develop a welding wire of the initially introduced to create the type mentioned, with which pore-free weld beads of high quality can be achieved, i.e. which prevents the development of hydrogen during welding.
Diese Aufgabe wird mit dem Aluminiumschweißdraht der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß der Oxydfilm aus Aluminiumoxyd mit einem Anteil von mindestens 0.001 Gewichtsprozent eines Alkalimetallphosphate besteht und eine Dicke von 10 bis 90 A besitztThis task is achieved with the aluminum welding wire of the type described above, that the oxide film is made of aluminum oxide with a proportion of at least 0.001 percent by weight of an alkali metal phosphate and has a thickness of 10 to 90 Å
Zweckmäßigerweise enthält die den Kern bildende Aluminiumlegierung mindestens 82% AluminiumThe aluminum alloy forming the core expediently contains at least 82% aluminum
Der im wesentlichen aus wasserfreiem Aluminium oxyd bestehende Oxydfilm kann auch geringe Anteile von Oxyden der Legierungselemente enthalten, beispielsweise Magnesiumoxyd, sowie auch minimale Mengen metallischen Aluminiums. Der Film muß «.< > dünn sein, daß er vom Schweiß^trom durchdrungen werden kann Eine bevorzugte Dicke liegt desha.h zwischen 10 und 60 A Als Alkalimetallphosphat kann ein Natriam-, Kalium-. Lithium-, Rubidium- oder Cäsiumphosphat verwendet Λ-erden.The essentially anhydrous aluminum Oxide existing oxide film can also contain small amounts of oxides of the alloying elements, for example Magnesium oxide, as well as minimal amounts of metallic aluminum. The film must «. < > be thin so that the stream of sweat penetrates it A preferred thickness is therefore between 10 and 60 A As the alkali metal phosphate, a Natriam-, potassium-. Lithium, rubidium or Cesium phosphate uses Λ-earth.
Der erfindungsgemäße Schweißdraht ist auf Grund seiner Eigenschaften nicht oder nur langsam hydrati sierbar. da der überzug in hohem Maße Schützern1 gegen Korrosion wirkt.Due to its properties, the welding wire according to the invention cannot be hydrated or can only be hydrated slowly. since the coating acts to a high degree as protectors 1 against corrosion.
Der erfir dungsgemäße Schweißdraht kann hergestellt werden, indem derselbe als Kathode durch eine basisch? Elektroreinigungslösung hindurchgeführt wird, die leitend ist und erwa Aluminium löst. Die Temperatur dieses basischen Bades sollte zwischen 50'C und dem Siedepunkt der Lösung liegen. Die Aikalinität der Lösung kann zwischen 1 und 40% NaOH schwanken. Andere Hydr ,xyde. beispielsweise Kalium- oder Ammoniumhydroxyd, könnten mit einem vergleichbaren Alkalinitätsgrad verwendet werden. Die konzentration gelösten Aluminiums im basischen Bad darf 20 g pro Liter nichi übersteigen und liegt vorzugsweise nicht über IS. Nach dem Passieren des basischen Bades wird der Draht durch Luft geführt, einer Wa serspülung unterzogen und dann durch ein saures ElektropoHerbad geführt In diesem Bad bildet d?r Draht die Anode. Die saure Lösung muß leitend und unstande sein, etwas Aluminium zu lösen. Die Lösung muß auch mindestens 10% H3PO4 enthalten. Vorzugsweise enthält sie zusätzlich 10 bis 90% H2SO4, wobei der Wasseranteil zwischen 0 und 20% betragen kann. Die Phosphorsäure in der Lösung liefert das nötige Phosphat in einem beim Elektropolieren entstandenen Überzug des so behandelten Aluminiumschweißdrahts. Vermutlich nimmt dies Phosphat Stellen ein, die normalerweise vom Wasser eingenommen würden, wenn es während der Lagerung absorbiert würde. Damit ermöglicht das Vorhanden-The welding wire according to the invention can be produced by using it as a cathode by a basic? Electrical cleaning solution is passed through, which is conductive and removes the aluminum. The temperature of this basic bath should be between 50'C and the boiling point of the solution. The alkalinity of the solution can vary between 1 and 40% NaOH. Other hydr, xyde. for example potassium or ammonium hydroxide could be used with a comparable level of alkalinity. The concentration of dissolved aluminum in the basic bath must not exceed 20 g per liter and is preferably not more than IS. After passing through the alkaline bath, the wire is passed through air, subjected to a water rinse and then passed through an acidic electrophotographic bath. In this bath, the wire forms the anode. The acidic solution must be conductive and unable to dissolve some aluminum. The solution must also contain at least 10% H 3 PO 4 . It preferably also contains 10 to 90% H 2 SO 4 , the water content being between 0 and 20%. The phosphoric acid in the solution supplies the necessary phosphate in a coating of the aluminum welding wire treated in this way, which is produced during electropolishing. Presumably, this is taking up phosphate sites that would normally be taken up by water if it were absorbed during storage. This enables the existing
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sein des Phosphats eine lange Lagerung des Schweißxirahts ohne Schutzatmosphäre, und trotzdem werden im wesentlichen porenfrek Schweißraupen erhalten.the phosphate means that the weld seam is stored for a long time without a protective atmosphere, and nevertheless essentially non-porous weld beads are obtained.
Die bevorzugte saure Lösung sollte etwa gleiche Mengen konzentrierter Phosphorsäure und Schwefelsäure enthalten.The preferred acidic solution should be about equal amounts of concentrated phosphoric acid and sulfuric acid contain.
Die maximale Menge gelösten Aluminiums beträgt 20 g pro Liter und ist vorzugsweise unter 15. Die anzuwendende Stromdichte schwankt zwischen 2,69 und 1076,4 A/dm2, wobei höhere Stromdichten bei Drähten mit größeren Durchmessern verwendet werden.The maximum amount of dissolved aluminum is 20 g per liter and is preferably below 15. The current density to be used varies between 2.69 and 1076.4 A / dm 2 , with higher current densities being used for wires with larger diameters.
Nachdem der Draht durch das Säuregefäß geführt wurde, wird er einer Wasserspülung unterzogen, getrocknet und zum Versand aufgespult. After the wire has been passed through the acid jar, it is subjected to a water rinse, dried and reeled for shipping.
Das beschriebene Verfahren kann in zweckmäßiger Weise für jeden beliebigen herkömmlichen Alunriniumschweißdraht verwendet werden. Eine Gruppe, die besonders geeignet ist als Schweißdraht, ist die AIuininiura-Eisen-Silizium-Gruppe, die Aluminium in einer Menge von 9930 bis 99,99% und als Rest die bei dieser Gruppe normalen Verunreinigungen enthält. d.h. VOi1 0,1 bis 1,5Ve insgesamt Eisen plus Silizium. Eine andere Gruppe enthält von 3 bis 7% Kupfer, 0,' bis 0,5% Mangan, 0,05 bis 0,5% Titan, als Rest Aluminium und die für diese Gruppe normalen Verunreinigungen. Eine weitere Gruppe enthält 3 bis 14% Silizium entweder mit oder ohne 3 bis 6% Kupfer, als Rest Aluminium und zusatzlich die normalen Verunreinigungen. Noch eine weitere Gruppe enthält 2 bis 7% Magnesium, als Rest Aluminium mt>A dip normalen Unre'nheiten. Andere bevorzugte Aluminiumlegierungen sind die von 2 bis 5% Zink und von 1 bis 4% Magnesium enthaltenden legierungen. Im allgemeinen ist der Aluminiumschweißdraht eine Legierung auf der Basis von AlurEiruapv die über 82% Aluminium enthält.The method described can suitably be used for any conventional aluminum welding wire. One group that is particularly suitable as welding wire is the Aluininiura iron-silicon group, which contains aluminum in an amount of 9930 to 99.99% and the remainder the normal impurities in this group. ie VOi 1 0.1 to 1.5Ve total iron plus silicon. Another group contains from 3 to 7% copper, 0.1 to 0.5% manganese, 0.05 to 0.5% titanium, the remainder aluminum and the impurities normal for this group. Another group contains 3 to 14% silicon either with or without 3 to 6% copper, the remainder aluminum and additionally the normal impurities. Another group contains 2 to 7% magnesium, the remainder being aluminum with> A dip in normal impurities. Other preferred aluminum alloys are those containing from 2 to 5% zinc and from 1 to 4% magnesium. In general, the aluminum welding wire is an alloy based on AlurEiruapv which contains over 82% aluminum.
Der Schweißdraht gemäß der Erfindung ist entsprechend den vorangegangenen Darlegungen sehr beständig gegen das Wachsen hydraüsierter Oxydkorrosionsprodukte. Diese Beständigkeit ist meßbar in Form der vom Schweißdraht angenommenen Wassermenge nach einer Lagerung von 30 ganzen Tagen in einer Atmosphäre mit 95% relativer Luftfeuchtigkeit und 1^i 38° C, wie in den unten folgenden Beispielen beschrieben. As stated above, the welding wire according to the invention is very resistant to the growth of hydrated oxide corrosion products. This resistance can be measured in the form of the amount of water accepted by the welding wire after storage for 30 whole days in an atmosphere with 95% relative humidity and 1 ^ i 38 ° C., as described in the examples below.
Die Beständigkeit des Schweißdrahtes gegen die Hydratisierung wird testgestellt, indem man lockere Drahtspulen in einer Atmosphäre von 38' C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit 30 Tage lang bewettert. Schweißstellen, die mit Draht hergestellt werden, der dieser Atmosphäre während der angegebenen Zeit ausgesetzt wurde, sollten glatt, einheitlich, bicink und porenfrei sein.The resistance of the welding wire to hydration is tested by loosening Wire spools weathered in an atmosphere of 38 ° C and 90% relative humidity for 30 days. Welds made with wire exposed to this atmosphere for the specified time exposed should be smooth, uniform, bicink and be pore-free.
Diese spezielle Atmosphäre wurde aasgewählt, da sie die ungünstigsten aimusphäru Λίζτ. Lagerbedingungen wiedergibt, die vorkommen können. Aus Gründen der Auswertung erwies sich die 30tägige Dauer als die geeignetste. Kürzere Zeiten führten zu ungleichmäßiger Hydratisierung von Drähten, die diese Tendenz hatten. Hierbei waren die Erpehnisse aufgesplittert, was die Auswertung verschiedener Behandlungen erschwerte.This special atmosphere was chosen because it had the most unfavorable aimusphäru Λίζτ. Reflects storage conditions that may occur. For reasons of evaluation, the 30-day duration proved to be the most suitable. Shorter times resulted in uneven hydration of wires, which had this tendency. Here the experiences were split up, which made the evaluation of various treatments difficult.
Ein Schweißdraht, der 30 Ti ^e lang den angegebenen Testverhältnissen widersteht, ist auch imstande, Lagerungszeiten von mehr als 6 Monaten in jeder Atmosphäre, in die er möglicherweise gelangt, zu widerstehen.A welding wire which is 30 times long the specified Resists test conditions, is also capable of storage times of more than 6 months in each Any atmosphere he may end up in.
Die folgenden Beispiele zeigen die Vorteile eines erfindungsgemäßen Schweißdrahtes im Vergleich zu nach den bisher bekannten Verfahren behandelten Aluminiumschweißdrähten:The following examples show the advantages of a welding wire according to the invention compared to FIG Aluminum welding wires treated according to the previously known processes:
Tabelle I gibt die radiographischen Ergebnisse von fünf Gruppen von Schweißdrähten wieder, die alle nach bisher bekannten Verfahren hergestellt wurden. Diese Drähte wurden in manchen Fällen entfettet,Table I gives the radiographic results for five sets of welding wires, all were produced by previously known methods. These wires have been degreased in some cases,
ίο jedoch in keinem Fall einer Eiektroreinigung und Elektropolierung unterzogen. Sie stellen verschiedene im Handel erhältliche Schweißdrähte-dar.ίο but in no case electric cleaning and Electropolished. They represent various commercially available welding wires.
In jedem Fall wurden Drähte mit einem Durchmesser von 1,58 mm verwendet, die aus einer Legierung mit d?r DIN-Bezeichnung S-AlMg 5 bestanden. Alle Drähte wurden in einer Atmosphäre von 38° C in 90% relativer Luftfeuchtigkeit während der in Tabelle I angegebenen Zeit bewettert.In each case, wires with a diameter of 1.58 mm made from an alloy were used with the DIN designation S-AlMg 5 passed. All wires were in an atmosphere of 38 ° C Weathered in 90% relative humidity for the time indicated in Table I.
Die radiographischen Bewertungen sind sowohlThe radiographic ratings are both
μ alphabetisch ais auch numerisch angegeben. Die Qualität von Schweißstellen sinkt ab, wenn sowohl die alphabetische als auch die numerische Bewertung steigt. Die gegenwärtigen Normen für zulässige Porosität sind eine alphabetische Bewertung von A— und eine numerische Bewertung von 3.μ is given alphabetically as well as numerically. The quality of welds decreases as both alphabetical and numerical ratings increase. The current standards for allowable porosity are an alphabetical rating of A— and one numerical rating of 3.
Verßltich Ass Po~engehalts von Schweißstellen.Relatively ace butt content of welds.
hergestellt mit fünf Drähten, die nach verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt wurden, nachdem diese Drähte in einer Atmosphäre von 38° C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit bewettert wurdenmade with five wires following different known processes were made after these wires in an atmosphere of 38 ° C and 90% relative humidity were weathered
Nr.No.
NrNo
Stundenhours
Bewertungevaluation
(alphabetisch(Alphabetical
+ numerisch)+ numeric)
1 I I* 1 ί
1 II
11
Es geht aus der Tabelle I hervor, daß die Drähte Nr. I bis V oft in erheblich kürzerer Zeit als den 720 Stunden zu schlechten Schweißstellen führten. In vielen Fällen waren die Bewertungen schon nach nur 168 Stunden (Draht Nr. II) niedrig. In anderen Fällen (Drähte Nr. I und III) bestanden starke Schwankungen. It can be seen from Table I that wires No. I through V are often in significantly less time than the 720 hours resulted in bad welds. In many cases, the ratings were already after only 168 hours (wire # II) low. In other cases (wires No. I and III) there were large fluctuations.
Zum Beispiel hatten einige Proben des Drahtes Nr. I nach 672 Stunden eine radiographische Bewertung von 5, während andere sogar bis zu 20 heruntergingen. Ein Wert von 5 liegt unterhalb der Norm.For example, some samples of the # I Wire had a radiographic rating at 672 hours from 5, while others even went down to 20. A value of 5 is below the norm.
F e ι s ρ i e I IIF e ι s ρ i e I II
Die Tabelle II L-. -raphische Ergebnisse vonTable II L-. - graphic results of
10 Schweißdraht ^r Erfindung wieder. Auch10 welding wire ^ r invention again. Also
hier wurden *>- einem Durchmesser vonhere were *> - a diameter of
1,58 mm vsn* _det, α.., gleichfalls aus einer Legierung mit der DIN-Bezeichnung S-AlMg 5 bestanden. 1.58 mm vsn * _det, α .., also made of an alloy with the DIN designation S-AlMg 5 passed.
Die Drähte Nr. 1 bis 10 wurden wie folgt behandelt: Zunächst wurden sie in ein basisches Elektroreinigungsbad geführt, wobei der Draht die Kathode bildete. Der Natriujnhydroxydgehait der Lösung betrug 100 g pro Liter, und die Aluminiumkonzentration der Lösung wurde unterhalb 15 g pro Liter gehalten. Die durchschnittliche Stromdichte betrug426,26A/dm2. Die Temperatur betrug 75° C ± 3. Die Stromstärke lag bei 350 ± 10 Ampere, und die Spannung schwankte zwischen 30 und 60 Volt.Wires # 1 to # 10 were treated as follows: First, they were placed in a basic electro-cleaning bath, with the wire forming the cathode. The sodium hydroxide content of the solution was 100 g per liter and the aluminum concentration of the solution was kept below 15 g per liter. The average current density was 426.26 A / dm 2 . The temperature was 75 ° C ± 3. The current was 350 ± 10 amps and the voltage varied between 30 and 60 volts.
Nach einer Wasserspülung wurden die Drähte in ein saures Elektropolierbad gefrhrt, in dem der Schweißdraht die Anode bildete. Das Gefäß enthielt 50% Phosphorsäure und 50% Schwefelsäure. Der Aluminiumgehalt der Lösung wurde unterhalb 14 g pro Liter gehalten. Die durchschnittliche Stromdichte im Gefäß betrug 368,13 A/dm2. Die Temperatur des Säuregefiißes betrug 125 ± 2° C.After rinsing with water, the wires were fed into an acidic electropolishing bath in which the welding wire formed the anode. The jar contained 50% phosphoric acid and 50% sulfuric acid. The aluminum content of the solution was kept below 14 g per liter. The average current density in the vessel was 368.13 A / dm 2 . The temperature of the acid vessel was 125 ± 2 ° C.
Die Drähte wurden durch beide Bäder mit einer Geschwindigkeit von 91,44 m/min geführt. Nach dem Verlassen des Polierbades wurden die Drähte durch eine Wasserspülung geführt, dann getrocknet und daraufhin der Atmosphäre von 38° C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit während der in der Tabelle II angegebenen Zeiten ausgesetzt.The wires were passed through both baths at a speed of 91.44 m / min. After Leaving the polishing bath, the wires were passed through a water rinse, then dried and then the atmosphere of 38 ° C and 90% relative humidity during the period in Table II times indicated.
Die radiographischen Bewertungen sind sowohl alphabetisch als auch numerisch angegeben. Die Qualität der Schweißstellen nimmt ab, wenn sowohl die alphabetische als auch die numerische Bewertung ansteigt. Die gegenwärtigen Nonnen für zulässige Porosität liegen bei einer alphabetischen Bewertung von A — und einer numerischen Bewertung von 3.The radiographic ratings are given both alphabetically and numerically. the The quality of the welds decreases when both the alphabetical and the numerical evaluation increases. The current norms for permissible porosity are in alphabetical order of A - and a numerical rating of 3.
N'Welding point
N '
Nr.wire
No.
Tnna\ (24 hour
T nna \
(alphabetischevaluation
(Alphabetical
Claims (3)
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| DE1783101C3 true DE1783101C3 (en) | 1973-06-28 |
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1968
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Legal Events
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| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
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