DE2234111C2

DE2234111C2 - Verwendung eines Aluminium-Schweißzusatzwerkstoffes

Info

Publication number: DE2234111C2
Application number: DE19722234111
Authority: DE
Inventors: Heinz 5305 Alfter Schoer
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1983-09-01
Also published as: AT335816B; LU67423A1; NL176915C; NL7307141A; CH583606A5; NL176915B; IT984488B; DK138165B; SE382578B; FR2191976A1; DE2234111A1; DK138165C; FR2191976B1; GB1387961A; BE798786A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines AIuminium-Schweißzusatzwerkstoffs zum Schmelzschweißen von Bauteilen aus AlZnMg-Legierungen.

Aus der GB-PS 12 01 656 ist ein Schweißzusatzwerkstoff aus 2^5-6,5% Zn, 0,75-3,75% Mg, bis 0,4% Cr, 0,05-1% Ag, bis 0,1% Be, bis 0,25% Zr, bis 0,7% Mn, bis 03% Cu, Rest Aluminium bekannt.

Der bekannte Werkstoff enthält kein Wismut und Cr, Be und Zr als Wahlkomponente.

Aus der GB-PS 6 56 476 ist eine Aluminiumgußlegierung bekannt, die aus 2,8-4,8% Zn, 1,8-2,5% Mg, 0,t-035% Cr, 0,02-035 Ag, bis 0,1% Bi, 0,01-0,2% Be, bis 0,25% Zr,0,25-0,7% Mn, bis 035% Si, bis 0,60% Fe und bis 0,2% Cu besteht.

Diese Legierung kann auch als Schweißzusatzwerkstoff verwendet werden, wenn der Magnesiumgehalt abgesenkt wird, vorzugsweise auf Werte unter 2% Mg.

Hochbeanspruchte Schweißkonstruktionen aus AIZn Mg-Werkstoffen, insbesondere solche aus der Legierung AlZnMgI, werden für die verschiedensten Anwendungsgebiete seit Jahren mit bestem Erfolg eingesetzt. Dieser Legierungstyp zeichnet sich bekanntlich durch einen breiten zulässigen Temperaturbereich für das Lösungsglühen sowie eine geringe Abschreckempfindlichkeit aus. Im Gegensatz zu anderen schmelzschweißbaren, aushärtbaren Aluminiunilegierungen steigen daher die Festigkeitswerte in der durch den Schweißprozeß bedingten Wärmeeinflußzone nach anfänglichem Abfall auf etwa das Niveau des Zustandes weich bzw. lösungsgeglüht bei einer Auslagerung nach dem Schweißen bei Raumtemperatur bzw. erhöhten Temperaturen (z.B. 120-140^eC) infolge der Wiederaushärtung in starkem Maße wieder an. Diese für die Verwendung hochfester Aluminium-Schweißkonstruktionen außerordentlich bedeutungsvolle Eigenschaft des vorstehend angeführten Legierungstyps konnte bisher jedoch nicht voll ausgenutzt werden, da Zusatzwerkstoffe mit gleicher chemischer Zusammensetzung eine zu große Schweißrißempfindlichkeil und Anfälligkeit gegen Spannungsrißkorrosion zur Folge hatten. Aus diesen Gründen wurden bisher in der Praxis ausschließlich die nicht aushärtbaren Zusatzwerkstoffe 5-AISi5, S-AIMg5 sowie S-AIMg4,5Mn eingesetzt, so daß die Schweißnaht stets merklich geringere Festigkeits-— insbesondere 0,2 — Grenzwerte, als die übrigen Partien des Bauteils aufwies.

Es sind zwar verschiedentlich AlZnMg-Schweißzusatzwerkstoffe, wie beispielsweise Legierungen mit 3,5-4,5% Mg, 1,7-2,8% Zn. 0.2-0.7% Mn, 0,06-0,20% Ti und 0,08-0,25 Zr oder 4-5% Zn, 3-4% Mg. 0,25-0,5% Mn und 0.12—020% Ti, vorgeschlagen worden, doch haben sich derartige Zusatzwerkstoffe wegen zu hoher Schweißrißanfälligkeit oder nicht hinreichender Festigkeit oder mangelnder Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit in der Praxis nicht durchgesetzt Außerdem haftet diesen Zusatzwerkstoffen meist noch der Nachteil an, daß sich bei ihrer Verwendung ein relativ zähflüssiges Schweißbad ergibt Dies führt zu einer erhöhten Gefahr von Bindefehlern, besonders an den Flanken der Schweißfugen sowie zu einer unerwünscht starken Nahtüberhöhur^. Letzteres wirkt sich beispielsweise nachteilig auf das Dauerschwingverhalten der Konstruktion aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißzusatzwerkstoff bereitzustellen, der in der Schweißverbindung hohe Festigkeitswerte, Schweißrißempfindlichkeit und Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit gewährleistet Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst

Die folgende Tabelle gibt Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wieder:

	1	3,87	2	3.05
Zn	4,17	4.23
Mg	030	0,42
Ag	0,05	0,0025
Bi	0,0065	0.0040
Be	0,50	032
Cr	0,09	0.15
Zr	0,050	<0,05
Mn	0,05	0,07
Si	0,22	0,10
Fe	0,034	0.04
Cu	< 0,005	0.006
Ti

Zum Nachweis der Fortschrittlichkeit des Anmeldungsgegenstandes wurden folgende Legierungen hinsichtlich Festigkeit und Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit miteinander verglichen.

{) Eine Vergleichslegierung A mit folgender Zusammensetzung: Mg 3,88; Zn 1,88; Mn 038; Si 0,10; Fe 0,08; Cu 0,12;Ti 0,09; Rest Aluminium.

2) Legierung B nach Beispiel 1 der obigen Tabelle.

Geschweißt wurden 20mm-Bleche aus der Legierung AIZnMgI, bestehend aus 4,62% Zn; 1,24% Mg; 0,23% Mn; 0.25% Fe; 0,13% Si; 0,045% Cu; 0,13% Cr; 0,13% Zr und 0,037% Ti; Rest Aluminium, nach dem Metall-Inertgas- (MlG-) Verfahren.

Die geschweißten Proben wurden jeweils zur Hälfte 3 Tage bei RT und dann 24 Stunden bei 120⁰C. der Rest 3 Monate bei RT ausgelagert. Bei der Prüfung ergaben sich folgende Festigkeitswerte:

Festigkeitswerte der Proben mit abgearbeiteter Schweißraupe

Zusatzwerkstoff Auslagerung nach dem Schweißen	**σ02)*** kp/mm²	oB kp/mm²	05 %	V %
A 3 Monate RT 3dRT+24hl20°	20,1 22,7	30,2 30,6	6,1 6,4	20,4 21,2
B 3 Monate RT 3d RT+ 24 h 120°	24,8 27,8	33,0 33,8	7,0 6,0	22,6 21,6
*) Für eine Meßlänge von 50 nun

Zur Untersuchung der Spannungsrißkorrosionsbe- Lebensdauer der Proben mit abgearbeiteter
ständigkeit wurden 6mm-Bleche aus AIZnMgI der vor- 15 Schweißraupe
stehenden Zusammensetzung beidseitig, gleichzeitig

nach dem Wolfram-Inertgas- (WIG-) Verfahren mit den Prüfspannung Zusatzwerkstoff Lebensdauer

beiden Zusatzwerkstoffen A und B geschweißt. Die ge- kp/mm² X_age

schweißten Proben wurden zunächst 3 Tage bei RT und ~

dann 24 Stunden bei 120⁰C ausgelagert. 20 ^{A 7}

Die Spannungsrißkorrosionsprüfung erfolgte in einer _ B mehr als 90

wäßrigen Lösung von 2% NaCI und 0,5% Na₂CrO₄, die 26 A 22 bis 35

mit HCI auf einen pH-Wert von 3 eingestellt war. Dabei B mehr als 90

ergaben sich die nachstehend aufgeführten Lebensdau- 24 A 7 bis 18

erwerte. 25 B mehr als 90

Claims

Patentanspruch:

Verwendung eines Aluminium-Schweißzusatzwerkstoffes, bestehend aus 2-6% Zink, 2^-4,5% Magnesium, wobei die Summe an Zink und Magnesium nicht mehr als 83% aufweist, 0,1-0,7% Chrom, 0,05-1% Silber, 0.001—1% Wismut, 0,0001-0.1% Beryllium, 0,05-0,2% Zirkon, weniger als 0,4% Eisen, weniger als 0,4% Mangan, weniger als 0,08% Kupfer, Rest Aluminium mit herstellungsbedingten Verunreinigungen zum Schmelzschweißen nach dem Wolfram-Inertgas- (WIG-) oder Metall-Inertgas- (MIG-) Verfahren von Bauteilen aus Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen mit hohen Festigkeitswerten, Schweißrißunempfindlichkeit und Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit der Schweißverbindung.