DE2406828A1

DE2406828A1 - Verfahren zum verbindungsschweissen von aluminiumlegierungen mit kupfer

Info

Publication number: DE2406828A1
Application number: DE19742406828
Authority: DE
Inventors: Helmut Moll
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-02-13
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1975-08-21

Description

Verfahren zum Verbindungsschweißen von Aluminiumlegierungen mit Kupfer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbindungsschweißen von Aluminiumlegierungen mit Kupfer.
Durch die bekannten Schweißverfahren wie das Schmelzschweißen lassen sich zwischen Aluminiumlegierungen und Kupfer keine Schweißverbindungen mit meßbarer Festigkeit herstellen. indererseits ist es bekannt, durch Reibungsschweißen auch schwer schweißbare Metalle miteinander zu verbinden. So kann beispielsweise zwischen Reinaluminium und Kupfer durch Reibungsschweißen eine Schweißverbindung hergestellt werden, deren Festigkeit im Bereich der Festigkeit des Reinaluminiums liegt (Zeitschrift Metallkunde 51 (1960) Heft 11, Seite 642 bis 645).
Beim Reibungsschweißen von Aluminiumlegierungen mit Kupfer bilden sich jedoch im Bereich der Schweißnaht spröde intermetallische Verbindungen bzw. Mischkristalle als durchgehende Schicht aus, so daß die Schweißverbindung keinerlei-Biege-, Zug- und Scherbelastung aushält.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren -zum Verbindungsschweißen von Aluminiumlegierungen mit aupier anzugeben, bei welchem die erreichbare Festigkeit der SchweiB-verbindung im Bereich der Festigkeit der Aluminiumlegierungen liegt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die zu verschweißende Kupferfläche eine Zwischenschicht aus Silber oder Silberlegierungen aufgebracht und die Sohweißverbindung durch Reibungsschweißen hergestellt wird.
Aus der DT-AS 1 232 442 ist es bekannt, beim Reibungsschweißen von Stahl bzw. Monel mit Aluminium Zwischenschichten aus Nickel, Silber oder Kupfer zu verwenden. Diese Zwischenschichten bewirken, daß die Anwendung hoher, zu übermäßigen Deformationen und Rßbildung im Schweißbereich des Aluminiums führender, Drücke nicht mehr erforderlich ist.
Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch die Zwischenschicht aus Silber oder Silberlegierungen verhindert, daß sich im Schweißbereich spröde intermetallische Verbindungen bzw. Mischkristalle bilden. Da Kupfer und Silber in der ersten Nebengruppe des Periodensystems übereinanderstehen und enge chemische und physikalische Verwandtschaftsbeziehungen aufweisen, ist es überraschend, daß sich zwischen Silber und Aluminiumlegierungen nicht ähnlich spröde intermetallische Verbindungen bzw. Mischkristalle bilden,wie es zwischen Kupfer-und Aluminiumlegierungen der Fall ist. Dieser Effekt kann allenfalls durch den geringen Unterschied zwischen den Ionenradien des Kupfers und des Silbers erklärt werden.
Bei der Herstellung von Schweißverbindungen zwischen Aluminiumlegierungen und Kupfer mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt die Zwischenschicht trotz der relativ großen Verformungswege beim Reibungsschweißen durchgehend erhalten. Im Längsschliff zeigt die Zwischenschicht zum tupfer hin keine und zur Aluminiuilegierung hin nur geringfügige Blndefehler.
Die erreichbaren Zugfestigkeiten der Schweißverbindung liegen durchweg im Bereich der Zugfestigkeiten der Aluminiumlegierungen.
Vorzugsweise wird auf die zu verschweißende Kupferfläche ein schielzflüssiges Silberlot auf gebracht. Die Zwischenschicht kann auch galvanisch aufgebracht werden, wodurch eine besonders gleichläßige Schichtdickenverteilung erreicht wird. Die Dicke der Zwischenschicht sollte mindestens 50 m betragen, da sonst die Gefahr bestht, daß die Zwischenschicht während des Reibungeschweiflens aufreißt.
Im folgenden wird ein Ausführungebeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine Anordnung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung im Querschnitt und Fig. 2 die nach der in Fig. 1 dargestellten Anordnung fertiggestellte Schweißverbindung im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt ein Kupferrohr 1, das mit einem Vollmaterial 2 aus AlMgSi1 verschweißt werden soll. Auf die zu verschweißende Stirnfläche 3 des Kupferrohres 1 wurde galvanisch eine Zwischenschicht 4 aus Silber aufgebracht. Zur Herstellung der Schweißverbindung wird das Kupferrohr 1 in eine Reibungsschweißmaschine eingespannt, mit der Drehzahl n gedreht und mit der Reibkraft R gegen das Vollmaterial 2 gedrückt. Die Reibkraft R und die Drehzahl n werden solange aufrechterhalten, bis sich der Werkstoff im Schweißbereich erweicht.
Fig. 2 zeigt die fertiggestellte Schweißverbindung. Nach dem Erweichen des Werkstoffes im Schweißbereich wurde die Drehzahl n bis zum Stillstand abgebremst und das Kupferrohr 1 mit der erhöhten Stauchkraft S gegen das Vollmaterial 2 gedrückt. Unter der Einwirkung der Stauchkraft S verformte sich das Vollmaterial 2 unter Ausbildung von wulstförmigen Erhöhungen 5 neben dem Schweißstoß.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schweißverbindung betrug der Außendurchmesser des Kupferrohres 1 155 mm und die Wanddicke 12 mm. Auf die zu verschweißende Stirnfläche 3 wurde eine etwa 80 m dicke Zwischenschicht 4 aus Silber galvanisch aufgebracht. Die Reibschweißmaschine arbeitete mit folgenden Einstellwerten: Drehzahl: 750 Umdrehungen/Minute Reibdruck: 30 N/mm2 Stauchdruck: 60 N/mm2 Reibweg: 4 mm Die gemessene Zugfestigkeit der Schweißverbindung betrug ca.
140 N/mm2.
4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patent ansprüche 1. Verfahren zum Verbindungsschweißen von Aluminiumlegierungen mit Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu verschweißende Kupferfläche (3) eine Zwischenschicht (4) aus Silber- oder Silberlegierungen aufgebracht und die Schweißverbindung durch Reibungsschweißen hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu verschweißende Kupferfläche (3) ein schmelzflüssiges Silberlot aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4) galvanisch aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens 50 pm dicke Zwischenschicht (4) aufgebracht wird.