DE4007673A1

DE4007673A1 - Aluminium welding process - uses direct current, tungsten electrode and a shielding gas contg. helium and argon

Info

Publication number: DE4007673A1
Application number: DE19904007673
Authority: DE
Inventors: Hugo Gehring
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1990-03-10
Filing date: 1990-03-10
Publication date: 1991-09-19
Also published as: DE4007673C2

Abstract

In a welding process for Al, using direct current and a W electrode, a shielding gas is used contg. at least 75%, pref. 90% He with the remainder Ar. The tip of the W electrode is rounded to promote the elimination of the oxide layer on the Al. Electrode is negative. USE/ADVANTAGE - Manual welding, giving port-free welds with low crack susceptibility.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Schutzgasschweißen von Aluminium und Alu-Legierungen mit freihändiger Brennerführung. Die Besonderheit beim Schweißen von Aluminium besteht darin, daß Aluminium die Eigenschaft hat, an der Oberfläche sofort eine Oxidschicht zu bilden, deren Schmelztemperatur etwa 1500°C höher als die der Alu-Werkstoffe liegt und zu Schwierigkeiten beim Schweißen führt. Die Wolfram-Inertgas-Methode (WIG) mit Wechselstrom unter Argon als Schutzgas wird für das Freihandschweißen allgemein angewandt.The invention relates to a method for the Inert gas welding of aluminum and aluminum alloys hands-free burner guide. The peculiarity of welding Aluminum is that aluminum has the property of to immediately form an oxide layer on the surface of which Melting temperature about 1500 ° C higher than that of the aluminum materials lies and leads to difficulties in welding. The Tungsten inert gas method (TIG) with alternating current under argon as Shielding gas is generally used for free-hand welding.

Beim WIG-Schweißen brennt ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer Dauerelektrode aus Wolfram und dem Werkstück unter Argon, das heißt in einer inerten Atmosphäre. Das Schutzgas hat dabei die Aufgabe, die Lichtbogenstrecke elektrisch leitend zu machen und das Schweißbad sowie den abschmelzenden Schweißzusatz gegen die Atmosphäre zu schützen und eine erneute Oxidation zu verhindern. Die mit dem WIG-Wechselstrom-Schweißen erzielten Schweißnähte erfüllen jedoch keine hohen Qualitätsanforderungen. Das Schweißgefüge ist porenanfällig und besitzt eine Neigung zu Warm- und Kaltrissen. Die beim WIG-Wechselstrom-Schweißen entstehende breite Wärme-Einflußzone führt zu einem Festigkeitsabfall im Grundwerkstoff und aufgrund des großen Wärmeeintrages zu starkem Verzug des Werkstückes. Außerdem ist die erreichbare Einbrandtiefe gering.An electrical arc burns during TIG welding a permanent electrode made of tungsten and the workpiece under argon, that is, in an inert atmosphere. The protective gas has the task of making the arc gap electrically conductive and the weld pool as well as the melting filler protect the atmosphere and re-oxidize prevent. Those achieved with TIG AC welding However, welds do not meet high quality requirements. The weld structure is susceptible to pores and has a tendency to Hot and cold cracks. The one with TIG AC welding resulting broad heat influence zone leads to a Loss of strength in the base material and due to the large Heat input to excessive distortion of the workpiece. Besides, is the penetration depth achievable is low.

Qualitativ hochwertige Schweißnähte an Aluminium und Alu-Legierungen sind mit der WIG-Methode mit Gleichstrom bei negativ gepolter Wolfram-Elektrode unter Helium herstellbar. Allerdings ist diese WIG-Methode auf Anwendungen mit mechanischer oder teilmechanischer Brennerführung für das Schweißen von dünnen bis mittleren Querschnitten beschränkt. Aufgrund der Zündschwierigkeiten und der geringen Reinigungswirkung des Helium-Gleichstromlichtbogens besteht die Fachmeinung, daß das WIG-Gleichstromschweißen mit negativ gepolter Elektrode unter Helium für das Handschweißen mit Schweißzusatzwerkstoff nicht geeignet ist.High quality welds on aluminum and Aluminum alloys are used with the TIG method with direct current Negatively polarized tungsten electrode can be produced under helium. However, this TIG method is used on applications mechanical or partially mechanical burner guide for the Limited welding from thin to medium cross sections. Because of the ignition difficulties and the low The cleaning effect of the helium direct current arc exists Expert opinion that TIG direct current welding with negative polarized electrode under helium for manual welding with Filler metal is not suitable.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das WIG-Gleichstromschweißen unter Helium bei negativer Elektrode für das Schweißen mit freihändiger Brennerführung weiterzuentwickeln.It is therefore an object of the invention TIG direct current welding under helium with a negative electrode for welding with hands-free torch guidance to develop further.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst und durch Anspruch 2 weiter ausgestaltet. Es ist aus der Literatur bekannt für das Schutzgasschweißen von Aluminium Argon-Helium-Gemische zu verwenden. Empfohlen wird dabei für das Schutzgas ein Mischungsverhältnis von 1 : 1, wobei jedoch eine maschinelle Brennerführung Vorraussetzung ist. Überraschenderweise ergeben sich bei manueller Brennerführung mit einem von der oben genannten Empfehlung stark abweichenden Mischungsverhältnis von 90% Helium und 10% Argon für das Schutzgas gute Zündeigenschaften und eine gute Reinigungswirkung des Lichtbogens. Die erreichbare Schweißnahtqualität steht den Ergebnissen bei maschineller Brennerführung nicht nach. Ausschlaggebend für den Erfolg des neuen Verfahrens ist aber auch das Abgehen von der empfohlenen Anspitzung der Wolfram-Elektrode und Verwendung eines gerundeten Endes. Dadurch vergrößert sich beim Lichtbogen der Anodenbrennfleck, was die Beseitigung der Oxydschicht noch begünstigt.This object is achieved with the features of the first Solved claim and further by claim 2 designed. It is known from the literature for that Inert gas welding of aluminum argon-helium mixtures use. We recommend a for the shielding gas Mixing ratio of 1: 1, however, an automatic Burner guidance is a requirement. Surprisingly revealed manual burner control with one of the above the above-mentioned recommendation of a very different mixing ratio of 90% helium and 10% argon for the protective gas good Ignition properties and a good cleaning effect of the Arc. The achievable weld quality is the same Results with mechanical burner control do not follow. However, the key to the success of the new process is also going away from the recommended sharpening of the Tungsten electrode and use of a rounded end. Thereby the anode focal spot increases when the arc arises, which Removal of the oxide layer still favors.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es gelungen ist, die WIG-Methode mit Gleichstrom und negativ gepolter Wolfram-Elektrode für das Freihandschweißen von Aluminium anwendbar zu machen, daß mit diesem Verfahren qualitativ hochwertige Schweißergebnisse bei freihändiger Aluminium bzw. Al-Legierungen erreichbar sind, daß sich ein dichtes nahezu porenfreies Schweißgut bei hoher Festigkeit und geringer Rißneigung ergibt, und daß der Arbeitsbereich für das Reparaturschweißen wertvoller Maschinenteile erweitert ist, womit erhebliche wirtschaftliche Vorteile verbunden sind.The advantages achieved with the invention are in particular in that the TIG method with direct current and Negative polarized tungsten electrode for the free hand welding of Aluminum applicable to that using this process high quality welding results with hands-free Aluminum or Al alloys are achievable dense, almost non-porous weld metal with high strength and has a low tendency to crack, and that the working area for the Repair welding of valuable machine parts is expanded, which is associated with considerable economic advantages.

Claims

1. A process for the inert gas welding of aluminum with direct current and negatively polarized tungsten electrode, characterized in that a gas mixture is used as the inert gas, which has a proportion of at least 75% helium and a residual proportion of argon and that the tip of the Wolram electrode is rounded.

2. Process for gas-shielded arc welding of aluminum according to Claim 1 characterized in that the protective gas Mixing ratio of 90% helium and 10% argon.