WO1994007642A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer verbindung zwischen einem vorwiegend aus eisen bestehenden metallteil und einem nichteisen-metallteil - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer verbindung zwischen einem vorwiegend aus eisen bestehenden metallteil und einem nichteisen-metallteil Download PDF

Info

Publication number
WO1994007642A1
WO1994007642A1 PCT/AT1993/000147 AT9300147W WO9407642A1 WO 1994007642 A1 WO1994007642 A1 WO 1994007642A1 AT 9300147 W AT9300147 W AT 9300147W WO 9407642 A1 WO9407642 A1 WO 9407642A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal part
filler material
ferrous metal
ferrous
melting
Prior art date
Application number
PCT/AT1993/000147
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Furthner
Joachim Resch
Original Assignee
Fronius Schweissmaschinen Kg. Austria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fronius Schweissmaschinen Kg. Austria filed Critical Fronius Schweissmaschinen Kg. Austria
Priority to AU48092/93A priority Critical patent/AU4809293A/en
Priority to DE4394742T priority patent/DE4394742D2/de
Publication of WO1994007642A1 publication Critical patent/WO1994007642A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/002—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of light metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K9/232—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded of different metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/20—Ferrous alloys and aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006—Ag as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

Definitions

  • the invention comprises a method and an apparatus and a weld seam, as described in the preambles of claims 1, 31 or 46.
  • Different methods for joining iron materials to aluminum materials are known, which can be divided into processes without the involvement of a molten phase and processes with the involvement of a molten phase.
  • the former methods include, in particular, friction welding, explosion welding and diffusion welding.
  • the second two methods include soldering and bonding using intermediate layers.
  • welded connectors as transition pieces
  • these welded connectors e.g. form the connection point between the iron material and the aluminum by means of explosion welding, in which case these welding connectors formed from the iron material and the aluminum are provided between the workpieces to be connected from the iron material and the aluminum material, and thus the iron materials or aluminum Materials can be connected to the weld connector using conventional fusion welding processes.
  • the present invention is based on the object of a method and to create a device for connecting a metal part consisting predominantly of iron to a non-ferrous metal part by fusion welding, without the need for expensive pretreatments for the metal parts to be connected and with which a strength is achieved in the connection area which at least matches the strength of the metal part corresponds to the lower strength.
  • the filler material lies in physical properties (melting point, linear thermal expansion, etc.) between the two metal parts. This minimizes shrinkage stresses and / or warpage. Due to the high melting point of the filler material, for example, but this is not absolutely necessary, the viscosity can be approximately the same as that of the melt of the molten metal part, so that the filler material mixes too strongly with the material of the non-ferrous metal part and above all diffusion of the material of the non-ferrous metal part in the direction of the metal part is prevented. As a result, a diffusion or reaction or contact zone between the melt consisting predominantly of non-ferrous metal and the melt consisting predominantly of filler material can be kept low. This in turn favors the strengths that can be achieved with the welded joint.
  • a load-bearing connection between the metal part and the non-ferrous metal part is achieved by using an additional material which connects both to the non-ferrous metal part and to the metal part and builds up a load-bearing structure becomes. This creates a transition between the metal part and the non-ferrous metal part, whereby the resilience of the weld seam lies above the corresponding limit values of the non-ferrous metal part. It is also advantageous that no complex surface pretreatment has to be carried out before the connection welding is carried out.
  • the procedure according to claim 3 achieves a high-strength connection between the silver or silver alloy and the non-ferrous metal part, which is made in particular of aluminum, as a result of which the weld seam has better strength values than the non-ferrous metal part.
  • the measure according to claim 4 ensures that, despite the alloying of the metal part with the material of the non-ferrous metal part, the area with an austenitic or austenitic-ferritic structure predominates and the weld seam thus remains sufficiently tough that the strength values achieved at least correspond to the strength values of the non-ferrous metal part.
  • the measure according to claim 5 is also advantageous, since a continuous layer of an intermetallic phase can thereby be formed via the diffusion thus made, which, while maintaining the specified layer thickness, represents a sufficient transition strength between the metal part and the non-ferrous metal part. Adequate strength of the weld seam can thereby be achieved. It is also advantageous that the filler can be easily adapted to the respective non-ferrous metal, especially if it is an aluminum alloy.
  • a procedure according to claim 6 is also advantageous, since this allows the amount of the melted material of the non-ferrous metal part to be kept low and nevertheless ensures that the metal part is melted or plasticized to the extent that an adequate connection with the filler material or with the Material of the non-ferrous metal part can arise.
  • the process sequence according to claim 7 is particularly advantageous when using approximately the same materials for the filler material and for the non-ferrous metal part, since the energy density to be applied and the resulting molten pool can be easily adjusted so that the material is overloaded Non-ferrous metal part is avoided, whereas the main supply of heat via the filler material plasticizes the metal part via it and thus the alloying process or the material diffusion between the filler material and the material of the metal part can be initiated to a sufficient extent.
  • a procedure according to claim 8 is also advantageous, since the seam strip with a predominantly austenitic crystal lattice thereby enables the welded joint to be highly tough.
  • An advantage of the measures according to claim 9 is that the choice of the filler material means that the seam strip closest to the metal parts, despite the alloy with the aluminum, if the non-ferrous metal part consists of aluminum, preferably a predominantly austenitic crystal lattice has. Due to the satisfactory properties of the material with an austenitic crystal lattice, the resilience of the weld seam produced in this way is very high.
  • the different viscosity also prevents the material of the non-ferrous metal part, in particular aluminum, from passing through in the direction of the metal part. This inhibits the build-up of ferrite in the metal part or in the zones adjoining the weld seam and achieves a strength of the weld seam which at least corresponds to the strength values of the non-ferrous metal part.
  • the filler material can diffuse into the liquid melts of the metal part and non-ferrous metal part, so that very thin connecting layers between these different materials can also be achieved.
  • a process sequence according to claim 18 is also advantageous, since it achieves a sufficient supply of energy to the filler metal or into the metal part and, on the other hand, prevents thermal overloading of the non-ferrous metal part.
  • a composition of the filler material according to claims 23 and 24 is also advantageous, since the additives indicated influence the crystallization of the intermetallic phase in such a way that high strength is achieved.
  • the measures according to claim 25 reduce embrittlement in the area of the welded joint by oxidation.
  • the measure according to claim 26 is also advantageous since the filler materials can thus be produced more cost-effectively.
  • the measure according to claim 28 ensures that a uniform arc with a constant energy density for melting the filler material is achieved.
  • the time period over which the different materials can diffuse is reduced, so that the thickness of the reaction zones can be kept to the lowest possible extent.
  • a procedure according to claim 30 is also advantageous, since the application of the buffer layer can improve the quality assurance in the production of a weld seam. Furthermore, this procedure for producing a buffer layer by means of a welding process also enables the possibility of connecting large components to one another using this method. In addition, there is great flexibility for the production of welded connections according to these methods, since these connections can then also be applied, for example, under construction site conditions, which was previously not possible.
  • the invention also includes a device which is characterized by the characterizing features in claim 31. By using such additives, metal parts can be melted or plasticized at the welding point, so that a state that best corresponds to the desired connection properties between the liquid melts is quickly produced or the desired structural compositions can be achieved.
  • the energy for melting the filler material and the metal part or the non-ferrous metal part takes place via an electron beam or laser beam separated from the filler material, as described in claim 38.
  • an embodiment of the device according to claim 41 is also advantageous, since it enables an auxiliary material for producing a subsequent intimate connection between the filler metal, metal part and non-ferrous metal part to be applied in one operation.
  • the further development according to claim 43 ensures that the auxiliary layer can be connected with sufficient strength to produce a perfect connection with sufficiently high performance and corresponding liquefaction of the auxiliary material, while filling the connecting seam between the metal part and the non-ferrous metal part in the area of the further electrode can also be carried out with the most suitable specific heat outputs.
  • the formation of the weld seam according to claim 44 is also advantageous for connecting a metal part to a non-ferrous metal part.
  • the arc build-up in particular the melting process of the non-ferrous metal part and metal part in the area of the weld seam, can be additionally favorably influenced.
  • this weld seam is that by using an austenitic material for the filler material, especially if the non-ferrous metal part is aluminum, the proportion of ferrite in the weld seam can be kept surprisingly simple in a small way, which means that Strength properties of such weld seams between aluminum and a metal part made of iron or steel enable a strength lying above the strength values of the non-ferrous metal part.
  • Figure 1 shows a device for performing the method according to the invention in side view and a greatly simplified, schematic representation.
  • Fig. 2 shows a compound produced by the inventive method in Front view, sectioned and simplified, schematic representation
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a connection made according to the method of the invention with a cored wire in a simplified, schematic representation
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of the method according to the invention for producing a connection by means of a buffer layer in plan view and in a simplified, schematic representation
  • FIG. 5 shows the connection area according to FIG. 4 in an end view, in section, according to the lines V-V in FIG. 4;
  • FIG. 7 shows another embodiment of a weld seam between a non-ferrous metal part and a metal part in end view, cut;
  • FIG. 9 shows a detail from the region of the seam strip shown in FIG. 8 in an enlarged view compared to FIG. 8, according to the arrow IX in FIG. 8 in 335 times magnification;
  • FIG. 10 shows a micrograph of a partial area of the seam strip according to FIG. 8 according to arrow X in a design enlarged 215 times;
  • FIG. 11 shows a part of the reaction or contact zone between the seam strips directly adjacent to the metal part and the melted-on material of the non-ferrous metal part as a micrograph enlarged to 540 times, according to FIG. Arrow XI in Fig. 6;
  • Fig. 12 is a Schaeffler diagram.
  • a welding power source 1 for fusion welding is shown.
  • This Welding current source 1 comprises a current source 2 with a power unit 3, a control device 4 and a switching element 5 assigned to the power unit 3 or the control device 4.
  • the switching element 5 or the control device 4 is connected to a control valve 6 which is connected in a Supply line 7 for a gas 8, in particular a protective gas, for example nitrogen, helium or argon and the like, can be fed from a gas storage unit 9 to a welding torch 10.
  • a gas 8 in particular a protective gas, for example nitrogen, helium or argon and the like
  • a wire feed device 11 is also controlled via the control device 4, with a welding wire 13, e.g. is also fed from a storage drum into the area of the welding torch 10.
  • the current for establishing an arc 14 between the welding wire 13 and a workpiece 15 is supplied via a supply line 16 from the power section 3 of the current source 2 to the welding torch 10 or the welding wire 13.
  • a check valve 18 and an actuating member 19 in particular for activating the control device 4 or the power unit 3 and the associated one, is provided to interrupt the gas supply in the area of the welding torch 10, in particular in a handle 17 thereof Control valves 6 arranged.
  • the non-ferrous metal part 20 being made of a non-ferrous material, e.g. made of aluminum or an aluminum alloy, and the metal part 21 consists of an iron material.
  • an additional material 25 is introduced between mutually facing end or side surfaces 23, 24 by melting the welding wire 13 forming a melting electrode 26. The melting of the melting electrode 26 takes place via the arc 14 built up between the melting electrode 26 and the non-ferrous or metal parts 20, 21.
  • a melt pool 27 is formed from material portions of the filler material 25 and the non-ferrous or metal parts 20, 21 melted onto the end or side surfaces 23, 24.
  • the gas 8 enveloping the arc 14 is fed through the welding torch 10, it coming from an opening 28 surrounding the filler material 25 in a ring on an end face 29 of the welding torch 10 facing the weld connection 22 exit.
  • the gas 8 preventing the entry of oxygen consists in essentially from argon, helium, nitrogen, carbon dioxide and slight traces of oxygen or a gas mixture of these gases.
  • the welded connection 22 shown in FIG. 2 is a so-called butt seam between the non-ferrous or metal parts 20, 21, which have approximately the same thickness 30.
  • a seam shape opening in the direction of the welding torch 10 has been found, a tip angle 31 being approximately between 75 ° and 120 °, preferably 90 °, and one Depth 32 of the V-shaped opening is approximately 2/3 of the thickness 30.
  • a longitudinal central axis 34 of the arc 14 is aligned approximately at an angle of 90 ° to a surface 35 of the non-ferrous or metal parts 20, 21 and opposite the parting line 33 by one Distance 36 is displaced in the direction of the metal part 21 consisting of the iron material.
  • an additional material 25 e.g., matched to the alloy composition of the metal part 21 and the non-ferrous metal part 20.
  • an additional material 25 e.g., matched to the alloy composition of the metal part 21 and the non-ferrous metal part 20.
  • an additional material 25 made of austenitic steel With an additional material 25 made of austenitic steel, the final strength of the welded joint 22 is reached, which corresponds to the strength of the non-ferrous metal part 20 having the lower strength.
  • the filler material 25 supplied from the welding wire 13 by melting the welded joint 22 is designed in the exemplary embodiment shown as a solid wire 37 which contains the corresponding alloy components.
  • a cored wire which has a tubular sheath, for example made of copper or a copper alloy, which is filled with a solidified powder, which in a distributed form contains the alloy components, such as chromium, manganese, is also suitable for the method. Titanium etc., and which also contains aggregates, such as so-called slag formers, combustibles, which in particular influence the seam formation as well as the surface quality of the seam to improve quality.
  • the filler material 25 is fed into the parting line 33 by melting the welding wire 13 in the arc 14, the process being carried out in a protective gas bell to avoid the entry of oxygen from the atmosphere, which is done by supplying the gas 8 - in accordance with the arrows 38 through the welding torch 10 or through a gas outlet nozzle 39.
  • the welding wire 13 is a cored wire 40 which has a tubular jacket 41, e.g. from a Cu tube or a tube from a copper alloy, which is provided with a core 42 made of solidified powder 43.
  • This powder 43 contains, in a distributed form, the alloy components and also the additives, as already described above.
  • a cross-sectional area 44 of the arc 14 running perpendicular to the longitudinal central axis 34 of the welding wire 13 is to the parting line 33 in the direction of the metal part 21 consisting of the iron material by the distance 36 transferred.
  • approximately between 60% and 90% of the surface energy of the arc 14 strikes the metal part 21 consisting of the iron material.
  • Differences resulting from the different physical values between the non-ferrous material and the ferrous material are thus compensated for and a uniform melting on the end or side surfaces 23, 24 and thus a melt bath symmetrical with respect to the parting line 33 are achieved .
  • Transition zone 47 having a thickness 48, which is between 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, in particular 6 ⁇ m to 10 ⁇ m, being formed between the mixing zones 45, 46.
  • This transition zone 47 represents an embrittlement region which significantly influences the strength of the welded connection 22. With the aforementioned magnitude 48 of the transition zone 47, this leads to almost no reduction in the strength of the welded joint 22.
  • a further welding torch 50 is arranged upstream of the welding torch 10 in the welding direction - according to arrow 49.
  • the upstream welding torch 50 is pivoted in a plane perpendicular to the welding direction - according to the arrow 49 - with respect to the welding torch 10 such that the welding wire 13 of the upstream welding torch 50 is directed in the direction of the metal part made of the iron material 21 points.
  • the filler material 25, which is released by the melting of the welding wire 13 in the arc 14, is thus directed in the direction of the end face or side face 24 of the metal part 21 consisting of the iron material.
  • This forms a buffer layer 51 on the end face or side surface 24, which is connected in the immediately following welding process to the welding torch 10 via a connecting layer 52 to the non-ferrous metal part 20 made of non-ferrous material.
  • This double burner can be designed such that two or more electrodes are arranged one behind the other in the welding direction, possibly also transversely to the welding direction, in one hand movement. These electrodes can be formed by the additional material or by non-burnable electrodes. Don't be burning
  • the additional material is to be fed in to an extent corresponding to the number of electrodes.
  • the protective gas jacket for the electrodes or the additional material forming the electrodes can be constructed separately for each electrode or the additional material. However, it is also possible to use a protective gas jacket with such a spatial extent that all electrodes or additional materials are covered by a single protective gas jacket or are arranged in the protective gas bell.
  • the seam formation shown in FIGS. 4 and 5 is, of course, also achieved if the buffer layer 51 on the metal part 21 is carried out completely independently and detached from the connecting layer 52 at any time beforehand. From this point of view, it is therefore also possible to first build up the buffer layer 51 with a welding unit by means of build-up welding on the metal part 21, in order then to use the same welding unit using the same or a different filler material to weld the seam between the metal part 21 and the non-ferrous metal part 20 to manufacture.
  • This procedure enables, for example, the preparation of metal parts 21 and non-ferrous metal parts 20 to be connected in the workshop, so that on site only the weld seam then has to be produced on-site for connecting these parts using a single filler material with a single torch.
  • FIG. 6 shows a weld seam 53 between a non-ferrous metal part 54 and a metal part 55 consisting predominantly of iron.
  • the non-ferrous metal part 54 can be made of aluminum and the metal part 55 can be made of steel, for example.
  • An electrode 56 which is formed by the welding wire 13, is preferably used to produce the weld 53.
  • This welding wire 13 consists of an austenitic steel 57, and an arc 14, schematically indicated by broken lines, is built up between the metal part 55 and the non-ferrous metal part 54.
  • electrode 56 or welding wire 13 one with a diameter 58 of e.g. 1.2 mm and a chrome nickel wire are used.
  • a welding current source 1 is preferably used with which a pulsed current can be emitted, a particularly good welding result is achieved if a pulse voltage of 30-45 V, a pulse duration of 2-2.9 ms, a wire Feed speed of 6-8 m / min and a basic current of 30-45 A at a frequency of 90-100 Hz is used.
  • a mean value of the voltage is preferably 18-24 V and a mean value of the current is 150-165 A and an average welding speed is 40-50 cm / min.
  • the welding wire 13 is aligned with the welding seam 53 in such a way that it is located between a central longitudinal plane 59 and the metal part 55, a welding seam 53 is formed, the seam strip 60 of which is predominantly made of an additional material 61, e.g. consists of the austenitic steel 57, which is slightly mixed with the material of the metal part 55 in the area of a boundary layer 62.
  • an additional material 61 e.g. consists of the austenitic steel 57, which is slightly mixed with the material of the metal part 55 in the area of a boundary layer 62.
  • a reaction or contact zone 64 is arranged between this seam strip 60 and a seam strip 63 formed predominantly from the material of the non-ferrous metal part 54, which therefore consists predominantly of aluminum, and consists predominantly of the elements of the filler material 61 and Non-ferrous metal part 54 is formed.
  • a thickness 65 of this reaction or contact zone 64 is between 1 and 15 ⁇ m. preferably 6 to 10 ⁇ m.
  • FIG. 1 Another embodiment of a weld seam is shown in FIG. 1
  • a very good welding quality is preferably achieved in the area of such a welding seam 53 if the cored wire is made of copper alloyed with 4.8% Cr and has a degree of filling of 18% with a diameter of 1.2 mm.
  • a welding current source 1 in which pulse welding is possible, it is advantageous if a pulse voltage of 35-45 V, a pulse duration of 1.8-2.4 ms, a wire feed speed of 3-4 m / min, a basic current of 36-42 A and a frequency of 75-85 Hz is used.
  • the mean value of the voltage should be 16-20 V and the mean value of the current 110-130 A and a welding speed of 40-52 cm / min.
  • welded connections between a non-ferrous metal part 54 made of aluminum and a metal part 55 made predominantly of iron are obtained when using a welding wire made of a silver or copper alloy, for example made of a silver or silver-copper alloy, for example using a welding wire L-AG72 with a Diameter of 1.0 mm, reached when a pulse voltage of 30-38 V, a pulse duration of 1.5-2.3 ms, a wire feed speed of 5-7 m / min and a basic current of 32-38 A.
  • a mean value of the voltage can preferably be 16-22 V and a mean value of the current 120-124 A and a welding speed 43-50 cm / min.
  • Material of the welding wire 13 serving as an electrode is formed in particular by an austenitic steel 57, it goes without saying in the case of the previously described embodiment variants for the present method that when using copper or silver or their alloys the welding wire is used as an additional material these materials or material alloys and then not formed by the steel 57.
  • the arrangement and procedure for producing the weld seam is, however, the same when using copper and copper alloys, and silver and silver alloys as when using austenitic steel 57 as an additional material, in which a large part of the energy supplied is directed against the metal part 21.
  • a welding wire consisting of 99.5% Al with a diameter of 1.2 mm between the central longitudinal plane 59 and the non-ferrous metal part 54 is also made of aluminum.
  • a pulse voltage can preferably be 36-44 V, a pulse duration 1.8-2.4 ms, a wire feed speed 4.5-5.5 m / min and a base current 50-60 A at a frequency of 120-128 Hz be.
  • the mean value of the voltage is about 14-20 V and the mean value of the current at 100-106 A and the feed rate at 44-50 cm / min.
  • a pulse voltage should be 28-36 V, a pulse duration 1.8-2.4 m / s, a wire feed speed 3.5-4.6 cm / min and a basic current 36-42 A at a frequency of 90-97 Hz .
  • An average value of the voltage of 21.5 V and the current of 91 A at a welding speed of 42.6 cm / min will allow the buffer layer to be applied properly.
  • An average of the voltage should be around 17.8 V and the current at 118 A at a welding speed of 46.5 cm / min.
  • part of the weld seam 53 is shown as a micrograph in a magnification of 53 times.
  • a welding wire 13 made of austenitic steel 57 was used as the filler material.
  • the structure is predominantly austenitic and the ferrite is between dendrites 73 and 74 by alloying the additional material formed from austenitic steel 57 with the non-ferrous metal material, in particular aluminum , came into being the.
  • the chemical composition of the material is shifted from the austenitic region into or across the boundary line between the austenitic and the austenitic / ferritic region. It is preferred to carry out the method in such a way or to produce the weld seam in such a way that the diffusion of the non-ferrous metal into the austenitic steel is so small that this boundary line is not exceeded or is only slightly exceeded.
  • reaction or contact zone 64 is clearly shown in a micrograph as shown in FIG. 6, as was delimited by dash-dotted lines and designated by an arrow XI.
  • the uniformly dark-shaded seam strip 60 can be seen, that of the seam strip 63, which is formed by the melted and then cooled material of the non-ferrous metal part 54 and the reaction in between. or contact zone 64 clearly recognizable.
  • the seam strip 60 consists fundamentally of the additional material 61 formed by the austenitic steel, which with the material of the metal part 55 and the
  • Non-ferrous metal part 54 or the elements contained in this material is alloyed.
  • the seam strip 63 in the present micrograph consists of rod-shaped aluminum crystals 76, which are recognizable by the light surfaces in the micrograph, whereas the elements diffused by the filler material or the metal part 55 as deposits 77 at the grain boundaries between the stengei ⁇ shaped crystals of aluminum are clearly recognizable by their dark color.
  • reaction or contact zone 64 can now be seen as a continuous strip, which over its longitudinal course has an average thickness 78 of at most 10 ⁇ m.
  • This reaction or contact zone 64 consists of an intermetallic phase which is predominantly formed from the material of the non-ferrous metal part 54, the filler material 61 and the metal part 55.
  • this reaction or contact zone 64 has a thickness 78 which is as small as possible, which is between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • This thickness 78 is, as in the exemplary embodiment shown with a thickness of only 10 ⁇ m, the higher the load
  • Weld 53 since the thickness of the reaction or contact zone 64, due to its brittleness at room temperature, has a significant influence on the overall strength of the weld 53.
  • the thickness 78 of this reaction or contact zone can now be achieved, inter alia, by a suitable choice of filler material 61, in the present case by austenitic steel 57 and by a corresponding control of the energy supply in the area of the weld seam 53.
  • a Schaeffler diagram 79 is shown in FIG.
  • the chromium equivalent is plotted on an abscissa 80 and the nickel equivalent is plotted on an ordinate 81.
  • the solution according to the invention, in particular the method according to the invention and the device and the formation of the weld seam, is now based on the knowledge that the structure or the measures described above keep the structure in the weld seam 53 mainly in the austenitic region 82.
  • This austenitic area is delimited by two boundary lines 83 and 84 from the austenitic / martensitic and from the austenitic / ferritic area 85 and 86, respectively.
  • the non-ferrous metal part 54 is made of aluminum, then this metal is to be added to the chromium equivalency plotted on the abscissa 80 and, when contact is made between the additional material consisting of austenitic steel 57 and the non-ferrous metal part 54, leads to a shift in the point of the chemical Composition from an exclusively austenitic area in the direction of the austenitic / ferritic area.
  • the person skilled in the art is now able to control the structural transformation in such a way that the austenitic region 82 is not left as far as possible, or if the boundary line 84 in the direction of the austenitic / ferritic region 86 is exceeded as little as possible.
  • this enables, when a metal part is welded to a non-ferrous metal part made of aluminum, embrittlement, in particular in the seam strip 60, occurs due to the formation of ferrite. This can prevent the weld seam 53 from bursting in the area of an upper side 87 - see FIG. 8 - of the seam strip 60 when it is stressed by longitudinal bending.
  • any other seam shape that is customary in welding processes such as, for example, the execution of fillet welds, is also possible.
  • the method according to the invention also allows the connection to be carried out in any conventional welding position, such as, for example, the position of the tub, horizontally, transversely, vertically, overhead, etc.
  • any conventional welding position such as, for example, the position of the tub, horizontally, transversely, vertically, overhead, etc.
  • the usual methods known from welding technology and the suitable devices according to TIG, MIG or MAG, plasma, electron beam and laser beam can be used.
  • FIGS. 1; 2; 3; 4.5; 6,8,9,10,11; 7; 12 shown designs, which form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the tasks and solutions according to the invention in this regard can be found in the detailed descriptions of these figures.
  • control device 44 cross-sectional area

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil (21) und einem aus einem bei niedrigerer Temperatur schmelzenden Nichteisen-Metallteil (20) bestehenden Bauteil durch Aufschmelzen zumindest eines der beiden Metallteile an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgasglocke mittels einer Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen (14) unter gleichzeitiger Zufuhr eines Zusatzwerkstoffes (25). Dabei liegt ein Schmelzpunkt oder eine Temperatur der beginnenden Erstarrung (Liquidustemperatur) des Zusatzwerkstoffes (25) über dem Schmelzpunkt oder der Temperatur oder der beginnenden Erstarrung des Nichteisen-Metallteiles (20), insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Der Zusatzwerkstoff (25) ist dabei durch einem austenitischen Stahl, bevorzugt auf Chrom-Nickel-Basis gebildet. Dabei wird eine Oberflächenschicht dieses Metallteils (21) über eine Tiefe zwischen kleiner 1,0 mm, bevorzugt kleiner 0,5 mm, und teilweise überschneidend eine Oberflächenschicht des Nichteisen-Metallteiles (20) unter gleichzeitigem Einbringen des verflüssigten Zusatzwerkstoffes (25) zur Bildung eines an den Metallteil (21) unmittelbar anschließenden Nahtstreifens mit überwiegend austenitischem Kristallgitter und einer Mischzone mit einer durchgehenden Schicht aus intermetallischen Phasen aus den Elementen des Zusatzwerkstoffes (25) und des Nichteisen-Metallteils in etwa mit einer Dicke von 1-20 νm, insbesondere 6-10 νm, sowie einer Zwischenschicht zwischen dieser Mischzone und dem Nichteisen-Metallteil (20), aus dem Nichteisen-Metall mit eutektischen Korngrenzenphasen zum überwiegenden Teil aus den Elementen des Zusatzwerkstoffes (25) aufgeschmolzen und/oder plastifiziert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwie¬ gend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem Nichteisen-Metallteil
Die Erfindung umfaßt ein Verfahren und eine Vorrichtung und eine Schweißnaht, wie sie in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 31 oder 46 beschrieben sind.
Es sind unterschiedliche Verfahren zum Verbinden von Eisenwerkstoffen mit Alumi¬ niumwerkstoffen bekannt, die man in Verfahren ohne Beteiligung einer schmelzflüssi¬ gen Phase sowie in Verfahren mit Beteiligung einer schmelzflüssigen Phase einteilen kann. Zu den ersteren Verfahren zählen insbesondere Reibschweißen, Explosions¬ schweißen und Diffusionsschweißen. Zu den zweitgenannten Verfahren werden Löten und das Verbinden unter Verwendung von Zwischenschichten gezählt.
Es sind weiters auch Verfahren bekannt, die sogenannte Schweißverbinder als Über- gangsstücke vorsehen, wobei diese Schweißverbinder z.B. durch Explosionsschweißen die Verbindungsstelle zwischen dem Eisenwerkstoff und dem Aluminium bilden, wo¬ bei dann diese aus dem Eisenwerkstoff und dem Aluminium gebildeten Schweißverbin¬ der zwischen die zu verbindenden Werkstücke aus dem Eisenwerkstoff und dem Alu¬ miniumwerkstoff vorgesehen werden und somit die Eisenwerkstoffe bzw. Aluminium- Werkstoffe mit dem Schweißverbinder über übliche Schmelzschweißverfahren verbindbar sind.
Des weiteren sind Schweißlötverfahren bekannt, wobei bei diesen Verfahren nur der Aluminiumwerkstoff aufgeschmolzen wird und mit Hilfe eines Zusatzwerkstoffes, ins- besondere aus siliziumhaltigen Drähten, mit dem Stahl verbunden wird. Um jedoch entsprechende Festigkeitswerte in der durch Schweißlöten hergestellten Verbindungs¬ stelle zu erreichen, ist eine aufwendige Vorbereitung eines der miteinander zu verbin¬ denden Werkstücke im Verbindungsbereich durch das Aufbringen einer Zwischen¬ schicht erforderlich. Diese zumeist aus einer Silber-, Zink-, Zinn-, Aluminium-, Nickel- oder Kupferlegierung bestehende Zwischenschicht wird vor dem eigentlichen Schweißlöten auf den Eisenwerkstoff im Verbindungsbereich meist galvanisch oder durch Eintauchen in eine Schmelze aufgebracht. Dies erfordert eine aufwendige Ober¬ flächenvorbehandlung zum Aufbringen der Zwischenschicht, z.B. Beiz- und Glühbe¬ handlungen. Nachteilig ist, daß die Qualität der Verbindung von dieser Vorbehandlung abhängig ist und eine Vielzahl von Arbeitsgängen notwendig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden eines vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteiles mit einem Nichteisen-Metallteil durch Schmelzschweißung zu schaffen, ohne daß auf¬ wendige Vorbehandlungen für die zu verbindenden Metallteile erforderlich werden und mit denen im Verbindungsbereich eine Festigkeit erreicht wird, welche zumindest der Festigkeit des Metallteiles mit der niedrigeren Festigkeit entspricht.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst. Der überraschende Vorteil dabei ist, daß in Bezug auf die Trennfuge trotz der unterschiedlichen Schmelztemperaturen eine Schmelzezone erreicht wird, die annähernd einen symmetrisch ausgebildeten Querschnitt aufweist.
Der Zusatzwerkstoff liegt in physikalischen Eigenschaften (Schmelzpunkt, lineare Wä- remausdehnung etc.) zwischen den beiden Metallteilen. Dadurch werden auftretende Schrumpfspannungen und/oder Verwerfungen gering gehalten. Durch den hohen Schmelzpunkt des Zusatzwerkstoffes kann beispielsweise, aber auch dies ist nicht zwingend erforderlich, eine in etwa gleich hohe Viskosität wie bei der Schmelze des aufgeschmolzenen Metallteiles erreicht werden, sodaß eine zu starke Vermischung des Zusatzwerkstoffes mit dem Werkstoff des Nichteisen-Metallteils und vor allem ein Diffundieren des Werkstoffes des Nichteisen-Metallteils in Richtung des Metallteils verhindert wird. Dadurch kann eine Diffusions- bzw. Reaktions- bzw. Kontaktzone zwischen der vorwiegend aus dem Nichteisen-Metall bestehenden Schmelze und der vorwiegend aus Zusatzwerkstoff bestehenden Schmelze gering gehalten werden. Dies begünstigt wiederum die mit der Schweißverbindung erreichbaren Festigkeiten.
Nach einer anderen vorteilhaften Vorgangsweise entsprechend Patentanspruch 2, wird eine tragfähige Verbindung zwischen dem Metallteil und dem Nichteisen-Metallteil dadurch erreicht, daß ein sowohl mit dem Nichteisen-Metallteil als auch mit dem Me¬ tallteil sich verbindender und ein tragfähiges Gefüge aufbauender Zusatzwerkstoff ver¬ wendet wird. Dadurch wird ein Übergang zwischen dem Metallteil und dem Nichteisen- Metallteil geschaffen, wodurch die Belastbarkeit der Schweißnaht über den entspre- chenden Grenzwerten des Nichteisen-Metallteils liegt. Vorteilhaft ist weiters, daß kei¬ ne aufwendige Oberflächenvorbehandlung vor der Durchführung der Verbindungs- schweißung vorzunehmen ist.
Durch das Vorgehen nach Patentanspruch 3 wird eine hochbelastbare Verbindung zwi- sehen dem Silber bzw. Silberlegierung und dem insbesondere aus Aluminium bestehen¬ den Nichteisen-Metallteil erreicht, wodurch die Schweißnaht bessere Festigkeitswerte aufweist als der Nichteisen-Metallteil. Durch das Aufschmelzen einer Oberflächen- schicht des Metallteils über eine Tiefe kleiner 1,0 mm wird eine mechanische Verklam¬ merung zwischen dem Silber bzw. dem mit dem Nichteisen-Metall vermischten Silber bzw. der Silberlegierung und dem Metallteil erzielt, daher kann trotz der Nichtmisch- barkeit von Silber und Eisen in flüssiger Form eine ausreichend feste Verbindung zwi- sehen diesen beiden Werkstoffen hergestellt werden, sodaß die Belastbarkeit der Schweißnaht zumindest die Werte des Nichteisen-Metallteils erreicht.
Durch die Maßnahme nach Patentanspruch 4 wird erreicht, daß trotz der Auflegierung des Metallteils mit dem Material des Nichteisen-Metallteils der Bereich mit austeni- tisch bzw. austenitisch-ferritischem Gefüge überwiegt und damit die Schweißnaht so¬ weit zäh bleibt, daß die erzielten Festigkeitswerte zumindest den Festigkeitswerten des Nichteisen-Metallteils entsprechen.
Vorteilhaft ist auch die Maßnahme nach Patentanspruch 5, da dadurch über die damit ermöglichte Diffusion eine durchgehende Schicht aus einer intermetallischen Phase ge¬ bildet werden kann, die bei Erhaltung der angegebenen Schichtdicke eine ausreichende Übergangsfestigkeit zwischen dem Metallteil und dem Nichteisen-Metallteil darstellt. Dadurch kann eine ausreichende Festigkeit der Schweißnaht erreicht werden. Vorteil¬ haft ist darüber hinaus, daß der Zusatzwerkstoff dem jeweiligen Nichteisen-Metall, vor allem dann, wenn es sich dabei um eine Aluminiumlegierung handelt, an diese Alumi¬ niumlegierung einfach angepaßt werden kann.
Vorteilhaft ist auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 6, da dadurch die Menge des aufgeschmolzenen Werkstoffes des Nichteisen-Metallteils gering gehalten werden kann und trotzdem sichergestellt ist, daß der Metallteil aufgeschmolzen bzw. soweit plastifiziert wird, daß eine ausreichende Verbindung mit dem Zusatzwerkstoff bzw. mit dem Werkstoff des Nichteisen-Metallteils entstehen kann.
Der Verfahrensablauf nach Anspruch 7 ist vor allem bei Verwendung von in etwa glei- chartigen Werkstoffen für den Zusatzwerkstoff und für den Nichteisen-Metallteil von Vorteil, da die aufzubringende Energiedichte und das dabei entstehende Schmelzbad einfach so ausgerichtet werden kann, daß eine Überbelastung des Werkstoffs des Nichteisen-Metallteils vermieden wird, wogegen durch die hauptsächliche Wärmezu¬ fuhr über den Zusatzwerkstoff der Metallteil über diesen plastifiziert wird und somit der Legierungsvorgang bzw. die Materialdiffusion zwischen dem Zusatzwerkstoff und dem Werkstoff des Metallteils in ausreichenden Ausmaß eingeleitet werden kann. Vorteilhaft ist schließlich auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 8, da dadurch der Nahtstreifen mit überwiegend austenitischem Kristallgitter eine hohe Zähigkeit der Schweißverbindung ermöglicht.
Vorteilhaft ist bei den Maßnahmen nach Patentanspruch 9, daß durch die Wahl des Zu¬ satzwerkstoffes erreicht werden kann, daß der dem Metallteilen nächstliegende Naht¬ streifen trotz der Auflegierung mit dem Aluminium, wenn der Nichteisen-Metallteil aus Aluminium besteht, bevorzugt ein überwiegend austenitisches Kristallgitter auf¬ weist. Durch die zufriedenstellenden Eigenschaften des Materials mit einem austeniti- sehen Kristallgitter die Belastbarkeit der derart hergestellten Schweißnaht sehr hoch ist.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn gemäß Patentanspruch 10 oder 11 vorgegangen wird, da dadurch eine einfache Steuerung des Schweißvorganges und damit die Beibe- haltung einer in etwa gleichbleibenden Festigkeit über die Länge einer Schweißnaht erreicht werden kann.
Es ist aber auch möglich, gemäß Patentanspruch 12 vorzugehen, wodurch eine Diffu¬ sion des Nichteisen-Metallteils in den Metallteil und eine zu starke Auflegierung des Metallteils verhindert wird. Damit kann aber gleichzeitig verhindert werden, daß das austenitische Kristallgitter in zu großem Umfang in ein ferritisches Kristallgitter umge¬ wandelt wird, und es kann eine Versprödung der Schweißnaht zuverlässig verhindert werden.
Durch das Vorgehen nach Patentanspruch 13 wird ein Vermischen der Schmelze des Zusatzwerkstoffes mit der Schmelze des Nichteisen-Metallteils zuverlässig verhindert. Dadurch wird erreicht, daß die geforderte Breite der spröden Übergangszone zwischen dem Zusatzwerkstoff und dem Aluminium über die gesamte Schweißnahtdicke mit 1 bis 20 μm insbesondere 6 bis 10 μm konstant bleibt.
Durch die unterschiedliche Viskosität wird auch das Durchtreten des Werkstoffes des Nichteisen-Metallteiles, insbesondere Aluminium, in Richtung des Metallteils verhin¬ dert. Dadurch wird der Aufbau von Ferrit im Metallteil bzw. in den an die Schwei߬ naht anschließenden Zonen gehemmt und eine Festigkeit der Schweißnaht erreicht, die zumindest den Festigkeitswerten des Nichteisen-Metallteils entspricht.
Vorteilhaft ist aber auch ein Ablauf des Verfahrens gemäß Patentanspruch 14, da durch die ausreichende Energiezufuhr und die Kavernenbildung im Metallteil eine me¬ chanische Verzahnung der im flüssigen Zustand nicht mischbaren Werkstoffe des Me¬ tallteils bzw. des Silbers erreicht werden kann.
Wird nach Patentanspruch 15 vorgegangen, so kann eine gängige Vermischung des Zu¬ satzwerkstoffes mit dem Werkstoff des Metallteils sichergestellt werden, da über die zuvor zugeführte Wärmeenergie die geringere Wärmeenergie über die Zufuhr des Zu¬ satzmaterials ausreicht, um eine ausreichend hohe Schmelztemperatur im Bereich der Schweißnaht über die benötigte Zeitdauer aufrecht zu erhalten.
Eine andere vorteilhafte Vorgangsweise beschreibt Patentanspruch 16. Dadurch wird sichergestellt, daß die voreilend aufgebrachte Wärmeenergie im Metallteil für die Her¬ stellung der Schweißnaht noch voll genutzt werden kann.
Vorteilhaft ist bei dem Vorgehen nach Patentanspruch 17, daß der Zusatzwerkstoff in die flüssigen Schmelzen des Metallteils und Nichteisen-Metallteils diffundieren kann, sodaß auch sehr dünne Verbindungsschichten zwischen diesen unterschiedlichen Ma¬ terialien erzielt werden können.
Vorteilhaft ist aber auch ein Verfahrensablauf gemäß Patentanspruch 18, da dadurch eine ausreichende Energiezufuhr zum Zusatzwerkstoff bzw. in den Metallteil erzielt und andererseits eine thermische Überbelastung des Nichteisen-Metallteils verhindert wird.
Vorteilhaft ist es auch, die weiteren Verfahrensschritte gemäß den Patentansprüchen 19 und 20 zu benutzen, da dadurch mit nur einer Elektrode bzw. einem Zusatzwerk¬ stoff eine ausreichende Verbindung zwischen dem Metallteil und dem Nichteisen- Metallteil unter Verhinderung zu dicker Diffusionszonen erreicht werden kann.
Es ist aber auch möglich gemäß Patentanspruch 21 vorzugehen, da dadurch vorwie¬ gend eine ausreichend feste Schweißverbindung zwischen dem Zusatzwerkstoff und dem höher schmelzenden Metallteil erreicht wird, wogegen die Restwärme dieses Schmelzvorganges dazu genutzt werden kann, um den Nichteisen-Metallteil aufzu¬ schmelzen, sodaß Überhitzungen bzw. ein Durchbruch der Schweißnaht im Bereich des Nichteisen-Metallteils verhindert wird.
Es ist aber auch vorteilhaft nach Patentanspruch 22 vorzugehen, da dadurch eine Über- belastung bzw. Überhitzung des Nichteisen-Werkstoffes, insbesondere Aluminium, zu¬ verlässig verhindert werden kann.
Vorteilhaft ist auch eine Zusammensetzung des Zusatzwerkstoffes gemäß den Patent¬ ansprüchen 23 und 24, da durch die angegebenen Zusätze die Kristallisation der inter¬ metallischen Phase derart beeinflußt wird, daß eine hohe Festigkeit erreicht wird.
Durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 25 wird eine Versprödung im Bereich der Schweißverbindung durch Oxydation herabgesetzt.
Vorteilhaft ist auch die Maßnahme nach Patentanspruch 26, da die Zusatzwerkstoffe damit kostengünstiger hergestellt werden können.
Es ist aber auch eine Vorgehensweise nach Patentanspruch 27 möglich, wodurch der Zusatzwerkstoff auch dann kostengünstig und einfach herstellbar wird, wenn in diesem harte Teilchen integriert werden müssen, die sonst übliche Herstellungstechnologien problematisch oder gar unmöglich machen.
Durch die Maßnahme nach Patentanspruch 28 wird erreicht, daß ein gleichmäßiger Lichtbogen mit einer gleichbleibenden Energiedichte zum Abschmelzen des Zusatz¬ werkstoffes erreicht wird.
Durch die etwa gleichen Eigenschaften des Zusatzwerkstoffes und des Nichteisen- Werkstoffes und entsprechend gewählten Schweißparametern gemäß Patentanspruch 29 wird die Zeitdauer, über welche eine Diffusion der unterschiedlichen Materialien erfolgen kann, herabgesetzt, sodaß die Dicke der Reaktionszonen auf dem geringst möglichen Ausmaß gehalten werden kann.
Vorteilhaft ist auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 30, da durch das Aufbringen der Pufferschicht die Qualitätssicherung bei der Herstellung einer Schweißnaht verbes¬ sert werden kann. Überdies ermöglicht dieses Vorgehen zum Herstellen eine Puffer¬ schicht mittels eines Schweißvorganges auch die Möglichkeit, große Bauteile unter Verwendung dieses Verfahrens miteinander zu verbinden. Darüber hinaus entsteht eine große Flexibilität für die Herstellung von Schweißverbindungen nach diesen Verfah- ren, da diese Verbindungen dann beispielsweise auch unter Baustellenbedingungen aufgebracht werden können, was bisher nicht möglich war. Die Erfindung umfaßt weiters auch eine Vorrichtung die durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 31 gekennzeichnet ist. Durch Verwendung derartiger Zu¬ satzwerkstoffe können an der Schweißstelle Metallteile aufgeschmolzen bzw. plastifi¬ ziert werden, sodaß ein den gewünschten Verbindungseigenschaften zwischen den flüs- sigen Schmelzen am besten entsprechender Zustand rasch hergestellt wird bzw. die ge¬ wünschten Gefügezusammensetzungen erreicht werden.
Eine noch höher feste Verbindung durch Einflußnahme auf die Art und Weise der Aus¬ bildung der Zone mit intermetallischen Phasen kann durch die Verwendung eines Zu- satzwerkstoffes nach Patentanspruch 32 und/oder 33 erzielt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen im Kennzeichenteil der Patentansprüche 34 bis 36.
Durch die weitere Ausgestaltung nach Patentanspruch 37 kann je nach dem verwende¬ ten Metallteil bzw. Nichteisen-Metallteil ein optimaler Verbindungsaufbau zwischen dem Zusatzwerkstoff und den Metallteilen erzielt werden.
Vorteilhaft ist es weiters, wenn die Energie zum Aufschmelzen des Zusatzwerkstoffes und des Metallteils bzw. des Nichteisen-Metallteils über einen vom Zusatzwerkstoff getrennten Elektronenstrahl oder Laserstrahl erfolgt, wie es im Patentanspruch 38 be¬ schrieben ist.
Durch die Ausbildung der Energiequelle nach Patentanspruch 39 kann auch ein ein- wandfreies Ablösen bzw. Durchschlagen durch die Oxydationsschicht eines insbesonde¬ re aus Aluminium bestehenden Nichteisen-Metallteils und/oder des Metallteils erreicht werden.
Durch die Ausbildung nach Patentanspruch 40, wird unabhängig von der Abschmelzlei- stung ein konstanter und gleichmäßiger Lichtbogen erreicht.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach Patentanspruch 41, da dadurch ein Hilfswerkstoff zur Herstellung einer nachfolgenden innigen Verbin¬ dung zwischen dem Zusatzwerkstoff, Metallteil und Nichteisen-Metallteil in einem Ar- beitsgang aufgebracht werden kann.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Arbeitszonen gemäß Patentanspruch 42 durch ein Schutzgas abgedeckt sind, da der Zutritt von Sauerstoff zum Schmelzbad in einfacher Weise verhindert werden kann.
Durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 43 wird erreicht, daß die Hilfsschicht zur Herstellung einer einwandfreien Verbindung unter ausreichend hoher Leistung und entsprechender Verflüssigung des Hilfswerkstoffes in ausreichender Festigkeit verbun¬ den werden kann, während das Auffüllen der Verbindungsnaht zwischen dem Metall¬ teil und dem Nichteisen-Metallteil im Bereich der weiteren Elektrode ebenso mit den dafür am besten geeigneten spezifischen Wärmeleistungen erfolgen kann.
Schließlich ist auch die Ausbildung der Schweißnaht gemäß dem Patentanspruch 44 für die Verbindung eines Metallteils mit einem Nichteisen-Metallteils von Vorteil.
Durch die Wahl des geeigneten Schutzgases gemäß dem Patentanspruch 45 kann der Lichtbogenaufbau, insbesondere Aufschmelzvorgang des Nichteisen-Metallteils und Metallteils im Bereich der Schweißnaht zusätzlich günstig beeinflußt werden.
Von Vorteil ist auch die Ausbildung einer Schweißnaht zwischen zwei Metallteilen, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 46. Diese Schweißnaht ist durch die Merkma- le im Kennzeichenteil des Patentanspruches 46 gekennzeichnet. Der überraschende
Vorteil dieser Schweißnaht liegt darin, daß durch die Verwendung eines austenitischen Werkstoffes für den Zusatzwerkstoff, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Nichteisen-Metallteil um Aluminium handelt, der Anteil von Ferrit in der Schweißnaht in überraschend einfacher Weise gering gehalten werden kann, wodurch die Festigkeits- eigenschaften derartiger Schweißnähte zwischen Aluminium und einem Metallteil aus Eisen bzw. Stahl eine über den Festigkeitswerten des Nichteisen-Metallteils liegende Festigkeit ermöglichen.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht und stark vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbindung in Stirnansicht, geschnitten und vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Fülldraht hergestellten Verbindung in vereinfachter, schema- tischer Darstellung;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Verbindung mittels einer Pufferschicht in Draufsicht und in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 5 der Verbindungsbereich nach Fig.4 in Stirnansicht, geschnitten, gemäß den Linien V-V in Fig.4;
Fig. 6 eine Schweißnaht zwischen einem Nichteisen-Metallteil und einem Metallteil in Stirnansicht, geschnitten;
Fig. 7 eine andere Ausführung einer Schweißnaht zwischen einem Nichteisen- Metallteil und einem Metallteil in Stirnansicht, geschnitten;
Fig. 8 eine Gefügeaufnahme aus dem Bereich des dem Metallteil nächstliegen- den Nahtstreifens, gemäß Pfeil VIII in Fig.6 in 53-facher Vergrößerung;
Fig. 9 einen Ausschnitt aus dem in Fig.8 dargestellten Bereich des Nahtstrei¬ fens in gegenüber Fig.8 vergrößerter Darstellung, gemäß dem Pfeil IX in Fig.8 in 335-facher Vergrößerung;
Fig. 10 eine Gefügeaufnahme eines Teilbereichs des Nahtstreifens nach Fig.8 ge¬ mäß Pfeil X in einer 215-fach vergrößerten Ausbildung;
Fig. 11 einen Teil der Reaktions- bzw. Kontaktzone zwischen den dem Metallteil unmittelbar benachbarten Nahtstreifen und dem aufgeschmolzenen Ma¬ terial des Nichteisen-Metallteils als auf das 540-fache vergrößerte Gefü¬ geaufnahme, gem. Pfeil XI in Fig. 6;
Fig. 12 ein Schaeffler-Diagramm.
In Fig.l ist eine Schweißstromquelle 1 zum Schmelzschweißen gezeigt. Diese Schweißstromquelle 1 umfaßt eine Stromquelle 2 mit einem Leistungsteil 3, einer Steu¬ ervorrichtung 4 und ein dem Leistungsteil 3 bzw. der Steuervorrichtung 4 zugeordne¬ tes Umschaltglied 5. Das Umschaltglied 5 bzw. die Steuervorrichtung 4 ist mit einem Steuerventil 6 verbunden, welches in einer Versorgungsleitung 7 für ein Gas 8, insbe- sondere ein Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, Helium oder Argon und dgl., von ei¬ nem Gasspeicher 9 einem Schweißbrenner 10 zugeführt werden kann.
Zudem wird über die Steuervorrichtung 4 auch noch ein Drahtvorschubgerät 11 ange¬ steuert, wobei über eine Versorgungsleitung 12, ein Schweißdraht 13, z.B. von einer Vorratstrommel ebenfalls in den Bereich des Schweißbrenners 10 zugeführt wird. Der Strom zum Aufbauen eines Lichtbogens 14 zwischen dem Schweißdraht 13 und einem Werkstück 15 wird über eine Versorgungsleitung 16 vom Leistungsteil 3 der Strom¬ quelle 2 zum Schweißbrenner 10 bzw. dem Schweißdraht 13 zugeführt.
Zum temporären Verschließen der Versorgungsleitung 7, ist zum Unterbrechen der Gaszufuhr im Bereich des Schweißbrenners 10, insbesondere in einem Handgriff 17 desselben, ein Rückschlagventil 18 und ein Betätigungsorgan 19, insbesondere zum Aktivieren der Steuervorrichtung 4 bzw. des Leistungsteils 3 und des damit verbunde¬ nen Steuerventiles 6 angeordnet.
In der Fig.2 ist ein Nichteisen-Metallteil 20 und ein vorwiegend aus Eisen bestehen¬ der Metallteil 21 gezeigt, die über eine Schweißverbindung 22 kraft- und form¬ schlüssig miteinander verbunden werden, wobei der Nichteisen-Metallteil 20 aus ei¬ nem Nichteisenwerkstoff, z.B. aus Aluminium bzw. einer Aluminium-Legierung, und der Metallteil 21 aus einem Eisenwerkstoff besteht. Dazu wird zwischen einander zu¬ gewandten Stirn- bzw. Seitenflächen 23,24 ein Zusatzwerkstoff 25 durch das Ab¬ schmelzen des eine Schmelzelektrode 26 bildenden Schweißdrahtes 13 eingebracht. Das Abschmelzen der Schmelzelektrode 26 erfolgt über den zwischen der Schmelzelek¬ trode 26 und den Nichteisen- bzw. Metallteilen 20,21 aufgebauten Lichtbogen 14.
Dabei bildet sich ein Schmelzebad 27 aus Materialanteilen des Zusatzwerkstoffes 25 sowie der an den Stirn- bzw. Seitenflächen 23,24 aufgeschmolzenen Nichteisen- bzw. Metallteile 20,21. Zur Verhinderung des Sauerstoff Zutrittes aus der Atmosphäre in das Schmelzebad 27 wird das den Lichtbogen 14 umhüllende Gas 8 durch den Schweißbren- ner 10 zugeführt, wobei es aus einer den Zusatzwerkstoff 25 ringförmig umgebenden Öffnung 28 an einer der Schweißverbindung 22 zugewandten Stirnfläche 29 des Schweißbrenners 10 austritt. Das den Sauerstoffzutritt verhindernde Gas 8 besteht im wesentlichen aus Argon, Helium, Stickstoff, Kohlendioxyd und geringen Spuren von Sauerstoff bzw. einem Gasgemenge dieser Gase. Durch die Verhinderung des Zutritts von Sauerstoff aus der Atmosphäre wird eine Versprödung der Schweißverbindung 22 wirkungsvoll vermieden.
Die in der Fig.2 dargestellte Schweißverbindung 22 ist eine sogenannte Stumpfnaht zwischen den Nichteisen- bzw. Metallteilen 20,21, welche annähernd eine gleiche Dic¬ ke 30 aufweisen. Zur Erzielung einer größtmöglichen Festigkeit in der Schweißverbin¬ dung 22 hat sich eine in Richtung des Schweißbrenners 10 V-förmig öffnende Naht- form herausgestellt, wobei ein Spitzenwinkel 31 in etwa zwischen 75° und 120°, be¬ vorzugt 90°, beträgt und eine Tiefe 32 der V-förmigen Öffnung ca. 2/3 der Dicke 30 beträgt.
Um ein gleichmäßiges Anschmelzen der Stirn- bzw. Seitenflächen 23,24 des aus dem Nichteisenwerkstoff bestehenden Nichteisen-Metallteils 20 und des aus dem Eisen¬ werkstoff bestehenden Metallteils 21 an einer Trennfuge 33 zu erreichen, womit ein für die kraft-und formschlüssige Verbindung erforderliches, im Bezug auf die Trennfu¬ ge 33 annähernd symmetrisches Schmelzebad erreicht wird, ist eine Längsmittelachse 34 des Lichtbogens 14 in etwa in einem Winkel von 90° auf eine Oberfläche 35 der Nichteisen- bzw. Metallteile 20,21 ausgerichtet und gegenüber der Trennfuge 33 um eine Distanz 36 in Richtung des aus dem Eisenwerkstoff bestehenden Metallteils 21 versetzt. Dadurch wird ein Ausgleich im durch die unterschiedlichen physikalischen Werte, wie Schmelzpunkt, Wärmeleitfähigkeit etc. bedingten Verhalten erreicht und in Verbindung mit einem auf die Legierungszusammensetzung des Metallteils 21 und des Nichteisen-Metallteils 20 abgestimmten Zusatzwerkstoffes 25, z.B. aus Cu, Cu- Legierung, insbesondere Cu/Ag-Legierung mit ca. 1 % bis 10 %, bevorzugt 4 % Chrom, und/oder Mangan und/oder Titan, Zirkonium, Silizium oder Bor mit jeweils bis zu maximal fünf Gewichtsprozent bzw. mit einem Zusatzwerkstoff 25 aus austeniti- schem Stahl eine Endfestigkeit der Schweißverbindung 22 erreicht, welche der Festig- keit des die niedrigere Festigkeit aufweisenden Nichteisen-Metallteils 20 entspricht.
Der aus dem Schweißdraht 13 durch Abschmelzen der Schweißverbindung 22 zugeführ¬ te Zusatzwerkstoff 25 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Volldraht 37 ausgebil¬ det, der die entsprechenden Legierungsbestandteile enthält. Gleichermaßen eignet sich für das Verfahren jedoch auch ein Fülldraht, der einen rohrförmigen Mantel aufweist, z.B. aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung, der mit einem verfestigten Pulver gefüllt ist, welches in verteilter Form die Legierungsbestandteile, wie z.B. Chrom, Mangan, Titan etc., aufweist und das darüber hinaus Zuschlagstoffe enthält, wie z.B. sogenann¬ te Schlackenbildner, Zubrennstoffe, die im besonderen die Nahtbildung wie auch die Oberflächenqualität der Naht qualitätssteigernd beeinflussen.
In Fig.3 ist die Schweißverbindung 22 zwischen dem aus Nichteisenmetall bestehen¬ den Nichteisen-Metallteil 20 und dem aus Eisenwerkstoff bestehenden Metallteil 21 gezeigt. Mittels des Schweißbrenners 10 wird in die Trennfuge 33 der Zusatzwerkstoff 25 durch das Abschmelzen des Schweißdrahtes 13 im Lichtbogen 14 zugeführt, wobei der Vorgang in einer Schutzgasglocke zur Vermeidung des Sauerstoffzutrittes aus der Atmosphäre erfolgt, die durch die Zufuhr des Gases 8 - entsprechend den Pfeilen 38 - durch den Schweißbrenner 10 hindurch bzw. durch eine Gasaustrittsdüse 39 hindurch erfolgt.
Der Schweißdraht 13 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Fülldraht 40, der einen rohrförmigen Mantel 41, z.B. aus einem Cu-Rohr bzw. ein Rohr aus einer Kupferlegie¬ rung, aufweist, welcher mit einem Kern 42 aus verfestigtem Pulver 43 versehen ist. Dieses Pulver 43 enthält in verteilter Form die Legierungsbestandteile wie auch die Zuschlagstoffe, wie bereits vorhergehend beschrieben.
Um ein in Bezug auf die Trennfuge 33 annähernd symmetrisches Schmelzebad zu errei¬ chen, ist eine senkrecht zu der Längsmittelachse 34 des Schweißdrahtes 13 verlaufen¬ de Querschnittsfläche 44 des Lichtbogens 14 zur Trennfuge 33 in Richtung des aus dem Eisenwerkstoff bestehenden Metallteils 21 um die Distanz 36 versetzt. Dadurch trifft in etwa zwischen 60 % und 90 % der Flächenenergie des Lichtbogens 14 auf dem aus dem Eisenwerkstoff bestehenden Metallteil 21 auf. Damit werden Unterschiede, die sich aus den unterschiedlichen physikalischen Werten zwischen dem Nichteisen¬ werkstoff und dem Eisenwerkstoff ergeben, ausgeglichen und ein gleichmäßiges Auf¬ schmelzen an den Stirn- bzw. Seitenflächen 23,24 und damit ein in Bezug auf die Trennfuge 33 symmetrisches Schmelzebad erreicht. Im Schmelzebad 27 werden Mischzonen 45,46 ausgebildet, wobei zwischen den Mischzonen 45,46 eine Übergangs¬ zone 47 ausgebildet wird, die eine Dicke 48 aufweist, die zwischen 1 μm bis 15 μm, insbesondere 6 μm bis 10 μm, beträgt. Diese Übergangszone 47 stellt einen Versprö- dungsbereich dar, der maßgeblich die Festigkeit der Schweißverbindung 22 beeinflußt. Bei der vorgenannten Größenordnung der Dicke 48 der Übergangszone 47 führt dies beinahe zu keiner Festigkeitsverringerung der Schweißverbindung 22.
In den Fig.4 und 5 ist eine Schweißverbindung 22 zwischen dem Nichteisen-Metallteil 20 und dem Metallteil 21 gezeigt, die in einem Verfahrensdurchgang hergestellt wird. Danach ist dem Schweißbrenner 10 in Schweißrichtung - gemäß Pfeil 49 - ein weiterer Schweißbrenner 50 vorgeordnet. Der vorgeordnete Schweißbrenner 50 ist dabei in ei¬ ner im rechten Winkel zu der Schweißrichtung - gemäß dem Pfeil 49 - verlaufenden Ebene gegenüber dem Schweißbrenner 10 dermaßen verschwenkt angeordnet, daß der Schweißdraht 13 des vorgeordneten Schweißbrenners 50 in Richtung des aus dem Ei¬ senwerkstoff bestehenden Metallteils 21 weist. Damit wird der Zusatzwerkstoff 25, der durch das Abschmelzen des Schweißdrahtes 13 im Lichtbogen 14 freigesetzt wird, in Richtung der Stirn- bzw. Seitenfläche 24 des aus dem Eisenwerkstoff bestehenden Me- tallteils 21 geleitet. Dieser bildet an der Stirn- bzw. Seitenfläche 24 eine Pufferschicht 51, die im unmittelbar anschließenden Schweißvorgang mit dem Schweißbrenner 10 über eine Verbindungsschicht 52 mit dem aus Nichteisenwerkstoff bestehenden Nichteisen-Metallteil 20 verbunden wird.
Vorteilhafterweise ist es natürlich aber auch möglich, das Aufbringen der Puffer¬ schicht derart vorzunehmen, daß ein Doppelbrenner verwendet wird. Dieser Doppel¬ brenner kann so ausgebildet sein, daß in einem Handgriff zwei oder mehrere Elektro¬ den in Schweißrichtung hintereinander, gegebenenfalls auch quer zur Schweißrich¬ tung, versetzt angeordnet sind. Diese Elektroden können durch das Zusatzmaterial oder durch nicht abbrennbare Elektroden gebildet sein. Werden nicht abbrennende
Elektroden verwendet, so ist das Zusatzmaterial in einem der Elektrodenanzahl entspre¬ chenden Ausmaß zusätzlich zuzuführen. Der Schutzgasmantel für die Elektroden bzw. das die Elektroden bildende Zusatzmaterial kann für jede Elektrode bzw. das Zusatzma¬ terial gesondert aufgebaut sein. Es ist aber auch möglich, einen Schutzgasmantel mit einer derartigen räumlichen Ausdehnung zu verwenden, daß alle Elektroden bzw. Zu¬ satzmaterialien von einem einzigen Schutzgasmantel umfaßt sind bzw. in der Schutz¬ gasglocke angeordnet sind.
Die in den Fig.4 und 5 dargestellte Nahtausbildung wird selbstverständlich auch dann erreicht, wenn die Pufferschicht 51 auf dem Metallteil 21 völlig unabhängig und losge¬ löst von der Verbindungsschicht 52 zu einem beliebigen Zeitpunkt vorher erfolgt. So gesehen ist es daher auch möglich, zuerst durch eine Auftragsschweißung auf dem Me¬ tallteil 21 die Pufferschicht 51 mit einem Schweißaggregat herzustellen, um danach mit demselben Schweißaggregat unter Verwendung des gleichen oder eines anderen Zusatzwerkstoffes die Schweißnaht zwischen dem Metallteil 21 und dem Nichteisen- Metallteil 20 herzustellen. Diese Vorgangsweise ermöglicht beispielsweise die Vorbereitung von zu verbindenden Metallteilen 21 und Nichteisen-Metallteilen 20 in der Werkstätte, sodaß bauseits zur Verbindung dieser Teile dann nur mehr lediglich die Schweißnaht unter Verwendung eines einzigen Zusatzwerkstoffes mit einem einzelnen Brenner herzustellen ist.
In Fig.6 ist eine Schweißnaht 53 zwischen einem Nichteisen-Metallteil 54 und einem überwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil 55 gezeigt. Der Nichteisen-Metallteil 54 kann beispielsweise aus Aluminium und der Metallteil 55 aus Stahl bestehen. Zur Herstellung der Schweißnaht 53 wird dabei bevorzugt eine Elektrode 56 verwendet, die durch den Schweißdraht 13 gebildet ist. Dieser Schweißdraht 13 besteht aus einem austenitischen Stahl 57, und es wird über diesen zwischen dem Metallteil 55 und dem Nichteisen-Metallteil 54 ein durch strichlierte Linien schematisch angedeuteter Licht¬ bogen 14 aufgebaut. Als Elektrode 56 bzw. Schweißdraht 13 kann hierbei ein solcher mit einem Durchmesser 58 von z.B. 1,2 mm und ein Chrom-Nickeldraht Verwendung finden.
Wird nun bevorzugt eine Schweißstromquelle 1 verwendet, mit der ein pulsförmiger Strom abgegeben werden kann, so wird ein besonders gutes Schweißergebnis dann er¬ zielt, wenn eine Pulsspannung von 30-45 V, eine Pulsdauer von 2-2,9 ms, eine Draht- Vorschubgeschwindigkeit von 6-8 m/min und ein Grundstrom von 30-45 A bei einer Frequenz von 90-100 Hz verwendet wird.
Bevorzugt beträgt ein Mittelwert der Spannung 18-24 V und ein Mittelwert des Stroms 150-165 A sowie eine durchschnittliche Schweißgeschwindigkeit 40-50 cm/min.
Wird dabei der Schweißdraht 13 so auf die Schweißnaht 53 ausgerichtet, daß er sich zwischen einer Mittellängsebene 59 und dem Metallteil 55 befindet, so wird eine Schweißnaht 53 gebildet, deren Nahtstreifen 60 überwiegend aus einem Zusatzwerk¬ stoff 61, z.B. aus dem austenitischen Stahl 57, besteht, der im Bereich einer Grenz- schicht 62 mit dem Material des Metallteils 55 geringfügig vermischt ist.
Zwischen diesem Nahtstreifen 60 und einem überwiegend aus dem Material des aus dem Nichteisen-Metallteil 54 gebildeten Nahtstreifens 63, der also überwiegend aus Aluminium besteht, ist eine Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 angeordnet, die überwie- gend aus den Elementen des Zusatzwerkstoffes 61 und des Nichteisen-Metallteils 54 gebildet ist. Eine Dicke 65 dieser zum besseren Verständnis der Erfindung übertrieben dick dargestellten Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 beträgt zwischen 1 und 15 μm be- vorzugt 6 bis 10 μm.
Durch diese geringe Diffusionswirkung des Zusatzwerkstoffes 61, in den Werkstoff des Nichteisen-Metallteils 54 wird eine ganz dünne Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 geschaffen, deren Festigkeit zumindest den Festigkeitswerten des Werkstoffes des Nichteisen-Metallteiles 54 entspricht.
In Fig.7 ist eine andere Ausbildung einer Schweißnaht gezeigt.
Bei der in Fig.7 gezeigten Schweißnaht 53 ist zwischen dem Nichteisen-Metallteil 54 und dem Metallteil 55 ein den überwiegenden Querschnitt der Schweißnaht 53 einneh¬ mender Nahtstreifen 66 mittels eines Schweißdrahtes 13, z.B. aus einer Aluminiumle¬ gierung 67, gebildet. Dadurch kommt es zu einer intensiven Vermischung zwischen der Schmelze aus dem Aluminium-Grundwerkstoff und dem Zusatzwerkstoff 61, der einen Großteil des Nahtquerschnittes füllt. Die Verbindung zwischen diesem Nahtstrei¬ fen 66 und dem Metallteil 55 erfolgt über eine Reaktionszone 68, die wiederum nur eine Dicke 69 - im vorliegenden Ausführungsbeispiel unproportional dick dargestellt - aufweist, die einige μm beträgt.
Bevorzugt wird eine sehr gute Schweißqualität im Bereich einer derartigen Schwei߬ naht 53 erreicht, wenn der Fülldraht aus Kupfer mit 4,8 % Cr legiert besteht und einen Füllgrad von 18 % bei einem Durchmesser von 1,2 mm aufweist. Bei Verwendung ei¬ ner Schweißstromquelle 1, bei der ein Pulsschweißen möglich ist, ist es vorteilhaft, wenn eine Pulsspannung von 35-45 V, eine Pulsdauer von 1,8-2,4 ms, eine Drahtvor- Schubgeschwindigkeit von 3-4 m/min, ein Grundstrom von 36-42 A und eine Fre¬ quenz von 75-85 Hz verwendet wird.
Der Mittelwert der Spannung sollte 16-20 V und der Mittelwert des Stromes 110-130 A sowie eine Schweißgeschwindigkeit 40-52 cm/min betragen.
Weitere vorteilhafte Schweißverbindungen zwischen einem Nichteisen-Metallteil 54 aus Aluminium und einem Metallteil 55 aus überwiegend Eisen wird bei Verwendung eines Schweißdrahtes aus einer Silber bzw. Kupferlegierung, z.B. aus einer Silber¬ bzw. Silber-Kupferlegierung z.B. unter Verwendung eines Schweißdrahtes L-AG72 mit einem Durchmesser von 1,0 mm, erreicht, wenn eine Pulsspannung 30-38 V, eine Pulsdauer 1,5-2,3 ms, eine Drahtvorschubgeschwindigkeit 5-7 m/min und ein Grund¬ strom 32-38 A beträgt. Ein Mittelwert der Spannung kann dabei bevorzugt 16-22 V und ein Mittelwert des Stroms 120-124 A sowie eine Schweißgeschwindigkeit 43-50 cm/min betragen.
Während im Zusammenhang mit der Darstellung in Fig.6 beschrieben ist, daß das
Material des als Elektrode dienenden Schweißdrahtes 13 durch einen insbesondere aus¬ tenitischen Stahl 57 gebildet ist, ist es selbstverständlich bei den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten für das vorliegende Verfahren selbstverständlich, daß bei Ver¬ wendung von Kupfer oder Silber bzw. deren Legierungen als Zusatzmaterial der Schweißdraht durch diese Materialien bzw. Materiallegierungen und eben dann nicht durch den Stahl 57 gebildet ist.
Die Anordnung und Vorgangsweise beim Herstellen der Schweißnaht ist jedoch bei Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen, sowie Silber und Silberlegierungen die gleiche wie bei Verwendung von austenitischem Stahl 57 als Zusatzmaterial, in dem ein Großteil der zugeführten Energie gegen den Metallteil 21 gerichtet ist.
Auch bei einem derartigen Schweißprozeß empfiehlt es sich, den Schweißdraht 13 zwi¬ schen der Mittellängsebene 59 und dem Metallteil 55 zu führen.
Dagegen ist es vorteilhaft, wenn ein aus 99,5 % AI bestehender Schweißdraht mit ei¬ nem Durchmesser von 1,2 mm zwischen der Mittellängsebene 59 und dem Nichteisen- Metallteil 54 ebenfalls aus Aluminium geführt wird. Eine Pulsspannung kann dabei bevorzugt 36-44 V, eine Pulsdauer 1,8-2,4 ms, eine Drahtvorschubge- schwindigkeit 4,5-5,5 m/min und ein Grundstrom 50-60 A bei einer Frequenz von 120- 128 Hz betragen.
Der Mittelwert der Spannung ist dabei bei etwa 14-20 V und der Mittelwert des Stro¬ mes bei 100-106 A und die Vorschubgeschwindigkeit bei 44-50 cm/min zu verwenden.
Dagegen empfiehlt es sich bei Herstellung einer Schweißverbindung gemäß der Dar¬ stellung in den Fig. 4 und 5 zum Puffern, also zum Auftragen einer Pufferschicht 51, eine S-CuSn-Elektrode mit 1 ,0 mm, die zwischen einer Längsmittelebene der Schwei߬ naht 53 und dem Metallteil geführt ist, zu verwenden. Eine Pulsspannung soll dabei 28-36 V, eine Pulsdauer 1,8-2,4 m/s, eine Drahtvorschubgeschwindigkeit 3,5-4,6 cm/min und ein Grundstrom 36-42 A bei einer Frequenz von 90-97 Hz betragen. Ein Mittelwert der Spannung von 21,5 V und des Stroms von 91 A bei einer Schwei߬ geschwindigkeit von 42,6 cm/min wird dabei ein einwandfreies Aufbringen der Puffer¬ schicht ermöglichen.
Zum Herstellen der Schweißverbindung zwischen dem Nichteisen-Metallteil 20 und dem Metallteil 21 empfiehlt es sich sich dann, einen Schweißdraht aus 99,97 % Ag mit einem Durchmesser von 1mm zu verwenden. Sehr gute Ergebnisse sind bei Versuchen dabei erzielt worden, wenn ein Puls eine Pulsspannung 30-39 V, eine Pulsdauer 1,8- 2,4 ms, eine Drahtvorschubgeschwindigkeit 7-8 cm/min und ein Grundstrom 32-38 A bei einer Frequenz von 84-94 Hz beträgt.
Ein Mittelwert der Spannung soll dabei bei etwa 17,8 V und des Stroms bei 118 A bei einer Schweißgeschwindigkeit von 46,5 cm/min liegen.
In Fig.8 ist ein Teil der Schweißnaht 53 und zwar im Bereich des Nahtstreifens 60, wie er mit strichpunktierten Linien in Fig.6 eingegrenzt und mit dem Pfeil VIII bezeichnet ist, als Gefügeaufnahme in 53-fach Vergrößerung dargestellt.
Als Zusatzwerkstoff wurde hierbei ein Schweißdraht 13 verwendet, der aus austeniti- schem Stahl 57 gebildet ist.
Aus dieser Gefügeaufnahme wurden für die Fig.9 und 10 mit 335-facher und 215- facher MikroVergrößerungen von mit Pfeilen IX und X bezeichneten Teilbereichen an¬ gefertigt.
Aus der vergrößerten Darstellung des Oberflächenbereiches der Schweißnaht 53 in Fig.9 ist nun ein vorwiegend austenitisches Gefüge 70 mit interdendritischem Ferrit 71 zu sehen. Die überwiegend weißen Flächen in der Mikroaufnahme, gemäß Fig.9, stel¬ len den Austenit 72 dar, wobei einer der Dendriten mit 73 bezeichnet ist. Zwischen diesen Dendriten 73 und einem diesem unmittelbar benachbarten, mit 74 bezeichneten Dendriten ist der mit 75 bezeichnete Ferrit durch seine dunkle Färbung klar zu erken¬ nen.
Wie aus dem Verhältnis zwischen den hellen und dunklen Flächenanteilen zu erkennen ist, ist das Gefüge überwiegend austenitisch und der Ferrit ist zwischen den Dendriten 73 und 74 durch das Auflegieren des aus austenitischem Stahl 57 gebildeten Zusatzma¬ terials mit dem Nichteisen-Metallwerkstoff, insbesondere eben Aluminium, entstan- den.
Damit wird im Schaeffler-Diagramm, gemäß Fig.12, eine Verschiebung der chemi¬ schen Zusammensetzung des Materials vom austenitischen Bereich in bzw. über die Grenzlinie zwischen dem austenitischen und dem austenitisch/ferritischen Bereich be¬ wirkt. Bevorzugt ist, das Verfahren derart durchzuführen bzw. die Schweißnaht derart herzustellen, daß die Diffusion des Nichteisen-Metalls in den austenitischen Stahl so gering ist, daß diese Grenzlinie möglichst nicht oder nur geringfügig überschritten wird.
Durch das überwiegend austenitische Gefüge wird nämlich eine hohe Zähigkeit in der Schweißnaht erreicht, sodaß die Festigkeit einer derartigen Schweißverbindung eindeu¬ tig über den entsprechenden Festigkeitswerten des Nichteisen-Metallteils liegen.
Dabei ist zu berücksichtigen, daß, vor allem dann, wenn als Nichteisen-Metall ein Alu¬ minium verwendet wird, dieses im Schaeffler-Diagramm - gemäß Fig.12 - dem auf der Abszisse aufgetragenen Chrom-Äquivalent zuzuzählen ist.
Wie nun die Mikroaufnahme in Fig.10 zeigt, wird durch das erfindungsgemäße Verfah- ren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht, daß die Ausbildung des Gefüges im Mittelbereich der Schweißnaht 53 der Ausbildung in der Randzone, wie sie in Fig.9 dargestellt ist, nahezu entspricht. Auch hier ist wiederum der zwischen zwei Dendriten 73 und 74 abgelagerte, durch die Dunkelverfärbung erkennbare Ferrit 75 deutlich zu sehen.
In Fig.11 ist die Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 gemäß der Darstellung in Fig.6 in einer Mikroaufnahme deutlich dargestellt, wie diese durch strichpunktierte Linien eingegrenzt und mit einem Pfeil XI bezeichnet wurde.
Aus dieser Mikro-Gefügeaufnahme ist nunmehr einerseits der einheitlich dunkel schat¬ tierte Nahtstreifen 60 zu ersehen, der von dem Nahtstreifen 63, der durch das aufge¬ schmolzene und danach wieder erkaltete Material des Nichteisen-Metallteils 54 gebil¬ det ist und die dazwischenliegende Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 deutlich zu erken¬ nen. Der Nahtstreifen 60 besteht grundlegend aus dem durch den austenitischen Stahl gebildeten Zusatz Werkstoff 61, der mit dem Material des Metallteils 55 und des
Nichteisen-Metallteils 54 bzw. den in diesem Material enthaltenen Elementen aufle¬ giert ist. Der Nahtstreifen 63 besteht dagegen in der vorliegenden Gefügeaufnahme aus stengei¬ förmigen Aluminiumkristallen 76, die in der Gefügeaufnahme durch die hellen Flä¬ chen erkenntlich sind, wogegen die vom Zusatzwerkstoff bzw. dem Metallteil 55 ein- diffundierten Elemente als Ablagerungen 77 an den Korngrenzen zwischen den stengei¬ förmigen Kristallen des Aluminiums an ihrer dunklen Färbung klar zu erkennen sind.
Zwischen diesen beiden Nahtstreifen 60 und 63 ist nun als durchgehender Streifen die Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 zu erkennen, die über ihren Längsverlauf in etwa eine durchschnittliche Dicke 78 von höchstes 10 μm aufweist.
Diese Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 besteht aus einer intermetallischen Phase, die zum überwiegenden Teil aus dem Material des Nichteisen-Metallteils 54, des Zusatz¬ werkstoffes 61 und des Metallteils 55 gebildet ist.
Durch die zuvor beschriebene Verfahrensweise bzw. die Verwendung des entspre¬ chend vorher definierten Zusatzmaterials wird nunmehr erreicht, daß diese Reaktions¬ bzw. Kontaktzone 64 eine möglichst geringe Dicke 78 aufweist, die zwischen 1 μm und 20 μm liegt. Je geringer diese Dicke 78 ist, wie beispielsweise beim gezeigten Ausführungsbeispiel bei einer Dicke von nur 10 μm, um so höher belastbar ist die
Schweißnaht 53, da die Dicke der Reaktions- bzw. Kontaktzone 64 aufgrund ihrer bei Raumtemperatur vorhandenen Sprödigkeit einen wesentlichen Einfluß auf die Gesamt¬ festigkeit der Schweißnaht 53 nimmt.
Die Dicke 78 dieser Reaktions- bzw. Kontaktzone kann nun unter anderem durch die geeignete Wahl des Zusatzwerkstoffes 61, im vorliegenden Fall durch austenitischem Stahl 57 und durch eine entsprechende Steuerung der Energiezufuhr in den Bereich der Schweißnaht 53 erfolgen.
Besonders gute Ergebnisse bei der Herstellung einer derartigen Schweißverbindung, entsprechend den Darstellungen in den Fig.9 bis 11, werden erreicht, wenn bei der Herstellung der Schweißnaht 53 die zuvor beschriebenen Einstellungsvorschläge be¬ rücksichtigt werden.
In Fig.12 ist ein Schaeffler-Diagramm 79 dargestellt. Bei diesem ist auf einer Abszisse 80 das Chrom-Äquivalent und auf einer Ordinate 81 das Nickel-Äquivalent aufgetra¬ gen. Der erfindungsgemäßen Lösung, insbesondere dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung sowie der Ausbildung der Schweißnaht, liegt nunmehr die Erkenntnis zugrunde, durch die zuvor beschriebene Vorgangsweise bzw. die Maßnahmen das Ge- füge in der Schweißnaht 53 hauptsächlich im austenitischem Bereich 82 zu halten. Die¬ ser austenitische Bereich wird durch zwei Grenzlinien 83 und 84 zum austeni- tisch/martensitischen bzw. zum austenitisch/ferritischen Bereich 85 und 86 abge¬ grenzt. Besteht nun der Nichteisen-Metallteil 54 aus Aluminium, dann ist dieses Metall dem auf der Abszisse 80 aufgetragenen Chromäquivalenz zuzuzählen und führt bei einer Kontaktnahme zwischen dem aus austenitischem Stahl 57 bestehenden Zusat¬ zwerkstoff und dem Nichteisen-Metallteil 54 zu einer Verschiebung des Punktes der chemischen Zusammensetzung aus einem ausschließlich austenitischen Bereich in Richtung des austenitisch/ferritischen Bereich. Durch die entsprechende Wahl der Pa¬ rameter entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten und die Einhal- tung der entsprechenden Verfahrensschritte wird nunmehr dem Fachmann die Möglich¬ keit eröffnet, die Gefügeumwandlung so zu steuern, daß der austenitische Bereich 82 möglichst nicht verlassen wird, oder wenn, die Grenzlinie 84 in Richtung des austeni¬ tisch/ferritischen Bereiches 86 möglichst geringfügig überschritten wird.
Dies ermöglicht, wie bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dar¬ auf hingewiesen, bei der Verschweißung eines Metallteils mit einem aus Aluminium bestehenden Nichteisen-Metallteil, daß es durch die Bildung von Ferrit zu einer Versprödung, insbesondere im Nahtstreifen 60, kommt. Dadurch kann vermieden wer¬ den, daß die Schweißnaht 53, wenn sie durch Längsbiegung beansprucht wird, im Be- reich einer Oberseite 87 - siehe Fig. 8 - des Nahtstreifens 60 aufplatzt.
Dieses Aufplatzen wird aufgrund von Erfahrungen nach den durchgeführten Versuchen durch eine Verlagerung des Punktes der chemischen Zusammensetzung des Zusatzwerk¬ stoffes im Schaeffler-Diagramm 79 in Richtung des austenitisch/martensitischen Be- reichs 85 vermieden.
Selbstverständlich ist über die gezeigten Ausführungsbeispiele der Verbindungsnähte hinausgehend jede weitere bei Schweißverfahren übliche Nahtform, wie z.B. auch die Ausführung von Kehlnähten möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt darü- ber hinaus auch die Ausführung der Verbindung in jeder üblichen Schweißposition, wie z.B. Wannenlage, horizontal, quer, senkrecht, überkopf etc. Des weiteren sind die üblichen, aus der Schweißtechnik bekannten Verfahren und die dazu geeigneten Vorrichtungen nach WIG, MIG bzw. MAG, Plasma, Elektronenstrahl und Laserstrahl einsetzbar.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß jeweils einzelne der in den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalskombinationen - insbesondere die in den Unteransprüchen gekennzeichneten - auch von den anderen unabhängige, für sich getrennte, erfindungsgemäße Ausbildungen darstellen können.
Des weiteren sind zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtungen teilweise schematische und unpro¬ portionale Darstellungen gewählt.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1;2;3;4,5;6,8,9,10,11;7; 12 gezeigten Aus- führungen, den Gegenstand von eigenständigen erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbe¬ schreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n g
1 Schweißstromquelle 41 Mantel
2 Stromquelle 42 Kern
3 Leistungsteil 43 Pulver
4 Steuervorrichtung 44 Querschnittsfläche
5 Umschaltglied 45 Mischzone
6 Steuerventil 46 Mischzone
7 Versorgungsleitung 47 Übergangszone
8 Gas 48 Dicke
9 Gasspeicher 49 Pfeil
10 Schweißbrenner 50 Schweißbrenner
11 Drahtvorschubgerät 51 Pufferschicht
12 Versorgungsleitung 52 Verbindungsschicht
13 Schweißdraht 53 Schweißnaht
14 Lichtbogen 54 Nichteisen-Metallteil
15 Werkstück 55 Metallteil
16 Versorgungsleitung 56 Elektrode
17 Handgriff 57 Stahl 18 Rückschlagventil 58 Durchmesser
19 Betätigungsorgan 59 Mittellängsebene
20 Nichteisen-Metallteil 60 Nahtstreiren
21 Metallteil 61 Zusatzwerkstoff 22 Schweißverbindung 62 Grenzschicht
23 Stirn- bzw. Seitenfläche 63 Nahtstreifen
24 Stirn- bzw. Seitenfläche 64 Reaktions- bzw. Kontaktzone
25 Zusatzwerkstoff 65 Dicke 26 Schmelzelektrode 66 Nahtstreifen
27 Schmelzebad 67 Aluminiumlegierung
28 Öffnung 68 Reaktionszone
29 Stirnfläche 69 Dicke
30 Dicke 70 Gefüge
31 Spitzenwinkel 71 Ferrit
32 Tiefe 72 Austenit
33 Trennfuge 73 Dendrit
34 Längsmittelachse 74 Dendrit 35 Oberfläche 75 Ferrit
36 Distanz 76 Aluminiumkristall
37 Volldraht 77 Ablagerung
38 Pfeil 78 Dicke
39 Gasaustrittsdüse 79 Schaeffler-Diagramm
40 Fülldraht 80 Abszisse 81 Ordinate
82 Bereich
83 Grenzlinie
84 Grenzlinie
85 Bereich
86 Bereich
87 Oberseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem aus einem bei niedrigerer Temperatur schmelzenden Nichteisen-Metallteil bestehenden Bauteil durch Aufschmelzen zumin¬ dest eines der beiden Metallteile an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgas¬ glocke mittels einer Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen unter gleichzeiti¬ ger Zufuhr eines Zusatzwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzpunkt oder eine Temperatur der beginnenden Erstarrung (Liquidustemperatur) des Zusat- zwerkstoffes (25) über dem Schmelzpunkt oder der Temperatur oder der beginnenden Erstarrung des Nichteisen-Metallteiles (20), insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, liegt und daß der Zusatzwerkstoff durch einen austenitischen Stahl, bevorzugt auf Chrom-Nickel-Basis gebildet ist und daß eine Oberflächenschicht dieses Metallteils (21) über eine Tiefe zwischen kleiner 1,0 mm, bevorzugt kleiner 0,5 mm, und teilweise überschneidend eine Oberflächenschicht des Nichteisen- Metallteiles (20) unter gleichzeitigem Einbringen des verflüssigten Zusatzwerkstoffes (25) zur Bildung eines an den Metallteil unmittelbar anschließenden Nahtstreifens mit überwiegend austenitischem Kristallgitter und einer Mischzone mit einer durchgehen¬ den Schicht aus intermetallischen Phasen aus den Elementen des Zusatzwerkstoffes und des Nichteisen-Metallteils in etwa mit einer Dicke von 1-20 μm, insbesondere 6- 10 μm, sowie einer Zwischenschicht zwischen dieser Mischzone und dem Nichteisen- Metallteil, aus dem Nichteisen-Metall mit eutektischen Korngrenzenphasen zum über¬ wiegenden Teil aus den Elementen des Zusatzwerkstoffes aufgeschmolzen und/oder plastifiziert wird.
2. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem aus einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Nichteisen-Metallteil bestehenden Bauteil durch Aufschmelzen zumin- dest eines der beiden Metallteile an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgasglok- ke mittels einer Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen unter gleichzeitiger Zu¬ fuhr eines Zusatzwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzpunkt oder eine Temperatur der beginnenden Erstarrung des Zusatzwerkstoffes (25) über der Temperatur des Schmelzpunktes des Nichteisen-Metallteils (20), insbesondere aus Alu- minium oder einer Aluminiumlegierung liegt und daß der Zusatzwerkstoff durch Kup¬ fer oder eine Kupferlegierung gebildet ist und die Energiezufuhr in den Zusatzwerk¬ stoff über eine solche Zeitdauer aufrecht erhalten wird, daß eine Oberflächenschicht des Metallteils (21) über eine Tiefe kleiner 1,0 mm, bevorzugt kleiner 0,5 mm, und teilweise überschneidend eine Oberflächenschicht des Nichteisen-Metallteiles (20) un¬ ter gleichzeitigem Einbringen des verflüssigten Zusatzwerkstoffes (25) zur Bildung ei¬ nes an den Metallteil unmittelbar anschließenden Nahtstreifens, der bevorzugt ein Ge- füge mit in die vorwiegend aus den Elementen des Zusatzwerkstoffes bestehende Ma¬ trix eingelagerten, vorwiegend kugelförmigen bzw. dendritischen Einschlüssen im wesentlichen aus Eisen mit geringen Mengen von darin gelösten Elementen des Nicht¬ eisen- Metallteiles aufweist, aufgeschmolzen bzw. plastifiziert wird und eine Über¬ gangsschicht mit einer Dicke zwischen 1 und 20 μm, insbesondere 6-10 μm, einer Alχ_ Ouγ Phase, insbesondere A Cu, ausgebildet wird, an die sich in Richtung des
Nichteisen-Metallteils ein insbesondere 10-200 μm dicker eutektischer Bereich aus vorwiegend den Elementen des Nichteisen-Metallteils und der Al Cuγ Phase even¬ tuell mit einem geringen Anteil an nadeiförmigen Phasen AlyCuγFe2*, insbesondere AlgCu2Fe, gebildet wird, an den sich in Richtung des Nichteisen-Metalls, beispielswei- se aus den Elementen des Nichteisen-Metallteiles bestehende Dendriten mit eutekti- schen Korngrenzenphasen, die zum überwiegenden Teil aus Elementen des Zusatzwerk¬ stoffes und des abgeschmolzenen Nichteisen-Metallteils gebildet sind, anschließen.
3. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem aus einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Nichteisen-Metallteil bestehenden Bauteil durch Aufschmelzen zumin¬ dest eines der beiden Metallteile an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgasgloc¬ ke mittels einer Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen unter gleichzeitiger Zu¬ fuhr eines Zusatzwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzpunkt oder eine Temperatur der beginnenden Erstarrung des Zusatzwerkstoffes (25) über der Temperatur des Schmelzpunktes oder einer Temperatur der beginnenden Erstarrung des Nichteisen-Metallteils (20), insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumle¬ gierung liegt und daß der Zusatzwerkstoff durch Silber oder eine Silberlegierung gebil¬ det ist und die Energiezufuhr in den Zusatzwerkstoff über eine solche Zeitdauer auf- recht erhalten wird, daß eine Oberflächenschicht des Metallteils (21) über eine Tiefe kleiner 1,0 mm, bevorzugt kleiner 0,5 mm, und teilweise überschneidend eine Oberflä¬ chenschicht des Nichteisen-Metallteiles (20) unter gleichzeitigem Einbringen des ver¬ flüssigten Zusatzwerkstoffes (25) zur Bildung eines an den Metallteil unmittelbar an¬ schließenden Nahtstreifens, der bevorzugt ein Gefüge mit in den Zusatzwerkstoff ein- gelagerten, vorwiegend kugelförmigen bzw. dendritischen Einschlüssen im wesentlichen aus Eisen mit geringen Mengen von darin gelösten Elementen des Nicht¬ eisen- Metallteiles aufweist, aufgeschmolzen bzw. plastifiziert wird und eine Über- gangsschicht mit einer Dicke zwischen 1 und 200 μm, insbesondere 10-60 μm, einer AlχAgγ Phase, insbesondere ζ-Phase ausgebildet wird, an die sich in Richtung des Nichteisen-Metallteils beispielsweise ein eutektischer Bereich aus vorwiegend den Elementen des Nichteisen-Metallteils und der Al^Agγ Phase und ein Bereich mit aus den Elementen des Nichteisen-Metallteiles bestehenden Dendriten mit eutektischen Korngrenzenphasen, die zum überwiegenden Teil aus Elementen des Zusatzwerkstof¬ fes und des abgeschmolzenen Nichteisen-Metallteils gebildet sind, anschließen.
4. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem aus einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Nichteisen-Metallteil bestehenden Bauteil durch Aufschmelzen zumin¬ dest eines der beiden Metallteile an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgasgloc¬ ke mittels einer Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen unter gleichzeitiger Zu¬ fuhr eines Zusatzwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzpunkt des Zu- satzwerkstoffes (25) bzw. eine Temperatur der beginnenden Erstarrung über der Temperatur des Schmelzpunktes bzw. der beginnenden Erstarrung des Nichteisen- Metallteils (20) liegt und daß die Zusammensetzung des Zusatzwerkstoffes so gewählt ist, daß er im Schaeffler-Diagramm im austenitischen Bereich liegt, insbesondere zu einer Grenzlinie zwischen dem austenitischen- und dem austenisch/ferritischen- Bereich möglichst weit in Richtung einer Grenzlinie zwischen dem austenitischen- und dem austenitisch/martensitischen Bereich distanziert ist und daß nach dem Verflüssi¬ gen des Nichteisen-Metallteils, des Metallteils und des Zusatzwerkstoffes, die Zeitdau¬ er, über welche die Schmelze flüssig bzw. plastifiziert ist, derart gewählt ist, daß ein Flächenanteil der Querschnittsfläche des dem Metallteil nächstliegenden Nahtstreifens mit austenitisch/ferritischem bzw. ferritischem Gefüge zumindest kleiner 60 %, bevor¬ zugt kleiner 20 %, ist.
5. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem aus einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Nichteisen-Metallteil bestehenden Bauteil durch Aufschmelzen zumin¬ dest eines der beiden Metallteile an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgas¬ glocke mittels einer Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen unter gleichzeiti¬ ger Zufuhr eines Zusatzwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzpunkt oder eine Temperatur der beginnenden Erstarrung des Zusatzwerkstoffes (25) in etwa dem Schmelzpunkt oder eine Temperatur der beginnenden Erstarrung des Nichteisen- Metallteils (20) entspricht und der Lichtbogen (14) überwiegend zwischen dem Zusat¬ zwerkstoff und dem Nichteisen-Metallteil (21) aufgebaut und der verflüssigte Zusat- zwerkstoff so lange auf einer ausreichenden Temperatur gehalten wird, daß eine Diffu¬ sion vom Metallteil in die Schmelze und von der Schmelze in den Metallteil erfolgt, sodaß zwischen dem Metallteil und der Schmelze bzw. der erstarrenden Schmelze eine durchgehende Schicht mit einer Dicke von 2-20 μm, bevorzugt 6-10 μm aus einer inter- metallischen Phase gebildet wird und daß die erkaltete Schmelze eventuell eutektische Korngrenzenphasen, bestehend aus den Elementen des Nichteisen-Metallteils des Zu¬ satzwerkstoffes und des Metallteils, aufweist.
6. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen (14) überwiegend zwischen dem Zusatz¬ werkstoff bzw. einer Elektrode und dem Metallteil (21) aufgebaut und ein überwiegen¬ der Anteil der über den Lichtbogen (14) eingebrachten Energie auf den Metallteil (21) übertragen wird.
7. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen (14) überwiegend zwischen dem Zusatzwerkstoff bzw. einer Elektrode und dem Nichteisen-Metallteil aufgebaut und ein überwiegender Anteil der über den Lichtbogen (14) eingebrachten Energie auf den Nichteisen- Metallteil übertragen wird.
8. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch 1 und 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß der an den Metallteil bzw. die Übergangszone unmittelbar anschließende Nahtstreifen zumindest aus 60 % des Zusatzwerkstoffes besteht und zu¬ mindest 30 % der senkrecht zur Schmelzlinie des Metallteils bzw. der Übergangszone verlaufenden Dicke eines Nahtstreifens ein überwiegend austenitisches Kristallgitter aufweist.
9. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1,4,6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Metallteil nächstliegen- de Nahtstreifen bevorzugt aus überwiegend austenitischem Kristallgitter, im wesentli¬ chen aus dem Zusatzwerkstoff mit darin gelöstem Aluminium, besteht.
10. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Lichtbogen (24) und den Metallteilen bei abnehmender Dicke oder Schicht aus in¬ termetallischen Phasen des Zusatzwerkstoffes bzw. der Schmelze in den Metallteil (21) und/oder den Nichteisen-Metallteil (20) bevorzugt verringert und bei zunehmen- der Dicke der Schicht aus intermetallischen Phasen bevorzugt erhöht wird und daß die Dicke dieser Schicht zwischen 1 und 15 μm, bevorzugt 6 bis 10 μm, beträgt.
11. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Querschnitt des Zusat¬ zwerkstoffes (25) im festen Zustand bezogene Energiedichte bei abnehmender Dicke oder Schicht aus intermetallischen Phasen des Zusatzwerkstoffes bzw. der Schmelze in den Metallteil (21) und/oder den Nichteisen-Metallteil (20) bevorzugt erhöht und bei zunehmender Dicke der Schicht aus intermetallischen Phasen bevorzugt verringert wird und daß die Dicke dieser Schicht zwischen 1 und 15 μm, bevorzugt 6 bis 10 μm, beträgt.
12. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Zusatzwerkstoff (25) ein austenitischer Stahl zwischen dem Metallteil (21) und dem Nichteisen-Metallteil (20) als Diffusionshemmer eingebracht wird.
13. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zusatzwerkstoff (25) zuge- führte Wärmeenergie so bemessen ist, das die Viskosität des Zusatzwerkstoffes (25) im flüssigen Zustand bevorzugt höher ist als die Viskosität der Schmelze des Nichteisen-Metallteiles (20).
14. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (25) Silber oder eine Silber/Kupfer-Le¬ gierung mit einem Silberanteil höher 40 % ist und in einem dem Zusatzwerkstoff (25) zugewandten Oberflächenbereich des Metallteils (21) Kavernen eingebrannt werden, die sofort mit dem flüssigen Zusatzwerkstoff (25) gefüllt und unmittelbar anschließend die Energiezufuhr beendet wird.
15. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem der Ansprüche 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Einbringen des Zusatzwerk¬ stoffes zwischen dem Metallteil und dem Nichteisen-Metallteil, jedoch in Auftragsrich¬ tung des Zusatzwerkstoffes vorauseilend die Oberfläche des Metallteils in dem der Schweißnaht zugewandten Bereich aufgeschmolzen bzw. plastifiziert wird.
16. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Distanz zwischen dem Aufschmelzen und Plastifizieren des Metallteils und dem Einbringen des Zusatzwerkstoffes in Abhängigkeit von der Ein¬ bringgeschwindigkeit des Zusatzwerkstoffes geringer ist, als eine Zeitdauer zwischen dem Erhitzen bzw. Anschmelzen und/oder Plastifizieren des Metallteils und dessen be- ginnender Erkaltung.
17. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kupfer bzw. einer Kupfer/Silber-Legierung mit einem Sil¬ beranteil kleiner 40 % gebildete Zusatzwerkstoff (25) im Lichtbogen (14) verflüssigt wird, sodaß er sowohl in die flüssige Schmelze des Metallteils (21) als auch des Nichteisen-Metallteils (20) diffundiert.
18. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen (14) mit einer Fre- quenz zwischen 80 und 130 Hz beaufschlagt wird und dessen Grundstrom zwischen 30 A und 60 A und dessen Pulsspannung zwischen 32 V und 40 V beträgt.
19. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchschnittliche Stromdichte während des Abschmelzens des Zusatzwerkstoffes und dem Aufschmelzen der Metall- teile zwischen 80 A/mm 2 und 200 A/mm 2 beträgt.
20. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flächenenergie im Querschnitts- bereich des Zusatzwerkstoffes (25) ca. 2,4 KW/mm beträgt.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 60 % und 90 % der Flächenenergie einer senk¬ recht zu der Längsmittelachse (34) des Lichtbogens (14) ausgerichteten Querschnitts- fläche (44) des Lichtbogens (14) auf den Metallteil gerichtet ist.
22. Verfahren nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 21, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen des Nichteisenwerkstoffes vorwiegend durch das flüssige Schmelzebad des Eisenwerkstoffes und/oder des Zusatzwerkstoffes (25) erfolgt.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 und 6 bis 22, da- durch gekennzeichnet, daß dem Zusatzwerkstoff (25) aus Cu oder einer Cu-Legierung, insbesondere Cu/Ag-Legierung Chrom und/oder Mangan und/oder Titan, sowie gegebe¬ nenfalls bis zu maximal 5 Gewichts% Zirkonium und/oder Silizium und/oder Bor zuge¬ setzt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatz¬ werkstoff (25) aus Cu oder einer Cu-Legierung, insbesondere Cu/Ag-Legierung ca. 1 % bis 10 %, bevorzugt 4 % Chrom und/oder Mangan und/oder Titan, Zirkonium und/oder Silizium und/oder Bor, jeweils bis zu maximal 1 Gew% zugesetzt werden.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatzmaterial ein sauerstoffreduzierendes Mineral und/oder Metall zugesetzt wird.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der die Legierungsbestandteile enthaltende Zusatzwerkstoff (25) als Volldraht (37) hergestellt wird.
27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (25) als rohrförmiger Mantel, insbesondere aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt ist, der mit einer pulverförmigen Füllung aus Legierungsmaterialien, wie z.B. Chrom, Mangan, Silber, gefüllt ist.
28. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen (14) zur Erreichung der Schmelzphase der zu ver¬ bindenden Werkstoffe und/oder des Zusatzwerkstoffes (25) zwischen einer nicht ab¬ brennbaren Elektrode (56) , insbesondere Wolframelektrode, und den zu verbindenden Werkstoffen aufgebaut und der Zusatzwerkstoff (25) gegebenenfalls vorbeheizt wird.
29. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr in die Schweißstelle über einen dem metalli¬ schen Nichteisenwerkstoff artähnlichen Zusatzwerkstoff (25) erfolgt, und über die dem Metallteil (21) zugeführte Wärmeenergie eine Oberflächenschicht über eine Dicke klei¬ ner 0, 1 mm, bevorzugt kleiner als 0,01 mm, aufgeschmolzen oder plastifiziert wird, sodaß der Zusatzwerkstoff (25) in diese Oberflächenschicht bis zu einer Diffusionstie¬ fe kleiner 20 μm, bevorzugt kleiner 10 μm, diffundiert.
30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallteil zuerst eine Pufferschicht (51) aus Cu, Ag oder Legierungen derselben oder Stählen, insbesondere aus austenitischen Stählen oder AI oder dessen Legierungen aufgeschweißt wird, worauf zwischen den niedrigschmelzen- den Nichteisenwerkstoff und der Pufferschicht (51) ein aufgeschmolzener Zusatzwerk¬ stoff (25) aus Kupfer, Silber, Stahl, Aluminium oder deren Legierungen eingebracht wird.
31. Vorrichtung zum Verbinden eines aus überwiegend aus Eisen bestehendes Metallteils und eines aus einem bei niederer Temperatur schmelzenden metallischen
Nichteisenwerkstoff bestehendem Nichteisen-Metallteil (20) durch Aufschmelzen der beiden Werkstoffe an einer Verbindungsstelle unter einer Schutzgasglocke mittels ei¬ ner Energiequelle, insbesondere einem Lichtbogen (14) unter gleichzeitiger Zufuhr ei¬ nes Zusatzwerkstoffes (25), dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (25) aus Cu, Cu-Legierungen, insbesondere Cu/Ag-Legierungen und/ oder Ag, Ag-
Legierungen, insbesondere Ag/Cu-Legierungen und/oder AI, AI-Legierungen und/oder austenitischem Stahl, besteht.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kup- fer bzw. aus einer Kupferlegierung oder einer Silberlegierung bestehende Zusatz¬ werkstoff (25) bevorzugt bis 20 Gewichts% Chrom und/oder Mangan und/oder Titan sowie bis max. 5 Gewichts% Zirkonium und/oder Silizium und/oder Bor enthält.
33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (25) bei einer Legierung aus Kupfer und Silber einen Anteil von 5 bis
100 % Silber enthält und als Voll- oder Fülldraht (37,40) ausgebildet ist.
34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahl bestehende Zusatzwerkstoff (25) zumindest niedrig legiert ist.
35. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der aus austenitischem Stahl gebildete Zusatzwerkstoff (25) insbe¬ sondere Cr, Ni, Mn, Si und C-Legierungsanteile enthält, wobei der Hauptanteil aus den Legierungselementen Chrom und Nickel gebildet ist.
36. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (25) die Elektrode zur Bildung des Lichtbo¬ gens (14) bildet.
37. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (25) im flüssigen Aggregatzustand eine be¬ vorzugt etwa gleich große oder höhere Viskosität aufweist wie der metallische Nichtei¬ senwerkstoff.
38. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr über einen Elektronenstrahl oder einen Laser¬ strahl erfolgt.
39. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle zur Abgabe eines pulsierenden Stroms, insbe- sondere bis zu einer Frequenz bis 5000 Hz ausgebildet ist.
40. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß den aus temperaturbeständigem Material, z.B. aus Wolframnadeln gebildeten Elektroden unmittelbar, benachbart der Zusatzwerkstoff (25) zugeführt wird.
41. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zumindest zwei im Abstand zueinander ange¬ ordnete aus dem Zusatzwerkstoff (25) und/oder aus temperaturbeständigem Material gebildete Elektroden aufweist.
42. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektrode oder beiden Elektroden gemeinsam ein Auslaß für das Schutzgas zugeordnet ist.
43. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß eine Längsmittelachse einer der distanziert zueinander angeord¬ neten Elektroden in Richtung einer Stirn- bzw. Seitenfläche (24) eines der Bauteile, insbesondere des aus dem Eisenwerkstoff bestehenden Metallteils (21) weist und eine Längsmittelachse der weiteren Elektrode gegenüber der Längsmittelachse der anderen Elektrode in Richtung des Nichteisen-Metallteiles versetzt ist.
44. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (53) durch eine entlang dem Nichteisen-Metall¬ teil (54) verlaufende Mischzone aus dem Nichteisenwerkstoff und dem Zusatzwerk¬ stoff (61) mit einer Breite größer als 96 % der Schweißnahtbreite und eine zwischen dieser und dem Metallteil (55) angeordneten Reaktionszone (68) bzw. Kontaktzone ge¬ bildet ist, die vorzugsweise zwischen 3 μm und 15 μm dick ist.
45. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas durch Argon oder Helium oder Stickstoff oder Kohlendioxyd oder Sauerstoff bzw. Gemische derselben gebildet ist.
46.Schweißnaht zwischen zwei Metallteilen und einem zumindest überwiegend aus ei¬ nem austenitischen Werkstoff gebildeten Zusatzwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallteil ein Nichteisen-Metallteil, z.B. aus Aluminium, ist.
PCT/AT1993/000147 1992-10-05 1993-09-27 Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer verbindung zwischen einem vorwiegend aus eisen bestehenden metallteil und einem nichteisen-metallteil WO1994007642A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU48092/93A AU4809293A (en) 1992-10-05 1993-09-27 Process and device for producing a bond between a metal component consisting mainly of iron and a non-ferrous metal component
DE4394742T DE4394742D2 (de) 1992-10-05 1993-09-27 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem vorwiegend aus Eisen bestehenden Metallteil und einem Nichteisen-Metallteil

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT195992 1992-10-05
ATA1959/92 1992-10-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994007642A1 true WO1994007642A1 (de) 1994-04-14

Family

ID=3524752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT1993/000147 WO1994007642A1 (de) 1992-10-05 1993-09-27 Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer verbindung zwischen einem vorwiegend aus eisen bestehenden metallteil und einem nichteisen-metallteil

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU4809293A (de)
DE (1) DE4394742D2 (de)
WO (1) WO1994007642A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0736357A1 (de) * 1995-04-04 1996-10-09 Sollac S.A. Formteil eines Schienen- oder Kraftsfahrzeugs und Verfahren zum Herstellen dieses Formteil
EP0745449A1 (de) * 1995-04-04 1996-12-04 Sollac S.A. Stumpfschweissverfahren von zwei metallischen Blechplatten und nach diesem Verfahren hergestelltes Automobilteil
WO2002043913A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-06 Fronius Schweissmaschinen Produktion Gmbh & Co. Kg Verfahren zum verbinden von metallgegenständen
EP1321218A2 (de) * 2001-12-20 2003-06-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Fügen artverschiedener Verbindungen unter Schutzgas
DE10304954A1 (de) * 2003-02-06 2004-08-19 Volkswagen Ag Schweißverfahren für Mischverbindungen
EP1522678A3 (de) * 2003-10-06 2012-08-01 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Fixierung für die Beschaufelung einer Strömungsmaschine und Fixiervorrichtung
DE102013218761A1 (de) * 2013-09-19 2015-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden mindestens zweier Bauteile mittels einer Schweißschicht

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2790656A (en) * 1953-03-31 1957-04-30 Kaiser Aluminium Chem Corp Aluminum-dissimilar metal joint and method of making same
DE1257310B (de) * 1963-12-10 1967-12-28 Inst Elektroswarki Patona Verfahren zum Verschweissen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl
US4708282A (en) * 1985-10-15 1987-11-24 Huck Manufacturing Company Welding alloy and method of making and using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2790656A (en) * 1953-03-31 1957-04-30 Kaiser Aluminium Chem Corp Aluminum-dissimilar metal joint and method of making same
DE1257310B (de) * 1963-12-10 1967-12-28 Inst Elektroswarki Patona Verfahren zum Verschweissen von Aluminium und seinen Legierungen mit Stahl
US4708282A (en) * 1985-10-15 1987-11-24 Huck Manufacturing Company Welding alloy and method of making and using the same

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AN 55-0021: "Joining Aluminum to Steel.", METALS ABSTRACTS, vol. 16, no. 1, January 1983 (1983-01-01), LONDON GB, pages 154 *
D.R.G.ACHAR ET AL, PAMPHLET ALUMINIUM-VERLAG, 1982, DüSSELDORF *
T. ISHIDA: "Interfacial phenomena of plasma arc welding of mild steel and aluminium", JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE, vol. 22, no. 3, March 1987 (1987-03-01), LONDON GB, pages 1061 - 1066 *
V.R.RYABOV ET AL: "Research into the transitional zone in electron-beam welded joints between steel and aluminium", AUTOMATIC WELDING., vol. 28, no. 4, April 1975 (1975-04-01), CAMBRIDGE GB, pages 12 - 14 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0736357A1 (de) * 1995-04-04 1996-10-09 Sollac S.A. Formteil eines Schienen- oder Kraftsfahrzeugs und Verfahren zum Herstellen dieses Formteil
EP0745449A1 (de) * 1995-04-04 1996-12-04 Sollac S.A. Stumpfschweissverfahren von zwei metallischen Blechplatten und nach diesem Verfahren hergestelltes Automobilteil
WO2002043913A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-06 Fronius Schweissmaschinen Produktion Gmbh & Co. Kg Verfahren zum verbinden von metallgegenständen
EP1321218A2 (de) * 2001-12-20 2003-06-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Fügen artverschiedener Verbindungen unter Schutzgas
EP1321218A3 (de) * 2001-12-20 2004-07-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Fügen artverschiedener Verbindungen unter Schutzgas
US7189941B2 (en) 2001-12-20 2007-03-13 Linde Aktiengesellschaft Process for making heterogeneous joints under shielding gas
DE10304954A1 (de) * 2003-02-06 2004-08-19 Volkswagen Ag Schweißverfahren für Mischverbindungen
EP1522678A3 (de) * 2003-10-06 2012-08-01 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Fixierung für die Beschaufelung einer Strömungsmaschine und Fixiervorrichtung
DE102013218761A1 (de) * 2013-09-19 2015-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden mindestens zweier Bauteile mittels einer Schweißschicht

Also Published As

Publication number Publication date
DE4394742D2 (de) 1995-09-21
AU4809293A (en) 1994-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2611248A1 (de) Vertikal-aufwaerts-lichtbogenschweissverfahren
EP3352940A1 (de) LASERSCHWEIßVERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BLECHHALBZEUGS AUS HÄRTBAREM STAHL MIT EINER BESCHICHTUNG AUF ALUMINIUM- ODER ALUMINIUM-SILIZIUM-BASIS
EP0417546A1 (de) Basische Metall-Kernelektrode
DE212013000247U1 (de) System zum Starten und Verwenden einer kombinierten Fülldrahtzufuhr- und Hochintensitäts-Energiequelle zum Schweissen
DE102009000262A1 (de) Thermisches Fügeverfahren und Werkstück hierfür
DE1440588B2 (de) Lichtbogenschweiftverfahren
DE2534727A1 (de) Fuelldrahtelektrode
WO1994007642A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer verbindung zwischen einem vorwiegend aus eisen bestehenden metallteil und einem nichteisen-metallteil
DE1758192C3 (de) Fülldrahtelektrode zum Lichtbogenschweißen zur Abscheidung von austenitischem rostfreiem Stahl
DE2824691A1 (de) Verfahren zum elektroschlackeschweissen von metallen
DE2406651A1 (de) Verfahren zum aufschweissen von verschiedenen metallen
DE2942856C2 (de)
EP1987901B1 (de) Verwendung eines Schutzgases zum Lichtbogenfügen, das Argon, Helium und Sauerstoff und/oder Kohlendioxid enthält
EP1570939B1 (de) Unterpulver-Schweissverfahren
DE2314385B2 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Hartmetallauflage mit veränderlicher Zusammensetzung auf einem Werkstück
WO2002043913A1 (de) Verfahren zum verbinden von metallgegenständen
DE2356640C3 (de) Seelenelektrode
DE1565212B1 (de) Elektroschlacken-Schweissdruese
EP3205435B1 (de) Schweissverfahren und vorrichtung zum verbinden von überlappenden blechen
EP0417595A1 (de) Verfahren zum Verschweissen von beschichteten, insbesondere verzinkten Dünnblechen
DE10304954A1 (de) Schweißverfahren für Mischverbindungen
DE102006021911B4 (de) Hybridschweißverfahren, Schweißnaht sowie Maschinenteil
DE10354409A1 (de) Verfahren zum Plasmaschweißen
DE1296931B (de) Verfahren zum Schweissen von Metallen mit verdecktem Lichtbogen oder nach dem Elektroschlacke-Schweissverfahren
DE2218078B2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Auftragschweißung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT AU BB BG BR BY CA CH CZ DE DK ES FI GB HU JP KP KR KZ LK LU MG MN MW NL NO NZ PL PT RO RU SD SE SK UA US VN

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1993 9062

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19940414

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 19939062

Country of ref document: AT

REF Corresponds to

Ref document number: 4394742

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950921

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 4394742

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8607