DE2234111A1

DE2234111A1 - Aushaertbarer aluminium-schweisszusatzwerkstoff

Info

Publication number: DE2234111A1
Application number: DE19722234111
Authority: DE
Inventors: Heinz Schoer
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1974-01-24
Also published as: AT335816B; CH583606A5; FR2191976A1; FR2191976B1; BE798786A; DK138165B; NL176915C; NL7307141A; SE382578B; LU67423A1; DK138165C; GB1387961A; IT984488B; NL176915B; DE2234111C2

Description

VEREINIGTE ALUMINIUM-WERKE
AETIEIiGESELLSOHAJ¹T
B 0 N N

Aushärtbarer Aluminium-Schweißzusatzwerkstoff

Die Erfindung "betrifft einen Zink- und Magnesium-enthaltenden aushärfbaren Aluminiüm-Schweißzus atzwerkst off zum Schmelzschweißen von Bauteilen aus AlZnMg-Legierungen.

Hochbeanspruchte Schweißkonstruktionen aus AlZnMg-Werkstoffen, insbesondere solche aus der Legierung AlZnMg 1, werden für die verschiedensten Anwendungsgebiete seit Jahren mit bestem Erfolg eingesetzt. Dieser Legierungstyp zeichnet sich bekanntlich durch einen breiten zulässigen Temperaturbereich für das Lösungsglühen sowie eine geringe Abschreckempfindlichkeit aus. TIm Gegensatz zu anderen schmelzschweißbaren, aushärtbaren Aluminiumlegierungen steigen daher die Festigkeitswerte in der durch den Schweißprozeß bedingten Wärmeeinflußzone nach anfänglichem Abfall auf etwa das Niveau des Zustandes weich bzw. lösungsgeglüht bei einer Auslagerung nach dem Schweißen bei Raumtemperatur bzw. erhöhten Temperaturen (z.B. 120 - 140 ⁰C) infolge der Wiederaushärtung in starkem Maße wieder an. Diese für die Verwendung hochfester Aluminium-Schweißkonstruktionen außerordentlich bedeutungsvolle Eigenschaft des vorstehend angeführten Legierungstyps konnte bisher jedoch nicht voll ausgenutzt werden, da Zusatzwerkstoffe mit gleicher chemischer Zusammensetzung eine zu große Schweißrißempfindlichkeit zur Folge hatten. Aus diesem Grunde wurden bisher in der Praxis ausschließlich die nicht aushärtbaren Zusatzwerkstoffe S-AlSi 5, S-AlMg 5 sowie S-AlMg 4,5 Mn eingesetzt, so daß die Schweißnaht stets merklich geringere Festigkeits-,.insbesondere 0,2-Grenzwerte, als die übrigen Partien des Bauteiles aufwies.

Es sind zwar verschiedentlich AlZnMg-Schweißzusatzwerkstoffe,wie beispielsweise Legierungen mit 3,5 - 4,5 % Mg, 1,7 - 2,8 % Zn, 0,2 - 0,7 % Mn, 0,06 - 0,20 % Ti und 0,08 - 0,25 % Zr oder 4 - 5 % Zn, 3 - 4 % Mg, 0,25 - 0,5 % Mn und 0,12 - 0,20 % Ti, vorge-

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schlagen worden, doch haben sich derartige Zusatzwerkstoffe wegen zu hoher Schweißrißanfälligkeit oder nicht hinreichender Festigkeit oder mangelnder Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit in der Praxis nicht durchgesetzt. Außerdem haftet diesen Zusatzwerkstoffen meist noch der Nachteil an, daß sich bei ihrer Verwendung ein relativ zähflüssiges Schweißfead ergibt. Dies führt zu einer erhöhten Gefahr von Bindefehlern, besonders an den Flanken der Schweißfugen sowie zu einer unerwünscht starken NahtÜberhöhung. Letzteres wirkt sich beispielsweise nachteilig auf das Dauerschwingverhalten der Konstruktion aus.

Alle diese Mängel werden vermieden,- wenn dem Aluminium-Schweißzusatzwerkstoff erfindungsgemäß folgende Zusammensetzung gegeben wird:

2 - 6 %, vorzugsweise 2,5 - 4,5 %,Zn, 1,5— 5 %, vorzugsweise 2,5 4,5 %>Mg, wobei die Summe an Zn und Mg nicht mehr als8,3% übersteigt, ferner 0,1 - 0^,7 %, vorzugsweise 0,2 - 0,5 %,Cr, 0,05 - 1 %, vorzugsweise 0,2 - 0,5 %,Ag, 0,001 - 1 %, vorzugsweise 0,002 - 0,2 %,Bi, 0,0001 - 0,1 %, vorzugsweise 0,001 - 0,01 %,Be, 0,05 - 0,2 %,Zr, weniger als 0,4 % Mn, weniger als 0,2 % Si, weniger als 0,4 % Fe,$ weniger als 0,08 % Cu, lest Aluminium mit den herstellungsbedingten weiteren Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von je 0,001 - 1 %, vorzugsweise 0,002 - 0,2 %,Ba und/oder Sr und/oder Sb.

Die folgende Tabelle gibt Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wieder:

12 3 4 5 6

Zn 3,87

Mg 4,17

Ag 0,30

Bi 0,05

Be 0,0065

Cr 0,50

Zr 0,09

Mn 0,050

Si 0,05

Fe 0,22

Cu 0,034 Ba
Sb

Ti <0,005

4,0	3,05	3,41	2,71	5,13
2,79	4,23	3,65	#,43	2,39
0,20	0,42	0,48	0,15	0,63
_	0,0025	—	-	—
0,0015	0,0040	0,0017	o ,0009	0,009
0,20	0,32	0,41	0,17	0,53
0,20	0,15	0,14	0,17	0,19
0,20	<0,05	0,10	0,31	<D,05
0,08	0,07	0,10	0,12	0,15
0,18	0,10	0,21	Q,38	0,17
0,07	0,04	0,06	0,03	0,05
0,0025	-	0,13	-	0,37
0,0013	—	-	—	—
•mm	_	_	0,0009	—
<0,005	0,006	0,008	0,012	0,006
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Zum !Nachweis der Fortschrittlichkeit des Anmeldungsgegenstandes wurden folgende Legierungen hinsichtlich Festigkeit und Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit miteinander verglichen.

1) Bie bekannte Legierung A (US-Legierung 5180) mit folgender Zusammensetzung:

Mg 3,88 ; Zn 1,88 ; Mn 0,38 ; Si 0,10 ; Fe 0,08 ; Ou 0,12 ; Ti 0,09 ; Rest Aluminium.

2) Legierung B nach Beispiel 1 der obigen Tabelle.

Geschweißt wurden 20 mm - Bleche aus der Legierungen AlZnMg 1, bestehend aus 4,62 % Zn; 1,24 % Mg; 0,23 % Mn; 0,25 % Fe; 0,13 % Si; 0,045. % Ou; 0,13 % Or; 0,13 % Zr und 0,037 % Ti; Rest Aluminium, nach dem MIG-Verf ahren.

Die geschweißten Proben wurden jeweils zur Hälfte 3. Tage bei RT und dann 24 Stunden bei 120 °C, der Rest 3 Monate bei RT ausgelagert. Bei der Prüfung ergaben sich folgende Festigkeitswerte:

Festigkeitswerte der Proben mit abgearbeiteter Schweißraupe

Zusatzwerkstoff

Auslagerung nach dem Schweißen

'-0 2p kp/mm

^B
kp/mm

3 Monate RT

3 d RT + 24 h 120°

20,1 22,7

30,2

6,1 Ί
6,4

20,4 21,2

3 Monate RT

3 d RT +_Λ 24 h 120°

24,8 27,8

33,0
33,8

7,0
6,0

22,6 21,6

für eine* Meßlänge von 50 mm

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■ . ■ . 223411]

Zur Untersuchung der Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit wurden 6 mm - Bleche aus AlZnMg 1 der vorstehenden Zusammensetzung beidseitig, gleichzeitig nach dem WIG-Verfahren mit den beiden Zusatzwerkstoffen A und B geschweißt. Die geschweißten Proben wurden zunächst 3 Tage bei ST und dann 24 Stunden bei 120 ⁰G ausgelagert.

Die Spannungsrißkorrosionsprüfung erfolgte in einer wässrigen Lösung von 2 % NaOl und 0,5 % Na₂CrO₄, die mit HCl auf einen pH-Wert von eingestellt war. Dabei ergaben sich die nachstehend aufgeführten Lebensdauerwerte.

Lebensdauer der	Proben mit abgearbeiteter	Schwe ißraupe
p-pii f sp qTvmm g 0 kp/mm	Zusatzwerkstoff	Lebensdauer Tagen
28	A B	7 mehr als 90
26	A B	22 bis 35 mehr als 90

24 A 7 bis 18

B mehr als 90

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Claims

Patentanspruch

Zink- und Magnesium-enthaltender aushärtbarei¹ Äluminium-^Sehweißzusatzwerkstöff zum Schmelzschweißen yon Bauteilen aus AlZnMg-Legierungen, gekennzeichnet durch folgende,Zusammensetzung: 2 - 6%, vorzugsweise 2,5 - 4,5 %, Zn, 1,5 - 5 %_? vorzugsweise 2,5 - 4,5 %,Mg, wobei die Summe an Zn und Mg nicht mehr als 8,5 % übersteigt, femer O₄I - 0,7 %■> vorzugsweise 0,2 - 0,5 %, Gr, 0,05 - 1 %, vorzugsweise 0,2 - 0,5 %, Ag, 0,001 - 1 %, vorzugsweise 0,002 - 0,2 %, Bi, 0,0001 - 0,1 %, vorzugsweise 0,001 - 0,01%, Be, 0,05 - 0,2 % Zr, weniger als 0,4 % Mn, weniger als 0,2 % Si, weniger als 0,4 % Fe, weniger als 0,08 % Gu, Best Aluminium mit den herstellungsljedingten weiteren Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von je 0,001 - 1 %, vorzugsweise 0,002 - 0,2 %, Ba und/oder Sr und/oder Sb.

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