DE967032C - Verfahren zur Herstellung von korrosionsbestaendigen, durch Schweissen hergestellten Gegenstaenden aus aushaertbaren Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen, durch Schweißen hergestellten Gegenständen aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen Von den aushärtbaren Legierungen werden heute in besonders großem Umfange diejenigen der Gattung Aluminium -Kupfer r-Magnesium als Schweißmaterial verwendet. Dank ihrer hohen Festigkeit und guten Korrosionsbeständigkeit dienen sie auch als Baustoffe für Flugzeuge, Luftschiffe, Land- und Seefahrzeuge. Dem Verbinden der einzelnen Bauelemente durch Niete oder Schrauben wird aber der Vorzug gegeben. Dies ist darin begründet, daß die durch die Aushärtebehandlung erreichten wertvollen Eigenschaften dieser Werkstoffe beim Schweißen zum Teil wieder verlorengehen. Infolge der Einwirkung der Schweißhitze treten an der Verbindungsstelle Gefügeänderungen auf, die sowohl die Festigkeitseigenschaften als auch die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen. Die Festigkeitswerte eines ausgehärteten 2 mm dicken Aluminium-Kupfer-Magnesium-Bleches von 47,5 kg/mm2 werden z. B. an der Schweißstelle auf etwa 32 kg/mm2, also um etwa 22,5 v. H., herabgesetzt. Nach mehrtägigem Auslagern bei Raumtemperatur kann zwar die Festigkeit auf etwa 36 kg/mm2 und nach Anlassen bei z 5o° auf etwa 37,5 kg/mm2 erhöht werden, es bleibt jedoch immerhin noch eine Festigkeitseinbuße von mindestens 21 v. H. bestehen. Noch bedenklicher ist die in der Nähe der Schweißstelle bewirkte Herabsetzung der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere das Auftreten starker interkristalliner Korrosion, die auch durch Auslagern bei Raumtemperatur oder durch Anlassen nicht beseitigt werden kann.
• Es ist zwar möglich, die beim Schweißen auftretenden nachteiligen Gefügeänderungen durch nachträgliches Wiederaushärten, d. h. durch Glühen bei Temperaturen über q.50° und anschließendes Abschrecken wieder zu beseitigen. Mit derart wiederausgehärteten Schweißverbindungen können die guten Eigenschaften des ungeschweißten, ausgehärteten Werkstoffes nahezu oder ganz erreicht werden. Die Anwendung dieser nachträglichen Wärmebehandlung ist jedoch in der Praxis meist nicht durchführbar, da in den geschweißten Teilen durch das Glühen und nachfolgende Abschrecken so hohe Eigenspannungen hervorgerufen werden, daß ein starkes Verziehen oder sogar ein Reißen der Teile auftreten kann. Oft handelt es sich dabei auch um große und sperrige Stücke, die kostspielige Wärmebehandlungseinrichtungen erfordern würden. Von einer nachträglichen Wärmebehandlung zum Zwecke des Wiederaushärtens geschweißter Leichtmetallteile wird daher in der Praxis nur in den seltensten Fällen Gebrauch gemacht.
• Wesentlich bessere Korrosionsbeständigkeit, auch in geschweißtem Zustand, weisen die aushärtbaren Legierungen der Gattung AI-Mg-Si auf. Ihre Festigkeit wird jedoch beim Schweißen in noch stärkerem Maße herabgesetzt als bei den Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierungen und kann auch durch ein Auslagern bei Raumtemperatur oder durch ein Anlassen nicht wesentlich verbessert werden.
• Auch Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen sind als schweißbar bekannt und können bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bis zu i50° ausgehärtet werden. Diese Legierungen büßen aber - wie auch andere Legierungen - durch den Schweißvorgang selbst ihre Korrosionsbeständigkeit undFestigkeitseigenschaften ein. EineWiederaushärtung nach dem Schweißen sollte diese Eigenschaften wieder zurückholen, was aber nicht immer gelang.
• Ausgehend von dieser Erkenntnis hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt und diese auch in vollem Umfange gelöst, die schädlichen Wirkungen des Schweißvorganges praktisch zu beseitigen und die vor dem Schweißen vorhandene Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit von Legierungen auch nach dem Schweißen zu erhalten.
• Eingehende Versuche haben überraschenderweise ergeben, daß eine Wärmebehandlung der zu verbindenden Teile aus Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen bestimmter Zusammensetzung vor und nach der Schweißung gewährleistet, daß weder die Festigkeitseigenschaften noch die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt werden. Es hat sich dabei gezeigt, daß kupferfreie oder unter z o/o Kupfer enthaltende Legierungen, wobei letztere Gehalte als Verunreinigungen häufig bei diesen Legierungen auftreten, nicht störend wirken, wenn auch bei kupferfreien Legierungen die Korrosionsbeständigkeit größer ist.
• Als besonders korrosionsbeständig hat sich eine Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung mit 2 bis 8% Zink, o"5 bis 511/o Magnesium, o bis .2%, Mangan, o bis i % Silizium und gegebenenfalls noch anderen Zusätzen von zusammen weniger als i %, Rest Aluminium, erwiesen.
• Erfindungsgemäß werden die zu verbindenden Teile aus diesen Legierungen homogenisiert, abgeschreckt, natürlich oder künstlich gealtert und miteinander verschweißt. Das so erhaltene Werkstück wird dann ohne erneutes Lösungsglühen und Abschrecken bei Temperaturen von 3o bis 20o° angelassen. Das Werkstück kann auch unter Verzicht auf die Alterung unmittelbar geschweißt werden.
• Das Werkstück kann dann nach dem Schweißen bei Raumtemperatur natürlich oder künstlich gealtert werden. Es wurde gefunden, daß der Schweißvorgang nicht die Fähigkeit zum Altern beeinträchtigt. Nach dem Schweißen ist daher keine erneute Glühung und Abschreckung nötig.
• Eine Auslagerung der geschweißten Teile bei Raumtemperatur bringt somit eine weitgehende Wiederherstellung der Festigkeitseigenschaften des ungeschweißten Materials. Gegebenenfalls lassen sich auch durch die künstliche Alterung die Festigkeitseigenschaften des ungeschweißten Materials noch vollständiger und in kürzerer Zeit wieder erreichen.
• In erster Linie kommen für die Schweißung Knetlegierungen in Frage. Bei aushärtbaren Gußlegierungen hat es sich auch gezeigt, daß die Beeinträchtigung der Festigkeitseigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit durch das Schweißen nur in geringem Maße in Erscheinung tritt.
• Der Arbeitsgang kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Nach dem Glühen und Abschrecken kann vor der Schweißung eine natürliche oder künstliche Alterung vorgenommen werden oder die Werkstücke auch direkt ohne vorherige Alterung geschweißt werden. Nach der Schweißung kann eine natürliche oder künstliche Alterung erfolgen. In allen Fällen erhält man zum Schluß geschweißte Werkstücke mit Festigkeitseigenschaften, die denen ungeschweißter Teile höchstens nur in geringem Maße nachstehen.
• An Hand folgender Versuche sei dies näher beschrieben: Für die Versuche wurden 1,5 mm dicke Bleche einer ausgehärteten Legierung mit q.,20/0 Zn, 2,q.0/0 Mg, i, i % Mn, 0,4590 Si, 0,3o % Fe, Rest Al, verwendet, die durch Gasschmelzschweißung stumpf aneinandergeschweißt wurden. Nach erfolgtem Schweißen wurden Probestücke quer zur Schweißnaht entnommen und .eine Festigkeit von 29,5 kg/mm2 ermittelt. Nach dreitägigem Anlassen bei roo° stieg die Festigkeit auf 43 kg/mm2. In ungeschweißtem Zustand wies das ausgehärtete Blech eine Festigkeit von 47,5 kg/mm2 auf. Von dem geschweißten Blech wurde also die Festigkeit des Bleches im ausgehärteten Zustand nahezu erreicht.
• Läßt man das geschweißte Blech nach Beendigung des Schweißens bei Raumtemperatur auslagern, so steigt nach 3 Tagen die Festigkeit auf 36 kg/mm2. Bei längeren Lagerzeiten nähern sich die Festigkeitswerte denen des geschweißten und angelassenen Zustandes.
• Zur Herstellung der Schweißverbindungen können selbstverständlich auch andere Schmelzschweißverfahren oder auch Widerstandsschweißverfahren angewendet werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen, durch Schweißen hergestellten Gegenständen aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden Teile aus einer Legierung mit 2 bis 81/o Zink, 0,5 bis 504 Magnesium, o bis 2% Mangan, o bis io/o Silizium, gegebenenfalls noch weiteren Elementen in einer Gesamtmenge unter i °/o, RestAluminium, homogenisiert, abgeschreckt, natürlich oder künstlich gealtert, miteinander verschweißt werden und das so erhaltene Werkstück ohne erneutes Lösungsglühen und Abschrecken bei Temperaturen von 3o bis 2oo° angelassen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach dem Schweißen bei Raumtemperatur gealtert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden Teile vor dem Verschweißen lediglich homogenisiert und abgeschreckt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 508975.