Stahl und Aluminium durch reduzierten Wärmeeintrag stabil verschweißen

Stahl und Aluminium durch reduzierten Wärmeeintrag stabil verschweißen

Im automobilen Leichtbau zählt die Verbindung von Stahl mit Aluminium zu den häufigsten Werkstoffkombinationen. Doch die Materialien haben sehr unterschiedliche physische und chemische Merkmale, zum Beispiel bei der thermischen Ausdehnung, Wärmeleitung und Korrosionsbeständigkeit. Das wirkt sich auf die Qualität und Festigkeit der Schweißverbindung negativ aus. Auch die Umformbarkeit in anschließenden Fertigungsprozessen ist deshalb eingeschränkt.

Die sich bildende intermetallische Schicht ist spröde sowie anfällig für Risse und Poren – das beeinträchtigt die Stabilität der Verbindung. Magna Steyr erkannte, dass die Temperatur entscheidenden Einfluss auf die Nahtqualität hat. Denn der Wärmeeintrag beim Schweißen bestimmt die Dicke der intermetallischen Phase. Es zeigte sich, dass diese intermetallische Schicht idealerweise nicht dicker als 10 µm sein sollte, um stabil zu sein.

Dazu muss der Temperaturverlauf optimal oberhalb der Schmelztemperatur von Aluminium, aber unter der Verdampfungstemperatur der auf den Stahlblechen aufgebrachten Zinkschicht liegen. Dies ist mit den meisten Lichtbogenverfahren nicht umsetzbar.

Der „kalte“ Schweißprozess Cold Metal Transfer (CMT) von Fronius reduziert den Wärmeeintrag im Vergleich zu anderen MIG/MAG-Prozessen deutlich. Das Verfahren ermöglicht eine stufenlose Anpassung des Energieeintrags in das zu schweißende Bauteil.

CMT eignet sich damit zum Schweißen von Stahlverbindungen mit CO2 und anderen Schutzgasen. Auch für das Fügen von Stahl mit Aluminium ist es geeignet, weil das Stahl-Grundmaterial bei diesen Schweißlötungen nicht aufgeschmolzen, sondern nur benetzt wird.

Bild oben: Dank des CMT-Schweißens entsteht eine sichere Verbindung zwischen Aluminium und Stahl. (Quelle: Fronius)


Quelle und weitere Informationen: Henrich Publikationen, Fronius, Bauforum

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