Auf Aluminiumoberflächen bildet sich unter dem Einfluss einer Luftatmosphäre eine Oxidschicht, die das darunterliegende Material unmittelbar vor weiterer Korrosion schützt. Unter der Prämisse konstanter Produktqualität bestimmen Transport-, Lager- und Handhabungsbedingungen von Aluminiumdrahtelektroden für das Schutzgasschweißen deren Eigenschaften zum genauen Zeitpunkt ihrer Verarbeitung.
Die Auswirkungen von Lagerbedingungen und -Dauern auf drahtförmige Schweißzusätze aus zwei häufig Anwendung findenden Aluminiumlegierungen werden dargestellt. Die Drähte werden jeweils zur Herstellung von Auftragraupen in der Überkopfposition mit einem Metall-Inertgas-Schweißprozess verwendet, um die Auswirkungen der Drahtzustände auf Prozesscharakteristika und das Schweißergebnis, insbesondere in Form der Porenmenge im Schweißgut, zu ermitteln.
Nur solche Drähte, die einer Kondensation von Luftfeuchtigkeit ausgesetzt waren, neigen zur Bildung einer detektierbaren, respektive unzulässigen, Porenmenge im Schweißgut. Eine lang andauernde Lagerung unter ungünstigen aber konstanten klimatischen Bedingungen führt hingegen nicht zwangsläufig zu Porenbildung.
Bildung und Aufbau von Aluminiumoxidschichten werden diskutiert, wobei der Fokus auf der natürlichen Oxidschicht liegt. Eine Abgrenzung zu anderen Oxidschichttypen wird vorgenommen. Ferner wird ein Überblick über in Frage kommende Messmethoden zur Charakterisierung dieser Oxidschicht gegeben. Die Applizierung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS), sowie der Glimmentladungs- (GDOES) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), wird an Schweißdrähten vorgestellt.
Abschließend sind für Anwender Empfehlungen zu Lagerung, Transport und Verarbeitung von drahtförmigen Schweißzusätzen aus Aluminium zusammengestellt.
Aktualisiert: 2020-01-15
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In der vorliegenden Arbeit wurde die Energiebilanz von der Schweißenergiequelle bis zur Schmelzebildung im Bauteil eingehend analysiert. Hierfür wurden geeignete Messsysteme auf Basis der Kalorimetrie entwickelt und validiert. Neben dem Energieverbrauch der Anlage wird der Wärmeeintrag in das Bauteil kalorimetrisch analysiert. Zur umfassenden Analyse des Energieflusses werden zudem die Verlustgrößen, wie die Wärmeleitung, Wärmestrahlung und der Wärmedurchgang des Lichtbogens als auch der externe Brennerkühlkreislauf der Schweißenergiequelle untersucht. Neueste Untersuchungsmethoden ermöglichen zudem die Tropfentemperatur und die Lichtbogenleistung zu bestimmen. In Abhängigkeit definiert gewählter Prozessparameter wurde der Energiefluss für Schutzgasschweißverfahren mit abschmelzender und nicht abschmelzender Elektrode, sowie für das Unterpulverschweißen erstellt. Die einzelnen Wirkmechanismen der Prozesse wurden analysiert und bewertet sowie Zusammenhänge herausgestellt. Neben der Empfehlung für die Überarbeitung gültiger Normen, wie DIN EN 1011-1 kann mit der Kenntnis das Fügen temperatursensibler Werkstoffe verbessert werden. Gleichzeitig wird die Genauigkeit von Prozess- und Werkstoffsimulationen erhöht und Berechnung von Bauteildeformationen vereinfacht. Es wurden mittlere Tropfentemperaturen in einem Bereich zwischen TTr = 2.350…2.700°C ermittelt. Die Untersuchungen zeigen zudem, dass eine ausschließlich gezielte Änderung der Tropfentemperatur im Schweißprozess nicht möglich ist. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass der Lichtbogen und dessen Intensität den entscheidenden Einfluss auf die Entstehung des Einbandes in den Grundwerkstoff besitzt.
Aktualisiert: 2019-12-12
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