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Monday, September 14, 2009, GST: Messe Forum 11:30 AM Forschung 2 |
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Reinigungswirkung des Lichtbogens beim DC (EP)-WIG-Schweißen von Aluminiumlegierungen |
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Julia Zähr* / Professur Fügetechnik und Montage TU Dresden, Deutschland Uwe Füssel / TU Dresden Professur Fügetechnik und Montage, Deutschland Sascha Rose/ TU Dresden Professur Fügetechnik und Montage, Deutschland Michael Schnick/ TU Dresden Professur Fügetechnik und Montage, Deutschland Markus Speiseder/ BMW AG, Deutschland Alois Lang/ BMW AG, Deutschland Gerald Wilhelm/ Linde AG, Deutschland |
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Aufgrund der guten Kombination von niedriger Dichte und hoher Festigkeit werden Aluminiumlegierungen im Automobilbau, im Wärmeübertragerbau, aber auch im Apparate- und Behälterbau häufig eingesetzt. Für das thermische Fügen linienförmiger Nähte werden vorrangig Lichtbogenverfahren verwendet. Entscheidend für die Nahtqualität ist die Reinigungswirkung des Lichtbogens, welche eine positive Polung der Elektrode voraussetzt. Dabei wird die natürliche, fest haftende und hoch schmelzende Aluminiumoxidschicht von der Bauteilober¬fläche entfernt. Diese behindert zum einem die Verbindungsbildung, wird aber vom Praktiker häufig auch als Lichtbogenstabilisator benannt. Im Rahmen des Beitrags werden sowohl der Einfluss der Schweißparameter auf die Ober¬flächenreinigung als auch der Einfluss unterschiedlicher Oberflächen¬zu¬stände auf den Lichtbogen dargestellt. Die Untersuchungen wurden an WIG-Lichtbögen mit positiv gepolter Elektrode durchgeführt, so dass Überlagerungen mit der kathodischen Elektrodenpolung beim AC-Schweißen oder mit dem Werkstoffübergang beim MIG-Schweißen unterbunden werden. Die Ergebnisse verdeutlichen einen geringen Einfluss von Stromstärke und Schweißgeschwindigkeit auf die Breite der Reinigungszone des Lichtbogens. Ein wichtiges Kriterium ist dagegen eine gute Schutzgasabdeckung. Erstmals wurden auch der Einfluss der Legierungszusammensetzung und der Lager- und Transportbedingungen bestimmt. Untersucht wurden zwei typische Aluminium¬legierungen aus dem Automobilbau (EN AW-Al MgSi und EN AW-Al Mg3Mn) und als Vergleich eine Al 99,5-Legierung. Außerdem wurden die natürlichen Aluminiumoxidschichten künstlich verstärkt. Die Ergebnisse zeigen einen signifi¬kanten Einfluss der Mg-Legierungsanteile, die zu einem verstärkten achsen¬nahen Ansetzen des Lichtbogens führen. Ähnliche Effekte wurden auch bei Heliumzumischungen im Prozessgas beobachtet. Sauerstoffzumischungen im ppm-Bereich führen dagegen zu dem bekannten hochdynamischen Lichtbogenwandern im Randbereich, bei dem eine intensive Mikrospritzerbildung beobachtet werden konnte. Die Ergebnisse zeigen, dass die bisherigen Modellvorstellungen zum Licht¬bogen¬ansatz auf der kathodisch gepolten Aluminiumoberfläche inkonsistent sind. Im Rahmen des Beitrags werden diese daher hinterfragt und erweitert. Es werden zwei verschiedene Ansatzmodi des Lichtbogens dargestellt und Rand¬bedingungen für deren Auftreten benannt. |