Schweißverfahren mit Aluminium

Bezogen auf die Schweißeignung handelt es sich bei Aluminium um einen sogenannten umwandlungsfreien Werkstoff. Das bedeutet, dieser Werkstoff durchläuft während des Schweißprozesses keine Veränderung seiner Kristallstruktur. Bei Erwärmung führt das - im Gegensatz zum Stahlschweißen- zur Ausdehnung des Materials, beim anschließenden Abkühlen zieht es sich wieder zusammen. Dadurch entstehen sehr viel leichter Spannungen als es beispielsweise beim Schweißen von Stahl der Fall ist, der beim Erhitzen und Abkühlen verschiedene Phasenumwandlungen durchläuft.

Sehr gut eignet sich das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG-Schweißen), das Metall-Inert-Gasschweißen (MIG-Schweißen) und als Weiterentwicklung aus der MIG/MAG Technologie das Cold-Metal-Transfer-Schweißen (CMT-Schweißen) für das Zusammenfügen von Aluminium. Alle genannten Verfahren gehören zu den Schutzgas Schweißverfahren mit inertem Gas. Ein inertes Gas zeichnet sich dadurch aus, dass es keinerlei Verbindung mit der Schmelze eingeht.

Die Materialeigenschaften des Aluminiums, wie Leichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einfache Formbarkeit, machen es einerseits zu einem beliebten Werkstoff in der Industrie, andererseits aber gerade in schweißtechnischer Hinsicht zu einer Herausforderung.

Branchen wie der Fahrzeug- und Schiffsbau, die Luft- und Raumfahrttechnik sowie das Bauwesen machen sich die Vorteile des Werkstoffes zunutze, sodass in diesen Bereichen das Schweißen von Aluminium am häufigsten zum Einsatz kommt. Da hier auch sicherheitsrelevante Aspekte eine Rolle spielen, ist eine professionelle Verarbeitung entscheidend.

Am häufigsten kommen dabei die bereits genannten Verfahren wie das WIG- und MIG-Schweißen zum Einsatz. Diese bedürfen jedoch einer sorgfältigen Vorbehandlung des Werkstoffes, um in der anschließenden Verarbeitung Verunreinigungen und Fehler zu vermeiden.

Um Aluminium schweißtechnisch sicher verarbeiten zu können, ist es entscheidend, das Material gut auf das nachfolgende Verfahren vorzubereiten. 

Naturgemäß bildet Aluminium eine Oxidschicht an seiner Oberfläche, die im weiteren Verlauf das Schweißen erschweren kann (Oxidschicht und Aluminium haben einen stark unterschiedlichen Schmelzpunkt - 2050 Grad Celsius zu 660 Grad Celsius). Diese Oxidschicht muss vorab entfernt werden. Hierfür bietet sich der Einsatz von Edelstahlbürsten, die ausschließlich für dieses Material verwendet werden, oder eine chemische Reinigung an. Auch muss die Oberfläche frei von Farbresten, Lacken oder anderen Rückständen oder Verunreinigungen sein. 

Ein Vorwärmen des Werkstoffes empfiehlt sich auf jeden Fall bei dickerem Material. Hierdurch werden Wärmespannungen minimiert und eine gleichmäßigere Wärmeverteilung gewährleistet- es kommt u.a. zu weniger Verzug in der nachfolgenden Verarbeitung.

Weiterhin gehören eine gewissenhafte Ausrichtung und Fixierung der Werkstücke sowie die Auswahl der korrekten Schweißtechnik, -materialien und persönliche Schutzausrüstung (PSA) zu den vorbereitenden Arbeiten. 

Eine große Auswahl und Informationen über Schweißzubehör finden Sie auf dem Wissensportal von RS.

Die Auswahl des richtigen Schweißverfahrens und Schweißgerätes für Aluminium richtet sich vor allem nach Materialdicke, Anwendungsbereich und Schweißposition. 

Schweißparameter wie Stromstärke, Spannung und Geschwindigkeit der Drahtnachführung müssen individuell an die Zielstellung anpassbar sein. Eine spezielle Technik des bereits erwähnten WIG- und MIG-Schweißens stellt beispielsweise das Pulsschweißen dar, bei der die eingebrachte Wärme durch pulsierenden Strom kontrolliert wird, um die WEZ so gering wie möglich zu halten.

Unter Schweißschutz fallen Maßnahmen wie 

• die Wahl einer korrekten PSA (Persönliche Schutzausrüstung inklusive Schweißhelm und Atemschutzmaske)
• Brandschutzvorkehrungen wie Feuerlöscher und brandfeste Unterlagen sowie
• die Schaffung einer ausreichenden Belüftung und sicheren Umgebung

Zur richtigen Auswahl der PSA berät sie auch der PSA-Leitfaden von RS.

Das Schweißen von Aluminium spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von hochwertigen Bauteilen und Strukturen in vielfältigen Branchen. Die positiven Eigenschaften wie Leichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wiederverwendbarkeit überwiegen in Bezug auf die teilweise anspruchsvollen Randbedingungen, die beim Aluminiumschweißen beachtet werden müssen.

Besonders im Karosseriebau und in der Luft- und Raumfahrt bringt der Einsatz von Aluminium eine Gewichtsersparnis und Flexibilität mit, wie kaum ein anderes Material.

Aber auch Maschinengehäuse und der Fassadenbau profitieren von dem Werkstoff, sodass auch hier Schweißtechnik zum Einsatz kommt.

Neben dem Schweißen bietet das Hartlöten eine weitere Möglichkeit, Bauteile aus Aluminium miteinander zu verbinden. Wie auch das Schweißen zählt Hartlöten zu den Fügeverfahren, es wird jedoch eine gasbetriebene Flamme oder eine elektrische Heizquelle verwendet, um die zu verbindenden Teile und das Lot aufzuheizen. In spezifischen Anwendungen kann es sogar nötig sein, diese beiden Verfahren miteinander zu kombinieren.

Neben dem Schweißen in der seriellen Fertigung kommt für spezielle Konstruktionen auch das Schweißen mit Handbrennern zum Einsatz. Dies ist vor allem in der Instandhaltung oder auch im Prototypenbau der Fall.

Der Einsatz spezieller Drahtelektroden ist für das MIG-Schweißen von Aluminium gefordert, um eine gute Schweißnahtqualität zu gewährleisten. Zudem helfen Flussmittel und Schutzgase, die Bildung von Oxiden zu reduzieren.

Um auf der sicheren Seite zu sein, stöbern sie gern auf dem Wissensportal von RS, um alles über Schweißhelme und PSA für Schweißer zu erfahren.

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