Metallschutzgas-Löten beschichteter Stahl-Feinbleche mit Al-Basis-Zusatzwerkstoffen

Brazing of coated thin steel sheets under a metal inert protective gas with the use of Al based filler metal

  • Auf der Grundlage chemisch-metallurgischer Untersuchungen sowie technologischer Entwicklungen wurde ein Aluminium-Basis-Schweißzusatzwerkstoff mit dem Ziel entwickelt, ihn für die Herstellung von Stahl-Stahl-Verbindungen zu nutzen. Die gegenüber der Anwendung konventioneller Cu-Basis-Lote deutlich geringeren Fügetemperaturen und die sich daraus ableitenden Vorteile hinsichtlich der Bauteilgeometrie und dem Verzug werden vorgestellt. Hinzu kommt eine deutlich geringere Masse in der Fügezone, womit die Ambitionen nach Leichtbau unterstützt werden. Die in der Fügezone zu erwartenden spröden Phasen, infolge der Kontaktierung des flüssigen Al-Zusatzwerkstoffes mit dem Stahlteil, sind durch die Anwendung geregelter Kurzlichtbogenprozesse in einer Kombination mit der Wechselstromtechnologie zu begrenzen. Metallografische Untersuchungen bestätigen dies. Die Lötparameter sind für die üblichen Blechdicken bis 1,5 mm und die üblichen Beschichtungsvarianten ermittelt. Es werden Ergebnisse zur Spaltüberbrückbarkeit und dem Versatz vorgestellt. DieAuf der Grundlage chemisch-metallurgischer Untersuchungen sowie technologischer Entwicklungen wurde ein Aluminium-Basis-Schweißzusatzwerkstoff mit dem Ziel entwickelt, ihn für die Herstellung von Stahl-Stahl-Verbindungen zu nutzen. Die gegenüber der Anwendung konventioneller Cu-Basis-Lote deutlich geringeren Fügetemperaturen und die sich daraus ableitenden Vorteile hinsichtlich der Bauteilgeometrie und dem Verzug werden vorgestellt. Hinzu kommt eine deutlich geringere Masse in der Fügezone, womit die Ambitionen nach Leichtbau unterstützt werden. Die in der Fügezone zu erwartenden spröden Phasen, infolge der Kontaktierung des flüssigen Al-Zusatzwerkstoffes mit dem Stahlteil, sind durch die Anwendung geregelter Kurzlichtbogenprozesse in einer Kombination mit der Wechselstromtechnologie zu begrenzen. Metallografische Untersuchungen bestätigen dies. Die Lötparameter sind für die üblichen Blechdicken bis 1,5 mm und die üblichen Beschichtungsvarianten ermittelt. Es werden Ergebnisse zur Spaltüberbrückbarkeit und dem Versatz vorgestellt. Die Lötgeschwindigkeiten sind abhängig von den gewünschten Verbindungseigenschaften und liegen im Bereich von 0,30 bis 1,2 m/min. Eine teilmechanisierte Verbindungsherstellung ist zu empfehlen. Die Untersuchungen zur Anwendung des entwickelten Zusatzwerkstoffes sind komplettiert durch die Herstellung von Aluminium-Aluminium-Verbindungen sowie von Mischverbindungen Aluminium-Stahl. Die Beurteilung der neu entwickelten Legierung für die Herstellung von Aluminium-Aluminium-Schweißverbindungen erfolgt vergleichend zu konventionell am Markt erhältlichen Qualitäten - wie dem AlSi5 (A) und dem AlMg5 Cr (A). Als Beurteilungskriterien fungieren, neben der Prozessstabilität, auch die einstellbaren mechanischen Verbindungseigenschaften. Besondere Aufmerksamkeit kommt der schlagartigen Belastung von Verbindungen zu. Die Anwendbarkeit der entwickelten Al-Basis-Legierung für die Herstellung von Mischverbindungen Aluminium-Stahl wurde geprüft und beurteilt. Die für ihre Anwendung geeigneten technologischen Parameter werden vorgestellt. Es werden Scherzugfestigkeiten bis ca. 200 MPa registriert.show moreshow less
  • On the base of chemical-metallurgical studies and technological development an aluminium-based filler metal was designed with the objective of using it for construction of steel-steel connections. The, adverse to conventional CU-based filler metal, considerably lower joining temperature and the resulting advantages considering construction element geometry and distortion are presented. Additionally, a marked lower mass in the joining zone, whereby the ambitions in lightweight construction is supported, results. The brittle phases in the joining zone which are to be expected due to contact of liquid Al-filler metal with steel, are to be limited by regulated short arc processes in combination with alternating current technology. Metallographic examinations confirm that. Brazing parameters are determined for common sheet thicknesses up to 1,5 mm and common coating variants. Results on bridging and misalignment are presented. Brazing speed is dependent on the desired characteristics of the joint and is in the range of 0,30 to 1,2 m/min. AOn the base of chemical-metallurgical studies and technological development an aluminium-based filler metal was designed with the objective of using it for construction of steel-steel connections. The, adverse to conventional CU-based filler metal, considerably lower joining temperature and the resulting advantages considering construction element geometry and distortion are presented. Additionally, a marked lower mass in the joining zone, whereby the ambitions in lightweight construction is supported, results. The brittle phases in the joining zone which are to be expected due to contact of liquid Al-filler metal with steel, are to be limited by regulated short arc processes in combination with alternating current technology. Metallographic examinations confirm that. Brazing parameters are determined for common sheet thicknesses up to 1,5 mm and common coating variants. Results on bridging and misalignment are presented. Brazing speed is dependent on the desired characteristics of the joint and is in the range of 0,30 to 1,2 m/min. A partially mechanized establishment of a junction is recommended. Investigations of employment of the developed filler metal are completed by construction of Aluminium-Aluminium-Joints and mixed joints Aluminium-Steel. Assessment of the newly developed alloy for the production of Aluminium-Aluminium- welded connections is performed in comparison to conventionally commercial off-the-shelf qualities like AlSi5(A) and AlMg5Cr(A). As assessment criteria, besides process stability, serve mechanically adjustable joint characteristics. Special attention is drawn to abrupt stress on the joints. Applicability of the developed Al-basis-alloy for production of mixed joints Aluminium-Steel was tested and assessed. Technological parameters for their implementation are presented. Shear tensile strength up to ca. 200 MPa is registered.show moreshow less

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Metadaten
Author: Sebastian Rentrop, Ralf WinkelmannGND
ISBN:978-3-00-052212-3
Title of the source (German):Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. März 2016
Publisher:TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau, Institut für Werkstoffwissenschaft und Wertstofftechnik
Place of publication:Chemnitz
Editor: Thomas Lampke, Guntram Wagner, Martin Franz-Xaver Wagner
Document Type:Conference Proceeding
Language:German
Year of publication:2016
Contributing Corporation:Technische Universität Chemnitz
Tag:Aluminium-Basis-Schweißzusatzwerkstoff; Metallschutzgas-Löten; Mischverbindungen
Series ; volume number:Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen ; 59
Faculty/Chair:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Fertigungstechnik
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