Tillämpningsanvisningar för skyddsgassvetsning av aluminium

Användningen av aluminium och dess legeringar ökar ständigt. Också i framtiden förväntas en oproportionerlig tillväxt och substitution av stål särskilt, men inte bara, inom transporttillämpningar. De stigande energikostnaderna gör lättviktskonstruktioner allt mer ekonomiska. Detta leder till att tillverkningsföretag övergår frånbearbetning av stål till aluminium eller att nya aluminiumbearbetare uppstår. 

Eftersom tillverkningsprocesserna och de termer som används för stål ofta skiljer sig bara lite, görs ofta grundläggande misstag i behandlingen, vilket leder till dyra omarbetningar, bortfall och leveransförseningar. Faktum är att många egenskaper hos aluminium är nästan motsatsen till stål och deras kunskap är avgörande för säker bearbetning.

Egenskaper Enhet Al Fe Förhållande
Atomvikt [g/Mol] 26,98 55,84 ~ 1 till 2
Kristallgitter   kubiskt ytcentrerat kubiskt områdescentrerat  
Densitet [g/cm³] 2,70 7,87 ~ 1 till 3
Elasticitetsmodul [Gpa] 67 210 ~ 1 till 3
Expansionskoefficient [1/K] 24 * 10-6 12 * 10-6 ~ 2 till 1
Sträckgrens Rp0,2 [MPa] ~ 10 ~ 100 ~ 1 till 10
Draghållfasthet Rm [MPa/] ~ 50 ~ 200 ~ 1 till 4
Specifik värme [J/kg*K] ~ 890 ~ 460 ~ 2 till 1
Smältvärme [J/g] ~ 390 ~ 272 ~ 1,5 till 1
Smälttemperatur [K] 933 1811 ~ 1 till 2
Värmeledningsförmåga [W/m*K] 235 75 ~ 3 till 1
Elektrisk ledningsfömåga [m/Ω*mm²] 38 ~ 10 ~ 4 till 1
Oxid   Al2O3 FeO / Fe2O3/ Fe3O4  
Oxidernas smälttemperatur [°C] 2050 1400 / 1455 / 1600 för Fe liknande metallens; för Al ca. 3 x så hög
Oxidernas densitet [g/cm³] 3,89 5,7 / 2,4 / ~ 5,0 Fe-oxider är lättare än metall; Al-oxid tyngre

Effekter på fusionssvetsning av skillnaderna i stålets och aluminiumets fysiska storlekar

Skillnaderna i densitet, elasticitetsmodul och styrka är knappast relevanta för praktisk svetsning, men naturligtvis för konstruktionen av komponenterna. 

Den goda elektriska ledningsförmågan hos aluminium kan leda till svårigheter att tända bågen och den lika höga värmeledningsförmågan till bindningsfel i början av sömmen och till ledande svetsvärme. Dessa aspekter kommer att diskuteras mer detaljerat nedan. Den goda värmeledningsförmågan kan också leda till en stark uppvärmning av svetsanordningar och därmed till dimensionella avvikelser, vilket måste motverkas med en motsvarande stabil design och eventuellt ytterligare kylning. I grund och botten leder hög termisk ledningsförmåga och expansionskoefficient till en större distorsion vid svetsning av aluminium. Detta måste beaktas vid konstruktion och fixturkonstruktion. 

Särskild uppmärksamhet ska ägnas åt oxidskiktet och lösligheten av väte.