High quality aluminium welding - a key factor in future car body production

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High quality aluminium welding - a key factor in future car body production

Larsson, L.O. / Palmquist, N. / Larsson, J.K.L.

Ein Überblick wird gegeben über die Fertigungsverfahren in der Autoindustrie, die mit der Einführung von Al als Werkstoff verbunden sind. Dabei werden als relevante Verfahren das Metall-Inertgas-Schweißen (MIGS) im Impulsbetrieb, die Verschweißung zugeschnittener Bauteile und das Laserstrahl-Steppnahtschweißen der vollständig aus Al bestehenden Motorhaube vorgestellt. Als wesentliche Verbindungen sind diejenigen zwischen Profilen untereinander, zwischen Blechen und Profilen sowie zwischen Blechen untereinander zu fertigen. Das MIGS wird zur Herstellung der Profil-Profil-Verbindungen angewendet; zur Fertigung der anderen Verbindungen wird dieses Verfahren nur eingesetzt, wenn das Laserstrahlschweißen, das Nieten und das Punktschweißen nicht möglich sind. Als Schutzgas wird reines Ar verwendet; die Drahtelektrode besteht aus der Legierung AlSi12. Die Autogestelle werden aus Strangpreßprofilen der Al-Legierung AA6060-T6 mit Dicken von 2,0 mm bis 3,0 mm. Das Schweißen (vorwiegend Kehlnähte, nur gelegentlich Stumpfstöße) erfolgt mit Robotern. Dabei werden durch das Parallelschweißen mit zwei Robotern die Schweißverzerrungen um mehr als 50 % reduziert. Zum Laserstrahlschweißen von Al-Werkstoffen sind CO2- und Nd-dotierte YAG-Laser geeignet. Die Mindestenergiedichte und die optimalen Brennweiten liegen bei 2 MW/cm² bzw. 100 mm bis 200 mm. Mit den Al-Legierungen der 5000-Serie können im Schweißgut Zugfestigkeiten erreicht werden, die denen des Grundwerkstoffs (GW) entsprechen. Bei den Legierungen der 6000-Serie erfolgt durch das Schweißen ein Rückgang der Zugfestigkeiten auf 65 % bis 85 % der Werte des GW. Ohne Zusatzwerkstoff (ZW) werden höhere Schweißgeschwindigkeiten erreicht; durch die ZWs kann die Festigkeit erhöht (AlMg5) oder die Warmrißempfindlichkeit vermindert werden (AlSi5, 6000-Serie). Der Vergleich des Laserstrahl-Steppnahtschweißens und des Punktschweißens bei der Fertigung der Motorhauben zeigt, daß von 87 Laserstrahlschweißnähten 42 besser sind als die entsprechenden Punktnähte, 42 sind gleich gut und 3 sind schlechter als die entsprechenden Punktnähte. (Görges, U.)