{"id":1804,"date":"2025-08-22T18:58:35","date_gmt":"2025-08-22T18:58:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.diecastingschina.com\/?p=1804"},"modified":"2025-08-22T19:03:04","modified_gmt":"2025-08-22T19:03:04","slug":"aluminiumlegierungen-die-sich-am-besten-zum-schweisen-eignen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.diecastingschina.com\/de\/aluminiumlegierungen-die-sich-am-besten-zum-schweisen-eignen\/","title":{"rendered":"Welche Aluminiumlegierungen sind am besten zum Schwei\u00dfen geeignet?"},"content":{"rendered":"
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Aluminium ist dank seiner seltenen Eigenschaften wie geringes Gewicht, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Vielseitigkeit zu einem der wichtigsten technischen Werkstoffe der heutigen Zeit geworden. Diese Arten von Anwendungen decken ein breites Spektrum an Einsatzm\u00f6glichkeiten ab, darunter Strukturen f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt und den Automobilbau, Wasserfahrzeuge, Rohrleitungen und Konsumg\u00fcter, Anwendungen, bei denen Aluminium aufgrund des Verh\u00e4ltnisses von Festigkeit zu Gewicht und Haltbarkeit oft das Metall der Wahl ist. Eine der zahlreichen bekannten Herstellungsmethoden ist das Schwei\u00dfen, das zu kosteneffizienten, stabilen und langlebigen Baugruppen beitr\u00e4gt.<\/p>\n\n\n\n

Dennoch ist das Schwei\u00dfen von Aluminium im Vergleich zu Stahl und anderen Metallen nicht so einfach. Es hat eine hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, einen niedrigen Schmelzpunkt und eine harte, transparente Schicht und ist daher schwierig zu schwei\u00dfen. Dar\u00fcber hinaus sind die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen sehr unterschiedlich, und die Legierungen k\u00f6nnen sich entweder gut schwei\u00dfen lassen oder sogar sehr anf\u00e4llig f\u00fcr Hei\u00dfrisse, Porosit\u00e4t oder eine schwache WEZ sein. F\u00fcr Ingenieure und Verarbeiter ist es von gro\u00dfer Bedeutung zu wissen, welche Aluminiumsorten sich am besten zum Schwei\u00dfen eignen.<\/p>\n\n\n\n

Die Aluminiumlegierungen werden in Serien unterteilt, z. B. 1xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx und 7xxx, und haben unterschiedliche Eigenschaften. Einige von ihnen, wie die 5xxx-Serie, sind daf\u00fcr bekannt, dass sie sich hervorragend schwei\u00dfen lassen und korrosionsbest\u00e4ndig sind, w\u00e4hrend andere, wie die 2xxx- und 7xxx-Serie, problematisch sind. Die Wahl der geeigneten Legierung verbessert die Qualit\u00e4t des Schwei\u00dfens und gew\u00e4hrleistet die strukturelle Integrit\u00e4t, Haltbarkeit und ein kosteng\u00fcnstiges Endprodukt.<\/p>\n\n\n\n

In diesem Beitrag wird ausf\u00fchrlich er\u00f6rtert, welche Aluminiumlegierungen sich am besten zum Schwei\u00dfen eignen, welche Legierungsfamilien es gibt, wo das Problem liegt, welche L\u00f6sungen es gibt und welche Empfehlungen f\u00fcr die Industrie in Frage kommen.<\/p>\n\n\n\n

1. Klassifizierung von Aluminiumlegierungen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Aluminium wird nur selten in seiner reinen Form f\u00fcr strukturelle Anwendungen verwendet, da reines Aluminium zwar sehr korrosionsbest\u00e4ndig und dehnbar ist, aber nicht die f\u00fcr anspruchsvolle technische Zwecke erforderliche Festigkeit aufweist. Um seine mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern, wird Aluminium mit anderen Elementen wie Kupfer, Magnesium, Silizium, Mangan und Zink kombiniert, was zu einer breiten Palette von Aluminiumlegierungen f\u00fchrt. Diese Legierungen werden nach ihrem Herstellungsverfahren, ihrem Verst\u00e4rkungsmechanismus und ihrer chemischen Zusammensetzung unterschieden.<\/p>\n\n\n\n

Knetlegierungen vs. Gusslegierungen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Aluminiumlegierungen werden grob in zwei Kategorien unterteilt:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Knetlegierungen<\/strong> - Sie werden durch Verfahren wie Walzen, Schmieden oder Strangpressen mechanisch in Formen wie Bleche, Platten, Stangen und Strangpressprofile verarbeitet. Sie sind die am h\u00e4ufigsten verwendeten Legierungen beim Schwei\u00dfen und bei der Herstellung von Strukturen.<\/li>\n\n\n\n
  • Gusslegierungen<\/strong> - Diese Legierungen werden durch Gie\u00dfen von geschmolzenem Aluminium in Formen hergestellt und werden h\u00e4ufig f\u00fcr komplexe Formen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie verwendet. Gusslegierungen sind im Allgemeinen schwieriger zu schwei\u00dfen als Knetlegierungen, aber einige k\u00f6nnen mit speziellen Verfahren erfolgreich verbunden werden.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    W\u00e4rmebehandelbare vs. nicht w\u00e4rmebehandelbare Legierungen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Knetlegierungen werden in zwei Gruppen eingeteilt, je nachdem, wie sie ihre Festigkeit erreichen:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Nicht w\u00e4rmebehandelbare Legierungen<\/strong>: Die Festigkeit wird haupts\u00e4chlich durch Kaltverfestigung (Kaltverformung) erreicht. Sie beruhen auf mechanischer Verformung, um die H\u00e4rte und Zugfestigkeit zu erh\u00f6hen. Beispiele sind die Serien 1xxx, 3xxx und 5xxx. Diese Legierungen behalten ihre Eigenschaften in der Regel auch nach dem Schwei\u00dfen bei und sind daher sehr gut schwei\u00dfbar.<\/li>\n\n\n\n
    • W\u00e4rmebehandelbare Legierungen<\/strong>: Verfestigung durch Ausscheidungsh\u00e4rtung (L\u00f6sungsgl\u00fchen mit anschlie\u00dfender Alterung). Die W\u00e4rmebehandlung erm\u00f6glicht die Bildung von feinen Ausscheidungen, die die Festigkeit erh\u00f6hen. Beispiele hierf\u00fcr sind die Serien 2xxx, 6xxx und 7xxx. Diese Legierungen k\u00f6nnen zwar sehr hohe Festigkeitswerte erreichen, verlieren aber beim Schwei\u00dfen h\u00e4ufig ihre mechanischen Eigenschaften in der W\u00e4rmeeinflusszone.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Aluminiumlegierungsserie (Knetlegierungen)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

      Die Aluminium-Verband (AA)<\/strong> verwendet ein vierstelliges Nummerierungssystem zur Klassifizierung von Knetlegierungen:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Serie 1xxx (im Wesentlichen Reinaluminium)<\/strong>\u226599% Aluminiumgehalt, ausgezeichnete Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, gute elektrische und thermische Leitf\u00e4higkeit, aber geringe Festigkeit. Sehr gut schwei\u00dfbar.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 2xxx (Aluminium-Kupfer-Legierungen)<\/strong>: Hohe Festigkeit, verwendet in der Luft- und Raumfahrt, aber schlechte Schwei\u00dfbarkeit aufgrund von Hei\u00dfrissbildung und Festigkeitsverlust.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 3xxx (Aluminium-Mangan-Legierungen)<\/strong>: Gute Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Schwei\u00dfbarkeit, m\u00e4\u00dfige Festigkeit, Verwendung f\u00fcr Bedachungen, Verkleidungen und chemische Anlagen.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 4xxx (Aluminium-Silizium-Legierungen)<\/strong>: Verschlei\u00dffest, m\u00e4\u00dfig schwei\u00dfbar, wird oft als Zusatzwerkstoff und nicht als Basislegierung verwendet.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 5xxx (Aluminium-Magnesium-Legierungen)<\/strong>: Hervorragende Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, hervorragende Schwei\u00dfbarkeit, weit verbreitet in der Schifffahrt und bei strukturellen Anwendungen.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 6xxx (Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen)<\/strong>: Mittlere Festigkeit, gute Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, schwei\u00dfbar, verliert aber in der WEZ an Festigkeit; h\u00e4ufig in der Automobilindustrie und bei Rohrleitungen.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 7xxx (Aluminium-Zink-Legierungen)<\/strong>: Extrem hohe Festigkeit, weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, aber schlechte Schwei\u00dfbarkeit, au\u00dfer bei bestimmten Sorten wie 7005 und 7039.<\/li>\n\n\n\n
      • Serie 8xxx (Verschiedene Legierungen)<\/strong>: Wird h\u00e4ufig f\u00fcr Verpackungsmaterialien wie Aluminiumfolie verwendet; Schwei\u00dfanwendungen sind begrenzt.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        2. Allgemeine Herausforderungen beim Schwei\u00dfen von Aluminium<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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        Obwohl Aluminium im Bauwesen, in der Automobilindustrie und in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet ist, stellt das Schwei\u00dfen von Aluminium im Vergleich zu Stahl oder anderen g\u00e4ngigen technischen Metallen eine besondere Herausforderung dar. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Aluminium f\u00fchren h\u00e4ufig zu Schwierigkeiten w\u00e4hrend des Schwei\u00dfprozesses, die, wenn sie nicht richtig beachtet werden, die Qualit\u00e4t der Schwei\u00dfnaht, die mechanische Festigkeit und die Betriebsleistung beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen. Die Kenntnis dieser Probleme ist f\u00fcr die Auswahl von Legierungen, Zusatzwerkstoffen und Schwei\u00dfverfahren von entscheidender Bedeutung.<\/p>\n\n\n\n

        Hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Aluminium leitet die W\u00e4rme etwa vier- bis f\u00fcnfmal schneller als Stahl. Diese Eigenschaft f\u00fchrt dazu, dass die Schwei\u00dfw\u00e4rme schnell in das umgebende Grundmetall abgeleitet wird. Infolgedessen haben Schwei\u00dfer oft Schwierigkeiten, ein geschmolzenes Schwei\u00dfbad herzustellen und zu halten, insbesondere bei d\u00fcnnen Blechen, wo es zu \u00dcberhitzung und Durchbrand kommen kann. Bei dickeren Profilen erfordert die schnelle W\u00e4rme\u00fcbertragung h\u00f6here Schwei\u00dfstr\u00f6me und eine pr\u00e4zise Steuerung der W\u00e4rmezufuhr, um ein vollst\u00e4ndiges Eindringen zu gew\u00e4hrleisten und Kaltverformungen oder fehlende Verschmelzung zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n

        Niedrige Schmelztemperatur<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Der Schmelzpunkt von reinem Aluminium liegt bei etwa 660\u00b0C (1220\u00b0F) und damit deutlich unter dem von Stahl (etwa 1500\u00b0C \/ 2730\u00b0F). Diese enge Spanne zwischen der Schmelztemperatur des Grundmetalls und der hohen W\u00e4rmezufuhr, die aufgrund der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit erforderlich ist, macht Aluminium besonders anf\u00e4llig f\u00fcr Verformungen und Verwerfungen beim Schwei\u00dfen. Der Schwei\u00dfer muss gen\u00fcgend Energie aufbringen, um eine Verschmelzung zu erreichen, ohne die Verbindung zu \u00fcberhitzen oder zu kollabieren.<\/p>\n\n\n\n

        Bildung einer Oxidschicht<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Aluminium bildet von Natur aus eine d\u00fcnne, z\u00e4he Oxidschicht (Al\u2082O\u2083) auf seiner Oberfl\u00e4che, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Dieses Oxid hat eine viel h\u00f6here Schmelztemperatur (ca. 2050 \u00b0C) als das Aluminium selbst, was verhindern kann, dass der Lichtbogen in das Grundmetall eindringt. Wenn die Oxidschicht nicht ordnungsgem\u00e4\u00df entfernt oder unterbrochen wird, f\u00fchrt sie zu schlechter Verschmelzung, Einschl\u00fcssen und schwachen Verbindungen. Aus diesem Grund ist die Entfernung der Oxidschicht durch mechanische Reinigung, chemisches \u00c4tzen oder Lichtbogenreinigung (AC-Polarit\u00e4t beim WIG-Schwei\u00dfen) vor dem Schwei\u00dfen von entscheidender Bedeutung.<\/p>\n\n\n\n

        Porosit\u00e4t<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Porosit\u00e4t ist ein h\u00e4ufiger Fehler in Aluminiumschwei\u00dfn\u00e4hten. Geschmolzenes Aluminium hat eine hohe L\u00f6slichkeit f\u00fcr Wasserstoff, aber wenn es erstarrt, nimmt die Wasserstoffl\u00f6slichkeit stark ab. Im Schmelzbad eingeschlossener Wasserstoff bildet Gasblasen (Porosit\u00e4t) im Schwei\u00dfgut. Zu den Quellen f\u00fcr Wasserstoff geh\u00f6ren Feuchtigkeit, Schmiermittel, \u00d6le, Schmutz und hydratisierte Oxide. Porosit\u00e4t verringert die mechanische Festigkeit, die Erm\u00fcdungsbest\u00e4ndigkeit und die allgemeine Zuverl\u00e4ssigkeit der geschwei\u00dften Struktur. Zu den Pr\u00e4ventivma\u00dfnahmen geh\u00f6ren eine gr\u00fcndliche Oberfl\u00e4chenreinigung, Vorw\u00e4rmen und die Verwendung von trockenem Schutzgas und Schwei\u00dfdraht.<\/p>\n\n\n\n

        Hei\u00dfrissbildung (Erstarrungsrissbildung)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Einige Aluminiumlegierungen, insbesondere solche mit hohem Kupfer- oder Zinkgehalt (z. B. die Serien 2xxx und 7xxx), neigen w\u00e4hrend der Erstarrung zu Hei\u00dfrissen. Dies ist auf breite Gefrierbereiche, Seigerungen von Legierungselementen und Eigenspannungen im Schwei\u00dfbad zur\u00fcckzuf\u00fchren. Hei\u00dfrisse entstehen oft entlang der Korngrenzen und sind schwer zu erkennen, bis die Schwei\u00dfnaht unter Last gepr\u00fcft wird. Zur Verringerung des Rissrisikos sind die richtige Wahl des Schwei\u00dfzusatzwerkstoffs, die Auslegung der Verbindung und die Prozesssteuerung erforderlich.<\/p>\n\n\n\n

        Verlust der mechanischen Eigenschaften in der W\u00e4rmeeinflusszone (WEZ)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Bei w\u00e4rmebehandelbaren Aluminiumlegierungen (wie den Serien 6xxx und 7xxx) kann das Schwei\u00dfen die mechanischen Eigenschaften in der WEZ verschlechtern. Durch den W\u00e4rmeeintrag werden verfestigende Ausscheidungen aufgel\u00f6st oder vergr\u00f6bert, was zu einer Verringerung der Zugfestigkeit, Streckgrenze und H\u00e4rte f\u00fchrt. W\u00e4hrend nicht w\u00e4rmebehandelbare Legierungen (z. B. die 5xxx-Serie) ihre Eigenschaften nach dem Schwei\u00dfen weitgehend beibehalten, erfordern w\u00e4rmebehandelbare Legierungen h\u00e4ufig eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen oder eine \u00dcberdimensionierung der Strukturen, um die Erweichung der WEZ zu kompensieren.<\/p>\n\n\n\n

        Verformung und Eigenspannung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Aufgrund seines hohen W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten dehnt sich Aluminium beim Erhitzen und Abk\u00fchlen stark aus und zieht sich zusammen. Dies kann zu Verzug, Verwerfungen und Eigenspannungen in geschwei\u00dften Bauteilen f\u00fchren, insbesondere bei d\u00fcnnwandigen Strukturen. Um diese Probleme zu minimieren, sind oft Vorrichtungen, Vorw\u00e4rmung, kontrollierte Schwei\u00dfabl\u00e4ufe und Techniken mit geringer W\u00e4rmezufuhr erforderlich.<\/p>\n\n\n\n

        3. Schwei\u00dfbarkeit von Aluminiumlegierungsserien<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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        Serie 1xxx (im Wesentlichen Reinaluminium)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
          \n
        • Beispiele<\/strong>: 1100, 1350.<\/li>\n\n\n\n
        • Merkmale<\/strong>: Ausgezeichnete Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, hohe Duktilit\u00e4t, geringe Festigkeit.<\/li>\n\n\n\n
        • Schwei\u00dfeignung<\/strong>: Ausgezeichnet<\/strong> - Reines Aluminium hat fast keine Probleme mit Rissbildung. Es l\u00e4sst sich leicht mit WIG oder MIG schwei\u00dfen.<\/li>\n\n\n\n
        • Anwendungen<\/strong>: Chemische Anlagen, architektonische Fassaden, Anlagen f\u00fcr die Lebensmittelindustrie.<\/li>\n\n\n\n
        • Nachteil<\/strong>: Die geringe Festigkeit schr\u00e4nkt die strukturelle Verwendung ein.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

          Serie 2xxx (Aluminium-Kupfer-Legierungen)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
            \n
          • Beispiele<\/strong>: 2024, 2219.<\/li>\n\n\n\n
          • Merkmale<\/strong>: Hohe Festigkeit, weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt.<\/li>\n\n\n\n
          • Schwei\u00dfeignung<\/strong>: Schlecht<\/strong> - Sehr anf\u00e4llig f\u00fcr Hei\u00dfrissbildung und Verlust der mechanischen Eigenschaften in der WEZ. 2219 ist einigerma\u00dfen schwei\u00dfbar und wird in der Luft- und Raumfahrt f\u00fcr Tanks verwendet.<\/li>\n\n\n\n
          • Anwendungen<\/strong>: Luft- und Raumfahrt, Verteidigung.<\/li>\n\n\n\n
          • Urteil<\/strong>: Im Allgemeinen nicht zum Schwei\u00dfen empfohlen, au\u00dfer in besonderen F\u00e4llen mit 2219 unter Verwendung kontrollierter Verfahren.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

            Serie 3xxx (Aluminium-Mangan-Legierungen)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n