Schweißen
Warum ist Aluminium so schwer zu schweißen?
Aluminium ist anspruchsvoll, weil seine Oxidschicht erst bei rund 2.050 °C schmilzt, das Metall darunter aber schon bei etwa 660 °C. Dazu kommen hohe Wärmeleitfähigkeit, fehlender Farbumschlag vor dem Schmelzen und die Neigung zu Wasserstoffporosität. Beherrschbar wird das durch saubere Vorbereitung, Wechselstrom beim WIG-Schweißen und angepasste Energieeinbringung.
Passende Leistungen
Die Oxidschicht ist der Hauptgrund
Aluminium überzieht sich an Luft sofort mit einer dünnen Aluminiumoxidschicht. Diese Schicht schmilzt erst bei etwa 2.050 °C, das Grundmaterial dagegen schon bei rund 660 °C. Wird sie nicht entfernt oder aufgebrochen, bleibt sie als zäher, nicht schmelzender Film im Schmelzbad und verhindert die Bindung — typische Folgen sind Bindefehler und Oxideinschlüsse. Beim WIG-Schweißen übernimmt die positive Halbwelle des Wechselstroms diese Reinigungswirkung; zusätzlich wird der Nahtbereich unmittelbar vorher mechanisch entoxidiert.
Wärmeleitfähigkeit und fehlende Anzeigefarbe
Aluminium leitet Wärme um ein Mehrfaches besser als Stahl — je nach Legierung etwa zwei- bis fünfmal so gut wie unlegierter Baustahl und um ein Vielfaches besser als austenitischer Edelstahl. Die eingebrachte Energie fließt schnell ab, deshalb braucht der Nahtanfang mehr Leistung als der weitere Verlauf; dickere Bauteile werden vorgewärmt, dünne überhitzen dagegen leicht. Erschwerend kommt hinzu, dass Aluminium vor dem Schmelzen keinen Farbumschlag zeigt: Es glüht nicht rot, sondern sackt ohne Vorwarnung durch. Der Schweißer muss den Zustand des Schmelzbads allein am Glanz und an der Badbewegung erkennen.
Porosität, Heißrisse und Festigkeitsverlust
- Wasserstoffporosität: Flüssiges Aluminium löst sehr viel Wasserstoff, festes praktisch keinen. Beim Erstarren wird der Wasserstoff frei und bleibt als Pore in der Naht zurück. Quellen sind Feuchtigkeit, Öl, Fett, Trennmittel und feuchte Schutzgasleitungen.
- Heißrisse: Aluminium schrumpft beim Erstarren stark. Bei ungünstiger Zusammensetzung des Schweißguts reißt die Naht im teigigen Zustand auf. Der Zusatzwerkstoff wird deshalb bewusst anders legiert als der Grundwerkstoff — bei Legierungen der 6000er-Reihe etwa AlSi5 oder AlMg5 statt eines artgleichen Zusatzes.
- Festigkeitsverlust: Aushärtbare Legierungen verlieren in der Wärmeeinflusszone einen Teil ihrer Festigkeit. Das gehört in die Auslegung des Bauteils, nicht erst in die Werkstatt.
Was in der Praxis hilft
Beherrschbar wird Aluminium vor allem durch Disziplin in der Vorbereitung: entfetten, mechanisch entoxidieren, kurz danach schweißen. WIG mit Wechselstrom eignet sich für dünne Wandstärken und Sichtnähte, MIG mit Impulslichtbogen für dickere Querschnitte und lange Nähte. Nicht alle Aluminiumlegierungen sind schmelzschweißgeeignet: Werkstoffe der 5000er- und 6000er-Reihe gelten als gut schweißbar, viele hochfeste Legierungen der 2000er- und 7000er-Reihe dagegen als rissanfällig bis ungeeignet.
Das Wichtigste in Kürze
- Aluminiumoxid schmilzt bei rund 2.050 °C, Aluminium selbst schon bei etwa 660 °C.
- Hohe Wärmeleitfähigkeit und fehlender Farbumschlag erschweren die Prozessführung erheblich.
- Feuchtigkeit, Öl und Fett führen direkt zu Wasserstoffporen in der Naht.
- 5000er- und 6000er-Legierungen sind gut schweißbar, viele 2000er und 7000er nicht.
Weitere Fragen dazu
Warum wird die Oxidschicht mit einer Edelstahlbürste entfernt?
Eine Bürste aus unlegiertem Stahl hinterlässt Eisenpartikel, die Korrosion begünstigen. Verwendet wird deshalb eine Bürste aus nichtrostendem Stahl, die ausschließlich für Aluminium eingesetzt wird. Zwischen Bürsten und Schweißen sollte möglichst wenig Zeit liegen, weil sich die Oxidschicht sofort neu bildet.
Kann man Aluminiumguss schweißen?
Nur eingeschränkt. Gusslegierungen enthalten häufig Silizium und eingeschlossene Gase; poröse oder mit Öl durchsetzte Bereiche lassen sich kaum sauber verschweißen. Bauteile aus dem Betrieb müssen gründlich gereinigt und oft ausgeschliffen werden, und das Ergebnis ist selten so belastbar wie bei Knetwerkstoffen.
Verliert eine geschweißte Aluminiumkonstruktion an Festigkeit?
Bei aushärtbaren Legierungen ja, denn die Wärmeeinflusszone wird lokal entfestigt. Konstruktiv wird das berücksichtigt, indem Nähte aus hochbelasteten Zonen herausgelegt oder Querschnitte entsprechend ausgelegt werden. Nicht aushärtbare Legierungen der 5000er-Reihe sind davon deutlich weniger betroffen.
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