Metalle müssen vor dem Schweißen identifiziert werden, um die richtige Elektrode und Methode zu wählen.
Magnesium und Aluminium sehen zum Beispiel ähnlich aus, erfordern aber unterschiedliche Schweißverfahren.
Die folgenden Seiten führen Sie durch die verschiedenen Tests sowie die physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die zur Bestimmung der Herkunft von Metallen verwendet werden.
Die meisten der in diesem Abschnitt der Website beschriebenen Metalle und Legierungen können mit einem oder mehreren der wichtigsten Schweißverfahren (Stick, WIG, MIG, Autogen) geschweißt werden.
In diesem Abschnitt werden die Eigenschaften von Metallen und ihren Legierungen beschrieben, insbesondere ihre Bedeutung beim Schweißen.
Alle Metalle lassen sich in zwei Kategorien einteilen: eisenhaltig und nichteisenhaltig.
- Eisenhaltige Metalle sind Metalle, die Eisen enthalten.
Eisenhaltige Metalle treten in Form von Gusseisen, Kohlenstoffstahl und Werkzeugstahl auf. Die verschiedenen Eisenlegierungen, die nach bestimmten Verfahren hergestellt werden, sind Roheisen, Grauguss, weißes Eisen, weißes Gusseisen, Temperguss, Schmiedeeisen, legierter Stahl und Kohlenstoffstahl. Alle diese Eisenarten sind Mischungen aus Eisen und Kohlenstoff, Mangan, Schwefel, Silizium und Phosphor. Andere Elemente sind auch vorhanden, aber in Mengen, die die Eigenschaften des Metalls nicht nennenswert beeinflussen. - Nichteisenmetalle – sind diejenigen, die kein Eisen enthalten.
Aluminium, Kupfer, Magnesium und Titanlegierungen gehören zu den Metallen, die zu dieser Gruppe gehören.
Physikalische Eigenschaften von Metallen
Viele der physikalischen Eigenschaften von Metallen bestimmen, ob und wie sie geschweißt werden können und wie sie sich im Betrieb verhalten werden.
Physikalische Eigenschaften, die sich aus verschiedenen Metallkennzeichnungsmethoden zusammensetzen, sind in Tabelle 7-1 a&b unten dargestellt.
Physikalische Eigenschaften von Metallen – Tabelle 7-1a und 7-1b
Metallfarbe
Die Farbe bezieht sich auf die Qualität des vom Metall reflektierten Lichts.
Masse oder Dichte
Masse oder Dichte bezieht sich auf die Masse im Verhältnis zum Volumen.
Gemeinsam bekannt als spezifisches Gewicht, ist diese Eigenschaft das Verhältnis der Masse eines bestimmten Volumens des Metalls zur Masse des gleichen Volumens von Wasser bei einer bestimmten Temperatur, normalerweise 4°C (39°F).
Zum Beispiel ist das Verhältnis des Gewichts von einem Kubikfuß Wasser zu einem Kubikfuß Gusseisen das spezifische Gewicht von Gusseisen. Diese Eigenschaft wird in Gramm pro Kubikmillimeter oder Zentimeter im metrischen System gemessen.
Schmelzpunkt
Der Schmelzpunkt eines Metalls ist wichtig im Hinblick auf das Schweißen.
Die Schmelzbarkeit eines Metalls hängt mit seinem Schmelzpunkt zusammen, der Temperatur, bei der das Metall von einem festen in einen geschmolzenen Zustand übergeht.
Reine Stoffe haben einen scharfen Schmelzpunkt und gehen ohne Temperaturänderung von einem festen Zustand in eine Flüssigkeit über.
Bei diesem Vorgang kommt es jedoch beim Schmelzen zu einer Wärmeaufnahme und beim Gefrieren zu einer Wärmeabgabe.
Die Aufnahme oder Abgabe von Wärmeenergie bei der Zustandsänderung eines Stoffes wird als latente Wärme bezeichnet.
Quecksilber ist das einzige gebräuchliche Metall, das sich bei normaler Raumtemperatur in seinem geschmolzenen Zustand befindet. Metalle mit niedrigen Schmelztemperaturen können mit Wärmequellen niedrigerer Temperatur geschweißt werden. Beim Löten werden Metalle mit niedriger Temperatur verwendet, um Metalle mit höherer Schmelztemperatur zu verbinden.
Siedepunkt
Der Siedepunkt ist auch ein wichtiger Faktor beim Schweißen.
Der Siedepunkt ist die Temperatur, bei der das Metall vom flüssigen Zustand in den Dampfzustand übergeht. Einige Metalle verdampfen, wenn sie der Hitze eines Lichtbogens ausgesetzt werden.
Leitfähigkeit
Die thermische und elektrische Leitfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Metalls, Wärme und Elektrizität zu leiten oder zu übertragen.
- Die thermische Leitfähigkeit: die Fähigkeit eines Metalls, Wärme durch seine Masse zu leiten, ist beim Schweißen von entscheidender Bedeutung, da ein Metall Wärme aus dem Schweißbereich viel schneller übertragen kann als ein anderes. Die Wärmeleitfähigkeit eines Metalls gibt Aufschluss über die Notwendigkeit des Vorwärmens und die Größe der erforderlichen Wärmequelle. Die Wärmeleitfähigkeit wird in der Regel auf Kupfer bezogen. Kupfer hat die höchste Wärmeleitfähigkeit aller gängigen Metalle und wird nur von Silber übertroffen. Aluminium hat etwa die Hälfte der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer, und Stähle haben etwa ein Zehntel der Leitfähigkeit von Kupfer. Die Wärmeleitfähigkeit wird in Kalorien pro Quadratzentimeter pro Sekunde und Grad Celsius gemessen.
- Elektrische Leitfähigkeit: ist die Fähigkeit eines Metalls, elektrischen Strom zu leiten. Ein Maß für die elektrische Leitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Metalls, den Durchgang von elektrischem Strom zu leiten. Ihr Gegenteil ist der spezifische Widerstand, der in Mikroohm pro Kubikzentimeter bei einer Standardtemperatur, normalerweise 20°C, gemessen wird. Die elektrische Leitfähigkeit wird in der Regel in Prozent angegeben und bezieht sich auf Kupfer oder Silber. Die Temperatur spielt eine wichtige Rolle bei dieser Eigenschaft. Wenn die Temperatur eines Metalls steigt, nimmt seine Leitfähigkeit ab. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig für das Widerstandsschweißen und für elektrische Schaltkreise.
Koeffizient der linearen thermischen Ausdehnung
Mit wenigen Ausnahmen dehnen sich Feststoffe aus, wenn sie erwärmt werden und ziehen sich zusammen, wenn sie abgekühlt werden. Der Koeffizient der linearen thermischen Ausdehnung ist ein Maß für die lineare Zunahme pro Längeneinheit auf der Grundlage der Temperaturänderung des Metalls.
Die Ausdehnung ist die durch Wärme verursachte Zunahme der Abmessungen eines Metalls. Die Ausdehnung eines Metalls in Längsrichtung wird als Längenausdehnung bezeichnet. Der Längenausdehnungskoeffizient wird ausgedrückt als die Längenausdehnung pro Längeneinheit für ein Grad Temperaturerhöhung. Wenn Metalle größer werden, nehmen sie nicht nur in der Länge, sondern auch in der Breite und Dicke zu. Dies wird als volumetrische Ausdehnung bezeichnet.
Der lineare und volumetrische Ausdehnungskoeffizient variiert in einem breiten Bereich für verschiedene Metalle. Aluminium hat den größten Ausdehnungskoeffizienten und dehnt sich bei gleicher Temperaturänderung fast doppelt so stark aus wie Stahl. Dies ist wichtig für das Schweißen im Hinblick auf den Verzug, die Verzugskontrolle und die Befestigung sowie für das Zusammenschweißen unterschiedlicher Metalle.
Korrosionsbeständigkeit
Korrosionsbeständigkeit ist die Beständigkeit gegen den Verzehr oder die Abnutzung durch Luft, Feuchtigkeit oder andere Einwirkungen. c. Mechanische Eigenschaften.
Die mechanischen Eigenschaften von Metallen bestimmen den Bereich der Verwendbarkeit des Metalls und legen die erforderliche Leistung fest.