AWS D1.2 — Stahlbau-Schweißnorm for Aluminum
AWS D1.2 ist das Regelwerk für das Schweißen von Aluminiumlegierungen im Bauwesen. Es regelt die Verfahrensprüfung, die Schweißerfertigkeitsprüfung, die Fertigungsanforderungen und die Inspektionskriterien für strukturelle Aluminiumbauteile unter Verwendung von Metall-Schutzgasschweißen und Wolfram-Inertgasschweißen mit strengen Vorwärmgrenzen, um Heißrissbildung und Festigkeitsverlust bei wärmebehandelbaren Legierungen zu verhindern.
Key distinction: Unlike AWS D1.1 for steel where Wasserstoffinduzierte Risse drives Vorwärmung Anforderungen, D1.2 addresses Heißriss (Erstarrungsrisse) through controlled Streckenenergie and Zusatzwerkstoff selection. For heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg, preheat and interpass are capped at 250°F.
Was ist AWS D1.2?
AWS D1.2 ist das Regelwerk für das Schweißen von Aluminium im Bauwesen und deckt die Legierungsfamilien der 5xxx-Serie (Al-Mg) und 6xxx-Serie (Al-Mg-Si) ab. Im Gegensatz zu D1.1 für Stahl begrenzt D1.2 die Vorwärmung auf maximal 250 Grad F, da übermäßige Hitze Heißrissbildung und Festigkeitsverlust bei wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen verursacht.
AWS D1.2/D1.2M — Structural Schweißnorm — Aluminum — ist die Norm der American Schweißen Society, die das Schweißen von strukturellen Aluminiumbauteilen regelt. Die aktuelle Ausgabe ist AWS D1.2:2014. Sie umfasst die Verfahrensprüfung, die Schweißerqualifizierung, die Fertigung und die Inspektionsanforderungen für Aluminiumkonstruktionen, die Entwurfsspannungen ausgesetzt sind. Die Norm gilt für Knet- und Gussaluminiumlegierungen in strukturellen Anwendungen, einschließlich Gebäuderahmen, Fachwerken, Brücken, Kranstrukturen und architektonischen Komponenten.
D1.2 ist ähnlich wie D1.1 aufgebaut, befasst sich jedoch mit dem grundlegend anderen metallurgischen Verhalten von Aluminium im Vergleich zu Stahl. Aluminium hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit (etwa viermal so hoch wie Stahl), keine sichtbare Farbänderung vor dem Schmelzen, einen engen Erstarrungstemperaturbereich, der die Heißrissbildung fördert, und eine Empfindlichkeit gegenüber Überhitzung bei wärmebehandelbaren Zuständen. Diese Eigenschaften erfordern andere Schweißansätze, andere Qualifizierungsvariablen und andere Inspektionskriterien als Stahlregelwerke.
Die Norm deckt mehrere Schweißverfahren für strukturelles Aluminium ab. Metall-Schutzgasschweißen (GMAW) ist das primäre Verfahren für die Produktionsschweißung aufgrund seiner höheren Abschmelzleistungen und Eignung für automatisierte Anwendungen. Wolfram-Inertgasschweißen (GTAW) bietet präzise Wärmekontrolle für dünnere Abschnitte, Wurzellagen und kritische Verbindungen. Plasmaschweißen mit variabler Polarität (PAW-VP) und Rührreibschweißen (FSW) sind ebenfalls abgedeckt. Bolzenschweißen ist für spezifische Befestigungsanwendungen enthalten. Lichtbogenhandschweißen (SMAW) ist nicht enthalten, da Aluminium-SMAW-Elektroden hygroskopische Flussmittelrückstände erzeugen, die Korrosion verursachen und für strukturelle Qualitätsanforderungen unpraktisch sind.
Vorwärmanforderungen in D1.2
D1.2 Grenzwerte Maximum preheat and interpass to 250 degrees F (120 degrees C) for heat-treatable aluminum alloys and 5000-series Al-Mg alloys containing more than 3% Mg, and holding times at Temperatur shall not exceed 15 minutes. This is the opposite philosophy from D1.1, where preheat prevents Wasserstoffriss by slowing cooling. In aluminum, excessive preheat can cause hot cracking and overaging of susceptible alloys.
Die Vorwärmung beim Aluminiumschweißen dient einem anderen Zweck als beim Stahl. Beim Stahlschweißen gemäß D1.1 verlangsamt die Vorwärmung die Abkühlgeschwindigkeit, um wasserstoffinduzierte Kaltrisse zu verhindern. Bei Aluminium geht es primär darum, Feuchtigkeit aus dem Nahtbereich zu entfernen und den Grundwerkstoff auf eine Temperatur zu bringen, die den Thermoschock reduziert, nicht um die Verhinderung von Wasserstoffrissen. Aluminium hat eine so hohe Wasserstofflöslichkeit im flüssigen Zustand, dass Wasserstoff während der Erstarrung entweicht, anstatt im Schweißgut eingeschlossen zu werden, wie es bei Stahl der Fall ist.
For heat-treatable aluminum alloys and 5000-series Al-Mg alloys containing more than 3% Mg, AWS D1.2 establishes a maximum preheat and Zwischenlagentemperatur of 250°F (120°C), and holding times at this temperature shall not exceed 15 minutes. This upper limit and time restriction exist because exceeding them can cause overaging, hot-cracking susceptibility, and mechanical property degradation in susceptible alloys. A 6061-T6 plate preheated above 250°F can lose 30 to 50 percent of its Streckgrenze permanently, with no recovery possible without full solution Wärmebehandlung and artificial aging.
Die minimale Vorwärmung für die meisten Anwendungen besteht lediglich darin, Feuchtigkeit zu entfernen und das Metall über den Taupunkt zu bringen. Bei kalten Wetterbedingungen (unter 32°F / 0°C) verhindert eine moderate Vorwärmung Kondensation auf den Nahtoberflächen. Die Temperaturmessung sollte mit Kontaktthermometern oder temperaturanzeigenden Kreiden erfolgen, die für Aluminium geeignet sind. Infrarotthermometer erfordern eine Emissionskorrektur für reflektierende Aluminiumoberflächen, um genaue Messwerte zu liefern.
Heißrissbildung und Zusatzwerkstoffauswahl
Heißrissbildung ist das primäre Schweißfehlerproblem bei Aluminium, nicht Wasserstoffrissbildung. Die Zusatzwerkstoffauswahl ist entscheidend: ER4043 (Al-Si) widersteht Heißrissen bei 6xxx-Legierungen besser, während ER5356 (Al-Mg) höhere Festigkeit und bessere Farbanpassung für 5xxx-Legierungen bietet. D1.2 Tabelle 4.2 spezifiziert die Anforderungen an den Zusatzwerkstoff.
Heißrissbildung (Erstarrungsrisse) ist der dominierende Rissmechanismus beim Aluminiumschweißen und der Hauptgrund, warum D1.2 eine spezifische Zusatzwerkstoffqualifizierung erfordert. Heißrisse entstehen, wenn das Schweißgut erstarrt und schrumpft und der verbleibende flüssige Film zwischen den erstarrenden Körnern die Zugspannung nicht aufrechterhalten kann. Der Riss tritt typischerweise an der Schweißnahtmittellinie oder im Krater am Ende eines Schweißdurchgangs auf.
Die Auswahl des Zusatzwerkstoffs ist die primäre technische Kontrolle zur Vermeidung von Heißrissen bei Aluminium. Die beiden gängigsten strukturellen Aluminium-Zusatzwerkstoffe sind ER4043 (Aluminium-Silizium) und ER5356 (Aluminium-Magnesium). ER4043 enthält etwa 5 % Silizium, was den Erstarrungstemperaturbereich senkt und eine bessere Fließfähigkeit bietet, wodurch die Heißrissempfindlichkeit reduziert wird. ER5356 enthält etwa 5 % Magnesium, was eine höhere Festigkeit des Schweißgutes und eine bessere Korrosionsbeständigkeit bietet, aber einen breiteren Erstarrungsbereich aufweist. Die Wahl zwischen ihnen hängt von der Grundlegierung, der Einsatzumgebung und davon ab, ob die Schweißkonstruktion eloxiert wird (ER5356 eloxiert passend zur Grundmetallfarbe, während ER4043 dunkel wird).
D1.2 erfordert die Kompatibilität des Zusatzwerkstoffs mit der Grundwerkstofflegierung. Das Schweißen von 6061-Grundwerkstoff mit ER4043-Zusatzwerkstoff führt zu einer Schweißnaht mit geringerer Festigkeit als der Grundwerkstoff, aber ausgezeichneter Rissbeständigkeit. Die Verwendung von ER5356 auf 6061 bietet eine höhere Schweißnahtfestigkeit, aber eine etwas höhere Rissanfälligkeit. Das Schweißen von 5xxx-Grundwerkstoffen (5083, 5086, 5456) erfordert 5xxx-Zusatzwerkstoffe — die Verwendung von 4043 auf 5xxx-Legierungen kann eine spröde Al-Mg2Si-intermetallische Verbindung in der Schweißnaht erzeugen, die die Duktilität und Zähigkeit reduziert.
Legierungsfamilien in D1.2
D1.2 deckt zwei primäre Legierungsfamilien ab. 5xxx-Serien (Al-Mg) Legierungen wie 5083 und 5086 sind nicht wärmebehandelbar, kaltverfestigt und werden in Marine- und Druckbehälteranwendungen eingesetzt. 6xxx-Serien (Al-Mg-Si) Legierungen wie 6061 und 6063 sind wärmebehandelbar und werden in Strukturprofilen und architektonischen Anwendungen eingesetzt.
5xxx-Serie (Aluminium-Magnesium)
Die 5xxx-Legierungen sind nicht wärmebehandelbar, was bedeutet, dass ihre Festigkeit aus der Mischkristallverfestigung und Kaltverfestigung und nicht aus der Ausscheidungshärtung resultiert. Legierungen wie 5083, 5086, 5454 und 5456 werden häufig in strukturellen Anwendungen eingesetzt, die Korrosionsbeständigkeit erfordern, einschließlich Meeresstrukturen, Chemikalientanks und Transportausrüstung. Diese Legierungen behalten nach dem Schweißen eine gute Festigkeit bei, da die Wärmeeinflusszone (WEZ) in den geglühten Zustand (O-Zustand) zurückkehrt und die geglühte Festigkeit von 5xxx-Legierungen relativ nahe an der kaltverfestigten Festigkeit liegt. Zusatzwerkstoffe für 5xxx-Legierungen sind typischerweise ER5183, ER5356 oder ER5556.
6xxx-Serie (Aluminium-Magnesium-Silizium)
Die 6xxx-Legierungen sind wärmebehandelbar und werden häufig in Strukturprofilen, architektonischen Anwendungen und leichten Konstruktionselementen eingesetzt. Die Legierungen 6061-T6 und 6063-T6 sind die gängigsten Strukturqualitäten. Diese Legierungen erfahren während des Schweißens einen erheblichen Festigkeitsverlust in der WEZ — typischerweise 40 bis 50 Prozent der Streckgrenze im T6-Zustand —, da die Schweißwärme die Magnesium-Silizium-Ausscheidungen überaltert, die die T6-Festigkeit verleihen. Die Festigkeit der WEZ im Schweißzustand bestimmt die Tragfähigkeit der Verbindung. Eine gewisse Festigkeitserholung tritt durch natürliche Alterung über mehrere Wochen auf, aber eine vollständige Erholung erfordert eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen und künstliche Alterung, was für gefertigte Strukturen selten praktikabel ist.
Verfahrensprüfung gemäß D1.2
D1.2 verlangt, dass alle Schweißverfahren durch Prüfung qualifiziert werden. Im Gegensatz zu D1.1 gibt es für Aluminium keinen vorqualifizierten WPS-Pfad — jede WPS muss durch eine Verfahrensprüfung mit zerstörender Prüfung unterstützt werden. Wesentliche Variablen umfassen Legierungsfamilie, Zusatzwerkstoff, Schweißverfahren und Schutzgaszusammensetzung.
AWS D1.2 verlangt, dass alle Schweißanweisungen durch Prüfung qualifiziert werden. Im Gegensatz zu D1.1, das einen vorqualifizierten WPS-Pfad unter Clause5 für Stahl vorsieht, gibt es in D1.2 keine vorqualifizierte Ausnahme — jedes Verfahren muss durch eine Verfahrensprüfung unterstützt werden. Das Qualifizierungsprüfstück muss mit den WPS-Parametern geschweißt und dann gemäß den anwendbaren Zulässigkeitskriterien geprüft werden, typischerweise einschließlich Zugversuchen, Biegeversuchen und makroskopischer Untersuchung.
Wesentliche Variablen in D1.2 umfassen die Grundwerkstofflegierungsgruppe, die Zusatzwerkstoffklassifizierung, das Schweißverfahren, die Schutzgaszusammensetzung, die Position, den Dickenbereich, die Vorwärmtemperatur und die Nahtausführung. Eine Änderung einer wesentlichen Variablen über den qualifizierten Bereich hinaus erfordert eine erneute Qualifizierung mit einem neuen Prüfstück. Die Qualifizierungsbereiche für Dicke, Position und Grundwerkstoffgruppen sind in der Norm definiert und bestimmen, wie breit eine einzelne Verfahrensprüfung angewendet werden kann.
Die Schweißerfertigkeitsprüfung erfordert, dass jeder Schweißer oder Schweißbediener die Fähigkeit nachweist, einwandfreie Aluminiumschweißnähte unter Verwendung einer qualifizierten WPS herzustellen. Der Test erfordert die Herstellung eines Prüfstücks in der anwendbaren Position, das die Biegeprüfung oder die radiographische Prüfung besteht. Das Aluminiumschweißen erfordert eine deutlich andere Technik als Stahl — die hohe Wärmeleitfähigkeit führt zu einer schnellen Wärmeableitung, was höhere Schweißgeschwindigkeiten und andere Brennerwinkel erfordert, um das Schweißbad aufrechtzuerhalten.
WIG (GTAW) Aluminium-Technik — Warum sie sich von Stahl unterscheidet
D1.2 legt strukturelle Anforderungen fest, schreibt aber keine WIG-Wellenformeinstellungen vor — die Technik liegt im Ermessen des Schweißers innerhalb einer qualifizierten WPS. Aluminiumschweißnähte können gut aussehen, aber vom Grundwerkstoff abbrechen, weil Aluminiumoxid (Al2O3) bei etwa 3.700°F schmilzt, während der Grundwerkstoff bei 1.220°F schmilzt. Wechselstrom reinigt das Oxid; der Schweißer stellt die EN/EP-Balance ein.
Das Reinigungsproblem und die AC-Lösung
Beim AC-WIG-Schweißen wechselt der Strom zwischen elektrodenelektronegativ (EN), was Wärme in das Schmelzbad treibt, und elektrodenpositiv (EP), was das Oxid vom Grundwerkstoff abhebt. Ohne ausreichend EP bleibt das Oxid an Ort und Stelle und der Zusatzwerkstoff perlt auf einer kontaminierten Oberfläche ab, die niemals metallurgisch verschmilzt — was wie eine Reihe gestapelter Münzen aussieht, sitzt auf einem Trennfilm. Bei zu viel EP überhitzt die Elektrode und das Schmelzbad wird verunreinigt. Die „AC-Balance“-Steuerung an einer WIG-Maschine stellt diesen EN/EP-Prozentsatz ein. Die meisten Aluminiumarbeiten laufen mit etwa 65 bis 80 Prozent EN (entsprechend 35 bis 20 Prozent EP) für ein sauberes Schmelzbad, ohne die Elektrode zu verbrennen. Herstellerhinweise von Miller und ESAB beschreiben eine Verschiebung zu einem höheren EN-Prozentsatz (70 bis 90 Prozent), wenn die Elektrode in die Gasdüse zurückschmilzt — ein Zeichen dafür, dass der EP-Zyklus zu lang ist. Diese Prozentsätze sind allgemeine WIG-Technik, keine D1.2-Regelwerksanforderungen.
Wolframauswahl bei Wechselstrom
Reines Wolfram (grüner Ring) war die traditionelle Wahl für AC-WIG-Aluminium an transformatorbasierten Maschinen, da es auf natürliche Weise eine kugelförmige Spitze bildet, die die Lichtbogenstabilität bei Wechselstrom gewährleistet. Moderne Invertermaschinen mit erweiterter Balance- und AC-Frequenzregelung funktionieren besser mit spitzen oder abgestumpften 2% cerierten oder 2% lanthanisierten Wolfram — diese halten einen scharfen Lichtbogen, verbessern das Zünden und ermöglichen es dem Schweißer, die Wärme präzise auf die Verbindung zu richten, mit reduzierter Wärmeeinflusszonenbreite. D1.2 spezifiziert keinen Wolframtyp. D1.2 §4.6 verlangt, dass das Schutzgas AWS A5.32 entspricht, und Tabelle 4.4 schreibt obligatorische Technikanforderungen während der Fertigung vor — Werkstoffübergang, Brennerhaltung, Richtung (bergauf bei vertikal) und maximale Kehlnahtdicke für einen Einzellagenauftrag. Wolframvorbereitung, Balance-Prozentsatz und Argonflussrate sind Technikentscheidungen, die der Schweißer innerhalb dieser Tabelle 4.4-Grenzen trifft.
Warum Aluminiumschweißnähte die ästhetische Prüfung bestehen, aber beim Bruchtest versagen
Dies ist der wiederkehrende Fehlerfall bei Bruchtests zur Schweißerqualifizierung von Aluminium: eine Reihe sauberer, gleichmäßig beabstandeter Schweißraupen, die sauber vom Grundwerkstoff an der Nahtwurzel abbrechen. Die sichtbare Raupe wuchs während der EN-Phase, verschmolz aber nie mit dem darunterliegenden Grundwerkstoff, weil entweder das Oxid nicht entfernt wurde (unzureichendes EP) oder das Grundmetall unter dem Schmelzbad nie die Schmelztemperatur erreichte. Die Diagnose ist die Bruchfläche selbst — wenn der Bruch silbrig-hell ist, ohne sichtbare Schmelze des Grundmetalls, saß die Raupe auf Oxid. Wenn der Bruch durch das Schweißgut geht und eine raue, faserige Oberfläche zeigt, erfolgte eine Verschmelzung, aber die Nahtdicke war für die Belastung unterdimensioniert, was auf die Zusatzwerkstoffwahl und Nahtgeometrie und nicht auf die AC-Technik hindeutet.
Wie sich D1.2 mit anderen AWS-Baunormen vergleicht
D1.2 regelt das Schweißen von Aluminium im Bauwesen, während D1.1 Kohlenstoffstahl regelt. Der grundlegende Unterschied: Aluminiumschweißen verhindert Heißrissbildung (Vorwärmung auf maximal 250 Grad F begrenzt), während Stahlschweißen Wasserstoffrissbildung verhindert (Vorwärmung gemäß Tabelle 5.11 erforderlich). D1.2 verwendet GMAW und GTAW; D1.1 erlaubt auch SMAW, SAW und FCAW.
D1.2 vs. D1.1 (Stahl)
D1.1 governs Stahlbauverschweißung where the primary metallurgical concern is hydrogen-induced cracking in the Wärmeeinflusszone. D1.1 addresses this through mandatory preheat tables (Table 5.11) that require up to roughly 300°F based on Kohlenstoffäquivalent, process hydrogen level, and material Dicke. D1.2 limits preheat and interpass to 250°F maximum for heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg because overheating damages those aluminum alloys. D1.1 prequalifies WPS procedures under Abschnitt 5 for common steel joint configurations — D1.2 requires Qualifizierungsprüfung for every procedure. D1.1 permits SMAW, SAW, GMAW, and FCAW — D1.2 covers GMAW, GTAW, PAW-VP, FSW, and stud welding but prohibits SMAW.
D1.2 vs. D1.6 (Edelstahl)
D1.6 covers structural Edelstahl welding. Both D1.2 and D1.6 Teilen the characteristic that heat input must be carefully limited rather than aggressively applied. D1.6 limits interpass temperature to 350°F for austenitic stainless steels to prevent sensitization. D1.2 limits preheat and interpass to 250°F for heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg to prevent alloy damage. Both codes require Verfahrensprüfung Prüfung without a Vorqualifiziert path. The atmospheric contamination control required for aluminum (moisture) differs from stainless steel (surface contamination causing loss of corrosion resistance).
D1.2 vs. D1.9 (Titan)
D1.9 covers structural titanium welding. Both aluminum and titanium require careful atmosphere control during welding, but for different reasons. Aluminum requires clean, dry surfaces to prevent Porosität from hydrogen and oxide inclusions. Titanium requires inert atmosphere shielding on both sides of the Schweiß and trailing shields to prevent oxygen and nitrogen contamination that Ursachen embrittlement. Both codes prohibit SMAW. D1.9 most commonly uses GTAW but also permits GMAW, PAW, EBW, and LBW, while D1.2 uses GMAW, GTAW, PAW-VP, SW, and FSW.
| Aspect | D1.2 (Aluminum) | D1.1 (Steel) |
|---|---|---|
| Base metals | 5xxx/6xxx aluminum alloys | Carbon and low-alloy steels |
| Preheat/interpass cap | 250°F for heat-treatable + >3% Mg 5xxx alloys | Table 5.11 lookup |
| Primary concern | Hot cracking prevention | Hydrogen cracking prevention |
| Filler metal | ER4043, ER5356 (A5.10) | AWS A5.1/A5.18/A5.20 |
| Processes | GMAW, GTAW | SMAW, GMAW, FCAW, SAW, GTAW |
| Prequalified WPS? | No — all require testing | Yes (Clause 5) |
Verwandte Normenleitfäden
Häufig gestellte Fragen
AWS D1.2 begrenzt die Vorwärmung auf maximal 250 Grad Fahrenheit (120 Grad Celsius), und die Haltezeiten bei dieser Temperatur dürfen vor Beginn des Schweißens 15 Minuten nicht überschreiten. Eine Überschreitung dieser Temperatur oder Haltezeit kann Kornwachstum und einen erheblichen Festigkeitsverlust bei wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061-T6 und 6063-T6 verursachen. Im Gegensatz zu Stahl, wo eine höhere Vorwärmung oft vorteilhaft ist, muss die Aluminiumvorwärmung sorgfältig kontrolliert werden, um metallurgische Schäden zu vermeiden.
Aluminium hat eine extrem hohe Wasserstofflöslichkeit im flüssigen Zustand, aber eine sehr geringe Löslichkeit im festen Zustand, sodass Wasserstoff während der Erstarrung entweicht, anstatt wie bei Stahl eingeschlossen zu werden. Der primäre Rissmechanismus bei Aluminium ist die Heißrissbildung (Erstarrungsrisse), die auftritt, wenn das Schweißgut während der Erstarrung schrumpft und der verbleibende flüssige Film zwischen den Körnern die Zugspannung nicht aufrechterhalten kann. Die Zusatzwerkstoffauswahl ist die primäre Kontrolle — 4043- und 5356-Zusatzwerkstoffe sind darauf ausgelegt, die Heißrissempfindlichkeit zu reduzieren.
Nein. AWS D1.2 deckt Lichtbogenhandschweißen (SMAW) für strukturelle Aluminiumanwendungen nicht ab. Die zulässigen Verfahren sind Metall-Schutzgasschweißen (GMAW), Wolfram-Inertgasschweißen (GTAW), Plasmaschweißen mit variabler Polarität (PAW-VP), Bolzenschweißen (SW) und Rührreibschweißen (FSW — abgedeckt in Abschnitt 7). Metall-Schutzgasschweißen ist das gängigste Verfahren für die Aluminium-Produktionsschweißung aufgrund höherer Abschmelzleistungen, während Wolfram-Inertgasschweißen für dünnere Abschnitte und Wurzellagen bevorzugt wird, wo eine präzise Wärmekontrolle erforderlich ist.
AWS D1.1 deckt das Schweißen von Baustahl ab, während D1.2 das Schweißen von Aluminium im Bauwesen regelt. Die metallurgischen Bedenken sind grundlegend unterschiedlich — D1.1 befasst sich mit wasserstoffinduzierten Rissen durch Vorwärmtabellen (Tabelle 5.11), während D1.2 Heißrissbildung durch Zusatzwerkstoffauswahl und kontrollierte Streckenenergie adressiert. D1.2 begrenzt die Vorwärmung auf maximal 250 Grad Fahrenheit (120 Grad Celsius), während D1.1 eine Vorwärmung von bis zu 400 Grad Fahrenheit für Stähle mit hohem Kohlenstoffäquivalent vorschreibt. D1.2 erlaubt kein Lichtbogenhandschweißen, während D1.1 Lichtbogenhandschweißverfahren vorqualifiziert.
AWS D1.2 deckt Knet- und Gussaluminiumlegierungen ab, die in strukturellen Anwendungen verwendet werden, hauptsächlich aus der 5xxx-Serie (Aluminium-Magnesium, wie 5083, 5086, 5454 und 5456) und der 6xxx-Serie (Aluminium-Magnesium-Silizium, wie 6061, 6063 und 6082). Die 5xxx-Legierungen sind nicht wärmebehandelbar und behalten ihre Festigkeit nach dem Schweißen, während die 6xxx-Legierungen wärmebehandelbar sind und einen Festigkeitsverlust in der Wärmeeinflusszone erfahren, es sei denn, eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen wird angewendet.
Dies ist der klassische Oxid-Fusionsfehler beim AC-WIG-Aluminiumschweißen. Die Oberflächenoxidschicht von Aluminium (Al2O3) schmilzt bei etwa 3.700 Grad Fahrenheit, während das Grundmetall bei etwa 1.220 Grad Fahrenheit schmilzt. Wenn die AC-Balance zu wenig elektrodenpositive (EP) Zeit hat, ist die Reinigungsaktion, die das Oxid vom Grundmetall entfernt, unzureichend, und die Zusatzwerkstoffraupe erstarrt auf einem ungeschmolzenen Oxidfilm, ohne metallurgisch zu verschmelzen. Die Raupe kann perfekt gestapelt aussehen, aber ein Bruchtest löst sie sauber ab, da keine metallurgische Bindung darunter besteht. Die Lösung ist mehr EP-Zeit in der AC-Wellenform (geringerer EN-Prozentsatz), eine saubere und trockene Nahtoberfläche und die Bestätigung, dass das Grundmetall unter dem Schmelzbad die Schmelztemperatur erreicht — nicht nur unter der Raupe.
D1.2 Tabelle 4.2 empfiehlt ER4043 als Standard-Zusatzwerkstoff für 6061-zu-6061 Kehlnähte. ER5356 (Aluminium-Magnesium, ca. 5 Prozent Mg) wird in der Industrie häufig als Alternative verwendet, wenn eine höhere Scherfestigkeit benötigt wird, und ist gemäß D1.2 zulässig, wenn dies durch spezifische Anwendungsanforderungen (Tabelle 4.2 Anmerkung 5) gerechtfertigt und gemäß Abschnitt 3 Verfahrensprüfung qualifiziert ist. Die Wahl hängt davon ab, welche Belastung der Bruchtest simuliert. ER5356 hat eine höhere Scherfestigkeit und höhere Duktilität als ER4043 (Aluminium-Silizium, ca. 5 Prozent Si) — Herstellerhinweise von ESAB und Hobart bestätigen, dass 5356 eine deutlich höhere Scherfestigkeit bei geschweißten Kehlnähten aufweist. Für einen Bruchtest, der die Kehlnaht auf Scherung oder Biegung belastet, ist 5356 die konservativere Wahl. ER4043 ist während des Schweißens rissbeständiger, leichter zuzuführen und erzeugt eine glattere Raupe, aber seine geringere Scherfestigkeit kann dazu führen, dass eine unterdimensionierte Nahtdicke geometrisch versagt, bevor der Grundwerkstoff nachgibt.
Nicht als Regel. D1.2 §4.9 begrenzt die Vorwärmung auf 250 Grad Fahrenheit (120 Grad Celsius) für wärmebehandelbare Legierungen, einschließlich 6061-T6, wobei die Haltezeiten bei Vorwärmtemperatur auf 15 Minuten begrenzt sind. Der Grund ist, dass eine Überschreitung von 250 Grad Fahrenheit die Magnesium-Silizium-Ausscheidungen, die 6061 seine T6-Festigkeit verleihen, überaltert, und der daraus resultierende Festigkeitsverlust in der Wärmeeinflusszone ist ohne vollständige Lösungsglühbehandlung dauerhaft. Für die meisten dünnwandigen 6061-Arbeiten ist keine Vorwärmung erforderlich. Für dickere Abschnitte unter kalten Bedingungen erwärmen Sie die Verbindung gerade so weit, dass Feuchtigkeit entweicht — oft so niedrig wie 100 Grad Fahrenheit (38 Grad Celsius) — ohne das Maximum von 250 Grad Fahrenheit zu überschreiten. Das Minimum ist die Feuchtigkeitsentfernung, nicht die metallurgische Konditionierung.
Die AC-Balance-Einstellung an einem WIG-Schweißgerät bestimmt, wie viel von jedem Zyklus elektrodenelektronegativ (EN, Einbrand) im Vergleich zu elektrodenpositiv (EP, Oxidreinigung) ist. EP entfernt die Aluminiumoxidschicht (Al2O3) vor dem Schmelzbad, damit der Zusatzwerkstoff mit dem Grundmetall verschmelzen kann; EN treibt Wärme in das Schmelzbad zur Fusion. Zu wenig EP und das Oxid bleibt an Ort und Stelle und verhindert die Fusion; zu viel EP und die Elektrode überhitzt und kontaminiert das Schmelzbad. Die meisten Aluminiumproduktionsarbeiten laufen mit 65 bis 80 Prozent EN (35 bis 20 Prozent EP). Bei modernen Invertermaschinen sind Balance und AC-Frequenz unabhängig voneinander einstellbar, was eine engere Fokussierung auf das Schmelzbad und eine reduzierte Wärmeeinflusszonenbreite ermöglicht. Dies ist eine allgemeine WIG-Technik, keine D1.2-Regelwerksanforderung — D1.2 regelt wesentliche Variablen und die Qualifizierung, schreibt aber keine spezifischen Wellenformeinstellungen vor.