Az alumínium növekedésével a hegesztési gyártóiparban, és számos alkalmazás számára az acél kiváló alternatívájaként való elfogadása növekvő követelményekkel rendelkezik az alumínium projektek kidolgozásában részt vevők számára, hogy jobban megismerjék ezt az anyagcsoportot. Az alumínium teljes megértése érdekében tanácsos megkezdeni az alumínium azonosítási / megnevezési rendszert, a sok rendelkezésre álló alumíniumötvözetet és azok jellemzőit.

Az alumíniumötvözet -hőmérsékleti és kijelző rendszer- Észak -Amerikában az Aluminium Association Inc. felelős az alumíniumötvözetek elosztásáról és regisztrációjáért. Jelenleg több mint 400 kovácsolt alumínium és kovácsolt alumíniumötvözet és több mint 200 alumínium ötvözet van az Alumínium Szövetségben regisztrált öntvények és rúdok formájában. Az összes regisztrált ötvözet ötvözött kémiai összetételi korlátait az Alumínium Szövetség tartalmazzaBékiskönyvA „Nemzetközi ötvözet megnevezések és kémiai összetételi korlátok a kovácsolt alumínium és a kovácsolt alumínium ötvözetekhez” című címRózsaszín könyvA „Megnevezések és kémiai összetételi korlátok az alumíniumötvözetekhez öntvények és rostok formájában. Ezek a publikációk rendkívül hasznosak lehetnek a hegesztőmérnök számára a hegesztési eljárások kidolgozásakor, és amikor a kémia és a repedés érzékenységi kapcsolatának figyelembevétele fontos.

Az alumíniumötvözetek számos csoportba sorolhatók az adott anyag tulajdonságai alapján, például a termikus és mechanikai kezelésre való reagálás képessége alapján, valamint az alumíniumötvözethez hozzáadott elsődleges ötvözet. Amikor figyelembe vesszük az alumíniumötvözetekhez használt számozási / azonosító rendszert, a fenti jellemzőket azonosítják. A kovácsolt és öntött alumíniumok különböző azonosítási rendszerekkel rendelkeznek. A kovácsoltrendszer egy négyjegyű rendszer, és az öntvények, amelyeknek 3 számjegyű és 1-decimális helyrendszere van.

Kovácsolt ötvözet -jelölési rendszer- Először megvizsgáljuk a négyjegyű kovácsolt alumíniumötvözet-azonosító rendszert. Az első számjegy (Xxxx) jelzi a fő ötvöző elemet, amelyet az alumínium ötvözethez adtak, és gyakran használják az alumínium ötvözet sorozatának, azaz 1000 sorozatának, 2000 sorozatának, 3000 sorozatának leírására (lásd az 1. táblázatot).

A második egy számjegy (xXxx), ha különbözik a 0 -tól, akkor az adott ötvözet, a harmadik és a negyedik számjegyet jelzi (xxXX) tetszőleges számok, amelyeket egy adott ötvözet azonosítására adnak a sorozatban. Példa: Az 5183 Alloy -ban az 5. szám azt jelzi, hogy a magnézium -ötvözet sorozatból származik, az 1 azt jelzi, hogy ez az 1^stAz eredeti 5083 ötvözet módosítása, és a 83 azonosítja azt az 5xxx sorozatban.

Az ötvözött számozási rendszer alól az egyetlen kivétel az 1xxx sorozatú alumíniumötvözetek (tiszta alumíniumok), amely esetben az utolsó 2 számjegy a minimális alumínium százalékot jelenti 99%felett, azaz az ötvözet 13(50)(99,50% minimális alumínium).

Kovácsolt alumíniumötvözet -jelölési rendszer

1. táblázat

Öntött ötvözet megnevezés- Az öntött ötvözet-megnevezési rendszer egy 3 számjegyű plusz tizedes megnevezésen alapul (azaz 356.0). Az első számjegy (Xxx.x) jelzi a fő ötvöző elemet, amelyet hozzáadtak az alumíniumötvözethez (lásd a 2. táblázatot).

Öntött alumíniumötvözet -jelölési rendszer

2. táblázat

A második és a harmadik számjegy (xXX.x) önkényes számok, amelyek a sorozat egy adott ötvözetének azonosítására szolgálnak. A tizedes pontot követő szám azt jelzi, hogy az ötvözet casting (.0) vagy ingot (.1 vagy .2). A nagybetű előtagja egy adott ötvözet módosítását jelzi.
Példa: Alloy - A356.0 A főváros A (Axxx.x) az Alloy 356.0 módosítását jelzi. A 3. szám (a3xx.x) azt jelzi, hogy a szilícium plusz réz- és/vagy magnézium -sorozatból származik. Az 56 -os (fejsze56.0) azonosítja az ötvözetet a 3xx.x sorozatban és a.0) azt jelzi, hogy ez egy végső formájú casting, és nem rúd.

Az alumínium hőmérsékleti jelölési rendszer -Ha figyelembe vesszük az alumíniumötvözetek különböző sorozatát, akkor látni fogjuk, hogy jellemzőikben és ennek következményeiben jelentős különbségek vannak. Az azonosító rendszer megértése után az első pont az, hogy a fent említett sorozatban két különálló alumínium típusú alumínium található. Ezek a hőkezelhető alumíniumötvözetek (azok, amelyek hő hozzáadásával erősíthetik meg az erőt) és a nem melegíthető alumíniumötvözetek. Ez a megkülönböztetés különösen akkor fontos, ha figyelembe vesszük az ívhegesztés hatásait e két típusú anyagra.

Az 1xxx, 3xxx és 5xxx sorozatú kovácsolt alumíniumötvözetek nem melegíthetők, és csak feszíthetőek. A 2xxx, 6xxx és 7xxx sorozatú kovácsolt alumíniumötvözetek hőkezelhetőek, és a 4xxx sorozat hőkezelhető és nem melegíthető ötvözetekből áll. A 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x és 7xx.x sorozatú öntött ötvözetek hőkezelhetők. A feszültség edzését általában nem alkalmazzák az öntvényekre.

A hőkezelhető ötvözetek a termikus kezelés során kapják meg optimális mechanikai tulajdonságaikat, a leggyakoribb hőkezelések az oldat hőkezelése és a mesterséges öregedés. Az oldat hőkezelése az ötvözet megemelkedett hőmérsékletre (körülbelül 990 ° F) melegítésének folyamata, hogy az ötvöző elemeket vagy vegyületeket oldatba helyezzék. Ezt követi a kioltás, általában vízben, hogy szobahőmérsékleten túlteljesített oldatot hozzon létre. Az oldat hőkezelését általában az öregedés követi. Az öregedés az elemek vagy vegyületek egy részének kicsapódása a túltelített oldatból annak érdekében, hogy a kívánt tulajdonságokat biztosítsák.

A nem melegíthető ötvözetek a feszültségkeményítés révén kapják meg optimális mechanikai tulajdonságaikat. A feszültségkeményítés az erő növelésének módszere a hideg munka alkalmazásával.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Az alapvető hőmérsékleti megnevezések

3. táblázat

Az alapvető hőmérsékleti megnevezés mellett két alosztály -kategória létezik: az egyik a „H” temperamentum - a feszültség megkeményedése, a másik pedig a „T” temperamentummal kezelt megnevezéssel foglalkozik.

A H hőmérséklet felosztása - a feszültség megkeményedett

Az első számjegy a H után egy alapvető műveletet jelez:
H1- Csak megkeményedett feszültség.
H2- A megkeményedett és részben lágyított feszültség.
H3- A megkeményedett és stabilizált feszültség.
H4- Szűrés megkeményedett, lakkozott vagy festett.

A H utáni második számjegy a feszültség keményedésének mértékét jelzi:
HX2- Negyed kemény hx4- Half Hard HX6-Háromnegyed nehéz
HX8- Teljes kemény HX9- extra kemény

A Temmuluum felosztása - termikusan kezelt

T1- Természetesen érlelődik a megemelt hőmérséklet -formázási folyamatból, például az extrudálásból történő hűtés után.
T2.
T3- Megoldás hőkezelésű, hideg működött és természetesen érlelt.
T4- Megoldás hőkezelt és természetesen érlelt.
T5- Mesterségesen érlelődik a megemelt hőmérséklet -alakítási folyamatból történő hűtés után.
T6- Megoldás hőkezeléssel és mesterségesen érlelt.
T7- Megoldás hőkezelve és stabilizálva (túlzott).
T8- Megoldás hőkezeléssel, hidegen dolgozott és mesterségesen érlelt.
T9- Megoldás hőkezelt, mesterségesen érlelt és hidegen működött.
T10.

A további számjegyek a stressz enyhítését jelzik.
Példák:
TX51vagy txx51- A feszültség megkönnyebbüléssel enyhült.
TX52vagy txx52- A stressz megkönnyebbülésével enyhült.

Alumíniumötvözetek és jellemzőik- Ha figyelembe vesszük a kovácsolt alumíniumötvözetek hét sorozatát, akkor értékelni fogjuk különbségeiket, és megértjük azok alkalmazását és jellemzőit.

1xxx sorozat ötvözetek-(nem melegíthető kezelhető-a végső szakítószilárdsággal 10–27 ksi) ezt a sorozatot gyakran tiszta alumínium sorozatnak nevezik, mivel ennek 99,0% -os alumíniumnak kell lennie. Hegeszthetők. Szűk olvadási tartományuk miatt azonban bizonyos megfontolásokra van szükségük az elfogadható hegesztési eljárások előállításához. A gyártás szempontjából ezeket az ötvözeteket elsősorban a felső korrózióállóságukra, például a speciális vegyi tartályokban és a csövekben választják ki, vagy kiváló elektromos vezetőképességükhöz, mint a buszrúd alkalmazásában. Ezeknek az ötvözeteknek viszonylag rossz mechanikai tulajdonságai vannak, és ritkán veszik figyelembe az általános szerkezeti alkalmazásokhoz. Ezeket az alapötvözeteket gyakran hegesztik megfelelő töltőanyaggal vagy 4xxx töltőötvözetekkel, az alkalmazástól és a teljesítményigényektől függően.

2xxx sorozat ötvözetek- (hőkezelhető - 27–62 ksi végső szakítószilárdsággal) ezek alumínium / rézötvözetek (réz -kiegészítések 0,7 és 6,8%között vannak), és nagy szilárdságú, nagy teljesítményű ötvözetek, amelyeket gyakran használnak repülőgép- és repülőgép -alkalmazásokhoz. Kiváló szilárdsággal rendelkeznek a hőmérséklet széles tartományában. Ezen ötvözetek egy részét az ívhegesztési folyamatok nem használják fel, mivel érzékenyek a forró repedésekre és a stressz-korrózió repedésére; Mások azonban nagyon sikeresen hegesztik a megfelelő hegesztési eljárásokkal. Ezeket az alapanyagokat gyakran nagy szilárdságú, 2xxx sorozatú töltőötvözetekkel hegesztik, amelyek megfelelnek a teljesítményüknek, de néha hegeszthetők a 4xxx sorozatú töltőanyagokkal, amelyek szilíciumot vagy szilíciumot és rézet tartalmaznak, az alkalmazási és szolgáltatási követelményektől függően.

3xxx sorozat ötvözetek-(nem melegíthető kezelhető-16–41 ksi végső szakítószilárdsággal) ezek az alumínium / mangán ötvözetek (mangán-kiegészítések 0,05 és 1,8%között vannak), és mérsékelt szilárdságúak, jó korrózióállósággal rendelkeznek, jó formájúak és alkalmazhatók a magasabb hőmérsékleten. Az egyik első felhasználásuk az edények és a serpenyők voltak, és ezek a fő alkotóelemek manapság a járművek és az erőművek hőcserélőinek. Mérsékelt erejük azonban gyakran kizárja a strukturális alkalmazások megfontolását. Ezeket az alapötvözeteket 1xxx, 4xxx és 5xxx sorozatú töltőötvözetekkel hegesztik, amelyek specifikus kémiájától, valamint az alkalmazási és szolgáltatási követelményektől függnek.

4xxx sorozat ötvözetek-(hőkezelhető és nem melegíthető kezelhető-a végső szakítószilárdsággal 25–55 ksi) ezek az alumínium / szilícium ötvözetek (szilícium-kiegészítések 0,6 és 21,5%között vannak), és az egyetlen sorozat, amely mind a hőkezelhető, mind a nem meleg kezelhető ötvözeteket tartalmazza. A szilícium, amikor az alumíniumhoz hozzáadják, csökkenti annak olvadási pontját és javítja folyékonyságát, ha olvadt. Ezek a jellemzők kívánatosak a fúziós hegesztéshez és a forrasztáshoz használt töltőanyagokhoz. Következésképpen ezt az ötvözet -sorozatot elsősorban töltőanyagként találják meg. A szilícium, függetlenül alumíniumban, nem melegíthető; Ennek a szilíciumötvözetnek azonban számos olyan magnézium vagy réz hozzáadására tervezték, ami lehetővé teszi számukra, hogy kedvezően reagáljanak az oldat hőkezelésre. Általában ezeket a hőkezelhető töltőanyag -ötvözeteket csak akkor használják, ha hegesztett komponenst hegesztési hegesztési hőkezelésnek kell alávetni.

5xxx sorozat ötvözetek-(nem melegíthető kezelhető-a végső szakítószilárdsággal 18–51 ksi) ezek az alumínium / magnézium-ötvözetek (magnézium-kiegészítések 0,2–6,2%), és a nem melegíthető ötvözetek legmagasabb szilárdsága. Ezenkívül ez az ötvözet sorozat könnyen hegeszthető, és ezen okokból sokféle alkalmazásra használják őket, például hajógyártás, szállítás, nyomáshajók, hidak és épületek. A magnézium -bázisötvözeteket gyakran töltőanyag -ötvözetek hegesztik, amelyeket az alapanyag magnéziumtartalmának, valamint a hegesztett alkatrész alkalmazási és szolgáltatási feltételeinek figyelembevétele után választanak ki. Ebben a sorozatban több mint 3,0% magnézium -ötvözetek nem ajánlottak a 150 fok feletti megnövekedett hőmérsékleti szolgáltatáshoz, mivel érzékenyíthetik az érzékenységet és az azt követő érzékenységet a stressz -korrózió repedésére. Az alaplemezeket, amelyek körülbelül 2,5% -nál kevesebb magnéziumot tartalmaznak, gyakran sikeresen hegesztik az 5xxx vagy 4xxx sorozatú töltőötvözeteket. Az 5052 alapötvét általában a maximális magnézium -tartalom -ötvözetként ismeri el, amelyet 4xxx sorozatú töltőötvallal hegeszthetnek. Az eutektikus olvadással és a kapcsolódó rossz as hegesztett mechanikai tulajdonságokkal kapcsolatos problémák miatt nem ajánlott az anyag hegesztése az ötvözet sorozatában, amelyek nagyobb mennyiségű magnéziumot tartalmaznak a 4xxx sorozatú töltőanyagokkal. A magasabb magnézium -alapanyagokat csak 5xxx töltőötvözetekkel hegesztik, amelyek általában megfelelnek az alapötvözet összetételének.

6xxx sorozat ötvözetek- (hőkezelhető - a végső szakítószilárdsággal 18-58 ksi) Ezek az alumínium / magnézium - szilíciumötvözetek (magnézium- és szilícium -kiegészítések körülbelül 1,0%), és a hegesztési gyártóiparban széles körben megtalálhatók, elsősorban az extrudációk formájában, és sok szerkezeti komponensbe beépítették. A magnézium és a szilícium alumíniumhoz történő hozzáadása magnézium-szilicid vegyületet eredményez, amely biztosítja ezt az anyagot, hogy képes legyen oldathővé válni a jobb szilárdság érdekében. Ezek az ötvözetek természetesen megszilárdulási repedések érzékenyek, és ezért nem szabad autogén módon hegeszteni őket (töltőanyag nélkül). A megfelelő mennyiségű töltőanyag hozzáadása az ARC hegesztési eljárás során elengedhetetlen az alapanyag hígításához, ezáltal megakadályozva a forró repedési problémát. Ezeket mind a 4xxx, mind az 5xxx töltőanyagokkal hegesztik, az alkalmazástól és a szolgáltatási követelményektől függően.

7xxx sorozat ötvözetek- (hőkezelhető - A végső szakítószilárdság 32–88 ksi) ezek az alumínium / cinkötvözetek (0,8–12,0%cink -kiegészítések), és a legmagasabb szilárdságú alumíniumötvözeteket tartalmazzák. Ezeket az ötvözeteket gyakran használják nagy teljesítményű alkalmazásokban, például repülőgépek, repülőgépek és versenyképes sporteszközökben. Mint a 2xxx ötvözetek sorozata, ez a sorozat olyan ötvözeteket tartalmaz, amelyeket nem megfelelő az ívhegesztéshez, és mások, amelyeket gyakran sikeresen hegesztenek. A sorozat általánosan hegesztett ötvözeteket, például a 7005 -et, elsősorban az 5xxx sorozatú töltőötvözetekkel hegesztik.

Összefoglalás- A mai alumíniumötvözetek, a különféle hőmérsékleteikkel együtt, széles és sokoldalú gyártási anyagot tartalmaznak. Az optimális terméktervezés és a sikeres hegesztési eljárás fejlesztése érdekében fontos megérteni a sok rendelkezésre álló ötvözet és a különféle teljesítmény- és hegeszthetőség -jellemzők közötti különbségeket. A különféle ötvözetek ívhegesztési eljárásainak kidolgozásakor figyelembe kell venni a hegesztett ötvözet hegesztését. Gyakran mondják, hogy az alumínium ívhegesztése nem nehéz, „ez csak más”. Úgy gondolom, hogy ezeknek a különbségeknek a megértésének fontos része az, hogy megismerjük a különféle ötvözeteket, azok jellemzőit és azonosítási rendszerét.