Z rastjo aluminija v industriji izdelave varjenja in njegovo sprejemanje kot odlična alternativa jeklom za številne aplikacije, obstajajo vse več zahtev za tiste, ki se ukvarjajo z razvojem aluminijastih projektov, da se bolj seznanijo s to skupino materialov. Če želite popolnoma razumeti aluminij, je priporočljivo začeti tako, da se seznanimo s sistemom za identifikacijo / označevanje aluminija, številnimi aluminijastimi zlitinami, ki so na voljo in njihove značilnosti.

Aluminijski zlitini in sistem za označevanje- V Severni Ameriki je Aluminium Association Inc. odgovorno za dodelitev in registracijo aluminijevih zlitin. Trenutno je več kot 400 kovanih aluminijevih in kovanih aluminijevih zlitin ter več kot 200 aluminijevih zlitin v obliki ulitkov in ingotov, registriranih pri aluminijasti zvezi. Omejitve kemične sestave zlitine za vse te registrirane zlitine so vsebovane v aluminijasti zveziTeal knjigaz naslovom „Mednarodne oznake zlitine in omejitve kemične sestave za kovane aluminije in kovane aluminijeve zlitine“ ter v njihovihRoza knjigaZ naslovom „Oznake in omejitve kemične sestave za aluminijeve zlitine v obliki ulitkov in ingota. Te publikacije so lahko izredno koristne za varilni inženir pri razvoju postopkov varjenja in kadar je pomembna upoštevanje kemije in njene povezanosti z občutljivostjo razpok.

Aluminijeve zlitine lahko razvrstimo v številne skupine, ki temeljijo na značilnostih določenega materiala, kot je njegova sposobnost odzivanja na toplotno in mehansko zdravljenje in primarni legirni element, dodan aluminijevi zlitini. Ko upoštevamo sistem oštevilčenja / identifikacije, ki se uporablja za aluminijeve zlitine, se ugotovijo zgornje značilnosti. Aluminiji iz kovanega in lita imajo različne identifikacijske sisteme. Kovani sistem je 4-mestni sistem in ulitki s 3-mestnim in 1-decimalnim mestom.

Sistem za označevanje zlitine kovane zlitine- Najprej bomo razmislili o 4-mestnem sistemu identifikacijske aluminijeve zlitine. Prva številka (Xxxx) označuje glavni zlitinski element, ki je bil dodan v aluminijasto zlitino in se pogosto uporablja za opis serije aluminijeve zlitine, tj. Serija 1000, serija 2000, serija 3000, do 8000 serije do 8000 (glej tabelo 1).

Druga enojna številka (xXxx), če se razlikuje od 0, označuje spremembo specifične zlitine in tretjo in četrto števko (xxXX) so podane poljubne številke za identifikacijo določene zlitine v seriji. Primer: V zlitini 5183 številka 5 kaže, da je iz serije magnezijeve zlitine, 1 kaže, da je 1^stSprememba na prvotno zlitino 5083 in 83 jo identificira v seriji 5xxx.

Edina izjema od tega sistema za oštevilčenje zlitin je z aluminijastimi zlitinami serije 1xxx (čisti alumini), v tem primeru pa zadnji dve števki zagotavljata minimalni aluminijasti odstotek nad 99%, tj. Zlitina 13(50)(99,50% minimalnega aluminija).

Sistem za označevanje kovanih aluminijevih zlitin

Tabela 1

Oznaka lita zlitine- Sistem za označevanje zlitine Cast temelji na 3-mestni decimalni oznaki xxx.x (tj. 356.0). Prva številka (Xxx.x) označuje glavni element legiranja, ki je bil dodan aluminijevi zlitini (glej tabelo 2).

Sistem za označevanje aluminijaste zlitine

Tabela 2

Druga in tretja številka (xXX.x) so poljubne številke, ki so podane za identifikacijo določene zlitine v seriji. Številka, ki sledi decimalni točki, kaže, ali je zlitina vlivanje (.0) ali ingot (.1 ali .2). Prefiks kapitalske črke kaže na spremembo določene zlitine.
Primer: zlitina - A356.0 Prestolnica A (Axxx.x) označuje spremembo zlitine 356.0. Številka 3 (a3xx.x) označuje, da je iz bakra in/ali magnezijevega serije Silicon Plus. 56 v (sekira56.0) identificira zlitino v seriji 3xx.x in .0 (Axxx.0) označuje, da gre za vlivanje v končno obliko in ne ingot.

Sistem označevanja temperature aluminija -Če upoštevamo različne serije aluminijevih zlitin, bomo videli, da obstajajo velike razlike v njihovih značilnostih in posledični uporabi. Prva točka, ki jo je treba prepoznati po razumevanju identifikacijskega sistema, je, da v zgoraj omenjeni seriji obstajata dve različni vrsti aluminija. To so aluminijeve zlitine, ki jih je mogoče zdraviti toploto (tiste, ki lahko pridobijo moč z dodajanjem toplote) in aluminijeve zlitine, ki ga ni mogoče zdraviti. To razlikovanje je še posebej pomembno pri upoštevanju vplivov ločnega varjenja na teh dveh vrstah materialov.

Kovane aluminijeve zlitine 1xxx, 3xxx in 5xxx serije so mogoče zdraviti in so samo obremenjene. Kovane zlitine serije 2xxx, 6xxx in 7xxx serije 7xxx so toplotno obdelane, serija 4xxx pa so sestavljena iz zlitin, ki jih je mogoče zdraviti toplotno obdelavo in negrevanje. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x in 7xx.x serije litine zlitine so toplotno obdelane. Utrjevanje napetosti se na splošno ne uporablja za ulitke.

Zlitine, ki jih je mogoče obdelati, pridobijo svoje optimalne mehanske lastnosti s postopkom toplotne obdelave, najpogostejše toplotne obdelave pa so toplotna obdelava raztopine in umetno staranje. Splošno obdelavo raztopine je postopek segrevanja zlitine na povišano temperaturo (približno 990 stopinj F), da se zlitine ali spojine vstavite v raztopino. Temu sledi gašenje, običajno v vodi, da se pri sobni temperaturi proizvaja prenasičeno raztopino. Obraranje toplote raztopine običajno sledi staranju. Staranje je padavina dela elementov ali spojin iz prenasičene raztopine, da bi dali zaželene lastnosti.

Zlitine, ki jih ni mogoče zdraviti, pridobijo svoje optimalne mehanske lastnosti s kaljenjem seva. Utrjevanje napetosti je metoda povečanja moči z uporabo hladnega dela.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Osnovne oznake temperature

Tabela 3

Poleg osnovne oznake temperature obstajata dve kategoriji pododdelkov, ena pa obravnava "H" temperament - utrjevanje napetosti, drugi pa se ukvarja z oznako "T" - termično obdelano oznako.

Pododdelki HProm - sev utrjenega

Prva številka po H označuje osnovno operacijo:
H1- samo sev utrjenega.
H2- sev utrjenega in delno žaženega.
H3- sev utrjenega in stabiliziran.
H4- sev utrjenega in lakiranega ali pobarvanega.

Druga številka po H kaže stopnjo utrjevanja napetosti:
HX2- Quarter Hard HX4- napol trdi HX6-Tri četrtine težko
HX8- Popolna trda HX9- dodatno težko

Pododdelki T -temperature - toplotno obdelani

T1- Seveda starane po hlajenju iz povišanega procesa oblikovanja temperature, kot je ekstrudiranje.
T2- Hladno je delovalo po ohlajanju iz povišanega procesa oblikovanja temperature in nato naravno starano.
T3- raztopina toplotno obdelana, hladna obdelana in naravno stara.
T4- raztopina toplotno obdelana in naravno stara.
T5- umetno starane po hlajenju iz povišanega procesa oblikovanja temperature.
T6- raztopina toplotno obdelana in umetno stara.
T7- raztopina toplotno obdelana in stabilizirana (prekrivana).
T8- Rešitev toplotno obdelana, hladna in umetno stara.
T9- Rešitev toplotno obdelane, umetno stara in hladna.
T10- Hladno je delovalo po ohlajanju iz povišanega procesa oblikovanja temperature in nato umetno starane.

Dodatne števke kažejo na lajšanje stresa.
Primeri:
TX51ali txx51- Stres, ki ga je raztezalo.
TX52ali txx52- Stres, olajšan s stiskanjem.

Aluminijeve zlitine in njihove značilnosti- Če upoštevamo sedem serij kovanih aluminijevih zlitin, bomo cenili njihove razlike in razumeli njihove aplikacije in značilnosti.

Zlitine serije 1xxx-(Neplodno obdelano-z končno natezno trdnostjo od 10 do 27 KSI) Ta serija se pogosto imenuje čista aluminijasta serija, ker mora imeti 99,0% minimalni aluminij. So privajeni. Vendar pa zaradi svojega ozkega taljenja zahtevajo določene premisleke, da bi ustvarili sprejemljive postopke varjenja. Če se šteje za izdelavo, so te zlitine izbrane predvsem za svojo vrhunsko korozijsko odpornost, na primer v specializiranih kemičnih rezervoarjih in cevovodih ali za odlično električno prevodnost kot v aplikacijah za avtobusne palice. Te zlitine imajo razmeroma slabe mehanske lastnosti in bi jih redko upoštevali za splošne strukturne aplikacije. Te osnovne zlitine so pogosto varjene z ujemajočim se polnilnim materialom ali z zlitinami 4xxx polnil, ki so odvisne od zahtev glede uporabe in zmogljivosti.

2xxx serije zlitine- (toplotno obdelano - z končno natezno trdnostjo od 27 do 62 KSI) To so aluminijeve / bakrene zlitine (bakreni dodatki, ki se gibljejo od 0,7 do 6,8%) in so visoke trdnosti, zlitine z visoko zmogljivostjo, ki se pogosto uporabljajo za vesoljsko in letalo. Imajo odlično moč v širokem razponu temperature. Nekatere od teh zlitin se zaradi njihove dovzetnosti za vroče pokanje in stresno korozijsko pokanje štejejo za nevarni procesi varjenja. Vendar so drugi zelo uspešno varjeni z loki s pravilnimi postopki varjenja. Ti osnovni materiali so pogosto varjeni z zlitinami serije 2xxx serije 2xxx, zasnovane tako, da ustrezajo njihovi zmogljivosti, včasih pa jih je mogoče variti s polnili 4xxx serije, ki vsebujejo silicij ali silicij in baker, odvisno od zahtev za uporabo in storitve.

3xxx serije zlitine-(nerazlično zdravljenje-z končno natezno trdnostjo od 16 do 41 KSI) To so aluminijaste / manganske zlitine (dodatki mangana, ki segajo od 0,05 do 1,8%) in so zmerne trdnosti, imajo dobro korozijsko odpornost, dobro formalnost in so primerni za uporabo pri povišanih temperaturah. Ena njihovih prvih uporab so bili lonci in ponve, danes pa so glavna sestavina za toplotne izmenjevalnike v vozilih in elektrarnah. Njihova zmerna moč pa pogosto preprečuje njihovo upoštevanje za strukturne aplikacije. Te osnovne zlitine so varjene z zlitinami polnil 1xxx, 4xxx in 5xxx serije, odvisne od njihove posebne kemije ter posebnih potreb po uporabi in storitvah.

4xxx serije zlitine-(Toplotno obdelano in negrevanje, ki ga je mogoče zdraviti-z končno natezno trdnostjo od 25 do 55 ksi) To so aluminijeve / silicijeve zlitine (dodatki silicijevega silicija, ki se gibljejo od 0,6 do 21,5%) in so edina serija, ki vsebuje tako toplotno obdelavo kot tudi zlitine, ki jih ni mogoče zdraviti. Silicij, ko ga dodamo aluminiju, zmanjšuje njegovo tališče in izboljšuje njegovo pretočnost, ko se stalje. Te značilnosti so zaželene za polnilne materiale, ki se uporabljajo tako za fuzijsko varjenje kot za trženje. Posledično se ta serija zlitin pretežno najde kot gradivo za polnilo. Silicij, neodvisno v aluminiju, je mogoče zdraviti; Vendar pa so bile številne te silicijeve zlitine zasnovane tako, da imajo dodatke magnezija ali bakra, kar jim omogoča, da se ugodno odzovejo na toplotno obdelavo raztopine. Običajno se te zlitine za polnjenje, ki ga je mogoče toplotno obdelati, uporabljajo le, če je treba varjeno komponento podvržene toplotnim zdravljenjem z zvara.

Zlitine serije 5xxx-(ne toplotno zdravljenje-z končno natezno trdnostjo od 18 do 51 KSI) To so aluminijeve / magnezijeve zlitine (dodatki magnezija od 0,2 do 6,2%) in imajo najvišjo trdnost zlitin, ki jih ni mogoče zdraviti. Poleg tega je ta serija zlitine zlahka varjena, zato se zaradi teh razlogov uporabljajo za najrazličnejše aplikacije, kot so ladjedelnica, prevoz, tlačna posoda, mostovi in ​​zgradbe. Magnezijeve bazne zlitine so pogosto varjene z zlitinami polnil, ki so izbrane po obravnavi vsebnosti magnezija v osnovnem materialu in pogoji uporabe in servis varjene komponente. Zlitine v tej seriji z več kot 3,0% magnezijem niso priporočljive za povišano temperaturno storitev nad 150 stopinj F zaradi njihovega potenciala za preobčutljivost in kasnejšo dovzetnost za stres korozije. Osnovne zlitine z manj kot približno 2,5% magnezija se pogosto uspešno privabljajo z zlitinami serije 5xxx ali 4xxx. Osnovna zlitina 5052 je splošno prepoznana kot največja zlitina vsebnosti magnezija, ki jo je mogoče variti z zlitino serije 4xxx. Zaradi težav, povezanih z evtektičnim taljenjem in z njimi povezanimi slabimi mehanskimi lastnostmi, ni priporočljivo zvariti materiala v tej seriji zlitin, ki vsebujejo večje količine magnezija s polnili 4xxx serije. Višji magnezijevi osnovni materiali so varjeni samo z zlitinami polnil 5xxx, ki se na splošno ujemajo z osnovno sestavo zlitin.

Zlitine serije 6xxx- (toplotno obdelano - z končno natezno trdnostjo od 18 do 58 ksi) To so aluminij / magnezij - silicijeve zlitine (magnezij in silicijev dodajanje okoli 1,0%) in jih najdemo v celotni industriji izdelave varjenja, ki se pretežno uporabljajo v obliki ektuzij in vključeni v številne strukturne komponente. Dodatek magnezija in silicija v aluminij ustvari spojino magnezijevega silicida, kar zagotavlja ta material, da postane raztopina toplotno obdelana za izboljšano trdnost. Te zlitine so naravno strjene, občutljive na razpoke in zaradi tega ne smejo biti samodejno varjene loke (brez polnilnega materiala). Dodajanje ustreznih količin materiala za polnjenje med postopkom varjenja z lokom je bistvenega pomena za redčenje osnovnega materiala in s tem preprečilo vroče težave z razpokanjem. Zvajani so tako z materiali 4xxx in 5xxx polnila, odvisni od zahtev za aplikacijo in storitve.

Zlitine serije 7xxx- (toplotno obdelano - z končno natezno trdnostjo od 32 do 88 KSI) To so aluminijeve / cinkove zlitine (dodatki cinka od 0,8 do 12,0%) in vsebujejo nekatere najvišje trdnosti aluminijeve zlitine. Te zlitine se pogosto uporabljajo v visoko zmogljivih aplikacijah, kot so letala, vesoljska in tekmovalna športna oprema. Tako kot serija zlitin 2xxx tudi ta serija vključuje zlitine, ki veljajo za neprimerne kandidate za varjenje z lokom, in druge, ki so pogosto uspešno varjeni z lokom. Pogosto varjene zlitine v tej seriji, kot je 7005, so pretežno varjene z zlitinami serije 5xxx.

Povzetek- Današnje aluminijeve zlitine, skupaj z različnimi napetostmi, vsebujejo široko in vsestransko paleto proizvodnih materialov. Za optimalno oblikovanje izdelkov in uspešen razvoj postopkov varjenja je pomembno razumeti razlike med številnimi razpoložljivimi zlitinami in njihovimi različnimi značilnostmi učinkovitosti in varčevanja. Pri razvijanju postopkov varjenja za te različne zlitine je treba upoštevati posebno zlitino, ki se vari. Pogosto se govori, da lok aluminija ni težko, "je samo drugače". Verjamem, da je pomemben del razumevanja teh razlik seznaniti z različnimi zlitinami, njihovimi značilnostmi in njihovim identifikacijskim sistemom.