S rastom aluminija u industriji izrade zavarivanja i njegovim prihvaćanjem kao izvrsnoj alternativi čeliku za mnoge primjene, sve je više zahtjevi za one koji su uključeni u razvoj aluminijskih projekata kako bi se više upoznali s ovom skupinom materijala. Da biste u potpunosti razumjeli aluminij, preporučljivo je započeti tako što ćete se upoznati s aluminijskim sustavom identifikacije / imenovanja, mnogim dostupnim aluminijskim legurama i njihovim karakteristikama.

Sustav temperature aluminijske legure i imenovanja- U Sjevernoj Americi, Aluminijska udruga Inc. odgovorna je za dodjelu i registraciju aluminijskih legura. Trenutno postoji preko 400 kovanih aluminija i kovanih aluminijskih legura i preko 200 aluminijskih legura u obliku odljeva i ingota registriranih u aluminijskoj udruzi. Granice kemijskog sastava legura za sve ove registrirane legure sadržane su u aluminijskoj udruziKnjiga tealpod nazivom "Međunarodne oznake legura i ograničenja kemijskog sastava za kovane aluminijske i kovane aluminijske legure" i u njihovimRužičasta knjigaPod naslovom „Oznake i ograničenja kemijskog sastava za aluminijske legure u obliku odljeva i ingota. Ove publikacije mogu biti izuzetno korisne inženjeru zavarivanja prilikom razvijanja postupaka zavarivanja, a kada je razmatranje kemije i povezanosti s osjetljivošću na pukotinu od važnosti.

Aluminijske legure mogu se kategorizirati u brojne skupine na temelju karakteristika određenog materijala kao što je njegova sposobnost reagiranja na toplinsko i mehaničko liječenje i primarni legirajući element koji je dodan u aluminijsku leguru. Kada razmotrimo sustav numeriranja / identifikacije koji se koristi za aluminijske legure, identificirane su gornje karakteristike. Kovani i lijevani aluminij imaju različite sustave identifikacije. Kovani sustav je četveroznamenkasti sustav, a odljevi s troznamenkastim i 1-decimalnim sustavom mjesta.

Sustav označavanja kovanih legura- Prvo ćemo razmotriti četveroznamenkasti sustav identifikacije kovane aluminijske legure. Prva znamenka (Xxxx) označava glavni legirajući element, koji je dodan aluminijskoj leguri i često se koristi za opisivanje serije aluminijske legure, IE, serije 1000, serija 2000, 3000 serija, do 8000 serija (vidi tablicu 1).

Druga jednoznaznateljica (xXxx), ako se razlikuje od 0, ukazuje na izmjenu određene legure i treću i četvrtu znamenku (xxXX) su proizvoljni brojevi dani za identificiranje određene legure u seriji. Primjer: U leguri 5183, broj 5 ukazuje na to da je od serije magnezija legura, 1 označava da je to 1^stIzmjena originalne legure 5083, a 83 identificira ga u seriji 5xxx.

Jedina iznimka od ovog sustava za numeriranje legura je s aluminijskim legurama serije 1xxx serije (čisti aluminij), u tom slučaju, posljednje 2 znamenke pružaju minimalni aluminijski postotak iznad 99%, tj, legura 13(50)(99,50% minimalni aluminij).

Kovani sustav označavanja aluminijske legure

Tablica 1

Oznaka legura- Sustav označavanja legure od lijevanih legura temelji se na decimalnoj oznaci s 3 znamenke xxx.x (tj. 356.0). Prva znamenka (Xxx.x) označava glavni legirajući element, koji je dodan u aluminijsku leguru (vidi tablicu 2).

Lijevani sustav za označavanje aluminijske legure

Tablica 2

Druga i treća znamenki (xXX.x) su proizvoljni brojevi dani za identificiranje određene legure u seriji. Broj koji slijedi decimalna točka pokazuje je li legura lijevanje (.0) ili ingot (.1 ili .2). Prefiks kapitalnog pisma ukazuje na izmjenu određene legure.
Primjer: legura - A356.0 Kapital A (Axxx.x) označava izmjenu legure 356.0. Broj 3 (a3xx.x) ukazuje na to da je silikon plus bakar i/ili magnezijev seriju. 56 in (sjekira56.0) identificira leguru unutar serije 3xx.x i .0 (AXXX.0) Označava da je to konačni oblik lijevanja, a ne ingot.

Sustav označavanja aluminija -Ako razmotrimo različite serije aluminijskih legura, vidjet ćemo da postoje značajne razlike u njihovim karakteristikama i posljedičnoj primjeni. Prva točka koja je prepoznala, nakon razumijevanja identifikacijskog sustava, je da postoje dvije izrazito različite vrste aluminija unutar gore spomenute serije. To su aluminijske legure koje se mogu liječiti toplinom (one koje mogu dobiti čvrstoću dodavanjem topline) i aluminijske legure koje se ne mogu zagrijavati. Ova je razlika posebno važna kada se uzme u obzir utjecaj zavarivanja luka na ove dvije vrste materijala.

Kovane aluminijske aluminijske legure 1xxx, 3xxx i 5xxx serije su bez topline i samo se mogu otvrdnuti. Kovane aluminijske aluminijske legure 2xxx, 6xxx i 7xxx serije su toplinske liječenje, a serija 4xxx sastoji se od legura u liječenju topline i bez topline. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x i 7xx.x legure serije serije mogu se liječiti toplinom. Očvršćivanje naprezanja općenito se ne primjenjuje na odljeve.

Legure koje se mogu liječiti toplinom stječu svoja optimalna mehanička svojstva postupkom toplinskog tretmana, a najčešći toplinski tretmani su toplinska obrada otopine i umjetno starenje. Otopina toplinska obrada je postupak zagrijavanja legure na povišenu temperaturu (oko 990 ° F) kako bi se legirajući elementi ili spojevi stavili u otopinu. Nakon toga slijedi gašenje, obično u vodi, za proizvodnju prenasićene otopine na sobnoj temperaturi. Toplina otopine obično se slijedi starenjem. Starenje je oborina dijela elemenata ili spojeva iz prenasićene otopine kako bi se dobila poželjna svojstva.

Legure koje se ne mogu zagrijavati stječu svoja optimalna mehanička svojstva kroz stvrdnjavanje. Očvršćivanje naprezanja je metoda povećanja snage primjenom hladnog rada.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Osnovne oznake temperature

Tablica 3

Nadalje, na osnovnoj temperaturi, postoje dvije kategorije podjele, jedna koja se bavi očvršćivanjem na temperament "H", a drugi se bavi nazivom "T", termički tretiranom oznakom.

Pododjeljci h temperamenta - naprezanje očvrsnuo

Prva znamenka nakon H označava osnovnu operaciju:
H1- samo naprezanje.
H2- soj se očvrsnuo i djelomično žarko.
H3- soj se očvrsnuo i stabilizirao.
H4- Opterećeno i lakirano ili obojeno.

Druga znamenka nakon H označava stupanj stvrdnjavanja naprezanja:
HX2- Quarter Hard HX4- napola tvrdo hx6-Tri četvrtine teško
HX8- puni tvrdi hx9- Extra Hard

Pododjeljci t temperature - termički obrađeni

T1- Prirodno ostari nakon hlađenja iz povišenog postupka oblikovanja temperature, poput ekstrudiranja.
T2- Hladno je djelovalo nakon hlađenja iz povišenog postupka oblikovanja temperature, a zatim prirodno ostarelo.
T3- Otopina koja je tretirana toplinom, hladno je radila i prirodno ostarila.
T4- Otopina toplina tretirana i prirodno ostare.
T5- Umjetno stare nakon hlađenja iz povišenog postupka oblikovanja temperature.
T6- Otopina toplina tretirana i umjetno stare.
T7- Otopina toplina tretirana i stabilizirana (prekomjerno).
T8- Otopina koja je tretirana toplinom, hladno je radila i umjetno ostarila.
T9- Otopina je tretirana toplinom, umjetno ostarela i hladna.
T10- Hladno je djelovalo nakon hlađenja iz povišenog postupka oblikovanja temperature, a zatim umjetno ostarelo.

Dodatne znamenke ukazuju na ublažavanje stresa.
Primjeri:
TX51ili txx51- Stres se oslobodio istezanja.
TX52ili txx52- Stres ublažen komprimiranjem.

Aluminijske legure i njihove karakteristike- Ako uzmemo u obzir sedam serija kovanih aluminijskih legura, cijenit ćemo njihove razlike i razumjeti njihove primjene i karakteristike.

1xxx serije legure-(Non-gric liječenje-s krajnjom vlačnom čvrstoćom od 10 do 27 ksi) Ova serija često se naziva čista aluminijska serija jer je potrebno imati 99,0% minimalnog aluminija. Oni se mogu zavariti. Međutim, zbog svog uskog raspona taljenja, zahtijevaju određena razmatranja kako bi proizveli prihvatljive postupke zavarivanja. Ako se razmotre za izradu, ove legure odabiru se prvenstveno za njihovu superiornu otpornost na koroziju, poput specijaliziranih kemijskih spremnika i cjevovoda, ili za njihovu izvrsnu električnu vodljivost kao u aplikacijama za sabirnice. Te legure imaju relativno loša mehanička svojstva i rijetko bi se razmatrale za opće strukturne primjene. Ove bazne legure često su zavarene s odgovarajućim materijalom za punjenje ili s 4xxx legurama za punjenje ovisno o zahtjevima za primjenu i performanse.

Legure serije 2xxx- (Toplinsko liječenje - s krajnjom vlačnom čvrstoćom od 27 do 62 ksi) to su aluminijske / bakrene legure (dodaci bakra u rasponu od 0,7 do 6,8%), a visoke su snage, visoke legure visokih performansi koje se često koriste za zrakoplovne i zrakoplovne primjene. Imaju izvrsnu čvrstoću u širokom rasponu temperature. Neke od ovih legura smatraju se nevažnim procesima zavarivanja luka zbog njihove osjetljivosti na vruće pucanje i pucanje korozije stresa; Međutim, drugi su luk vrlo uspješno zavareni s ispravnim postupcima zavarivanja. Ovi osnovni materijali često su zavareni s legurama punila visoke čvrstoće 2xxx serije dizajnirane kako bi odgovarale njihovim performansama, ali ponekad se mogu zavariti punilima 4xxx serije koja sadrže silicij ili silicij i bakar, ovisno o zahtjevima za primjenu i uslugu.

3xxx serije legure-(Non-gric liječenje-s krajnjom vlačnom čvrstoćom od 16 do 41 ksi) to su aluminijske / manganske legure (dodaci mangana u rasponu od 0,05 do 1,8%) i umjerene su čvrstoće, imaju dobru otpornost na koroziju, dobru formabilnost i prikladni su za upotrebu pri uzvišenim temperaturama. Jedna od njihovih prvih namjena bila je lonci i tave, a danas su glavna komponenta za izmjenjivače topline u vozilima i elektranama. Njihova umjerena čvrstoća, međutim, često sprečava njihovo razmatranje strukturnih primjena. Ove bazne legure zavarene su s legurama punila 1xxx, 4xxx i 5xxx, ovisno o njihovoj specifičnoj kemiji i posebnim zahtjevima za primjenu i uslugu.

4xxx serije legure-(toplinski u liječenim i bez topline-s vrhunskom vlačnom čvrstoćom od 25 do 55 ksi) to su aluminijske / silicijske legure (dodaci silicija u rasponu od 0,6 do 21,5%) i jedina su serija koja sadrže i legure u liječenju topline i neplaćenja. Silicij, kada se doda u aluminij, smanjuje točku taljenja i poboljšava fluidnost kada se rastopi. Ove su karakteristike poželjne za materijale za punjenje koji se koriste i za fuzijsko zavarivanje i za lemljenje. Slijedom toga, ova serija legura pretežno se nalazi kao materijal za punjenje. Silicij, neovisno u aluminiji, ne grijač je u liječenju; Međutim, nekoliko ovih silikonskih legura dizajnirano je tako da imaju dodatak magnezija ili bakra, što im pruža mogućnost da povoljno reagiraju na toplinsku obradu otopine. Obično se ove legure punila za toplinu koriste samo ako se zavarena komponenta podvrgne nakon toplinskog tretmana za zavarivanje.

5xxx serije legure-(Non-grijani liječenje-s krajnjom vlačnom čvrstoćom od 18 do 51 ksi) to su aluminijske / magnezijeve legure (dodaci magnezija u rasponu od 0,2 do 6,2%) i imaju najveću čvrstoću legura bez topline. Osim toga, ova serija legura lako je zavariti, a iz tih se razloga koriste za širok izbor aplikacija kao što su brodogradnja, transport, tlačna plovila, mostovi i zgrade. Legure magnezija često su zavarene legurama punila, koje su odabrane nakon razmatranja sadržaja magnezija u osnovnom materijalu, te uvjeti za primjenu i uslugu zavarene komponente. Legure u ovoj seriji s više od 3,0% magnezija ne preporučuju se za povišenu temperaturnu uslugu iznad 150 ° F zbog njihovog potencijala za osjetljivost i naknadne osjetljivosti na pucanje korozije stresa. Osnovne legure s manje od oko 2,5% magnezija često su uspješno zavarene s legurama punila 5xxx ili 4xxx serije. Osnovna legura 5052 općenito je prepoznata kao maksimalna legura baze magnezijevog sadržaja koja se može zavariti legurom punila 4xxx serije. Zbog problema povezanih s eutektičkim topljenjem i povezanim lošim mehaničkim svojstvima, ne preporučuje se zavarivati ​​materijal u ovoj seriji legura, koji sadrže veće količine magnezija s punilima serije 4xxx. Viši materijali magnezija zavareni su samo s legurama punila 5xxx, koje uglavnom odgovaraju sastav baznih legura.

Legure serije 6xxx- (Toplinsko liječenje - s krajnjom vlačnom čvrstoćom od 18 do 58 ksi) to su aluminij / magnezij - silicijske legure (dodaci magnezija i silicija od oko 1,0%) i nalaze se široko u cijeloj industriji izrade zavarivanja, koji se koriste u pretežno u obliku i uključenih u mnogim strukturalnim komponentima. Dodavanje magnezija i silicija u aluminij stvara spoj magnezijevog-silicida, koji ovom materijalu omogućuje njegovu sposobnost da se otopina toplina tretira radi poboljšane čvrstoće. Ove legure prirodno su očvršćivanje pukotina, a zbog toga ne bi trebalo biti lučno zavarivanje autogeno (bez materijala za punjenje). Dodavanje odgovarajućih količina materijala za punjenje tijekom postupka zavarivanja luka ključno je kako bi se omogućilo razrjeđivanje osnovnog materijala, čime se sprečava problem s vrućim pucanjem. Zavareni su s materijalima za punjenje 4xxx i 5xxx, ovisno o zahtjevima za prijavu i uslugu.

Legure serije 7xxx- (Toplinsko liječenje - s konačnom vlačnom čvrstoćom od 32 do 88 ksi) to su legure aluminija / cinka (dodaci cinka u rasponu od 0,8 do 12,0%) i sadrže neke od aluminijskih legura s najviše čvrstoće. Te se legure često koriste u aplikacijama visokih performansi kao što su zrakoplovi, zrakoplovni i konkurentna sportska oprema. Kao i 2xxx serija legura, i ova serija uključuje legure koje se smatraju neprikladnim kandidatima za lučno zavarivanje i druge, koji su često lučni zavareni. Obično zavarene legure u ovoj seriji, poput 7005, pretežno su zavarene legurama punila 5xxx.

Sažetak- Današnje aluminijske legure, zajedno s njihovim različitim temperaturama, sadrže širok i svestrani raspon proizvodnih materijala. Za optimalni dizajn proizvoda i uspješan razvoj zavarivanja, važno je razumjeti razlike između mnogih dostupnih legura i njihovih različitih karakteristika performansi i zavarivosti. Prilikom razvoja postupaka zavarivanja luka za ove različite legure, mora se razmotriti određenoj leguri koja se zavariva. Često se kaže da lučno zavarivanje aluminija nije teško, "samo je drugačije". Vjerujem da je važan dio razumijevanja tih razlika upoznati se s različitim legurama, njihovim karakteristikama i njihovim identifikacijskim sustavom.