Med veksten av aluminium innen sveisefabrikasjonsindustrien, og dens aksept som et utmerket alternativ til stål for mange bruksområder, er det økende krav til de som er involvert i å utvikle aluminiumsprosjekter for å bli mer kjent med denne gruppen av materialer. For å forstå aluminium fullt ut, anbefales det å starte med å bli kjent med aluminiumsidentifikasjons- / betegnelsessystemet, de mange tilgjengelige aluminiumslegeringene og deres egenskaper.

Aluminiumslegeringens temperament og betegnelsessystem- I Nord -Amerika er Aluminium Association Inc. ansvarlig for tildeling og registrering av aluminiumslegeringer. For øyeblikket er det over 400 smidd aluminium og smidde aluminiumslegeringer og over 200 aluminiumslegeringer i form av støpegods og ingots registrert i Aluminium Association. Legeringens kjemiske sammensetningsgrenser for alle disse registrerte legeringene er inneholdt i aluminiumsforeningensTealbokmed tittelen “Internasjonale legeringsbetegnelser og kjemiske sammensetningsgrenser for smidd aluminium og smidde aluminiumslegeringer” og i deresRosa bokmed tittelen “Betegnelser og kjemiske sammensetningsgrenser for aluminiumslegeringer i form av støping og ingot. Disse publikasjonene kan være ekstremt nyttige for sveiseingeniøren når de utvikler sveiseprosedyrer, og når vurderingen av kjemi og dens tilknytning til sprekkfølsomhet er av betydning.

Aluminiumslegeringer kan kategoriseres i en rekke grupper basert på det spesielle materialets egenskaper som dets evne til å svare på termisk og mekanisk behandling og det primære legeringselementet som er lagt til aluminiumslegeringen. Når vi vurderer nummererings- / identifikasjonssystemet som brukes til aluminiumslegeringer, identifiseres ovennevnte egenskaper. De smidde og støpte aluminumene har forskjellige identifikasjonssystemer. Svingesystemet er et firesifret system og støpegodsene som har et 3-sifret og 1-decimal stedsystem.

Smidd legeringsbetegnelsessystem- Vi skal først vurdere det 4-sifrede utførte identifikasjonssystemet for aluminiumslegering. Det første sifferet (Xxxx) indikerer det viktigste legeringselementet, som er blitt tilsatt aluminiumslegeringen og brukes ofte til å beskrive aluminiumslegeringsserien, IE, 1000 -serien, 2000 -serien, 3000 -serien, opp til 8000 -serien (se tabell 1).

Det andre enkeltsifret (xXxx), hvis forskjellig fra 0, indikerer en modifisering av den spesifikke legeringen, og tredje og fjerde sifre (xxXX) er vilkårlige tall gitt for å identifisere en spesifikk legering i serien. Eksempel: I legering 5183 indikerer nummer 5 at det er av magnesiumlegeringsserien, 1 indikerer at det er 1^stEndring av den originale legeringen 5083, og 83 identifiserer den i 5xxx -serien.

Det eneste unntaket fra dette legeringsnummereringssystemet er med 1xxx -serien aluminiumslegeringer (rene aluminum), i så fall gir de to siste sifrene minimum aluminiumsprosent over 99%, dvs. legering 13(50)(99,50% minimum aluminium).

Smidd aluminiumslegeringsbetegnelsessystem

Tabell 1

Støpt legeringsbetegnelse- Betegnelsessystemet for støpt legering er basert på en 3-sifret pluss desimalbetegnelse xxx.x (dvs. 356.0). Det første sifferet (Xxx.x) indikerer det viktigste legeringselementet, som er lagt til aluminiumslegeringen (se tabell 2).

Cast Aluminium Alloy Betegnesystem

Tabell 2

Andre og tredje sifre (xXX.x) er vilkårlige tall gitt for å identifisere en spesifikk legering i serien. Antallet etter desimalpunktet indikerer om legeringen er en støping (.0) eller en ingot (.1 eller .2). Et prefiks for store bokstaver indikerer en modifisering av en spesifikk legering.
Eksempel: legering - A356.0 hovedstaden A (Axxx.x) indikerer en modifisering av legering 356.0. Nummer 3 (a3xx.x) indikerer at det er av silisium pluss kobber- og/eller magnesiumserie. 56 i (øks56.0) identifiserer legeringen i 3xx.x -serien, og .0 (Axxx.0) indikerer at det er en endelig formstøping og ikke en ingot.

Aluminiums temperament -betegnelsessystem -Hvis vi vurderer de forskjellige seriene med aluminiumslegeringer, vil vi se at det er betydelige forskjeller i deres egenskaper og påfølgende anvendelse. Det første poenget å gjenkjenne, etter å ha forstått identifikasjonssystemet, er at det er to utpreget forskjellige typer aluminium i serien som er nevnt over. Dette er varmebehandlingsbare aluminiumslegeringer (de som kan få styrke gjennom tilsetning av varme) og de ikke-varmebehandlingsbare aluminiumslegeringene. Denne skillet er spesielt viktig når du vurderer påvirkningene av buesveising på disse to typene materialer.

1xxx, 3xxx og 5xxx-serien smidde aluminiumslegeringer er ikke-varmebehandlede og kan bare haddisk. 2xxx, 6xxx og 7xxx-serien smidde aluminiumslegeringer er varmebehandlingsbar og 4xxx-serien består av både varmebehandlingsbar og ikke-varmebehandlingslegeringer. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x og 7xx.x -serien støpelegeringer er varmebehandling. Stamme herding brukes ikke generelt på støpegods.

Varmebehandlingslegeringene skaffer seg sine optimale mekaniske egenskaper gjennom en prosess med termisk behandling, de vanligste termiske behandlingene er oppløsningsvarmebehandling og kunstig aldring. Løsning Varmebehandling er prosessen med å varme opp legeringen til en forhøyet temperatur (rundt 990 grader. F) for å sette legeringselementene eller forbindelsene i løsning. Dette blir fulgt av slukking, vanligvis i vann, for å produsere en overmettet løsning ved romtemperatur. Løsningsvarmebehandling følges vanligvis av aldring. Aldring er nedbøren av en del av elementene eller forbindelsene fra en overmettet løsning for å gi ønskelige egenskaper.

De ikke-varmebehandlede legeringene skaffer seg sine optimale mekaniske egenskaper gjennom belastningsherding. Belastning herding er metoden for å øke styrken gjennom påføring av kaldt arbeid.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

De grunnleggende temperamentbetegnelsene

Tabell 3

Videre til den grunnleggende temperamentbetegnelsen, er det to underavdelingskategorier, den ene adresserer “H” -temperaturen - belastningsherding, og den andre som adresserer “T” -templaret - termisk behandlet betegnelse.

Underavdelinger av H -temperament - Stamme herdet

Det første sifferet etter H indikerer en grunnleggende operasjon:
H1- Stamme bare herdet.
H2- Stamme herdet og delvis annealert.
H3- Stamme herdet og stabilisert.
H4- Stamme herdet og lakkert eller malt.

Det andre sifferet etter H indikerer graden av belastningsherding:
HX2- kvart hard HX4- Halv hard HX6-tre fjerdedeler hardt
HX8- Full hard HX9- ekstra hardt

Underavdelinger av T Temper - termisk behandlet

T1- Naturlig eldet etter avkjøling fra en forhøyet temperaturformingsprosess, for eksempel ekstrudering.
T2- Forkjølelse arbeidet etter avkjøling fra en forhøyet temperaturformingsprosess og deretter naturlig eldet.
T3- Løsning varmebehandlet, kaldt og naturlig eldet.
T4- Løsning varmebehandlet og naturlig eldet.
T5- Kunstig eldet etter avkjøling fra en forhøyet temperaturformingsprosess.
T6- Løsning varmebehandlet og kunstig alderen.
T7- Løsning varmebehandlet og stabilisert (overaged).
T8- Løsning varmebehandlet, kaldtarbeidet og kunstig eldet.
T9- Løsningsvarmebehandlet, kunstig alderen og kaldt fungerte.
T10- Kaldt jobbet etter avkjøling fra en forhøyet temperaturformingsprosess og deretter kunstig eldet.

Ytterligere sifre indikerer stressavlastning.
Eksempler:
TX51eller TXX51- Stress lettet ved å strekke seg.
TX52eller TXX52- Stress lettet ved komprimering.

Aluminiumslegeringer og deres egenskaper- Hvis vi vurderer de syv seriene med smidde aluminiumslegeringer, vil vi sette pris på forskjellene deres og forstå deres anvendelser og egenskaper.

1xxx -serien legeringer-(ikke-varmebehandling-med den ultimate strekkfastheten på 10 til 27 KSI) blir denne serien ofte referert til som den rene aluminiumsserien fordi det er påkrevd å ha 99,0% minimum aluminium. De er sveisbare. På grunn av deres smale smelteområde krever de imidlertid visse hensyn for å produsere akseptable sveiseprosedyrer. Når de vurderes for fabrikasjon, blir disse legeringene valgt først og fremst for sin overlegne korrosjonsmotstand som i spesialiserte kjemiske stridsvogner og rør, eller for deres utmerkede elektriske ledningsevne som i bussstangsapplikasjoner. Disse legeringene har relativt dårlige mekaniske egenskaper og vil sjelden bli vurdert for generelle strukturelle anvendelser. Disse baselegeringene er ofte sveiset med matchende fyllmateriale eller med 4xxx påfyllingslegeringer avhengig av påføring og ytelseskrav.

2xxx -serien legeringer- (Varmebehandling - med den endelige strekkfastheten på 27 til 62 ksi) Dette er aluminium / kobberlegeringer (kobbertilsetninger fra 0,7 til 6,8%), og er høye styrke, høye ytelsesleger som ofte brukes til applikasjoner for luftfart og fly. De har utmerket styrke over et bredt temperaturområde. Noen av disse legeringene anses som ikke-sveisbare av ARC-sveiseprosessene på grunn av deres mottakelighet for varm sprekker og stresskorrosjonssprekker; Imidlertid er andre bue sveiset veldig vellykket med riktige sveiseprosedyrer. Disse basismaterialene er ofte sveiset med 2xxx -serie -legeringer med høy styrke som er designet for å matche ytelsen, men kan noen ganger sveises med 4xxx -serien fyllstoffer som inneholder silisium eller silisium og kobber, avhengig av applikasjons- og servicekravene.

3xxx -serie -legeringer-(ikke-varmebehandling-med den ultimate strekkfastheten på 16 til 41 KSI) Dette er aluminium / manganlegeringer (mangan-tilsetninger fra 0,05 til 1,8%) og har moderat styrke, har god korrosjonsmotstand, god formbarhet og er egnet til bruk ved høye temperaturer. En av deres første bruksområder var potter og panner, og de er den viktigste komponenten i dag for varmevekslere i kjøretøy og kraftverk. Deres moderate styrke utelukker imidlertid ofte hensyn til strukturelle anvendelser. Disse baselegeringene er sveiset med 1xxx, 4xxx og 5xxx -serie -legeringslegeringer, avhengig av deres spesifikke kjemi og spesielle anvendelses- og servicekrav.

4xxx -serien legeringer-(Varmebehandlingsbar og ikke-varmebehandling-med den endelige strekkfastheten på 25 til 55 ksi) Dette er aluminium / silisiumlegeringer (silisiumtilsetninger fra 0,6 til 21,5%) og er den eneste serien som inneholder både varmebehandlingsbehandling og ikke-varmebehandlingsbaserte legeringer. Silisium, når den blir tilsatt aluminium, reduserer smeltepunktet og forbedrer dens fluiditet når den smeltes. Disse egenskapene er ønskelige for fyllmaterialer som brukes til både fusjonssveising og lodding. Følgelig er denne serien av legeringer hovedsakelig funnet som fyllmateriale. Silisium, uavhengig av aluminium, er ikke-varmebehandlingsbar; Imidlertid er en rekke av disse silisiumlegeringene designet for å ha tilsetning av magnesium eller kobber, noe som gir dem muligheten til å svare positivt på løsnings varmebehandling. Vanligvis brukes disse varmebehandlingsbare fylllegeringene bare når en sveiset komponent skal utsettes for termiske behandlinger etter sveising.

5xxx Series -legeringer-(ikke-varmebehandling-med den ultimate strekkfastheten på 18 til 51 ksi) Dette er aluminium / magnesiumlegeringer (magnesiumtilsetninger fra 0,2 til 6,2%) og har den høyeste styrken til de ikke-varmebehandlingsregeringene. I tillegg er denne legeringsserien lett sveisbar, og av disse grunnene brukes de til et bredt utvalg av bruksområder som skipsbygging, transport, trykkfartøy, broer og bygninger. Magnesiumbase -legeringene er ofte sveiset med fylllegeringer, som er valgt etter vurdering av magnesiuminnholdet i basismaterialet, og applikasjonen og serviceforholdene til den sveisede komponenten. Legeringer i denne serien med mer enn 3,0% magnesium anbefales ikke for forhøyet temperaturtjeneste over 150 grader F på grunn av deres potensial for sensibilisering og påfølgende mottakelighet for stresskorrosjonssprekker. Baselegeringer med mindre enn omtrent 2,5% magnesium er ofte sveiset med suksess med 5xxx- eller 4xxx -serien på fyllstofflegeringer. Base -legeringen 5052 er generelt anerkjent som den maksimale magnesiuminnholdsbase -legeringen som kan sveises med en 4xxx -serie fyllstofflegering. På grunn av problemer forbundet med eutektisk smelting og tilhørende dårlige as-sveisede mekaniske egenskaper, anbefales det ikke å sveise materiale i denne legeringsserien, som inneholder høyere mengder magnesium med 4xxx-serien. De høyere magnesiumbaserte materialene er bare sveiset med 5xxx fylllegeringer, som generelt samsvarer med baselegeringssammensetningen.

6xxx -serie -legeringer- (Varmebehandling - med den ultimate strekkfastheten på 18 til 58 ksi) Dette er aluminium / magnesium - silisiumlegeringer (magnesium og silisium tilsetning på rundt 1,0%) og finnes mye i sveisefabrikasjonen, brukt hovedsakelig i form av ekstrudering og inkorporert i mange strukturer. Tilsetning av magnesium og silisium til aluminium gir en forbindelse av magnesiumsilicide, som gir dette materialet sin evne til å bli løsningsvarme behandlet for forbedret styrke. Disse legeringene er naturlig størkningssprekker følsomme, og av denne grunn skal de ikke være bue sveiset autogent (uten fyllmateriale). Tilsetning av tilstrekkelige mengder fyllmateriale under buesveiseprosessen er avgjørende for å gi fortynning av basismaterialet, og dermed forhindre det varme sprekkerproblemet. De er sveiset med både 4xxx og 5xxx fyllmaterialer, avhengig av applikasjons- og tjenestekravene.

7xxx Series -legeringer- (Varmebehandling - med den ultimate strekkfastheten på 32 til 88 ksi) Dette er aluminium / sinklegeringer (sinktilsetning fra 0,8 til 12,0%) og utgjør noen av de høyeste styrke aluminiumslegeringene. Disse legeringene brukes ofte i høyytelsesapplikasjoner som fly, romfart og konkurrerende sportsutstyr. I likhet med 2xxx -serien med legeringer, inkluderer denne serien legeringer som anses som uegnet kandidater for bue -sveising, og andre, som ofte er bue sveiset. De ofte sveisede legeringene i denne serien, for eksempel 7005, er overveiende sveiset med 5xxx -seriens fyllstofflegeringer.

Sammendrag- Dagens aluminiumslegeringer, sammen med sine forskjellige frister, omfatter et bredt og allsidig spekter av produksjonsmaterialer. For optimal produktdesign og vellykket utvikling av sveiseprosedyrer, er det viktig å forstå forskjellene mellom de mange legeringene som er tilgjengelige og deres forskjellige ytelses- og sveisbarhetsegenskaper. Når du utvikler buesveiseprosedyrer for disse forskjellige legeringene, må det tas hensyn til den spesifikke legeringen som blir sveiset. Det sies ofte at bue sveising av aluminium ikke er vanskelig, "det er bare annerledes". Jeg tror at en viktig del av å forstå disse forskjellene er å bli kjent med de forskjellige legeringene, deres egenskaper og identifikasjonssystem.