Alumiinin kasvun myötä hitsauksen valmistusteollisuudessa ja sen hyväksyminen erinomaisena vaihtoehtona teräkselle monille sovelluksille, alumiiniprojektien kehittämisessä osallistujille on yhä enemmän vaatimuksia tutustua tähän materiaaliryhmään. Alumiinin ymmärtämiseksi on suositeltavaa aloittaa tutustumalla alumiinin tunnistus- / nimitysjärjestelmään, moniin käytettävissä oleviin alumiiniseoksiin ja niiden ominaisuuksiin.

Alumiiniseos- ja nimitysjärjestelmä- Pohjois -Amerikassa Alumiin Association Inc. on vastuussa alumiiniseosten allokoinnista ja rekisteröinnistä. Tällä hetkellä on yli 400 taistettua alumiini- ja taorattuja alumiini -seoksia ja yli 200 alumiiniseosia valu- ja harkkojen muodossa, jotka on rekisteröity alumiiniryhmään. Kaikkien näiden rekisteröityjen seoksen seoskemiallisen koostumuksen rajat sisältyvät alumiiniyhdistyksessäSinivihreänimeltään ”Kansainväliset seosnimitukset ja kemialliset koostumuksen rajat taistetuille alumiinille ja taistetuille alumiiniseoksille” ja niiden sisälläVaaleanpunainen kirjaAlumiiniseoksien nimitykset ja kemialliset koostumuksen rajat valustehtävien ja harkkien muodossa. Nämä julkaisut voivat olla erittäin hyödyllisiä hitsausinsinöörille hitsausmenettelyjen kehittämisessä ja kun kemian ja sen assosiaatio halkeaman herkkyyteen on tärkeää.

Alumiiniseokset voidaan luokitella useisiin ryhmiin, jotka perustuvat tietyn materiaalin ominaisuuksiin, kuten sen kyky reagoida lämpö- ja mekaaniseen käsittelyyn ja alumiiniseokseen lisättyyn ensisijaiseen seostamiselementtiin. Kun tarkastellaan alumiiniseoksissa käytettyä numerointi- / tunnistusjärjestelmää, yllä olevat ominaisuudet tunnistetaan. Tehtyillä ja valettuilla alumiinilla on erilaiset tunnistusjärjestelmät. Tehtyjärjestelmä on 4-numeroinen järjestelmä ja valut, joissa on 3-numeroinen ja 1-desimaalinen paikkajärjestelmä.

Takoileoksen nimitysjärjestelmä- Harkitsemme ensin 4-numerottua alumiiniseostunnistusjärjestelmää. Ensimmäinen numero (XXXX) osoittaa pääasiallisen seostuselementin, joka on lisätty alumiiniseokseseen ja jota käytetään usein kuvaamaan alumiiniseos -sarjaa, ts. 1000 -sarja, 2000 -sarja, 3000 -sarja, enintään 8000 sarjaa (katso taulukko 1).

Toinen yksinumeroinen (xXxx), jos se erilainen kuin 0, osoittaa tietyn seoksen ja kolmannen ja neljännen numeron modifikaation (xxXX) annetaan mielivaltaiset numerot sarjan tietyn seoksen tunnistamiseksi. Esimerkki: Seoksessa 5183 numero 5 osoittaa, että se on magnesiumseos -sarjaa, 1 osoittaa, että se on 1^stModifikaatio alkuperäiseen seokseen 5083, ja 83 tunnistaa sen 5xxx -sarjassa.

Ainoa poikkeus tähän seosnumerointijärjestelmään on 1xxx -sarjan alumiiniseoksissa (puhtaat alumiinit), jolloin kaksi viimeistä 2 numeroa tarjoaa vähimmäisalumiiniprosentin, joka on yli 99%, ts. Seos 13(50)(99,50% vähimmäisalumiini).

Tehty alumiiniseosnimitusjärjestelmä

Taulukko 1

Valettu seosnimitys- Cast Alloy -nimitysjärjestelmä perustuu 3-numeroiseen plus desimaalimerkintöön xxx.x (ts. 356.0). Ensimmäinen numero (XXX.X) osoittaa päälejeeromosan, joka on lisätty alumiiniseokseen (katso taulukko 2).

Valettu alumiiniseosnimitusjärjestelmä

Taulukko 2

Toinen ja kolmas numero (xXX.x) ovat mielivaltaisia ​​lukuja sarjan tiettyjen seoksen tunnistamiseksi. Desimaalin tarkkuudella seuraava luku osoittaa, onko seos valu (.0) vai harkko (.1 tai .2). Kirje -etuliite osoittaa muutoksen tietylle seokselle.
Esimerkki: Seos - A356.0 Pääkaupunki A (Axxx.x) osoittaa seoksen 356.0 modifioinnin. Numero 3 (a3xx.x) osoittaa, että se on pii plus kupari- ja/tai magnesiumsarja. 56 tuumaa (kirves56.0) tunnistaa seoksen 3xx.x -sarjassa ja .0 (axxx.0) Osoittaa, että se on lopullinen muoto, ei harkko.

Alumiinikammausjärjestelmä -Jos tarkastelemme alumiiniseosten erilaisia ​​sarjoja, näemme, että niiden ominaisuuksissa ja siitä johtuvassa sovelluksessa on huomattavia eroja. Ensimmäinen kohta tunnistamisjärjestelmän ymmärtämisen jälkeen on, että yllä mainitussa sarjassa on kaksi selvästi erityyppistä alumiinia. Nämä ovat lämpökäsitettävissä olevat alumiiniseokset (ne, jotka voivat saada lujuutta lisäämällä lämpöä) ja ei-lämmitettäviä alumiiniseoksia. Tämä ero on erityisen tärkeä, kun tarkastellaan kaarihitsauksen vaikutuksia näihin kahteen materiaaliin.

1xxx-, 3xxx- ja 5xxx-sarja, joka on tehty alumiini-seokset, eivät ole lämmitettäviä ja ne ovat vain kovettuvia. 2xxx-, 6xxx- ja 7xxx-sarja, joka on tehty alumiini-seokset, ovat lämpökäsitettävissä ja 4xxx-sarja koostuu sekä lämpökäsitettävissä olevista että ei-lämmitettävistä seoksista. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x ja 7xx.x -sarjan valettu seokset ovat lämpökäsitettävissä. Kannan kovettumista ei yleensä sovelleta valuihin.

Lämpökäsitettävissä olevat seokset hankkivat optimaaliset mekaaniset ominaisuudet lämpökäsittelyprosessin avulla, yleisimmät lämpökäsittelyt ovat liuoksen lämpökäsittely ja keinotekoinen ikääntyminen. Liuoslämpökäsittely on seoksen kuumentaminen kohonneeseen lämpötilaan (noin 990 astetta F) seostavien elementtien tai yhdisteiden asettamiseksi liuokseen. Tätä seuraa sammutus, yleensä vedessä, ylikyllästetyn liuoksen tuottamiseksi huoneenlämpötilassa. Liuoslämpökäsittelyä seuraa yleensä ikääntyminen. Ikääntyminen on osan elementtien tai yhdisteiden saostuminen ylikyllästetystä liuoksesta toivottujen ominaisuuksien tuottamiseksi.

Ei-lämmitettävät hoidettavat seokset saavat optimaalisen mekaanisen ominaisuutensa venymän kovettumisen avulla. Kannan kovettuminen on menetelmä voimakkuuden lisäämiseksi käyttämällä kylmätyötä.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Perusperusteen nimitykset

Taulukko 3

Perusperusteen nimeämisen lisäksi on olemassa kaksi alajakokategoriaa, joista toinen käsittelee H: n karkaisua - venymäkovettamista ja toinen "T" -perä - lämpökäsitellyn nimeämisen "T" -perä - lämpötilaan.

H -malttin alajaot - rasitus kovettuvat

Ensimmäinen numero H: n jälkeen osoittaa perustoimenpiteen:
H1- Verta vain kovettunut.
H2- Kanta kovettunut ja hehkutettu osittain.
H3- Kanta kovettunut ja stabiloitu.
H4- Kanta kovettunut ja lakattu tai maalattu.

Toinen numero H: n jälkeen osoittaa venymäkovettumisen asteen:
HX2- Neljänneksen kova HX4- Puoli kova HX6-Kolme neljäsosaa kovasti
HX8- Täysi kova HX9- erityisen kova

T -malttin alajaot - termisesti käsitellyt

T1- Luonnollisesti ikääntynyt jäähdytyksen jälkeen kohonneesta lämpötilan muotoiluprosessista, kuten suulakepuristamisesta.
T2- Kylmä työskenteli jäähtymisen jälkeen kohonneesta lämpötilan muotoiluprosessista ja sitten luonnollisesti ikääntynyt.
T3- Liuos lämpökäsitellyt, kylmät työskentelivät ja luonnollisesti ikääntyneet.
T4- Liuos lämpökäsitellyt ja luonnollisesti ikääntyneet.
T5- Keinotekoisesti vanhennettu jäähdytyksen jälkeen kohonneesta lämpötilan muotoiluprosessista.
T6- Liuos lämpökäsitellyt ja keinotekoisesti ikääntyneet.
T7- Liuos lämpökäsitetty ja stabiloitu (ylitetty).
T8- Ratkaisu lämpökäsitellyt, kylmä työt ja keinotekoisesti vanhennettu.
T9- Liuoslämpökäsitetty, keinotekoisesti ikääntynyt ja kylmä työskenteli.
T10- Kylmä työskenteli jäähtymisen jälkeen kohonneesta lämpötilan muotoiluprosessista ja sitten keinotekoisesti vanhennettu.

Lisä numerot osoittavat stressin lievittämisen.
Esimerkkejä:
TX51tai TXX51- Stressi, joka helpotettiin venyttämällä.
TX52tai TXX52- Stressi, joka on lievitetty puristamalla.

Alumiiniseokset ja niiden ominaisuudet- Jos tarkastelemme seitsemää taorattujen alumiiniseosten sarjaa, arvostamme niiden eroja ja ymmärrämme niiden sovellukset ja ominaisuudet.

1xxx -sarjan seokset-(ei-lämmitettävissä oleva-lopullisella vetolujuudella 10-27 KSI) Tätä sarjaa kutsutaan usein puhtaan alumiinisarjaksi, koska sen on oltava 99,0% vähimmäisalumiini. Ne ovat hitsattavia. Kuitenkin kapean sulamisalueensa vuoksi he vaativat tiettyjä näkökohtia hyväksyttävien hitsausmenettelyjen tuottamiseksi. Kun tarkastellaan valmistusta varten, nämä seokset valitaan ensisijaisesti niiden paremman korroosionkestävyyden suhteen, kuten erikoistuneissa kemiallisissa säiliöissä ja putkistoissa tai niiden erinomaisessa sähkönjohtavuudessa, kuten linja -autopalkkien sovelluksissa. Näillä seoksilla on suhteellisen huonot mekaaniset ominaisuudet, ja niitä harkitaan harvoin yleisiin rakennesovelluksiin. Nämä peruslejeeringit hitsataan usein vastaavalla täyteaineistolla tai 4xxx -täyteaseoksilla riippuen sovellus- ja suorituskykyvaatimuksista.

2xxx -sarjan seokset- (Lämmön hoidettavissa - lopullisella vetolujuudella 27 - 62 KSI) Nämä ovat alumiini / kupariseoksia (kuparilisäykset, jotka vaihtelevat välillä 0,7 - 6,8%) ja ovat korkean voimakkaita, korkean suorituskyvyn seoksia, joita käytetään usein ilmailu- ja lentokoneiden sovelluksiin. Heillä on erinomainen lujuus laajalla lämpötilaalueella. Joitakin näistä seoksista pidetään hitsaamattomia kaarihitsausprosesseilla, koska ne ovat alttiita kuumaan halkeiluun ja stressikorroosiohalkeiluun; Toiset ovat kuitenkin kaari hitsataan erittäin onnistuneesti oikeilla hitsausmenettelyillä. Nämä perusmateriaalit hitsataan usein korkean lujuuden 2xxx -sarjan täyttöseoksilla, jotka on suunniteltu vastaamaan niiden suorituskykyä, mutta ne voidaan joskus hitsata 4xxx -sarjan täyteaineilla, jotka sisältävät piitä tai piitä ja kuparia, riippuen sovellus- ja palveluvaatimuksista.

3xxx -sarjan seokset-(Lämmittämätön hoidettavissa-lopullisella vetolujuudella 16-41 KSI) Nämä ovat alumiini- / mangaani-seokset (mangaanilisäykset, jotka vaihtelevat välillä 0,05-1,8%) ja ne ovat kohtalaisia, niillä on hyvä korroosionkestävyys, hyvä muotoilu ja ne sopivat käytettäväksi korotetuissa lämpötiloissa. Yksi heidän ensimmäisistä käytöksistä oli kattilat ja pannut, ja ne ovat nykyään tärkein komponentti ajoneuvojen ja voimalaitosten lämmönvaihtimille. Niiden maltillinen vahvuus estää kuitenkin usein niiden harkinnan rakenteellisiin sovelluksiin. Nämä peruslejeeringit on hitsattu 1xxx-, 4xxx- ja 5xxx -sarjan täyttöseoksilla riippuen niiden erityisestä kemiasta sekä erityisistä sovellus- ja palveluvaatimuksista.

4xxx -sarjan seokset-(Lämpökäsitettävissä oleva ja ei-lämmitettävissä oleva-lopullisella vetolujuudella 25-55 kSI) Nämä ovat alumiini / piiseokset (piin lisäykset välillä 0,6-21,5%) ja ovat ainoat sarjat, jotka sisältävät sekä lämpöä käsitettävissä olevia että ei-lämmittäviä hoidettavia seoksia. Pii, kun se lisätään alumiiniin, vähentää sen sulamispistettä ja parantaa sen juoksevuutta sulaan. Nämä ominaisuudet ovat toivottavia sekä fuusiohitsaukseen että juustoon käytettyihin täyteaineisiin. Tämän seurauksena tämä seossarja löytyy pääasiassa täyteaineesta. Pii, itsenäisesti alumiinissa, ei ole kuumuutta hoidettavissa; Useat näistä piiseoksista on kuitenkin suunniteltu lisäämään magnesiumia tai kuparia, mikä tarjoaa heille kyvyn reagoida suotuisasti liuoksen lämpökäsittelyyn. Tyypillisesti näitä lämmönkäsitettävissä olevia täyteaseoksia käytetään vain, kun hitsatun komponentin on tarkoitus altistua hitsauslämpökäsittelyihin.

5xxx -sarjan seokset-(lämmitettävissä oleva-lopullisella vetolujuudella 18-51 kSI) Nämä ovat alumiini / magnesiumseokset (magnesiumin lisäykset välillä 0,2-6,2%) ja niiden ei-lämmättömien seosten suurin lujuus on suurin. Lisäksi tämä seossarja on helposti hitsattava, ja näistä syistä niitä käytetään monenlaisiin sovelluksiin, kuten laivanrakennus, kuljetus, paineastiat, sillat ja rakennukset. Magnesiumpohjaiseokset hitsataan usein täyttöseoksilla, jotka on valittu pohjamateriaalin magnesiumpitoisuuden sekä hitsatun komponentin käyttö- ja huoltoolosuhteiden huomioon ottamisen jälkeen. Tämän sarjan seoksia, joissa on yli 3,0% magnesiumia, ei suositella korotetulle lämpötilapalvelulle, joka on yli 150 astetta F, koska niiden herkistymismahdollisuudet ja myöhempi alttius stressin korroosiohalkeiluun. Pohjaseokset, joissa on alle 2,5% magnesiumia, hitsataan usein onnistuneesti 5xxx- tai 4xxx -sarjan täyttöseoksilla. Peruseos 5052 tunnistetaan yleensä maksimimagnesiumpitoisuuspohja -seokseksi, joka voidaan hitsata 4xxx -sarjan täyttöseoksella. Eutektiseen sulamiseen liittyvien ongelmien ja siihen liittyvien huonojen hitsatujen mekaanisten ominaisuuksien vuoksi ei ole suositeltavaa hitsaamaan materiaalia tässä seossarjassa, joka sisältää suurempia määriä magnesiumia 4xxx-sarjan täyteaineilla. Korkeammat magnesiumpohjamateriaalit hitsataan vain 5xxx -täyttöseoksilla, jotka yleensä vastaavat pohjaseoskoostumusta.

6xxx -sarjan seokset- (Lämpökäsitettävissä - lopullisella vetolujuudella 18 - 58 KSI) Nämä ovat alumiini / magnesium - piiseokset (magnesiumin ja piin lisäykset noin 1,0%) ja niitä löytyy laajasti koko hitsausvalmistusteollisuudesta, jota käytetään pääasiassa ekstruusioiden muodossa ja sisällytetään moniin rakenteellisiin komponentteihin. Magnesiumin ja piin lisääminen alumiiniin tuottaa magnesiumin ja sidoidun yhdisteen, joka tarjoaa tälle materiaalille kyvyn tulla liuoslämmöksi käsiteltyjen lujuuden parantamiseksi. Nämä seokset ovat luonnollisesti jähmettymistä halkeamia herkkiä, ja tästä syystä niitä ei pidä kaari hitsata autogeenisesti (ilman täyteainetta). Riittävien täyteaineiden määrien lisääminen kaarihitsausprosessin aikana on välttämätöntä perusmateriaalin laimentamiseksi, mikä estää kuuman halkeilun ongelman. Ne hitsataan sekä 4xxx- että 5xxx -täyttömateriaaleilla riippuen sovellus- ja huoltovaatimuksista.

7xxx -sarjan seokset- (Lämmön hoidettavissa - lopullisella vetolujuudella 32 - 88 kSI) Nämä ovat alumiini / sinkkiseoksia (sinkin lisäyksiä välillä 0,8 - 12,0%) ja käsittävät joitain korkeimmista lujuuksista alumiiniseoksista. Näitä seoksia käytetään usein korkean suorituskyvyn sovelluksissa, kuten lentokoneissa, ilmailu- ja kilpailukykyisissä urheiluvälineissä. Kuten 2xxx -seossarja, tämä sarja sisältää seoksia, joita pidetään kaarihitsaamisen ehdokkaina, ja muut, jotka ovat usein kaari hitsautuneita onnistuneesti. Tämän sarjan yleisesti hitsatut seokset, kuten 7005, hitsataan pääasiassa 5xxx -sarjan täyteseosilla.

Yhteenveto- Nykypäivän alumiiniseokset yhdessä niiden eri lempeiden kanssa käsittävät laajan ja monipuolisen valikoiman valmistusmateriaaleja. Optimaalisen tuotesuunnittelun ja onnistuneen hitsausmenettelyn kehittämisen kannalta on tärkeää ymmärtää erot käytettävissä olevien monien seoksien ja niiden erilaisten suorituskyky- ja hitsausominaisuuksien välillä. Kun kehitetään kaarihitsausmenetelmiä näille erilaisille seoksille, on otettava huomioon hitsattavana oleva seokselle. Usein sanotaan, että alumiinin kaarihitsaus ei ole vaikeaa, "se on vain erilaista". Uskon, että tärkeä osa näiden erojen ymmärtämistä on tuntea erilaiset seokset, niiden ominaisuudet ja tunnistusjärjestelmä.