Seoses alumiiniumi kasvuga keevitustööstuses ja selle aktsepteerimisega paljudes rakendustes suurepärase alternatiivina terasele, on alumiiniumiprojektide väljatöötamisega seotud isikutel üha rohkem nõudmisi selle materjalirühmaga tutvumiseks. Alumiiniumi täielikuks mõistmiseks on soovitatav tutvuda alumiiniumi identifitseerimis-/tähistussüsteemi, paljude saadaolevate alumiiniumisulamite ja nende omadustega.

Alumiiniumsulamite temperatuuri ja tähistussüsteem- Põhja-Ameerikas vastutab alumiiniumisulamite jaotamise ja registreerimise eest Aluminium Association Inc. Praegu on Alumiiniumiühingus registreeritud üle 400 sepistatud alumiiniumi ja sepistatud alumiiniumisulami ning üle 200 alumiiniumisulami valandite ja valuplokkide kujul. Kõikide nende registreeritud sulamite sulami keemilise koostise piirnormid sisalduvad AlumiiniumiühingusSinine raamatpealkirjaga "Sepistatud alumiiniumi ja sepistatud alumiiniumsulamite rahvusvahelised sulaminimetused ja keemilise koostise piirnormid" ja nendesRoosa raamatpealkirjaga “Valandite ja valuplokkide kujul olevate alumiiniumsulamite nimetused ja keemilise koostise piirmäärad. Need väljaanded võivad olla keevitusinsenerile väga kasulikud keevitusprotseduuride väljatöötamisel ja siis, kui keemia ja selle seos pragude tundlikkusega on oluline.

Alumiiniumsulamid võib liigitada mitmesse rühma, lähtudes konkreetse materjali omadustest, nagu selle võime reageerida termilisele ja mehaanilisele töötlusele ning alumiiniumisulamile lisatud peamise legeerelemendi järgi. Kui arvestada alumiiniumisulamite numeratsiooni-/identifitseerimissüsteemi, tuvastatakse ülaltoodud omadused. Sepistatud ja valatud alumiiniumidel on erinevad identifitseerimissüsteemid. Sepistatud süsteem on 4-kohaline süsteem ja valandid 3-kohalise ja 1-kohalise kümnendkoha süsteemiga.

Sepistatud sulamite tähistussüsteem- Esmalt käsitleme 4-kohalist sepistatud alumiiniumisulami identifitseerimissüsteemi. Esimene number (Xxxx) tähistab peamist legeerelementi, mis on lisatud alumiiniumisulamile ja mida kasutatakse sageli alumiiniumisulamite seeriate kirjeldamiseks, st 1000-seeria, 2000-seeria, 3000-seeria, kuni 8000-seeria (vt tabel 1).

Teine ühekohaline number (xXxx), kui see erineb 0-st, näitab konkreetse sulami modifikatsiooni ning kolmandat ja neljandat numbrit (xxXX) on suvalised numbrid, mis antakse seeria konkreetse sulami identifitseerimiseks. Näide: sulamis 5183 näitab number 5, et see kuulub magneesiumisulami seeriasse, 1 näitab, et see on 1.^stalgse sulami 5083 modifikatsioon ja 83 identifitseerib selle 5xxx seerias.

Ainus erand sellest sulamite nummerdamissüsteemist on 1xxx-seeria alumiiniumisulamid (puhtad alumiiniumid), mille puhul kaks viimast numbrit annavad minimaalse alumiiniumisisalduse üle 99%, st sulam 13(50)(99,50% minimaalselt alumiiniumist).

SEEPIDETUD ALUMIINIUMSULAMI TÄHISTAMISSÜSTEEM

Tabel 1

Valatud sulami tähistus- Valatud sulami tähistussüsteem põhineb 3-kohalisel pluss kümnendkoha tähisel xxx.x (st 356,0). Esimene number (Xxx.x) tähistab peamist legeerelementi, mis on lisatud alumiiniumisulamile (vt tabel 2).

VALUALUMIINIUMSULAMI TÄHISTAMISSÜSTEEM

Tabel 2

Teine ja kolmas number (xXX.x) on suvalised numbrid, mis antakse seeria konkreetse sulami identifitseerimiseks. Koma järgnev arv näitab, kas sulam on valu (.0) või valuplokk (.1 või .2). Suurtähe eesliide tähistab konkreetse sulami modifikatsiooni.
Näide: sulam – A356.0 suurtäht A (Axxx.x) tähistab sulami 356.0 modifikatsiooni. Number 3 (A3xx.x) näitab, et see kuulub räni pluss vase ja/või magneesiumi seeriasse. 56 tolli (Ax56.0) tähistab 3xx.x seeria sulamit ja .0 (Axxx.0) näitab, et tegemist on lõpliku kujuga valandiga, mitte valuplokiga.

Alumiiniumi temperatuuri määramise süsteem -Kui arvestada alumiiniumisulamite erinevaid seeriaid, näeme, et nende omadustes ja sellest tulenevas kasutuses on märkimisväärseid erinevusi. Pärast identifitseerimissüsteemi mõistmist tuleb kõigepealt ära tunda, et ülalmainitud seerias on kaks selgelt erinevat tüüpi alumiiniumi. Need on termiliselt töödeldavad alumiiniumisulamid (need, mis võivad soojuse lisamisega tugevust saada) ja mittekuumtöödeldud alumiiniumsulamid. See eristamine on eriti oluline, kui arvestada kaarkeevituse mõju nendele kahele materjalitüübile.

1xxx-, 3xxx- ja 5xxx-seeria sepistatud alumiiniumisulamid ei ole kuumtöödeldud ja on ainult pingega kõvenevad. 2xxx-, 6xxx- ja 7xxx-seeria sepistatud alumiiniumsulamid on kuumtöödeldud ning 4xxx-seeria koosneb nii kuumtöödeldavatest kui ka mittekuumtöödeldavatest sulamitest. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x ja 7xx.x seeria valusulamid on kuumtöödeldavad. Valudele deformatsioonikarastamist üldiselt ei rakendata.

Kuumtöödeldud sulamid omandavad oma optimaalsed mehaanilised omadused termilise töötluse käigus, kusjuures kõige levinumad termilised töötlused on lahuskuumtöötlus ja kunstlik vanandamine. Lahuse kuumtöötlus on protsess, mille käigus sulam kuumutatakse kõrgendatud temperatuurini (umbes 990 °F), et viia legeerivad elemendid või ühendid lahusesse. Sellele järgneb karastamine, tavaliselt vees, et saada toatemperatuuril üleküllastunud lahus. Lahuse kuumtöötlusele järgneb tavaliselt vanandamine. Vananemine on elementide või ühendite osa sadestamine üleküllastunud lahusest, et saada soovitud omadused.

Kuumtöötlemata sulamid saavutavad oma optimaalsed mehaanilised omadused läbi deformatsioonikarastuse. Pingutuskarastamine on meetod tugevuse suurendamiseks külmtöötlemise teel.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

PÕHILISED MÄRKUSED

Tabel 3

Lisaks põhilisele karastuse tähistusele on kaks alajaotuse kategooriat, millest üks käsitleb H-karastust – deformatsiooni kõvenemine ja teine ​​T-temperatuuri – termiliselt töödeldud tähistust.

H temperi alajaotised – pingega karastatud

Esimene number pärast H tähistab põhitoimingut:
H1– Ainult pingutatud.
H2– kurnaga karastatud ja osaliselt lõõmutatud.
H3– Pinguga karastatud ja stabiliseeritud.
H4– pingutatud karastatud ja lakitud või värvitud.

Teine number pärast H näitab deformatsiooni kõvenemise astet:
HX2– Quarter Hard HX4– Poolkõva HX6– Kolmveerand raske
HX8- Full Hard HX9- Eriti raske

T Temperi alajaotused – termiliselt töödeldud

T1- Looduslikult vanandatud pärast jahutamist kõrgel temperatuuril vormimisprotsessist, näiteks ekstrudeerimisest.
T2- Külmtöödeldud pärast jahutamist kõrgendatud temperatuuriga vormimisprotsessist ja seejärel loomulikult vanandatud.
T3- Lahusega kuumtöödeldud, külmtöödeldud ja looduslikult vanandatud.
T4- Lahusega kuumtöödeldud ja looduslikult vanandatud.
T5- Kunstlikult vanandatud pärast jahutamist kõrgel temperatuuril vormimisprotsessist.
T6- Lahuse kuumtöödeldud ja kunstlikult vanandatud.
T7- Lahus kuumtöödeldud ja stabiliseeritud (üle vananenud).
T8- Lahuse kuumtöödeldud, külmtöödeldud ja kunstlikult vanandatud.
T9- Lahusega kuumtöödeldud, kunstlikult vanandatud ja külmtöödeldud.
T10- Külmtöödeldud pärast jahutamist kõrgendatud temperatuuriga vormimisprotsessist ja seejärel kunstlikult vanandatud.

Täiendavad numbrid näitavad stressi leevendamist.
Näited:
TX51või TXX51– Stressi leevendab venitamine.
TX52või TXX52– Surve leevendab stressi.

Alumiiniumsulamid ja nende omadused- Kui võtame arvesse seitset sepistatud alumiiniumisulamite seeriat, hindame nende erinevusi ning mõistame nende rakendusi ja omadusi.

1xxx seeria sulamid– (kuumtöödeldamatu – lõpliku tõmbetugevusega 10–27 ksi) seda seeriat nimetatakse sageli puhta alumiiniumi seeriaks, kuna selles peab olema minimaalselt 99,0% alumiiniumi. Need on keevitavad. Kuid nende kitsa sulamisvahemiku tõttu nõuavad need vastuvõetavate keevitusprotseduuride tegemiseks teatud kaalutlusi. Valmistamisel valitakse need sulamid eelkõige nende suurepärase korrosioonikindluse tõttu, näiteks spetsiaalsetes kemikaalipaakides ja torustikes, või suurepärase elektrijuhtivuse tõttu, näiteks siinirakendustes. Nendel sulamitel on suhteliselt halvad mehaanilised omadused ja neid tuleks harva kaaluda üldistes konstruktsioonirakendustes. Need põhisulamid keevitatakse sageli sobiva täitematerjaliga või 4xxx täitesulamitega, sõltuvalt rakendusest ja toimivusnõuetest.

2xxx seeria sulamid– (kuumtöödeldud – lõpliku tõmbetugevusega 27–62 ksi) need on alumiiniumi/vasesulamid (vaselisandid vahemikus 0,7–6,8%) ning suure tugevusega ja suure jõudlusega sulamid, mida kasutatakse sageli kosmose- ja õhusõidukites. Neil on suurepärane tugevus laias temperatuurivahemikus. Mõnda neist sulamitest peetakse kaarkeevitusprotsessides keevitamatuks, kuna need on vastuvõtlikud kuumpragude ja pingekorrosioonipragude tekkele; aga teisi kaarkeevitatakse väga edukalt õigete keevitusprotseduuridega. Need alusmaterjalid keevitatakse sageli kõrge tugevusega 2xxx-seeria täitesulamitega, mis on loodud nende jõudlusele vastavaks, kuid mõnikord võib neid keevitada 4xxx-seeria täiteainetega, mis sisaldavad räni või räni ja vaske, olenevalt rakendusest ja teenindusnõuetest.

3xxx seeria sulamid– (mittekuumtöödeldud – tõmbetugevus 16–41 ksi) Need on alumiiniumi/mangaani sulamid (mangaanilisandid vahemikus 0,05–1,8%) ja on mõõduka tugevusega, hea korrosioonikindluse, hea vormitavusega ja sobivad kasutamiseks kõrgendatud temperatuuridel. Üks nende esimesi kasutusviise oli potid ja pannid ning need on tänapäeval sõidukite ja elektrijaamade soojusvahetite põhikomponent. Nende mõõdukas tugevus välistab aga sageli nende kaalumist konstruktsiooniliste rakenduste jaoks. Need põhisulamid keevitatakse 1xxx, 4xxx ja 5xxx seeria täitesulamitega, olenevalt nende spetsiifilisest keemiast ning konkreetsetest kasutus- ja hooldusnõuetest.

4xxx seeria sulamid– (kuumtöödeldud ja mittekuumtöödeldud – lõpliku tõmbetugevusega 25–55 ksi) Need on alumiiniumi/räni sulamid (ränilisandid vahemikus 0,6–21,5%) ja need on ainsad seeriad, mis sisaldavad nii kuumtöödeldavaid kui ka mittesobivaid aineid. kuumtöödeldud sulamid. Alumiiniumile lisatuna vähendab räni selle sulamistemperatuuri ja parandab sulamisel selle voolavust. Need omadused on soovitavad täitematerjalide puhul, mida kasutatakse nii sulakeevitus- kui ka kõvajoodisjootmisel. Järelikult kasutatakse seda seeriat sulameid valdavalt täitematerjalina. Räni, sõltumatult alumiiniumist, ei ole kuumtöödeldud; mitmed neist ränisulamitest on aga kavandatud sisaldama magneesiumi või vase lisandit, mis annab neile võimaluse reageerida soodsalt lahuse kuumtöötlusele. Tavaliselt kasutatakse neid kuumtöödeldavaid täitesulameid ainult siis, kui keevitatud komponente tuleb keevitusjärgselt termiliselt töödelda.

5xxx seeria sulamid– (kuumtöödeldamatu – tõmbetugevuse 18 kuni 51 ksi) Need on alumiiniumi/magneesiumi sulamid (magneesiumilisandid vahemikus 0,2–6,2%) ja neil on kuumtöötlematute sulamite suurim tugevus. Lisaks on see sulamite seeria kergesti keevitatav ja nendel põhjustel kasutatakse neid paljudes rakendustes, nagu laevaehitus, transport, surveanumad, sillad ja ehitised. Magneesiumipõhised sulamid keevitatakse sageli täitesulamitega, mis valitakse pärast põhimaterjali magneesiumisisaldust ning keevitatud komponendi kasutus- ja kasutustingimusi. Selle seeria sulameid, mis sisaldavad rohkem kui 3,0% magneesiumi, ei soovitata kasutada kõrgel temperatuuril üle 150 °F, kuna need võivad tundlikkust tekitada ja on vastuvõtlikud pingekorrosioonipragude tekkele. Alussulamid, milles magneesiumisisaldus on alla ligikaudu 2,5%, keevitatakse sageli edukalt 5xxx või 4xxx seeria täitesulamitega. Põhisulamit 5052 peetakse üldiselt maksimaalse magneesiumisisaldusega põhisulamiks, mida saab keevitada 4xxx-seeria täitesulamiga. Eutektilise sulamisega seotud probleemide ja sellega seotud halbade mehaaniliste omaduste tõttu ei ole soovitatav keevitada selle sulami seeria materjale, mis sisaldavad 4xxx-seeria täiteainetega suuremas koguses magneesiumi. Kõrgema magneesiumisisaldusega alusmaterjale keevitatakse ainult 5xxx täitesulamitega, mis üldiselt vastavad põhisulami koostisele.

6XXX seeria sulamid– (kuumtöödeldud – lõpliku tõmbetugevusega 18–58 ksi) Need on alumiiniumi/magneesiumi – räni sulamid (magneesiumi ja räni lisandid umbes 1,0%) ning neid leidub laialdaselt kogu keevitustööstuses, kasutatakse peamiselt ekstrusioonid ja sisalduvad paljudes konstruktsioonikomponentides. Magneesiumi ja räni lisamine alumiiniumile tekitab magneesium-silitsiidi ühendi, mis annab sellele materjalile võime kuumtöödelda lahusega, et parandada tugevust. Need sulamid on loomulikult tundlikud tahkestumise pragude suhtes ja sel põhjusel ei tohiks neid autogeenselt (ilma täitematerjalita) kaarkeevitada. Piisava koguse täitematerjali lisamine kaarkeevitusprotsessi ajal on oluline, et tagada alusmaterjali lahjendus, vältides seeläbi kuumapragunemise probleemi. Need on keevitatud nii 4xxx kui ka 5xxx täitematerjalidega, olenevalt rakendusest ja hooldusnõuetest.

7XXX seeria sulamid– (kuumtöödeldud – lõpliku tõmbetugevusega 32 kuni 88 ksi) Need on alumiiniumi/tsingi sulamid (tsingilisandid vahemikus 0,8–12,0%) ja need hõlmavad mõningaid kõrgeima tugevusega alumiiniumisulameid. Neid sulameid kasutatakse sageli suure jõudlusega rakendustes, näiteks lennukites, kosmosesõidukites ja võistlusspordivarustuses. Sarnaselt 2xxx-seeria sulamitele sisaldab see seeria sulameid, mida peetakse kaarkeevitamiseks sobimatuteks kandidaatideks, ja teisi, mida sageli kaarkeevitatakse edukalt. Selle seeria tavaliselt keevitatud sulamid, nagu 7005, on valdavalt keevitatud 5xxx-seeria täitesulamitega.

Kokkuvõte- Tänapäeva alumiiniumsulamid koos nende erinevate temperamentidega hõlmavad laia ja mitmekülgset tootmismaterjalide valikut. Toote optimaalse disaini ja eduka keevitusprotseduuri arendamiseks on oluline mõista erinevusi paljude saadaolevate sulamite ning nende erinevate toimivus- ja keevitatavusomaduste vahel. Nende erinevate sulamite jaoks kaarkeevitusprotseduuride väljatöötamisel tuleb arvestada konkreetse keevitava sulamiga. Sageli öeldakse, et alumiiniumi kaarkeevitus pole keeruline, "see on lihtsalt teistsugune". Usun, et nende erinevuste mõistmise oluline osa on erinevate sulamite, nende omaduste ja identifitseerimissüsteemiga tutvumine.