Kuna alumiiniumi kasv keevitustööstuses ja selle aktsepteerimine suurepärase alternatiivina terasele paljudele rakendustele, on üha enam nõudeid, mis on seotud alumiiniumprojektide väljatöötamisega, et saada selle materjalirühmaga paremini tuttavaks. Alumiiniumist täielikuks mõistmiseks on soovitatav alustada alumiiniumi identifitseerimise / määramissüsteemi, paljude saadaolevate alumiiniumisulamite ja nende omadustega.

Alumiiniumsulami tuju ja määramissüsteem- Põhja -Ameerikas vastutab Alumiinium Association Inc. alumiiniumsulamite eraldamise ja registreerimise eest. Praegu on alumiinium Assotsiatsioonis registreeritud valatud ja valuplokkide kujul üle 400 sepistatud alumiiniumi ja sepistatud alumiiniumisulamid ning üle 200 alumiiniumi sulami. Kõigi nende registreeritud sulamite sulamist keemilised koostise piirid sisalduvad alumiiniumühenduse assotsiatsioonisTealraamatpealkirjaga “Rahvusvahelised sulami määramised ja keemilised koostise piirid sepistatud alumiiniumile ja sepistatud alumiiniumisulamitele” ning nende jaoksRoosa raamatAlumiiniumsulamite määratud nimetused ja keemilised koostise piirid valamise ja valuploki kujul. Need väljaanded võivad keevitusprotseduuride väljatöötamisel olla keevitusinseneri jaoks äärmiselt kasulikud ning kui keemia kaalumine ja selle seos pragude tundlikkusega on oluline.

Alumiiniumsulamid võib liigitada paljude rühmadesse, lähtudes konkreetse materjali omadustest, näiteks selle võime reageerida termilisele ja mehaanilisele töötlemisele ning alumiiniumsulamile lisatud primaarse legeerimise elemendile. Kui arvestada alumiiniumisulamite jaoks kasutatava numbri- / identifitseerimissüsteemiga, tuvastatakse ülaltoodud omadused. Sepistatud ja valatud alumiiniumidel on erinevad tuvastamise süsteemid. Sepistatud süsteem on 4-kohaline süsteem ja valandid, millel on 3-kohaline ja 1-kümnekordne kohasüsteem.

Sepistatud sulami määramissüsteem- Esmalt kaalume 4-kohalist sepistatud alumiiniumist sulami tuvastamise süsteemi. Esimene number (Xxxx) tähistab peamist legeerimise elementi, mis on lisatud alumiiniumisulamisse ja mida kasutatakse sageli alumiiniumisulami seeria, IE, 1000 -seeria, 2000 seeria, 3000 -seeria, kuni 8000 seeria kirjeldamiseks (vt tabel 1).

Teine ühekohaline (xXxx), kui see erineb 0 -st, näitab konkreetse sulami modifikatsiooni ning kolmanda ja neljanda numbrit (xxXX) on suvalised numbrid, et tuvastada seerias konkreetne sulam. Näide: sulamis 5183 näitab number 5, et see on magneesiumisulami seeria, 1 näitab, et see on 1^stOriginaalse sulami 5083 modifikatsioon ja 83 identifitseerib selle 5xxx seerias.

Ainus erand sellest sulami nummerdamissüsteemist on 1xxx -seeria alumiiniumsulamitega (puhtad alumiiniumid) sel juhul annavad viimase 2 numbri minimaalse alumiiniumi protsendi üle 99%, st sulami 13(50)(99,50% minimaalne alumiinium).

Sepistatud alumiiniumsulami määramissüsteem

Tabel 1

Valatud sulami määramine- Valatud sulami määramissüsteem põhineb 3-numbrilisel kümnendkohal XXX.X (IE 356.0). Esimene number (Xxx.x) tähistab peamist legeerimise elementi, mis on lisatud alumiiniumisulamisse (vt tabel 2).

Valatud alumiiniumsulami määramissüsteem

Tabel 2

Teine ja kolmas numbrid (xXX.x) on suvalised numbrid, et tuvastada seeria konkreetse sulami. Komapunktile järgnev arv näitab, kas sulam on casting (.0) või valuplokk (.1 või .2). Capital -kirja eesliide näitab konkreetse sulami modifikatsiooni.
Näide: Alloy - A356.0 Kapital A (Axxx.x) tähistab sulami 356.0 modifikatsiooni. Number 3 (a3xx.x) näitab, et see on räni pluss vask ja/või magneesiumi seeria. 56 -s (kirves56.0) identifitseerib sulami seeria 3xx.x ja 0,0 (Axxx.0) näitab, et see on lõplik kuju valamine ja mitte valuplokk.

Alumiiniumi tujude määramise süsteem -Kui kaalume alumiiniumisulamite erinevaid seeriaid, näeme, et nende omadustes ja sellest tulenevas rakenduses on märkimisväärseid erinevusi. Esimene punkt, mida pärast identifitseerimissüsteemi mõistmist ära tunda, on see, et eespool nimetatud seerias on kahte eristuvat tüüpi alumiiniumi. Need on kuumtöötletavad alumiiniumsulamid (need, mis võivad soojuse lisamise kaudu jõudu saada) ja mittekuuluvate ravitavad alumiiniumsulamid. See eristamine on eriti oluline, kui arvestada nende kahte tüüpi materjali kaarekeevitamise mõjusid.

1xxx, 3xxx ja 5xxx seeria sepistatud alumiiniumsulamid on kuumutatavad ja on ainult tüve kõvendatavad. 2xxx, 6xxx ja 7xxx seeria sepistatud alumiiniumsulamid on kuumtöödeldud ja 4xxx seeria koosnevad nii kuumtöötletavatest kui ka kuumast ravitavatest sulamitest. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x ja 7xx.x seeria sulamid on kuumtöötletavad. Tüve kõvenemist ei rakendata tavaliselt valandite suhtes.

Kuumutatavad sulamid omandavad termilise töötlemise protsessi kaudu oma optimaalsed mehaanilised omadused, kõige tavalisem soojusravi on lahuse kuumravi ja kunstlik vananemine. Lahuse kuumtöötlus on sulami soojendamine kõrgendatud temperatuurini (umbes 990 kraadi F), et panna legeerivad elemendid või ühendid lahusesse. Sellele järgneb toatemperatuuril üleküllastumata lahuse saamiseks tavaliselt vees kustutamine. Lahuse kuumtöötlusele järgneb tavaliselt vananemine. Vananemine on osa elementide või ühendite sadestumine üleküllastumata lahusest, et saada soovitavad omadused.

Kuuluvad ravitavad sulamid omandavad tüve kõvenemise kaudu oma optimaalsed mehaanilised omadused. Tüve kõvenemine on tugevuse suurendamise meetod külma töö abil.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Peamised temperatuuri määramised

Tabel 3

Lisaks tujude põhitegevusele on kaks alajaotuse kategooriat, millest üks käsitleb H -temperatuuri - pinge kõvenemist ja teine, mis käsitleb „T” temperatuuri - termiliselt töödeldud nimetamist.

H -temperatuuri alajaotused - pinge karastatud

Esimene number pärast h tähistab põhitoimingut:
H1- Tüvi karastus ainult.
H2- tüvi karastatud ja osaliselt lõõmutatud.
H3- tüvi karastatud ja stabiliseeritud.
H4- Tüvi karastatud ja lakitud või värvitud.

Teine number pärast h tähistab tüve kõvenemise astet:
HX2- veerand kõva Hx4- pool kõva hx6-Kolmveerand raske
HX8- täielik kõva Hx9- eriti kõva

T -temperatuuri alajaotused - termiliselt töödeldud

T1- looduslikult vananenud pärast jahutamist kõrgendatud temperatuuri kujundamise protsessist, näiteks väljapressimine.
T2- Külm töötas pärast jahutamist kõrgendatud temperatuuri kujundamise protsessist ja seejärel looduslikult vananenud.
T3- Lahuse kuumusega töödeldud, külm töötas ja looduslikult vananenud.
T4- Lahus kuumtöödeldud ja looduslikult vananenud.
T5- pärast kõrgendatud temperatuuri kujundamise protsessist jahutamist kunstlikult vananenud.
T6- Lahendus kuumtöödeldud ja kunstlikult vananenud.
T7- Lahus kuumtöödeldud ja stabiliseeritud (ületatud).
T8- Lahendus kuumtöödeldud, külm töötatud ja kunstlikult vananenud.
T9- Lahendus kuumtöödeldud, kunstlikult vananenud ja külm töötasid.
T10- Külm töötas pärast jahutamist kõrgendatud temperatuuri kujundamise protsessist ja seejärel kunstlikult vananenud.

Täiendavad numbrid näitavad stressi leevendamist.
Näited:
TX51või txx51- Stress leevendas venitamisega.
TX52või txx52- surumisega leevendatud stress.

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

1xxx seeria sulamid-(ei kuumuta töödeldud-lõpliku tõmbetugevusega 10–27 ksi) Seda seeriat nimetatakse sageli puhtaks alumiiniumist seeriaks, kuna sellel peab olema minimaalne alumiinium 99,0%. Nad on keevitatavad. Kuid kitsa sulatusala tõttu nõuavad nad vastuvõetavate keevitusprotseduuride koostamiseks teatud kaalutlusi. Valmistamiseks valitakse need sulamid peamiselt nende parema korrosioonikindluse tõttu, näiteks spetsiaalsetes keemiapaakides ja torustikus, või suurepärase elektrijuhtivuse jaoks nagu siiniriba rakendustes. Nendel sulamitel on suhteliselt kehvad mehaanilised omadused ja neid kaalutakse harva üldiste struktuuriliste rakenduste jaoks. Need põhisulamid keevitatakse sageli sobiva täiteainega või 4xxx täiteainesulamitega, mis sõltuvad rakendusest ja jõudlusnõuetest.

2xxx seeria sulamid- (kuumtöötletav - lõpliku tõmbetugevusega 27 kuni 62 ksi) Need on alumiiniumist / vasesulamid (vase lisandused vahemikus 0,7 kuni 6,8%) ja need on suure tugevuse, suure jõudlusega sulamid, mida sageli kasutatakse kosmose- ja lennukite rakenduste jaoks. Neil on laias temperatuurivahemikus suurepärane tugevus. Mõnda neist sulamitest peetakse kaarekeevitusprotsesside tõttu läbitungimatuks, kuna nad on vastuvõtlikud kuuma pragunemise ja stressi korrosiooni pragunemisele; Teised on aga õigete keevitusprotseduuridega väga edukalt keevitatud. Need põhimaterjalid keevitatakse sageli kõrge tugevusega 2xxx seeria täiteaine sulamitega, mis on loodud nende jõudluseks, kuid neid saab mõnikord keevitada 4xxx seeria täiteainetega, mis sisaldavad räni või räni ja vaske, sõltuvalt rakendus- ja teenindusnõuetest.

3xxx seeria sulamid-(ei kuumuta töödeldud-lõpliku tõmbetugevusega 16–41 ksi) Need on alumiinium / mangaani sulamid (mangaani lisandused vahemikus 0,05 kuni 1,8%) ja need on mõõduka tugevusega, neil on hea korrosioonikindlus, hea moodustatavus ja sobivad kasutamiseks kõrgendatud temperatuuridel. Üks nende esimesi kasutusvõimalusi oli potid ja pannid ning need on tänapäeval sõidukite ja elektrijaamade soojusvahetite peamine komponent. Nende mõõdukas tugevus välistab sageli nende arvestamise struktuuriliste rakenduste jaoks. Need põhisulamid keevitatakse 1xxx, 4xxx ja 5xxx seeria täiteainega, sõltuvalt nende konkreetsest keemiast ning konkreetsetest rakendus- ja teenusenõuetest.

4xxx seeria sulamid-(kuumtöödeldud ja mittekuuluv-ravitav-lõpliku tõmbetugevusega 25–55 ksi) Need on alumiiniumist / räni sulamid (räni lisandused vahemikus 0,6 kuni 21,5%) ja on ainsad seeriad, mis sisaldavad nii kuumtöötletavaid kui ka mittekuuluvat töödeldud sulameid. Räni, kui lisatakse alumiiniumi, vähendab selle sulamistemperatuuri ja parandab sulatamisel selle voolavust. Need omadused on soovitavad täitematerjalidel, mida kasutatakse nii termotuumasünteesi keevitamiseks kui ka puuratsutamiseks. Järelikult leitakse see sulamite seeria peamiselt täiteainena. Räni, sõltumatult alumiiniumist, on kuumutatav; Kuid mitmed neist ränisulamitest on loodud magneesiumi või vase lisandumiseks, mis annab neile võimaluse reageerida soodsalt kuumtöötlusele. Tavaliselt kasutatakse neid kuumtöötletavaid täiteaineid ainult siis, kui keevitatud komponenti tuleb keevisõmbluse soojusravi järgida.

5xxx seeria sulamid-(mittekuuluv-ravitav-lõpliku tõmbetugevusega 18 kuni 51 ksi) Need on alumiinium / magneesiumisulamid (magneesiumi lisandused vahemikus 0,2 kuni 6,2%) ja neil on mittekuuluvate ravitavate sulamite suurim tugevus. Lisaks on see sulamiseeria hõlpsasti keevitatav ja nendel põhjustel kasutatakse neid mitmesugustel rakendustel, näiteks laevaehitus, transport, survenumbid, sillad ja hooned. Magneesiumi alussulamid keevitatakse sageli täitesulamitega, mis valitakse pärast alusmaterjali magneesiumi sisaldust ning keevitatud komponendi rakendust ja hooldustingimusi. Selle seeria sulamid, mille magneesium on enam kui 3,0%, ei soovitata kõrgendatud temperatuuriteenuse jaoks üle 150 ° F, kuna nende potentsiaal on sensibiliseerumine ja sellele järgnev vastuvõtlikkus stressi korrosiooni pragunemisele. Baassulamid, mille magneesium on vähem kui umbes 2,5%, keevitatakse sageli edukalt 5xxx või 4xxx seeria täiteaine sulamitega. Põhisulamit 5052 peetakse üldiselt maksimaalse magneesiumi sisalduse alussulamist, mida saab keevitada 4xxx seeria täiteainesulamiga. Eutektilise sulamise ja nendega seotud vaeste mehaaniliste omadustega seotud probleemide tõttu ei soovitata selles sulamiseerial materjali keevitada, mis sisaldavad 4xxx seeria täiteainetega suuremat kogust magneesiumi. Suuremaid magneesiumi alusmaterjale keevitatakse ainult 5xxx täitesulamitega, mis vastavad tavaliselt alussulami koostisele.

6xxx seeria sulamid- (kuumtöödeldud - lõpliku tõmbetugevuse korral 18 kuni 58 kSi) Need on alumiinium / magneesium - ränisulamid (magneesiumi ja räni lisandused umbes 1,0%) ja neid leidub laialdaselt kogu keevitustööstuses, mida kasutatakse peamiselt väljapressimiste kujul ja lisatakse paljude konstruktsioonide komponentidena. Magneesiumi ja räni lisamine alumiiniumile annab ühendi magneesiumsilisaidi, mis annab sellele materjalile selle võime muutuda paranenud tugevuseks töödeldud lahuseks. Need sulamid on loomulikult tahkestamispragu tundlikud ja sel põhjusel ei tohiks neid autogeenselt kaare keevitada (ilma täiteaineta). Piisava koguse täiteaine lisamine kaarekeevitusprotsessi ajal on aluse materjali lahjendamiseks hädavajalik, hoides sellega ära kuuma pragunemise probleemi. Need keevitatakse nii 4xxx kui ka 5xxx täitematerjalidega, sõltuvalt rakendus- ja teenindusnõuetest.

7xxx seeria sulamid- (kuumtöötletav - lõpliku tõmbetugevusega 32 kuni 88 kSi) Need on alumiinium / tsingisulamid (tsingi lisandused vahemikus 0,8 kuni 12,0%) ja hõlmavad mõnda kõrgeima tugevuse alumiiniumisulamit. Neid sulameid kasutatakse sageli suure jõudlusega rakendustes nagu lennukid, lennundus ja konkurentsivõimelised spordiseadmed. Nagu sulamite seeria 2xxx, sisaldab ka see seeria sulameid, mida peetakse kaarekeevitamiseks sobimatuteks kandidaatideks, ja teised, mis on sageli edukalt kaare keevitatud. Selle sarja tavaliselt keevitatud sulamid, näiteks 7005, keevitatakse peamiselt 5xxx seeria täiteaine sulamitega.

Kokkuvõte- Tänased alumiiniumsulamid koos nende erinevate tujudega koosnevad laiast ja mitmekülgsest tootmismaterjalidest. Toote optimaalseks kujundamiseks ja keevitusprotseduuride väljatöötamiseks on oluline mõista erinevusi paljude olemasolevate sulamite ning nende erinevate jõudluse ja keevitatavuse omaduste vahel. Nende erinevate sulamite kaarekeevitusprotseduuride väljatöötamisel tuleb kaaluda konkreetset sulami keevitatavat sulamit. Sageli öeldakse, et alumiiniumi kaarekeevitamine pole keeruline, “see on lihtsalt erinev”. Usun, et nende erinevuste mõistmise oluline osa on tuttavaks erinevate sulamite, nende omaduste ja identifitseerimissüsteemiga.