Зі зростанням алюмінію в галузі виготовлення зварювань та його прийняття як відмінна альтернатива сталі для багатьох застосувань, збільшуються вимоги до тих, хто бере участь у розробці алюмінієвих проектів, щоб ознайомитись з цією групою матеріалів. Щоб повністю зрозуміти алюміній, доцільно почати з ознайомлення з системою ідентифікації / позначення алюмінію, безліччю доступних алюмінієвих сплавів та їх характеристиками.

Система вдачі та позначення алюмінієвого сплаву- У Північній Америці Алюмінієва асоціація Inc. відповідає за розподіл та реєстрацію алюмінієвих сплавів. В даний час є понад 400 кованих алюмінієвих та кованих алюмінієвих сплавів та понад 200 алюмінієвих сплавів у вигляді виливків та злитків, зареєстрованих у Алюмінієвій асоціації. Обмеження хімічного складу сплаву для всіх цих зареєстрованих сплавів містяться в алюмінієвій асоціаціїКнигапід назвою "Міжнародні позначення сплаву та ліміти хімічного складу для кованих алюмінієвих та кованих алюмінієвих сплавів" та в їхніхРожева книгаПід назвою «Позначення та ліміти хімічного складу для алюмінієвих сплавів у вигляді кастингу та злитків. Ці публікації можуть бути надзвичайно корисними для інженера зварювання при розробці зварювальних процедур та коли врахування хімії та її асоціації з чутливістю до тріщин має важливе значення.

Алюмінієві сплави можна класифікувати на ряд груп на основі характеристик конкретного матеріалу, таких як його здатність реагувати на теплову та механічну обробку, та первинний легетний елемент, доданий до алюмінієвого сплаву. Коли ми розглянемо систему нумерації / ідентифікації, що використовується для алюмінієвих сплавів, визначені вище характеристики. У виконаних та литих алюміній є різні системи ідентифікації. Курована система-це 4-значна система, а кастинги, що мають 3-значну та 1-децимальну систему місця.

Крупана система призначення сплавів- Спочатку ми розглянемо 4-значну систему ідентифікації кованого алюмінієвого сплаву. Перша цифра (Xxxx) вказує головний елемент сплавки, який був доданий до алюмінієвого сплаву і часто використовується для опису серії алюмінієвих сплавів, тобто серії 1000, серії 2000, серії 3000, до 8000 серій (див. Таблицю 1).

Друга однозначна цифра (xXxx), якщо відрізняється від 0, вказує на модифікацію конкретного сплаву та третьої та четвертої цифри (xxXX) є довільними числами для визначення конкретного сплаву в серії. Приклад: У сплаві 5183 число 5 вказує на те, що він є серії сплавів магнію, 1 вказує на те, що це 1^stМодифікація оригінального сплаву 5083, а 83 ідентифікує його в серії 5xxx.

Єдиний виняток із цієї системи нумерації сплавів - з алюмінієвими сплавами серії 1xxx (чистих алюміній), і в цьому випадку останні 2 цифри забезпечують мінімальний відсоток алюмінію вище 99%, тобто сплав 13 13(50)(99,50% мінімальний алюміній).

Курована система позначення алюмінієвого сплаву

Таблиця 1

Позначення сплавів- Система позначення сплавів у складі заснована на 3-х десятковій позначенні плюс XXX.X (тобто 356.0). Перша цифра (Xxx.x) вказує головний елемент сплавки, який був доданий до алюмінієвого сплаву (див. Таблицю 2).

Система позначення алюмінієвого сплаву з лиття

Таблиця 2

Другий і третій цифри (xXX.x) є довільними числами для ідентифікації конкретного сплаву в серії. Число, що слідує за десятковою точкою, вказує на те, чи сплав - кастинг (.0) або злиття (.1 або .2). Префікс капіталу літери вказує на модифікацію певного сплаву.
Приклад: сплав - A356.0 столиця A (Axxx.x) вказує на модифікацію сплаву 356.0. Число 3 (a3xx.x) вказує на те, що він має кремнію плюс мідний та/або магній. 56 в (сокира56.0) ідентифікує сплав у серії 3xx.x та .0 (axxx.0) вказує на те, що це остаточне лиття форми, а не злиття.

Система позначення алюмінію -Якщо ми розглянемо різні серії алюмінієвих сплавів, ми побачимо, що в їх характеристиках та застосуванні є значні відмінності. Перша точка, яка визнає, після розуміння системи ідентифікації полягає в тому, що в згаданій вище є два чітко різні типи алюмінію. Це алюмінієві сплави, що піддаються лікуванню (ті, які можуть набрати міцність через додавання тепла) та алюмінієвих сплавів, які не піддаються лікуванню. Ця відмінність особливо важлива при розгляді впливу дугового зварювання на ці два види матеріалів.

Серія 1xxx, 3xxx та 5xxx ковані алюмінієві сплави не піддаються лікуванню і лише загрожуються. Серія 2xxx, 6xxx та 7xxx ковані алюмінієві сплави піддається термічній обробці, а серія 4xxx складається як з термічних, так і з неміцних сплавів. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x та 7xx.x Серія литі сплави піддаються термічній обробці. Загартування штаму, як правило, не застосовується до кастингу.

Сплави, що піддаються лікуванню, набувають своїх оптимальних механічних властивостей шляхом процесу термічної обробки, найпоширенішими тепловими обробками є термічна обробка розчину та штучне старіння. Обробка тепла розчину - це процес нагрівання сплаву до підвищеної температури (близько 990 град. F), щоб поставити в розчин леговані елементи або сполуки. Далі йде гасіння, як правило, у воді для отримання перенасиченого розчину при кімнатній температурі. Обробка тепла розчину зазвичай супроводжується старінням. Старіння - це осадження частини елементів або сполук із перенасиченого розчину з метою отримання бажаних властивостей.

Негірні сплави, які піддаються лікуванню, набувають своїх оптимальних механічних властивостей шляхом загартування деформації. Штампування- це метод посилення сили через застосування холодної роботи.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Основні позначення температури

Таблиця 3

Крім основного позначення, існують дві категорії підрозділу, одна, що стосується «H» вдачі - загартування напруги, а інша, що стосується «Т» - термічно обробленої позначення.

Підрозділи H -вдачі - загартовані штам

Перша цифра після Н вказує на основну операцію:
H1- Тільки напруга загартована.
H2- Штам загартована і частково відпалена.
H3- Штам загартовано і стабілізовано.
H4- Штам затверділи і лаковані або пофарбовані.

Друга цифра після Н вказує на ступінь загартування штаму:
HX2- чверть жорсткого hx4- наполовину жорсткий hx6-Три чверті важкі
HX8- Повний жорсткий hx9- додатково важко

Підрозділи Т -температури - термічно оброблені

T1- природно у віці після охолодження від підвищеного процесу формування температури, наприклад, екструдування.
T2- Холод працював після охолодження від підвищеного процесу формування температури, а потім природно у віці.
T3- Розчин тепло обробляється, холодно працював і природно у віці.
T4- Розчин тепло обробляється і природно у віці.
T5- Штучно витриманий після охолодження від підвищеного процесу формування температури.
T6- Розчин тепло обробляється та штучно у віці.
T7- Розчин тепло обробляється та стабілізований (надмірно).
T8- Розчин тепло обробляється, холодно працював і штучно у віці.
T9- Розчин термо обробляється, штучно старе та холодно працювало.
T10- Холод працював після охолодження від підвищеного процесу формування температури, а потім штучно у віці.

Додаткові цифри вказують на полегшення стресу.
Приклади:
TX51або TXX51- Стрес, полегшений розтягуванням.
TX52або TXX52- Стрес, полегшений стисненням.

Алюмінієві сплави та їх характеристики- Якщо ми розглянемо сім серій кованих алюмінієвих сплавів, ми оцінимо їх відмінності та зрозуміємо їх застосування та характеристики.

1xxx серії сплавів-(не піддається лікуванню-з кінцевою міцністю на розрив від 10 до 27 ксі) Ця серія часто називають чистим алюмінієвим рядом, оскільки він повинен мати мінімальний алюміній на 99,0%. Вони зварені. Однак через вузький діапазон плавлення вони потребують певних міркувань, щоб виробляти прийнятні процедури зварювання. Якщо розглядати виготовлення, ці сплави вибираються насамперед для їх вищої резистентності до корозії, наприклад, у спеціалізованих хімічних резервуарах та трубопроводах, або для їх чудової електропровідності, як у застосуванні шини. Ці сплави мають відносно погані механічні властивості і рідко розглядатимуться для загальних структурних застосувань. Ці базові сплави часто зварені з відповідним матеріалом наповнювача або з сплавами наповнювача 4xxx, що залежать від вимог щодо застосування та продуктивності.

2xxx серії сплавів( Вони мають чудову міцність у широкому діапазоні температури. Деякі з цих сплавів вважаються нерозумними процесами зварювання дуги через їх сприйнятливість до гарячого розтріскування та розтріскування стресу; Однак інші дуги зварені дуже успішно з правильними процедурами зварювання. Ці базові матеріали часто зварені з високими сплавами наповнювача серії 2xxx, розробленими відповідно до їх продуктивності, але іноді їх можна зварювати за допомогою наповнювачів серії 4xxx, що містять кремній або кремнію та мідь, залежні від вимог застосування та обслуговування.

Сплави серії 3xxx-(не піддається лікуванню-з кінцевою міцністю на розрив від 16 до 41 ксі). Одним із перших їх використання були горщики та каструлі, і вони є головним компонентом сьогодні для теплообмінників у транспортних засобах та електростанціях. Однак їх помірна сила часто виключає їх розгляд щодо структурних застосувань. Ці базові сплави зварені з сплавами наповнювача серії 1xxx, 4xxx та 5xxx, залежно від їх специфічної хімії та конкретних вимог до застосування та обслуговування.

4xxx серії сплавів-(піддається лікуванню, що піддається лікуванню та не піддається лікуванню-з кінцевою міцністю на розрив від 25 до 55 ксі). Кремнію, додаючи до алюмінію, зменшує його температуру плавлення та покращує його плинність при розплавленні. Ці характеристики бажані для матеріалів наповнення, що використовуються як для зварювання синтезу, так і для пайки. Отже, ця серія сплавів переважно знайдена як матеріал наповнення. Кремній, незалежно в алюмінієві, не піддається лікуванню; Однак ряд цих кремнієвих сплавів були розроблені таким чином, щоб мати доповнення магнію або міді, що забезпечує їм можливість сприятливо реагувати на термічну обробку розчину. Зазвичай ці сплави наповнювача, що піддаються термічній обробці, використовуються лише тоді, коли зварений компонент повинен бути підданий постійному термічному обробці.

5xxx серії сплавів-(не піддається лікуванню-з кінцевою міцністю на розрив від 18 до 51 ксі). Крім того, ця серія сплавів легко зварюється, і з цих причин вони використовуються для найрізноманітніших застосувань, таких як суднобудування, транспорт, судна тиску, мости та будівлі. Спеціальні сплави магнію часто зварені з сплавами наповнювача, які вибираються після врахування вмісту магнію базового матеріалу, а також умови застосування та обслуговування зварного компонента. Сплави в цій серії з більш ніж 3,0% магнієм не рекомендуються для підвищеної температурної служби понад 150 градусів через потенціал для сенсибілізації та подальшої сприйнятливості до розтріскування стресу. Базові сплави, що мають менше 2,5% магнію, часто успішно зварені з сплавами наповнювача серії 5xxx або 4xxx. Базовий сплав 5052, як правило, визнаний максимальним сплавом вмісту магнію, який можна зварювати за допомогою сплаву наповнювача серії 4xxx. Через проблеми, пов’язані з евтектичним плавленням та пов'язаними з ними бідними механічними властивостями, не рекомендується зварювати матеріал у цій серії сплавів, які містять більшу кількість магнію з наповнювачами серії 4xxx. Вищі основні матеріали магнію зварені лише з сплавами наповнювача 5xxx, які, як правило, відповідають композиції базового сплаву.

Сплави серії 6xxx- (піддається лікуванню - з кінцевою міцністю на розрив від 18 до 58 ксі) Це алюміній / магній - кремнієві сплави (додавання магнію та кремнію близько 1,0%) і знаходяться широко у всій галузі зварювання, що використовуються переважно у вигляді екстрацій і включаються в безліч структурних компонентів. Додавання магнію та кремнію до алюмінію виробляє сполуку магнію-силіциду, що забезпечує цьому матеріалу його здатність стати розчином тепло, обробленим для покращення міцності. Ці сплави, природно, затверджені тріщини, і з цієї причини вони не повинні бути дуговими звареними автоматично (без матеріалу наповнювача). Додавання належної кількості матеріалу наповнювача під час процесу зварювання дуги є важливим для того, щоб забезпечити розведення базового матеріалу, тим самим запобігаючи проблемі гарячої розтріскування. Вони зварені як з матеріалами наповнювача 4xxx та 5xxx, залежно від вимог застосування та обслуговування.

7xxx серії сплавів- (піддається лікуванню - з кінцевою міцністю на розрив від 32 до 88 ксі). Ці сплави часто використовуються у високоефективних програмах, таких як літальні апарати, аерокосмічний та конкурентний спортивне обладнання. Як і серія сплавів 2xxx, ця серія включає сплави, які вважаються непридатними кандидатами на зварювання дуги, та інші, які часто успішно зварені дуги. Загально зварені сплави в цій серії, такі як 7005, переважно зварені з сплавами наповнювача серії 5xxx.

Резюме- Сьогоднішні алюмінієві сплави разом із різними темпами містять широкий і універсальний діапазон виробничих матеріалів. Для оптимальної розробки продуктів та успішної розробки зварювання процедури важливо зрозуміти відмінності між багатьма наявними сплавами та різними характеристиками продуктивності та зварювання. Розробляючи процедури зварювання дуги для цих різних сплавів, слід враховувати конкретний сплав, який зварений. Часто кажуть, що дугове зварювання алюмінію не складно, "це просто інакше". Я вважаю, що важливою частиною розуміння цих відмінностей є ознайомлення з різними сплавами, їх характеристиками та їх ідентифікаційною системою.