Со растот на алуминиумот во индустријата за заварување и неговото прифаќање како одлична алтернатива на челикот за многу апликации, се зголемуваат барањата оние кои се вклучени во развојот на алуминиумски проекти да се запознаат подобро со оваа група материјали. За целосно да го разберете алуминиумот, препорачливо е да се започне со запознавање со системот за идентификација/означување на алуминиумот, многуте достапни алуминиумски легури и нивните карактеристики.

Систем за темперамент и означување на алуминиумска легура- Во Северна Америка, Асоцијацијата за алуминиум е одговорна за распределба и регистрација на алуминиумски легури. Моментално има над 400 ковани алуминиумски производи и ковани алуминиумски легури и над 200 алуминиумски легури во форма на одлеаноци и инготи регистрирани кај Асоцијацијата за алуминиум. Границите за хемиски состав на легури за сите овие регистрирани легури се содржани во Правилникот на Асоцијацијата за алуминиум.Тиркизна книганасловена како „Меѓународни ознаки на легури и ограничувања на хемискиот состав за ковано алуминиум и ковани алуминиумски легури“ и во нивнитеРозова книганасловен „Ознаки и ограничувања на хемискиот состав за алуминиумски легури во форма на одлеаноци и инготи“. Овие публикации можат да бидат исклучително корисни за инженерот за заварување при развивање на процедури за заварување и кога е од важност да се земе предвид хемијата и нејзината поврзаност со чувствителноста на пукнатини.

Алуминиумските легури можат да се категоризираат во голем број групи врз основа на карактеристиките на конкретниот материјал, како што се неговата способност да реагира на термичка и механичка обработка и примарниот легирачки елемент додаден на алуминиумската легура. Кога го разгледуваме системот за нумерирање/идентификација што се користи за алуминиумските легури, се идентификуваат горенаведените карактеристики. Кованите и леаните алуминиуми имаат различни системи за идентификација. Кованиот систем е систем со 4 цифри, а одлеаноци имаат систем со 3 цифри и 1 децимално место.

Систем за означување на кована легура- Прво ќе го разгледаме 4-цифрениот систем за идентификација на ковани алуминиумски легури. Првата цифра (Xxxx) го означува главниот легирачки елемент, кој е додаден на алуминиумската легура и често се користи за опишување на сериите од алуминиумски легури, т.е. серии 1000, серии 2000, серии 3000, до серии 8000 (видете табела 1).

Втората единечна цифра (xXxx), ако е различно од 0, означува модификација на специфичната легура, а третата и четвртата цифра (xxXX) се произволни броеви дадени за да се идентификува специфична легура во серијата. Пример: Кај легурата 5183, бројот 5 означува дека е од серијата магнезиумска легура, а 1 означува дека е 1^stмодификација на оригиналната легура 5083, а 83 ја идентификува во серијата 5xxx.

Единствен исклучок од овој систем за нумерирање на легури е алуминиумските легури од серијата 1xxx (чисти алуминиуми), во кој случај, последните 2 цифри го даваат минималниот процент на алуминиум над 99%, т.е. Легура 13.(50)(минимум 99,50% алуминиум).

СИСТЕМ ЗА ОЗНАЧУВАЊЕ НА КОВАНИ АЛУМИНИУМСКИ ЛЕГУРИ

Табела 1

Ознака на леана легура- Системот за означување на леани легури се базира на ознака од 3 цифри плус децимални xxx.x (т.е. 356.0). Првата цифра (Xxx.x) го означува главниот легирачки елемент, кој е додаден на алуминиумската легура (видете ја табелата 2).

СИСТЕМ ЗА ОЗНАЧУВАЊЕ НА ЛИЕНИ АЛУМИНИУМСКИ ЛЕГУРИ

Табела 2

Втората и третата цифра (xXX.x) се произволни броеви дадени за да се идентификува специфична легура во серијата. Бројот што следи по децималната точка означува дали легурата е одлеан (.0) или ингот (.1 или .2). Префиксот со голема буква означува модификација на специфична легура.
Пример: Легура – ​​A356.0 главниот дел А (Axxx.x) означува модификација на легурата 356.0. Бројот 3 (A3xx.x) означува дека е од серијата силициум плус бакар и/или магнезиум. 56 инчи (Ax56.0) ја идентификува легурата во серијата 3xx.x, а .0 (Axxx.0) означува дека станува збор за леење со конечна форма, а не за ингот.

Систем за означување на температурата на алуминиумот -Ако ги земеме предвид различните серии на алуминиумски легури, ќе видиме дека постојат значителни разлики во нивните карактеристики и последователната примена. Првата поента што треба да се препознае, по разбирањето на системот за идентификација, е дека постојат два различни вида алуминиум во рамките на сериите споменати погоре. Тоа се алуминиумските легури што можат да добијат цврстина преку додавање на топлина и алуминиумските легури што не можат да се обработуваат со топлина. Оваа разлика е особено важна кога се разгледуваат ефектите од лачното заварување врз овие два вида материјали.

Кованите алуминиумски легури од сериите 1xxx, 3xxx и 5xxx не се термички обработливи и се стврднуваат само со деформација. Кованите алуминиумски легури од сериите 2xxx, 6xxx и 7xxx се термички обработливи, а сериите 4xxx се состојат од легури што се обработуваат и од легури што не се обработуваат со деформација. Лиените легури од сериите 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x и 7xx.x се термички обработливи. Стврднувањето со деформација генерално не се применува на одлеаноци.

Легурите што можат да се обработуваат со топлина ги стекнуваат своите оптимални механички својства преку процес на термичка обработка, а најчести термички третмани се термичка обработка во раствор и вештачко стареење. Термичката обработка во раствор е процес на загревање на легурата на покачена температура (околу 990 степени Фаренхајт) со цел легирачките елементи или соединенија да се растворат. Потоа следува гаснење, обично во вода, за да се добие презаситен раствор на собна температура. Термичката обработка во раствор обично е проследена со стареење. Стареењето е таложење на дел од елементите или соединенијата од презаситен раствор со цел да се добијат посакуваните својства.

Легурите што не подлежат на термичка обработка ги стекнуваат своите оптимални механички својства преку стврднување со деформација. Стврднувањето со деформација е метод за зголемување на цврстината преку примена на ладна обработка. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

ОСНОВНИ ОЗНАКИ ЗА ТЕМПЕРАТУРА

Табела 3

Покрај основната ознака за температура, постојат две подкатегории, едната се однесува на ознаката „H“ за температура - стврднување при деформација, а другата се однесува на ознаката „T“ за температура - термички третирана.

Поделби на H Температура – ​​Стврднат со деформација

Првата цифра по H означува основна операција:
H1– Само стврднато со деформација.
H2– Стврднато со деформација и делумно жарено.
H3– Стврднато и стабилизирано при деформација.
H4– Стврднато со деформација и лакирано или обоено.

Втората цифра по H го означува степенот на стврднување со деформација:
HX2– Четвртина тврда HX4– Половина тврд HX6– Три четвртини тврдо
HX8– Целосно тврд HX9– Екстра тешко

Поделби на температурата на Т - термички третирани

T1- Природно зреено по ладење од процес на обликување на покачена температура, како што е екструдирање.
T2- Ладно обработено по ладење од процес на обликување на покачена температура, а потоа природно зреено.
T3- Раствор термички обработен, ладно обработен и природно зреен.
T4- Раствор термички обработен и природно зреен.
T5- Вештачки стареено по ладење од процес на обликување на покачена температура.
T6- Раствор термички обработен и вештачки стареен.
T7- Растворот е термички обработен и стабилизиран (преостарен).
T8- Раствор термички обработен, ладно обработен и вештачки зреен.
T9- Раствор термички обработен, вештачки зреен и ладно обработен.
Т10- Ладно обработено по ладење од процес на обликување на покачена температура, а потоа вештачки зреено.

Дополнителните цифри означуваат олеснување на стресот.
Примери:
TX51или TXX51– Олеснување од стрес со истегнување.
TX52или TXX52– Олеснување на стресот со компресија.

Алуминиумски легури и нивните карактеристики- Ако ги земеме предвид седумте серии на ковани алуминиумски легури, ќе ги цениме нивните разлики и ќе ги разбереме нивните примени и карактеристики.

Легури од серијата 1xxx– (не може да се третира со топлина – со крајна цврстина на истегнување од 10 до 27 ksi) оваа серија често се нарекува серија од чист алуминиум бидејќи се бара да има минимум 99,0% алуминиум. Тие се заварливи. Сепак, поради нивниот тесен опсег на топење, тие бараат одредени размислувања за да се произведат прифатливи процедури за заварување. Кога се разгледуваат за производство, овие легури се избираат првенствено поради нивната супериорна отпорност на корозија, како на пример во специјализирани хемиски резервоари и цевководи, или поради нивната одлична електрична спроводливост како во апликациите со шини. Овие легури имаат релативно лоши механички својства и ретко би се земале предвид за општи структурни апликации. Овие основни легури често се заваруваат со соодветен материјал за полнење или со 4xxx легури за полнење во зависност од примената и барањата за перформанси.

Легури од серијата 2xxx– (термички обработливи – со крајна затегнувачка цврстина од 27 до 62 ksi) ова се легури од алуминиум/бакар (додатоци на бакар кои се движат од 0,7 до 6,8%), и се легури со висока цврстина и високи перформанси кои често се користат за воздухопловни и авионски апликации. Тие имаат одлична цврстина во широк опсег на температури. Некои од овие легури се сметаат за незаварливи со процесите на лачно заварување поради нивната подложност на топло пукање и пукање од стресна корозија; сепак, други се лачно заваруваат многу успешно со правилни процедури за заварување. Овие основни материјали често се заваруваат со легури за полнење со висока цврстина од серијата 2xxx дизајнирани да одговараат на нивните перформанси, но понекогаш може да се заварат со полнила од серијата 4xxx што содржат силициум или силициум и бакар, во зависност од примената и барањата за услугата.

Легури од серијата 3xxx– (неподлежи на термичка обработка – со крајна цврстина на истегнување од 16 до 41 ksi) Ова се легури на алуминиум/манган (додатоци на манган кои се движат од 0,05 до 1,8%) и се со умерена цврстина, имаат добра отпорност на корозија, добра формабилност и се погодни за употреба на покачени температури. Една од нивните први употреби беа тенџериња и тави, а денес тие се главна компонента за разменувачи на топлина во возила и електрани. Сепак, нивната умерена цврстина често го спречува нивното разгледување за структурни апликации. Овие основни легури се заваруваат со легури за полнење од сериите 1xxx, 4xxx и 5xxx, во зависност од нивната специфична хемија и специфични барања за примена и услуги.

Легури од серијата 4xxx– (термички обработливи и нетермички обработливи – со крајна цврстина на истегнување од 25 до 55 ksi) Ова се алуминиумски/силициумски легури (додатоци на силициум кои се движат од 0,6 до 21,5%) и се единствените серии што содржат и термички обработливи и нетермички обработливи легури. Силициумот, кога се додава на алуминиумот, ја намалува неговата точка на топење и ја подобрува неговата флуидност кога се топи. Овие карактеристики се пожелни за материјали за полнење што се користат и за фузно заварување и за лемење. Следствено, оваа серија легури претежно се наоѓа како материјал за полнење. Силициумот, независно од алуминиумот, не е термички обработлив; сепак, голем број од овие силициумски легури се дизајнирани да имаат додатки на магнезиум или бакар, што им дава можност поволно да реагираат на термичка обработка во раствор. Типично, овие термички обработливи легури за полнење се користат само кога заварената компонента треба да биде подложена на термички третмани по заварувањето.

Легури од серијата 5xxx– (не се третираат со топлина – со крајна цврстина на истегнување од 18 до 51 ksi) Ова се легури на алуминиум/магнезиум (додатоци на магнезиум кои се движат од 0,2 до 6,2%) и имаат највисока цврстина од легури кои не се третираат со топлина. Покрај тоа, оваа серија легури е лесно заварлива и поради овие причини се користат за широк спектар на апликации како што се бродоградба, транспорт, садови под притисок, мостови и згради. Легурите на база на магнезиум често се заваруваат со легури за полнење, кои се избираат по земање предвид на содржината на магнезиум во основниот материјал и условите за примена и работа на заварената компонента. Легурите во оваа серија со повеќе од 3,0% магнезиум не се препорачуваат за работа на покачена температура над 150 степени Фаренхајт поради нивниот потенцијал за сензибилизација и последователна подложност на пукање од корозија на стрес. Основните легури со помалку од приближно 2,5% магнезиум често се заваруваат успешно со легури за полнење од серијата 5xxx или 4xxx. Базната легура 5052 е генерално призната како базна легура со максимална содржина на магнезиум што може да се завари со легура за полнење од серијата 4xxx. Поради проблемите поврзани со евтектичкото топење и придружните лоши механички својства при заварување, не се препорачува заварување на материјал во оваа серија легури, кои содржат поголеми количини на магнезиум, со полнилата од серијата 4xxx. Материјалите на база на магнезиум со поголема содржина се заваруваат само со легури за полнење 5xxx, кои генерално се совпаѓаат со составот на основната легура.

Легури од серијата 6XXX– (термички обработливи – со крајна затегнувачка цврстина од 18 до 58 ksi) Ова се легури на алуминиум/магнезиум-силициум (додатоци на магнезиум и силициум од околу 1,0%) и се наоѓаат широко низ целата индустрија за заварување, се користат претежно во форма на екструзии и се вклучени во многу структурни компоненти. Додавањето на магнезиум и силициум во алуминиумот произведува соединение на магнезиум-силицид, кое му дава на овој материјал можност да се третира термички во раствор за подобрена цврстина. Овие легури се природно чувствителни на пукнатини при стврднување и поради оваа причина, тие не треба да се заваруваат автогено (без материјал за полнење). Додавањето на соодветни количини на материјал за полнење за време на процесот на лачно заварување е од суштинско значење за да се обезбеди разредување на основниот материјал, со што се спречува проблемот со топло пукање. Тие се заваруваат со материјали за полнење 4xxx и 5xxx, во зависност од примената и барањата за услугата.

Легури од серијата 7XXX– (термички обработливи – со крајна цврстина на истегнување од 32 до 88 ksi) Ова се легури на алуминиум/цинк (додатоци на цинк кои се движат од 0,8 до 12,0%) и вклучуваат некои од алуминиумските легури со највисока цврстина. Овие легури често се користат во високо-перформансни апликации како што се авиони, воздухопловство и натпреварувачка спортска опрема. Како и серијата легури 2xxx, оваа серија вклучува легури кои се сметаат за несоодветни кандидати за лачно заварување и други, кои често се успешно лачно заваруваат. Вообичаено заварените легури во оваа серија, како што е 7005, се претежно заварени со легури за полнење од серијата 5xxx.

Резиме- Денешните алуминиумски легури, заедно со нивните различни темпераменти, сочинуваат широк и разновиден спектар на материјали за производство. За оптимален дизајн на производот и успешен развој на процедури за заварување, важно е да се разберат разликите помеѓу многуте достапни легури и нивните различни карактеристики на перформанси и заварливост. При развивање на процедури за лачно заварување за овие различни легури, мора да се земе предвид специфичната легура што се заварува. Често се вели дека лачното заварување на алуминиум не е тешко, „тоа е само различно“. Верувам дека важен дел од разбирањето на овие разлики е да се запознаете со различните легури, нивните карактеристики и нивниот систем за идентификација.