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

Системот за темперамент и ознака на алуминиумска легура- Во Северна Америка, Асоцијацијата за алуминиум АД е одговорна за распределба и регистрација на алуминиумските легури. Во моментов има над 400 ковани алуминиумски и ковани алуминиумски легури и над 200 алуминиумски легури во форма на одлеаноци и инготи регистрирани во Здружението за алуминиум. Ограничувањата на хемискиот состав на легура за сите овие регистрирани легури се содржани во Здружението за алуминиумТеал книгасо наслов „Меѓународни ознаки на легури и граници на хемиски состав за ковано алуминиум и ковани алуминиумски легури“ и во нивнитеРозова книгасо наслов „Ознаки и граници на хемискиот состав за алуминиумски легури во форма на одлеаноци и ингот. Овие публикации можат да бидат исклучително корисни за инженерот за заварување кога развива процедури за заварување и кога е важно да се земе предвид хемијата и нејзината поврзаност со чувствителноста на пукнатини.

Алуминиумските легури можат да се категоризираат во повеќе групи врз основа на карактеристиките на конкретниот материјал како што се неговата способност да реагира на термички и механички третман и примарниот елемент за легирање додаден на алуминиумската легура. Кога ќе го земеме предвид системот за нумерирање / идентификација што се користи за легури на алуминиум, горенаведените карактеристики се идентификувани. Кованиот и лиениот алуминиум имаат различни системи на идентификација. Кованиот систем е 4-цифрен систем, а одливките имаат 3-цифрен и 1-децифрен систем на места.

Систем за назначување на кована легура- Прво ќе го разгледаме 4-цифрениот систем за идентификација на кована легура на алуминиум. Првата цифра (Xxxx) го означува главниот елемент за легирање, кој е додаден на алуминиумската легура и често се користи за опишување на сериите од алуминиумска легура, т.е. серија 1000, серија 2000, серија 3000, серија до 8000 (види табела 1).

Втората едноцифрена (xXxx), ако се разликува од 0, означува модификација на специфичната легура, а третата и четвртата цифра (xxXX) се произволни броеви дадени за да се идентификува одредена легура во серијата. Пример: во легура 5183, бројот 5 означува дека е од серијата на легура на магнезиум, 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 легура е со алуминиумските легури од серијата 1xxx (чист алуминиум), во кој случај, последните 2 цифри го обезбедуваат минималниот процент на алуминиум над 99%, т.е. Легура 13(50)(99,50% минимум алуминиум).

СИСТЕМ ЗА Означување на КОВАНИ ЛЕГУРИ НА АЛУМИНИУМ

Табела 1

Означување на лиена легура- Системот за означување на леана легура се заснова на 3-цифрена и децимална ознака xxx.x (т.е. 356.0). Првата цифра (Xxx.x) го означува главниот елемент за легирање, кој е додаден на алуминиумската легура (види табела 2).

СИСТЕМ НА ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА ЛЕГА НА АЛУМИНИУМ

Табела 2

Втората и третата цифра (xXX.x) се произволни броеви дадени за да се идентификува одредена легура во серијата. Бројот што следи по децималната точка покажува дали легурата е лиење (.0) или ингот (.1 или .2). Префиксот со голема буква означува модификација на одредена легура.
Пример: Легура – ​​A356.0 главниот град А (Axxx.x) означува модификација на легура 356.0. Бројот 3 (А3xx.x) покажува дека е од серијата силициум плус бакар и/или магнезиум. На 56 во (Ax56.0) ја идентификува легурата во серијата 3xx.x, а .0 (Axxx.0) покажува дека се работи за финална форма, а не за ингот.

Системот за означување на алуминиумска температура -Ако ги земеме предвид различните серии на алуминиумски легури, ќе видиме дека постојат значителни разлики во нивните карактеристики и последователна примена. Првата точка што треба да се препознае, откако ќе се разбере системот за идентификација, е дека постојат два јасно различни типа на алуминиум во серијата спомената погоре. Тоа се легурите на алуминиум што може да се третираат со топлина (оние кои можат да добијат цврстина преку додавање топлина) и алуминиумските легури што не се третираат со топлина. Оваа разлика е особено важна кога се разгледуваат влијанијата на лачното заварување на овие два вида материјали.

Кованите алуминиумски легури од сериите 1xxx, 3xxx и 5xxx не се термички обработени и се стврднуваат само на напрегање. Кованите алуминиумски легури од сериите 2xxx, 6xxx и 7xxx се термички третирани, а серијата 4xxx се состои од легури кои се третираат со топлина и легури кои не се третираат со топлина. Леаните легури од сериите 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x и 7xx.x се термички третирани. Стврднувањето со напрегање генерално не се применува на одлеаноците.

Легурите што се третираат со топлина ги стекнуваат своите оптимални механички својства преку процес на термичка обработка, а најчести термички третмани се Термичка обработка со раствор и вештачко стареење. Термичка обработка на растворот е процес на загревање на легурата на покачена температура (околу 990 степени F) со цел да се стават легираните елементи или соединенијата во раствор. Ова е проследено со гаснење, обично во вода, за да се добие презаситен раствор на собна температура. Термичката обработка со 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 кои не се третираат со топлина ги стекнуваат своите оптимални механички својства преку Стврднувањето со густина. Стврднувањето на напрегање е метод за зголемување на јачината преку примена на ладна работа.Т6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

ОСНОВНИ ТЕМПЕРСКИ ОЗНАНИЦИ

Табела 3

Дополнително на основната ознака на темпераментот, постојат две категории на подподелби, едната се однесува на ознаката „H“ Температура – ​​Стврднување на напрегање, а другата се однесува на ознаката „T“ Темперамент – Термички третирана.

Поделби на H Температура – ​​Стврднат со вирус

Првата цифра по H означува основна операција:
H1– Само процедете зацврстено.
H2– Стврднат со процедување и делумно анектиран.
H3– Вирус стврднат и стабилизиран.
H4– Процедете стврднат и лакиран или обоен.

Втората цифра по H го означува степенот на стврднување на напрегањето:
HX2– Четврт тврд HX4– Полутврд HX6– Три четвртини тешко
HX8– Целосно тврд HX9– Екстра тешко

Поделби на T Temper – Термички третирани

T1- Природно старее по ладењето од процес на обликување на покачена температура, како што е екструдирањето.
T2- Ладно работеше по ладењето од процесот на обликување на покачена температура и потоа природно старее.
T3- Раствор термички обработен, ладно обработен и природно стар.
T4- Раствор термички обработен и природно застарен.
T5- Вештачки старее по ладење од процес на обликување на покачена температура.
T6- Раствор термички обработен и вештачки застарен.
T7- Раствор термички обработен и стабилизиран (престарен).
T8- Раствор термички обработен, ладно обработен и вештачки стар.
T9- Термички обработен со раствор, вештачки стар и ладно обработен.
Т10- Ладно работеше по ладењето од процесот на обликување на покачена температура и потоа вештачки стареење.

Дополнителните цифри укажуваат на олеснување на стресот.
Примери:
TX51или TXX51– Стресот се ослободува со истегнување.
TX52или TXX52– Стресот се ослободува со компресирање.

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 апликации и карактеристики.

Легури од серијата 1xxx– (не 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 99,0% минимум алуминиум. Тие се заварливи. Меѓутоа, поради нивниот тесен опсег на топење, тие бараат одредени размислувања за да се произведат прифатливи процедури за заварување. Кога се земаат предвид за изработка, овие легури се избираат првенствено поради нивната супериорна отпорност на корозија, како што се специјализирани хемиски резервоари и цевки, или поради нивната одлична електрична спроводливост како кај апликациите на магистралните шипки. Овие легури имаат релативно слаби механички својства и ретко би биле земени предвид за општи структурни примени. Овие основни легури често се заваруваат со соодветен материјал за полнење или со легури за полнење 4xxx зависни од барањата за примена и перформанси.

Легури од серијата 2xxx– (за третман на топлина – со крајна цврстина на истегнување од 27 до 62 ksi) тоа се алуминиум/бакарни легури (додатоците на бакар кои се движат од 0,7 до 6,8%) и се легури со висока јачина и високи перформанси кои често се користат за воздушни и авионски апликации. Тие имаат одлична сила на широк опсег на температури. Некои од овие легури се сметаат за незаварливи со процесите на заварување со лачно заварување поради нивната подложност на топло пукање и напукнување со корозија од стрес; сепак, други се лачно заварени многу успешно со правилни процедури за заварување. Овие основни материјали често се заваруваат со легури за полнење од серијата 2xxx со висока јачина 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 барањата за примена и услуга.

Легури од серијата 3xxx– (не се третира со топлина – со крајна цврстина на истегнување од 16 до 41 ksi) Ова се легурите на алуминиум/манган (додатоците на манган се движат од 0,05 до 1,8%) и се со умерена цврстина, имаат добра отпорност на корозија, добра формабилност и се соодветни за употреба на покачени температури. Една од нивните први употреби беа тенџерињата и тавите, а тие се главната компонента денес за разменувачи на топлина во возилата и електраните. Меѓутоа, нивната умерена сила често го исклучува нивното разгледување за структурни апликации. Овие основни легури се заварени со легури за полнење од сериите 1xxx, 4xxx и 5xxx, во зависност од нивната специфична хемија и посебните барања за примена и сервис.

Легури од серијата 4xxx– (термички обработени и термички необработени – со крајна цврстина на истегнување од 25 до 55 ksi) Ова се легури од алуминиум / силициум (додатоци на силициум кои се движат од 0,6 до 21,5%) и се единствените серии што содржат и термички обработени и не легури кои се третираат со топлина. Силиконот, кога се додава во алуминиум, 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 фузиско заварување и за лемење. Следствено, оваа серија на легури претежно се наоѓа како материјал за полнење. Силиконот, независно во алуминиум, не се третира со топлина; сепак, голем број од овие силиконски легури се дизајнирани да имаат додатоци на магнезиум или бакар, што им обезбедува способност да реагираат поволно на термичка обработка со раствор. Вообичаено, овие легури за полнење што се третираат со топлина се користат само кога заварената компонента треба да биде подложена на термички третмани по заварувањето.

Легури од серијата 5xxx– (не се третира со топлина – со крајна цврстина на истегнување од 18 до 51 ksi) Ова се легурите на алуминиум/магнезиум (додатоците на магнезиум кои се движат од 0,2 до 6,2%) и имаат најголема јачина од легурите кои не се третираат со топлина. Покрај тоа, оваа серија од легура 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 разгледување на содржината на магнезиум во основниот материјал и условите за примена и сервисирање на заварената компонента. Легурите од оваа серија со повеќе од 3,0% магнезиум не се препорачуваат за сервисирање на покачена температура над 150 степени F поради нивниот потенцијал за сензибилизација и последователна подложност на пукање од корозија од стрес. Основните легури со помалку од приближно 2,5% магнезиум често се заваруваат успешно со легурите за полнење од серијата 5xxx или 4xxx. Основната легура 5052 е општо препознаена како основна 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 поврзаните лоши механички својства како заварени, не се препорачува заварување на материјал во оваа серија од легура, кои содржат поголеми количини на магнезиум со полнила од серијата 4xxx. Основните материјали со повисок магнезиум се заваруваат само со легури за полнење 5xxx, кои генерално одговараат на составот на основната легура.

Легури од серијата 6XXX- (за термичка обработка - со крајна цврстина на истегнување од 18 до 58 ksi) Тоа се легури од алуминиум / магнезиум - силициум (додатоци на магнезиум и силициум од околу 1,0%) и се наоѓаат нашироко низ индустријата за производство на заварување, кои се користат претежно во форма на истиснување, и вградени во многу структурни компоненти. Додавањето на магнезиум и силициум во алуминиум произведува соединение од магнезиум-силицид, што му дава способност на овој материјал да стане термички обработен со раствор за подобрена јачина. Овие легури се природно чувствителни на пукнатини на зацврстување, и поради оваа причина, тие не треба да се заваруваат автогено со лак (без материјал за полнење). Додавањето соодветни количества 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 жешкото пукање. Тие се заварени и со материјали за полнење 4xxx и 5xxx, во зависност од барањата за апликација и сервис.

Легури од серијата 7XXX– (за термичка обработка – со крајна цврстина на истегнување од 32 до 88 ksi) Ова се легурите на алуминиум/цинк (додатоците на цинк кои се движат од 0,8 до 12,0%) и содржат некои од алуминиумските легури со најголема јачина. Овие легури често се користат во апликации со високи перформанси како што се авиони, воздушна и конкурентна спортска опрема. Како и серијата легури 2xxx, оваа серија вклучува легури кои се сметаат за несоодветни кандидати за лачно заварување и други, кои честопати успешно се заваруваат со лачно заварување. Најчесто заварените легури во оваа серија, како што е 7005, се претежно заварени со легурите за полнење од серијата 5xxx.

Резиме- Денешните алуминиумски легури, заедно со нивните разновидни темпераменти, опфаќаат широк и разновиден опсег на производствени материјали. За оптимален дизајн на производот и успешен развој на процедурата за заварување, важно е да се разберат разликите помеѓу многуте достапни легури и нивните различни карактеристики на перформанси и заварливост. Кога се развиваат 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, „едноставно е поинаку“. Верувам дека важен дел од разбирањето на овие разлики е да се запознаете со различните легури, нивните карактеристики и нивниот систем за идентификација.