Met die groei van aluminium in die sweisvervaardigingsbedryf, en die aanvaarding daarvan as 'n uitstekende alternatief vir staal vir baie toepassings, is daar toenemende vereistes vir diegene wat betrokke is by die ontwikkeling van aluminiumprojekte om meer vertroud te raak met hierdie groep materiale. Om aluminium ten volle te verstaan, is dit raadsaam om te begin vertrou met die aluminium -identifikasie / aanwysingstelsel, die vele beskikbare aluminiumlegerings en hul eienskappe.

Die aluminiumlegeringstemper en aanwysingstelsel- In Noord -Amerika is die Aluminium Association Inc. verantwoordelik vir die toewysing en registrasie van aluminiumlegerings. Tans is daar meer as 400 aluminium- en smeed -aluminiumlegerings en meer as 200 aluminiumlegerings in die vorm van gietstukke en blokke wat by die Aluminium Association geregistreer is. Die legeringschemiese samestellingsgrense vir al hierdie geregistreerde legerings is vervat in die aluminiumverenigingTeal Bookgetiteld “Internasionale legeringsaanwysings en chemiese samestellingsgrense vir smeedaluminium en smeedaluminiumlegerings” en in hulPienk boekgetiteld “Benamings en chemiese samestellingsgrense vir aluminiumlegerings in die vorm van gietstukke en ingot. Hierdie publikasies kan uiters nuttig wees vir die sweisingenieur wanneer die sweisprosedures ontwikkel word, en wanneer die oorweging van chemie en die assosiasie daarvan met kraakgevoeligheid van belang is.

Aluminiumlegerings kan in 'n aantal groepe gekategoriseer word op grond van die kenmerke van die spesifieke materiaal, soos die vermoë om op termiese en meganiese behandeling te reageer en die primêre legeringselement wat by die aluminiumlegering gevoeg word. As ons die nommering / identifikasiestelsel wat vir aluminiumlegerings gebruik word, oorweeg, word bogenoemde eienskappe geïdentifiseer. Die bewerkte en gegote aluminums het verskillende stelsels van identifikasie. Die smee-stelsel is 'n 4-syfer-stelsel en die gietstukke met 'n 3-syfer en 'n 1-desimale plekstelsel.

Gebruikde legeringstelsel- Ons sal eers die 4-syfer-aluminiumlegeringsidentifikasiestelsel oorweeg. Die eerste syfer (Xxxx) dui die belangrikste legeringselement aan, wat by die aluminiumlegering gevoeg is en word dikwels gebruik om die aluminiumlegeringsreeks, IE, 1000 -reeks, 2000 -reeks, 3000 -reeks, tot 8000 -reeks te beskryf (sien Tabel 1).

Die tweede enkele syfer (xXxx), indien anders as 0, dui op 'n modifikasie van die spesifieke legering, en die derde en vierde syfers (xxXX) word arbitrêre getalle gegee om 'n spesifieke legering in die reeks te identifiseer. Voorbeeld: In legering 5183 dui die nommer 5 aan dat dit van die magnesiumlegeringsreeks is, die 1 dui aan dat dit die 1 is^stWysiging aan die oorspronklike legering 5083, en die 83 identifiseer dit in die 5xxx -reeks.

Die enigste uitsondering op hierdie legeringsnommerstelsel is met die 1xxx -reeks aluminiumlegerings (suiwer aluminums), in welke geval die laaste 2 syfers die minimum aluminiumpersentasie bo 99%bied, dws legering 13(50)(99,50% minimum aluminium).

Smeedstelsel vir aluminium legering

Tabel 1

Gooi legeringsbenaming- Die CAST-legering-aanwysingstelsel is gebaseer op 'n 3-syfer-plus desimale aanwysing xxx.x (IE 356.0). Die eerste syfer (Xxx.x) dui die belangrikste legeringselement aan wat by die aluminiumlegering gevoeg is (sien Tabel 2).

Gegote aluminiumlegering -aanwysingstelsel

Tabel 2

Die tweede en derde syfers (xXX.x) is arbitrêre getalle wat gegee word om 'n spesifieke legering in die reeks te identifiseer. Die nommer wat volg op die desimale punt dui aan of die legering 'n gietstuk (.0) of 'n ingot (.1 of .2) is. 'N Kapitaalbriefvoorvoegsel dui op 'n wysiging van 'n spesifieke legering.
Voorbeeld: Alloy - A356.0 The Capital A (Axxx.x) dui op 'n modifikasie van legering 356.0. Die nommer 3 (a3xx.x) dui aan dat dit van die silikon plus koper- en/of magnesiumreeks is. Die 56 in (byl56.0) identifiseer die legering binne die 3xx.x -reeks, en die .0 (axxx.0) dui aan dat dit 'n finale vorm van die vorm is en nie 'n ingot nie.

Die aluminium -temperatuurbenamingstelsel -As ons die verskillende reeks aluminiumlegerings oorweeg, sal ons sien dat daar aansienlike verskille in hul eienskappe en gevolglike toepassing is. Die eerste punt om na die begrip van die identifikasiestelsel te erken, is dat daar twee verskillende soorte aluminium in die bogenoemde reeks is. Dit is die hittebehandelbare aluminiumlegerings (dié wat krag kan kry deur die toevoeging van hitte) en die nie-hitte-behandelbare aluminiumlegerings. Hierdie onderskeid is veral belangrik as u die gevolge van boogsweis op hierdie twee soorte materiale oorweeg.

Die 1xxx-, 3xxx- en 5xxx-reekse-aluminiumlegerings is nie-hitte behandelbaar en is slegs verhardbaar. Die 2xxx-, 6xxx- en 7xxx-reeks smeedaluminiumlegerings is hitte behandelbaar en die 4xxx-reeks bestaan ​​uit hittebehandelbare en nie-hitte-behandelbare legerings. Die 2xx.x-, 3xx.x-, 4xx.x- en 7xx.x -reeks -reeks -legerings is hittebehandelbaar. Die verharding van die spanning word nie algemeen op gietstukke toegepas nie.

Die hittebehandelbare legerings verkry hul optimale meganiese eienskappe deur 'n proses van termiese behandeling, en die algemeenste termiese behandelings is oplossingshittebehandeling en kunsmatige veroudering. Oplossing hittebehandeling is die proses om die legering te verhit tot 'n verhoogde temperatuur (ongeveer 990 deg. F) om die legeringselemente of verbindings in die oplossing te plaas. Dit word gevolg deur blus, gewoonlik in water, om 'n oorversadigde oplossing by kamertemperatuur te produseer. Oplossing hittebehandeling word gewoonlik gevolg deur veroudering. Veroudering is die neerslag van 'n gedeelte van die elemente of verbindings uit 'n oorversadigde oplossing om gewenste eienskappe te lewer.

Die nie-hitte-behandelbare legerings verkry hul optimale meganiese eienskappe deur middel van verharding. Stamverharding is die metode om krag te verhoog deur die toepassing van koue werk.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Die basiese benamings vir humeur

Tabel 3

Verder tot die basiese benaming van die humeur is daar twee onderverdelingskategorieë, een wat die “H” -hoogte aanspreek - verharding van die stam, en die ander wat die “T” -motter - termies behandelde benaming aanspreek.

Onderverdelings van H -humeur - spanning verhard

Die eerste syfer na die h dui op 'n basiese bewerking:
H1- Slaan slegs verhard.
H2- Stam verhard en gedeeltelik uitgegloei.
H3- Stam verhard en gestabiliseer.
H4- Stam verhard en gelak of geverf.

Die tweede syfer na die H dui die mate van verharding aan:
HX2- Kwarthel Hx4- Half Hard Hx6-driekwart hard
HX8- Volle harde HX9- ekstra hard

Onderverdelings van T -humeur - termies behandel

T1- Natuurlik verouder na afkoeling van 'n verhoogde temperatuurvormingsproses, soos ekstrudering.
T2- Koue het gewerk na afkoeling van 'n verhoogde temperatuurvormingsproses en dan natuurlik verouder.
T3- Oplossing hittebehandelde, koue werk en natuurlik verouder.
T4- Oplossing hittebehandelde en van nature verouderd.
T5- Kunsmatig verouder na afkoeling van 'n verhoogde temperatuurvormingsproses.
T6- Oplossing hittebehandelde en kunsmatig verouder.
T7- Oplossing hittebehandelde en gestabiliseerde (te veel).
T8- Oplossing hittebehandelde, koue gewerk en kunsmatig verouder.
T9- Oplossing Hitte behandel, kunsmatig bejaard en koue het gewerk.
T10- Koue het gewerk na afkoeling van 'n verhoogde temperatuurvormingsproses en daarna kunsmatig verouder.

Bykomende syfers dui op stresverligting.
Voorbeelde:
TX51of TXX51- Stres verlig deur te rek.
TX52of TXX52- Stres verlig deur saamgepers.

Aluminiumlegerings en hul kenmerke- As ons die sewe reeks werkende aluminiumlegerings oorweeg, sal ons hul verskille waardeer en die toepassings en eienskappe daarvan verstaan.

1xxx -reeks legerings-(Nie-hitte behandelbaar-met die uiteindelike treksterkte van 10 tot 27 KSI) word hierdie reeks dikwels die suiwer aluminiumreeks genoem, omdat dit nodig is om 99,0% minimum aluminium te hê. Hulle is sweisbaar. Vanweë hul nou smeltreeks benodig hulle egter sekere oorwegings om aanvaarbare sweisprosedures te lewer. As dit oorweeg word vir vervaardiging, word hierdie legerings hoofsaaklik gekies vir hul voortreflike korrosieweerstand, soos in gespesialiseerde chemiese tenks en pype, of vir hul uitstekende elektriese geleidingsvermoë soos in busstaaftoedienings. Hierdie legerings het relatief swak meganiese eienskappe en sal selde oorweeg word vir algemene strukturele toepassings. Hierdie basislegerings word dikwels gesweis met bypassende vulmateriaal of met 4xxx -vullegerings afhanklik van toepassings- en prestasievereistes.

2xxx -reeks legerings- (hitte behandelbaar - met die uiteindelike treksterkte van 27 tot 62 ksi) Dit is aluminium / koperlegerings (koperaanvullings wat wissel van 0,7 tot 6,8%), en is 'n hoë sterkte -legerings met 'n hoë werkverrigting wat gereeld gebruik word vir lugvaart- en vliegtuigtoepassings. Hulle het uitstekende sterkte oor 'n wye verskeidenheid temperatuur. Sommige van hierdie legerings word deur die boogsweisprosesse as nie-gesweis beskou as gevolg van hul vatbaarheid vir warm krake en streskorrosie; Ander word egter baie suksesvol met die regte sweisprosedures gesweis. Hierdie basismateriaal word dikwels gesweis met 'n hoë sterkte 2xxx -reeksvullegerings wat ontwerp is om aan hul werkverrigting te pas, maar kan soms gesweis word met die 4xxx -reeks vullers wat silikon of silikon en koper bevat, afhangend van die toepassings- en diensvereistes.

3xxx -reeks legerings-(Nie-hitte behandelbaar-met die uiteindelike treksterkte van 16 tot 41 ksi) is dit die aluminium / mangaanlegerings (mangaanaanvullings wat wissel van 0,05 tot 1,8%) en is van matige krag, het 'n goeie korrosie-weerstand, goeie vormbaarheid en is geskik vir gebruik by verhoogde temperature. Een van hul eerste gebruike was potte en panne, en dit is vandag die belangrikste komponent vir hitteruilers in voertuie en kragsentrales. Hul matige krag verhoed egter dikwels hul oorweging vir strukturele toepassings. Hierdie basislegerings is gesweis met 1xxx-, 4xxx- en 5xxx -reeksvullegerings, afhangend van hul spesifieke chemie en spesifieke toepassings- en diensvereistes.

4xxx -reeks legerings-(hitte behandelbaar en nie-hitte behandelbaar-met die uiteindelike treksterkte van 25 tot 55 ksi) is dit die aluminium / silikonlegerings (silikonaanvullings wat wissel van 0,6 tot 21,5%) en is die enigste reeks wat beide hittebehandelbare en nie-hitte-behandelbare legerings bevat. Silikon, as dit by aluminium gevoeg word, verminder die smeltpunt en verbeter die vloeibaarheid daarvan as dit gesmelte is. Hierdie eienskappe is wenslik vir vulmateriaal wat gebruik word vir samesmeltingsweis en soldering. Gevolglik word hierdie reeks legerings oorwegend as vulmateriaal aangetref. Silikon, onafhanklik in aluminium, is nie-hitte behandelbaar; 'N Aantal van hierdie silikonlegerings is egter ontwerp om toevoegings van magnesium of koper te hê, wat hulle die vermoë bied om gunstig te reageer op die oplossing van hitte -behandeling. Hierdie hittebehandelbare vullegerings word gewoonlik slegs gebruik as 'n gelaste komponent aan termiese behandelings na sweiswerk onderwerp moet word.

5xxx -reeks legerings-(Nie-hitte behandelbaar-met die uiteindelike treksterkte van 18 tot 51 ksi) is dit die aluminium / magnesiumlegerings (magnesiumaanvullings wat wissel van 0,2 tot 6,2%) en het die hoogste sterkte van die nie-hitte-behandelbare legerings. Daarbenewens is hierdie legeringsreeks maklik sweisbaar, en om hierdie redes word dit gebruik vir 'n wye verskeidenheid toepassings soos skeepsbou, vervoer, drukvaartuie, brûe en geboue. Die magnesiumbasislegerings word dikwels met vullegerings gesweis, wat gekies word na die oorweging van die magnesiuminhoud van die basismateriaal, en die toepassings- en diensomstandighede van die gelaste komponent. Legerings in hierdie reeks met meer as 3,0% magnesium word nie aanbeveel vir verhoogde temperatuurdiens bo 150 grade F nie, vanweë hul potensiaal vir sensitisering en die daaropvolgende vatbaarheid vir die krake van stres korrosie. Basislegerings met minder as ongeveer 2,5% magnesium word dikwels suksesvol gesweis met die 5xxx- of 4xxx -reeksvullegerings. Die basislegering 5052 word oor die algemeen herken as die maksimum magnesiuminhoudbasislegering wat met 'n 4xxx -reeksvullegering gesweis kan word. As gevolg van probleme wat verband hou met eutektiese smelt en gepaardgaande swak, gelaste meganiese eienskappe, word dit nie aanbeveel om in hierdie legeringsreeks te sweis nie, wat hoër hoeveelhede magnesium met die 4xxx-reeks vullers bevat. Die hoër magnesiumbasismateriaal word slegs met 5xxx -vullegerings gesweis, wat gewoonlik ooreenstem met die basislegering -samestelling.

6xxx -reeks legerings- (hittebehandelbaar - met die uiteindelike treksterkte van 18 tot 58 ksi) Dit is die aluminium / magnesium - silikonlegerings (magnesium- en silikonaanvullings van ongeveer 1,0%) en word wyd gevind deur die sweisvervaardigingsbedryf, wat hoofsaaklik in die vorm van ekstrusies gebruik word, en in baie strukturele komponente opgeneem. Die toevoeging van magnesium en silikon tot aluminium lewer 'n verbinding van magnesium-silaledoder, wat hierdie materiaal die vermoë bied om oplossing te word wat hitte behandel word vir verbeterde sterkte. Hierdie legerings is van nature stolingsgevoelig, en om hierdie rede moet hulle nie outogeen gesweis word nie (sonder vulmateriaal). Die toevoeging van voldoende hoeveelhede vulmateriaal tydens die boogsweisproses is noodsaaklik om die basismateriaal te verdun en sodoende die warm kraakprobleem te voorkom. Dit is gesweis met beide 4xxx- en 5xxx -vulmateriaal, afhangend van die toepassings- en diensvereistes.

7xxx -reeks legerings- (hitte behandelbaar - met die uiteindelike treksterkte van 32 tot 88 ksi) is dit die aluminium / sinklegerings (sinkaanvullings wat wissel van 0,8 tot 12,0%) en bestaan ​​uit die aluminiumlegerings met die hoogste sterkte. Hierdie legerings word dikwels gebruik in toepassings met 'n hoë werkverrigting soos vliegtuie, lugvaart en mededingende sporttoerusting. Soos die 2xxx -reeks legerings, bevat hierdie reeks legerings wat as ongeskikte kandidate vir boogsweis beskou word, en ander, wat dikwels suksesvol gesweis word. Die algemeen gelaste legerings in hierdie reeks, soos 7005, word oorwegend gesweis met die 5xxx -reeksvullegerings.

Opsomming- Vandag se aluminiumlegerings, tesame met hul verskillende tempers, bestaan ​​uit 'n wye en veelsydige reeks vervaardigingsmateriaal. Vir optimale produkontwerp en suksesvolle sweisprosedure -ontwikkeling, is dit belangrik om die verskille tussen die vele beskikbare legerings en hul verskillende prestasie- en sweisbaarheidseienskappe te verstaan. By die ontwikkeling van boogsweisprosedures vir hierdie verskillende legerings, moet daar gekyk word na die spesifieke legering wat gesweis word. Daar word gereeld gesê dat boogsweis van aluminium nie moeilik is nie, 'dit is net anders'. Ek glo dat 'n belangrike deel van die begrip van hierdie verskille is om vertroud te raak met die verskillende legerings, hul eienskappe en hul identifikasiestelsel.