Met die groei van aluminium binne 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 deur vertroud te raak met die aluminium-identifikasie-/aanwysingstelsel, die vele beskikbare aluminiumlegerings en hul eienskappe.

Die Aluminium Alloy Temper en Benamingstelsel- In Noord-Amerika is The Aluminum Association Inc. verantwoordelik vir die toewysing en registrasie van aluminiumlegerings. Tans is daar meer as 400 gesmede aluminium en gesmede aluminiumlegerings en meer as 200 aluminiumlegerings in die vorm van gietstukke en blokke geregistreer by die Aluminium Association. Die chemiese samestellingslimiete vir die legering vir al hierdie geregistreerde legerings word vervat in die Aluminium Association seTeal Boekgetiteld “Internasionale Legeringsbenamings en Chemiese Samestellingslimiete vir Smeedaluminium en Smeedaluminiumlegerings” en in hulPienk Boekgetiteld “Aanwysings en Chemiese Samestellingslimiete vir Aluminiumlegerings in die Vorm van Gietstukke en Staafstukke”. Hierdie publikasies kan uiters nuttig wees vir die sweisingenieur wanneer sweisprosedures ontwikkel word, en wanneer die oorweging van chemie en die verband daarvan met kraakgevoeligheid van belang is.

Aluminiumlegerings kan in 'n aantal groepe gekategoriseer word gebaseer op die spesifieke materiaal se eienskappe, soos die vermoë om te reageer op termiese en meganiese behandeling en die primêre legeringselement wat by die aluminiumlegering gevoeg word. Wanneer ons die nommering-/identifikasiestelsel wat vir aluminiumlegerings gebruik word, oorweeg, word die bogenoemde eienskappe geïdentifiseer. Die smee- en gegote aluminium het verskillende identifikasiestelsels. Die smee-stelsel is 'n 4-syferstelsel en die gietstukke het 'n 3-syfer- en 1-desimale plekstelsel.

Smeedlegeringsbenamingstelsel- Ons sal eers die 4-syfer smee-aluminiumlegering-identifikasiestelsel oorweeg. Die eerste syfer (Xxxx) dui die hooflegeringselement aan wat by die aluminiumlegering gevoeg is en word dikwels gebruik om die aluminiumlegeringsreeks te beskryf, d.w.s. 1000-reeks, 2000-reeks, 3000-reeks, tot 8000-reeks (sien tabel 1).

Die tweede enkelsyfer (xXxx), indien verskillend van 0, dui dit 'n wysiging van die spesifieke legering aan, en die derde en vierde syfers (xxXX) is arbitrêre getalle wat gegee word 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 allooi 5083, en die 83 identifiseer dit in die 5xxx-reeks.

Die enigste uitsondering op hierdie legeringsnommeringstelsel is met die 1xxx-reeks aluminiumlegerings (suiwer aluminium), in welke geval die laaste 2 syfers die minimum aluminiumpersentasie bo 99% verskaf, d.w.s. Legering 13.(50)(99.50% minimum aluminium).

AANWYSINGSISTEM VIR GEMEEDE ALUMINIUMLEGGERING

Tabel 1

Gietlegeringsbenaming- Die gietlegering-benamingstelsel is gebaseer op 'n 3-syfer-plus-desimale benaming xxx.x (d.w.s. 356.0). Die eerste syfer (Xxx.x) dui die hooflegeringselement aan wat by die aluminiumlegering gevoeg is (sien tabel 2).

AANWYSINGSISTEM VIR GEGOTE ALUMINIUMLEGGERING

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 getal na die desimale punt dui aan of die legering 'n gietstuk (.0) of 'n staaf (.1 of .2) is. 'n Hooflettervoorvoegsel dui 'n wysiging aan 'n spesifieke legering aan.
Voorbeeld: Legering – A356.0 die hoofletter A (Axxx.x) dui op 'n wysiging 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 (Ax56.0) identifiseer die legering binne die 3xx.x-reeks, en die .0 (Axxx.0) dui aan dat dit 'n finale vormgieting is en nie 'n staaf nie.

Die Aluminium Temper Aanwysingstelsel -As ons die verskillende reekse aluminiumlegerings oorweeg, sal ons sien dat daar aansienlike verskille in hul eienskappe en gevolglike toepassing is. Die eerste punt om te erken, nadat die identifikasiestelsel verstaan ​​is, is dat daar twee duidelik verskillende tipes aluminium binne die bogenoemde reeks is. Dit is die hittebehandelbare aluminiumlegerings (dié wat sterkte kan verkry deur die byvoeging van hitte) en die nie-hittebehandelbare aluminiumlegerings. Hierdie onderskeid is veral belangrik wanneer die uitwerking van boogsweis op hierdie twee tipes materiale oorweeg word.

Die 1xxx-, 3xxx- en 5xxx-reeks smeed-aluminiumlegerings is nie-hittebehandelbaar en is slegs vervormingsverhardbaar. Die 2xxx-, 6xxx- en 7xxx-reeks smeed-aluminiumlegerings is hittebehandelbaar en die 4xxx-reeks bestaan ​​uit beide hittebehandelbare en nie-hittebehandelbare legerings. Die 2xx.x-, 3xx.x-, 4xx.x- en 7xx.x-reeks gietlegerings is hittebehandelbaar. Vervormingsverharding word gewoonlik nie op gietstukke toegepas nie.

Die hittebehandelbare legerings verkry hul optimale meganiese eienskappe deur 'n proses van termiese behandeling, waarvan die mees algemene termiese behandelings Oplossingshittebehandeling en Kunsmatige Veroudering is. Oplossingshittebehandeling is die proses om die legering tot 'n verhoogde temperatuur (ongeveer 990 °F) te verhit om die legeringselemente of -verbindings in oplossing te plaas. Dit word gevolg deur blus, gewoonlik in water, om 'n oorversadigde oplossing by kamertemperatuur te produseer. Oplossingshittebehandeling word gewoonlik gevolg deur veroudering. Veroudering is die presipitasie van 'n gedeelte van die elemente of verbindings uit 'n oorversadigde oplossing om gewenste eienskappe te lewer.

Die nie-hittebehandelbare legerings verkry hul optimale meganiese eienskappe deur vervormingsverharding. Vervormingsverharding is die metode om sterkte te verhoog deur die toepassing van koue bewerking. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

DIE BASIESE TEMPERAANDUIDINGS

Tabel 3

Benewens die basiese temperbenaming, is daar twee onderafdelingskategorieë, een wat die "H" Temper - Vervormingsverharding aanspreek, en die ander wat die "T" Temper - Termies Behandelde benaming aanspreek.

Onderafdelings van H Temper – Vervormingsverhard

Die eerste syfer na die H dui 'n basiese bewerking aan:
H1– Slegs verhard met spanning.
H2– Vervormingsverhard en gedeeltelik uitgegloei.
H3– Vervormingsverhard en gestabiliseer.
H4– Versterk en gelak of geverf.

Die tweede syfer na die H dui die graad van vervormingsverharding aan:
HX2– Kwart Harde HX4– Half Harde HX6– Driekwart Hard
HX8– Volle Harde HX9– Ekstra Hard

Onderafdelings van T Temper – Termies Behandel

T1- Natuurlik verouder na afkoeling van 'n verhoogde temperatuurvormingsproses, soos ekstrudering.
T2- Koud bewerk na afkoeling van 'n verhoogde temperatuur vormingsproses en dan natuurlik verouder.
T3- Oplossingshittebehandel, koudbewerk en natuurlik verouder.
T4- Oplossingshittebehandel en natuurlik verouder.
T5- Kunsmatig verouder na afkoeling van 'n verhoogde temperatuurvormingsproses.
T6- Oplossing hittebehandel en kunsmatig verouder.
T7- Oplossing hittebehandel en gestabiliseer (oorverouder).
T8- Oplossingshittebehandel, koudbewerk en kunsmatig verouder.
T9- Oplossingshittebehandel, kunsmatig verouder en koudbewerk.
T10- Koud bewerk na afkoeling van 'n verhoogde temperatuur-vormingsproses en dan kunsmatig verouder.

Bykomende syfers dui stresverligting aan.
Voorbeelde:
TX51of TXX51– Stresverligting deur strek.
TX52of TXX52– Stresverligting deur saam te pers.

Aluminiumlegerings en hul eienskappe- As ons die sewe reekse van gesmee aluminiumlegerings oorweeg, sal ons hul verskille waardeer en hul toepassings en eienskappe verstaan.

1xxx-reekslegerings– (nie-hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 10 tot 27 ksi) word hierdie reeks dikwels die suiwer aluminiumreeks genoem omdat dit vereis word om 99.0% minimum aluminium te hê. Hulle is sweisbaar. As gevolg van hul nou smeltbereik, vereis hulle egter sekere oorwegings om aanvaarbare sweisprosedures te produseer. Wanneer hierdie legerings vir vervaardiging oorweeg word, word hulle hoofsaaklik gekies vir hul superieure korrosieweerstand, soos in gespesialiseerde chemiese tenks en pype, of vir hul uitstekende elektriese geleidingsvermoë soos in busstaaftoepassings. Hierdie legerings het relatief swak meganiese eienskappe en sal selde vir algemene strukturele toepassings oorweeg word. Hierdie basislegerings word dikwels met bypassende vulmateriaal of met 4xxx-vullegerings gesweis, afhangende van die toepassing en prestasievereistes.

2xxx-reeks legerings– (hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 27 tot 62 ksi) dit is aluminium/koperlegerings (kopertoevoegings wat wissel van 0.7 tot 6.8%), en is hoësterkte, hoëprestasie-legerings wat dikwels vir lugvaart- en vliegtuigtoepassings gebruik word. Hulle het uitstekende sterkte oor 'n wye temperatuurreeks. Sommige van hierdie legerings word as nie-sweisbaar beskou deur die boogsweisprosesse as gevolg van hul vatbaarheid vir warm krake en spanningskorrosie-krake; ander word egter baie suksesvol boogsweis met die korrekte sweisprosedures. Hierdie basismateriale word dikwels gesweis met hoësterkte 2xxx-reeks vullegerings wat ontwerp is om by hul prestasie te pas, maar kan soms gesweis word met die 4xxx-reeks vulstowwe wat silikon of silikon en koper bevat, afhangende van die toepassing en diensvereistes.

3xxx-reeks legerings– (nie-hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 16 tot 41 ksi) Dit is die aluminium/mangaanlegerings (mangaantoevoegings wat wissel van 0,05 tot 1,8%) en is van matige sterkte, het goeie korrosieweerstand, goeie vormbaarheid en is geskik vir gebruik by verhoogde temperature. Een van hul eerste gebruike was potte en panne, en hulle is vandag die hoofkomponent vir hitteruilers in voertuie en kragsentrales. Hul matige sterkte sluit egter dikwels hul oorweging vir strukturele toepassings uit. Hierdie basislegerings word met 1xxx-, 4xxx- en 5xxx-reeks vullegerings gesweis, afhangende van hul spesifieke chemie en spesifieke toepassings- en diensvereistes.

4xxx-reekslegerings– (hittebehandelbaar en nie-hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 25 tot 55 ksi) Dit is die aluminium/silikon-legerings (silikonbyvoegings wat wissel van 0,6 tot 21,5%) en is die enigste reeks wat beide hittebehandelbare en nie-hittebehandelbare legerings bevat. Silikon, wanneer dit by aluminium gevoeg word, verlaag die smeltpunt daarvan en verbeter die vloeibaarheid daarvan wanneer dit gesmelt is. Hierdie eienskappe is wenslik vir vulmateriaal wat vir beide smeltsweis en soldeer gebruik word. Gevolglik word hierdie reeks legerings hoofsaaklik as vulmateriaal aangetref. Silikon, onafhanklik in aluminium, is nie-hittebehandelbaar; 'n aantal van hierdie silikon-legerings is egter ontwerp om byvoegings van magnesium of koper te hê, wat hulle die vermoë gee om gunstig te reageer op oplossingshittebehandeling. Tipies word hierdie hittebehandelbare vullegerings slegs gebruik wanneer 'n gelaste komponent aan termiese behandelings na die sweis onderwerp moet word.

5xxx-reeks legerings– (nie-hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 18 tot 51 ksi) Dit is die aluminium/magnesiumlegerings (magnesiumtoevoegings wat wissel van 0.2 tot 6.2%) en het die hoogste sterkte van die nie-hittebehandelbare legerings. Boonop is hierdie legeringsreeks maklik sweisbaar, en om hierdie redes word hulle gebruik vir 'n wye verskeidenheid toepassings soos skeepsbou, vervoer, drukvate, brûe en geboue. Die magnesiumbasislegerings word dikwels met vullegerings gesweis, wat gekies word na oorweging van die magnesiuminhoud van die basismateriaal, en die toepassing en diensomstandighede van die gesweisde komponent. Legerings in hierdie reeks met meer as 3.0% magnesium word nie aanbeveel vir verhoogde temperatuurdiens bo 150 grade F nie as gevolg van hul potensiaal vir sensitisering en daaropvolgende vatbaarheid vir spanningskorrosie-krake. Basislegerings met minder as ongeveer 2.5% magnesium word dikwels suksesvol met die 5xxx- of 4xxx-reeks vullegerings gesweis. Die basislegering 5052 word algemeen erken as die basislegering met die maksimum magnesiuminhoud wat met 'n 4xxx-reeks vullegering gesweis kan word. As gevolg van probleme wat verband hou met eutektiese smelting en gepaardgaande swak meganiese eienskappe soos gesweis, word dit nie aanbeveel om materiaal in hierdie legeringsreeks, wat hoër hoeveelhede magnesium bevat, met die 4xxx-reeks vulstowwe te sweis nie. Die basismateriale met 'n hoër magnesiuminhoud word slegs met 5xxx-vullegerings gesweis, wat gewoonlik ooreenstem met die samestelling van die basislegering.

6XXX-reeks legerings– (hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 18 tot 58 ksi) Dit is die aluminium/magnesium-silikon-legerings (magnesium- en silikontoevoegings van ongeveer 1.0%) en word wyd aangetref in die sweisvervaardigingsbedryf, hoofsaaklik gebruik in die vorm van ekstrusies, en opgeneem in baie strukturele komponente. Die byvoeging van magnesium en silikon tot aluminium produseer 'n verbinding van magnesium-silisied, wat hierdie materiaal die vermoë gee om oplossingshittebehandel te word vir verbeterde sterkte. Hierdie legerings is natuurlik sensitief vir stollingskrake, en om hierdie rede moet hulle nie outogeen (sonder vulmateriaal) booggesweis word nie. Die byvoeging van voldoende hoeveelhede vulmateriaal tydens die boogsweisproses is noodsaaklik om verdunning van die basismateriaal te verskaf, waardeur die warmkraakprobleem voorkom word. Hulle word met beide 4xxx- en 5xxx-vulmateriaal gesweis, afhangende van die toepassing en diensvereistes.

7XXX-reeks legerings– (hittebehandelbaar – met 'n uiteindelike treksterkte van 32 tot 88 ksi) Dit is die aluminium/sinklegerings (sinktoevoegings wat wissel van 0,8 tot 12,0%) en bestaan ​​uit van die aluminiumlegerings met die hoogste sterkte. Hierdie legerings word dikwels in hoëprestasie-toepassings soos vliegtuie, lugvaart en mededingende sporttoerusting gebruik. Soos die 2xxx-reeks legerings, bevat hierdie reeks legerings wat as ongeskikte kandidate vir boogsweising beskou word, en ander wat dikwels suksesvol boogsweis word. Die algemeen gelaste legerings in hierdie reeks, soos 7005, word hoofsaaklik met die 5xxx-reeks vullegerings gesweis.

Opsomming- Vandag se aluminiumlegerings, tesame met hul verskillende temperings, bestaan ​​uit 'n wye en veelsydige reeks vervaardigingsmateriale. Vir optimale produkontwerp en suksesvolle sweisprosedure-ontwikkeling, is dit belangrik om die verskille tussen die vele beskikbare legerings en hul verskillende werkverrigting- en sweisbaarheidseienskappe te verstaan. Wanneer boogsweisprosedures vir hierdie verskillende legerings ontwikkel word, moet oorweging gegee word aan die spesifieke legering wat gesweis word. Daar word dikwels gesê dat boogsweis van aluminium nie moeilik is nie, "dis 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.