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-/benamingstelsel, die baie beskikbare aluminiumlegerings en hul eienskappe.

Die aluminiumlegering-temper- en benamingstelsel- In Noord-Amerika is The Aluminium Association Inc. verantwoordelik vir die toekenning en registrasie van aluminiumlegerings. Tans is daar meer as 400 bewerkte aluminium en bewerkte aluminiumlegerings en meer as 200 aluminiumlegerings in die vorm van gietstukke en blokke wat by die Aluminiumvereniging geregistreer is. Die limiete vir chemiese samestelling van legerings vir al hierdie geregistreerde legerings word in die Aluminiumvereniging se limiete vervatTeal Boekgetiteld "International Alloy Benamings and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminium and Wrought Aluminium Alloys" en in hulPienk Boekgetiteld “Benamings en chemiese samestellingslimiete vir aluminiumlegerings in die vorm van gietstukke en ingot. Hierdie publikasies kan uiters nuttig vir die sweisingenieur wees wanneer sweisprosedures ontwikkel word, en wanneer die oorweging van chemie en die assosiasie daarvan met kraaksensitiwiteit van belang is.

Aluminiumlegerings kan in 'n aantal groepe gekategoriseer word op grond van die spesifieke materiaal se eienskappe soos sy 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 kenmerke geïdentifiseer. Die bewerkte en gegote aluminium het verskillende stelsels van identifikasie. Die bewerkte stelsel is 'n 4-syferstelsel en die gietstukke het 'n 3-syfer en 1-desimale plekstelsel.

Smeedlegering aanwysingstelsel- Ons sal eers die 4-syfer-bewerkte 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, dws 1000-reeks, 2000-reeks, 3000-reeks, tot 8000-reeks (sien tabel 1).

Die tweede enkelsyfer (xXxx), indien anders as 0, dui '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 magnesiumlegeringreeks is, die 1 dui aan dat dit die 1 is^stverandering aan die oorspronklike allooi 5083, en die 83 identifiseer dit in die 5xxx-reeks.

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

GEBREEMDE ALUMINIUM LEGERING AANWYSINGSTELSEL

Tabel 1

Gegote Allooi Aanwysing- Die gegote allooi-benamingstelsel is gebaseer op 'n 3-syfer-plus desimale benaming xxx.x (dws 356.0). Die eerste syfer (Xxx.x) dui die hooflegeringselement aan wat by die aluminiumlegering gevoeg is (sien tabel 2).

AANWYSINGSSTELSEL VAN GIET ALUMINIUM LEGERINGS

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 wat die desimale punt volg, dui aan of die legering 'n gietstuk (.0) of 'n ingot (.1 of .2) is. 'n Hooflettervoorvoegsel dui 'n wysiging aan 'n spesifieke legering aan.
Voorbeeld: Allooi – A356.0 die hoofletter A (Axxx.x) dui 'n wysiging van allooi 356.0 aan. Die nommer 3 (A3xx.x) dui aan dat dit van die silikon plus koper en/of magnesium reeks 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 vormgietsel is en nie 'n staaf nie.

Die aluminium-temperaanwysingstelsel -As ons die verskillende reekse aluminiumlegerings in ag neem, sal ons sien dat daar aansienlike verskille in hul eienskappe en gevolglike toepassing is. Die eerste punt om te erken, nadat u die identifikasiestelsel verstaan ​​het, is dat daar twee duidelik verskillende tipes aluminium binne die reeks hierbo genoem is. Dit is die hittebehandelbare aluminiumlegerings (dié wat krag kan kry 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 smee-aluminiumlegerings is nie-hittebehandelbaar nie en is slegs verhardbaar. Die 2xxx-, 6xxx- en 7xxx-reeks smee-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 gegote legerings is hitte behandelbaar. Verharding word gewoonlik nie op gietstukke toegepas nie.

Die hittebehandelbare legerings verkry hul optimum meganiese eienskappe deur 'n proses van termiese behandeling, die mees algemene termiese behandelings is oplossingshittebehandeling en kunsmatige veroudering. Oplossing Hittebehandeling is die proses van verhitting van die legering tot 'n verhoogde temperatuur (ongeveer 990 Deg. F) 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 neerslag van 'n gedeelte van die elemente of verbindings uit 'n oorversadigde oplossing ten einde gewenste eienskappe te lewer.

Die nie-hitte behandelbare legerings verkry hul optimum meganiese eienskappe deur verharding. Vervorming verharding is die metode om sterkte te verhoog deur die toepassing van koue bewerking.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

DIE BASIESE GELUID AANWYSINGS

Tabel 3

Benewens die basiese temperbenaming, is daar twee onderafdelingskategorieë, een wat die “H” Temper – Verharding aanspreek, en die ander wat die “T” Temper – Thermally Treated aanwysing aanspreek.

Onderafdelings van H Temper – Strain Hardened

Die eerste syfer na die H dui 'n basiese bewerking aan:
H1– Slegs verhard.
H2– Syg verhard en gedeeltelik uitgegloei.
H3– Span verhard en gestabiliseer.
H4– Span gehard en gelakt of geverf.

Die tweede syfer na die H dui die mate van rekverharding aan:
HX2– Kwarthard HX4– Halfharde HX6– Driekwart hard
HX8– Volle harde HX9- Ekstra hard

Onderafdelings van T Temper – Termies behandel

T1- Natuurlik verouder na afkoeling van 'n verhoogde temperatuur vormingsproses, soos ekstrudering.
T2- Koud gewerk na afkoeling vanaf 'n verhoogde temperatuur vormingsproses en dan natuurlik verouder.
T3- Oplossing hittebehandel, koud gewerk en natuurlik verouder.
T4- Oplossing hittebehandel en natuurlik verouder.
T5- Kunsmatig verouder na afkoeling van 'n verhoogde temperatuur vormingsproses.
T6- Oplossing hittebehandel en kunsmatig verouder.
T7- Oplossing hittebehandel en gestabiliseer (oorverouderd).
T8- Oplossing hittebehandel, koud gewerk en kunsmatig verouder.
T9- Oplossing hitte behandel, kunsmatig verouder en koud gewerk.
T10- Koud gewerk na afkoeling vanaf 'n verhoogde temperatuur vormingsproses en dan kunsmatig verouder.

Bykomende syfers dui stresverligting aan.
Voorbeelde:
TX51of TXX51– Stres verlig deur strek.
TX52of TXX52– Stres verlig deur saampers.

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

1xxx reeks Allooie– (nie-hittebehandelbaar – met uiteindelike treksterkte van 10 tot 27 ksi) word daar dikwels na hierdie reeks verwys as die suiwer aluminiumreeks omdat dit vereis word om 99.0% minimum aluminium te hê. Hulle is sweisbaar. Vanweë hul smal smeltbereik vereis hulle egter sekere oorwegings om aanvaarbare sweisprosedures te produseer. Wanneer dit oorweeg word vir vervaardiging, word hierdie legerings hoofsaaklik gekies vir hul uitstekende korrosiebestandheid 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 oorweeg word vir algemene strukturele toepassings. Hierdie basislegerings word dikwels gesweis met bypassende vulmateriaal of met 4xxx vullegerings, afhangende van toepassing en prestasievereistes.

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

3xxx Reeks Allooie– (nie-hittebehandelbaar – met uiteindelike treksterkte van 16 tot 41 ksi) Dit is die aluminium/mangaan-legerings (mangaanbyvoegings wat wissel van 0,05 tot 1,8%) en is van matige sterkte, het goeie korrosiebestandheid, 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 sterkte verhinder egter dikwels hul oorweging vir strukturele toepassings. Hierdie basislegerings word met 1xxx, 4xxx en 5xxx reeks vullegerings gesweis, afhangend van hul spesifieke chemie en spesifieke toepassings- en diensvereistes.

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

5xxx Reeks Allooie– (nie-hittebehandelbaar – met uiteindelike treksterkte van 18 tot 51 ksi) Dit is die aluminium/magnesium-legerings (magnesiumbyvoegings 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 dit vir 'n wye verskeidenheid toepassings soos skeepsbou, vervoer, drukvate, brûe en geboue gebruik. Die magnesiumbasislegerings word dikwels met vullegerings gesweis, wat gekies word na oorweging van die magnesiuminhoud van die basismateriaal, en die aanwendings- en dienstoestande van die gelaste komponent. Allooie in hierdie reeks met meer as 3.0% magnesium word nie aanbeveel vir verhoogde temperatuur diens bo 150 grade F nie weens 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 maksimum magnesiuminhoud basislegering 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 groter hoeveelhede magnesium bevat, met die 4xxx reeks vullers te sweis nie. Die hoër magnesium basismateriaal word slegs met 5xxx vullegerings gesweis, wat oor die algemeen ooreenstem met die basislegeringssamestelling.

6XXX Reeks Allooie– (hitte behandelbaar – met uiteindelike treksterkte van 18 tot 58 ksi) Dit is die aluminium/magnesium – silikon legerings (magnesium en silikon toevoegings van ongeveer 1,0%) en word wyd deur die sweisvervaardigingsbedryf aangetref, hoofsaaklik gebruik in die vorm van ekstrusies, en opgeneem in baie strukturele komponente. Die byvoeging van magnesium en silikon by aluminium produseer 'n verbinding van magnesium-silicide, wat hierdie materiaal sy vermoë bied om oplossing-hittebehandel te word vir verbeterde sterkte. Hierdie legerings is natuurlik sensitief vir stollingskrake, en om hierdie rede moet hulle nie outogeen (sonder vulmateriaal) geboogsweis word nie. Die byvoeging van voldoende hoeveelhede vulmateriaal tydens die boogsweisproses is noodsaaklik om verdunning van die basismateriaal te verskaf en sodoende die warm krakeprobleem te voorkom. Hulle word met beide 4xxx en 5xxx vulmateriaal gesweis, afhangend van die toepassing en diensvereistes.

7XXX Reeks Allooie– (hitte behandelbaar – met uiteindelike treksterkte van 32 tot 88 ksi) Dit is die aluminium / sink legerings (sink toevoegings wissel van 0.8 tot 12.0%) en bestaan ​​uit van die hoogste sterkte aluminium legerings. Hierdie legerings word dikwels gebruik in hoëwerkverrigtingtoepassings soos vliegtuie, lugvaart en mededingende sporttoerusting. Soos die 2xxx-reeks legerings, bevat hierdie reeks allooie wat as ongeskikte kandidate vir boogsweis beskou word, en ander, wat dikwels suksesvol geboogsweis word. Die algemeen gesweisde legerings in hierdie reeks, soos 7005, word hoofsaaklik met die 5xxx reeks vullegerings gesweis.

Opsomming- Vandag se aluminiumlegerings, tesame met hul verskillende temperamente, bestaan ​​uit 'n wye en veelsydige reeks vervaardigingsmateriale. Vir optimale produkontwerp en suksesvolle sweisprosedure-ontwikkeling, is dit belangrik om die verskille tussen die baie 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, “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.