С растежа на алуминия в индустрията за производство на заваряване и приемането му като отлична алтернатива на стоманата за много приложения, има все по -големи изисквания за участващите в разработването на алуминиеви проекти, за да се запознаят по -добре с тази група материали. За да разберете напълно алуминия, препоръчително е да започнете, като се запознаете със системата за идентифициране / обозначаване на алуминий, много налични алуминиеви сплави и техните характеристики.

Алуминиевата сплав и система за обозначаване- В Северна Америка алуминиевата асоциация Inc. е отговорна за разпределението и регистрацията на алуминиеви сплави. Понастоящем има над 400 ковани алуминиеви и ковани алуминиеви сплави и над 200 алуминиеви сплави под формата на отливки и блокове, регистрирани в алуминиевата асоциация. Ограниченията на химичния състав на сплав за всички тези регистрирани сплави се съдържат в алуминиевата асоциацияКнига на Tealозаглавено „Международни обозначения на сплав и ограничения за химичен състав за алуминиеви и ковашки алуминиеви сплави“ и в технитеРозова книгаОзаглавено „Обозначения и ограничения за химичен състав за алуминиеви сплави под формата на отливки и слип. Тези публикации могат да бъдат изключително полезни за инженера за заваряване при разработване на процедури за заваряване и когато разглеждането на химията и нейната връзка с чувствителността към пукнатина са от значение.

Алуминиевите сплави могат да бъдат категоризирани в редица групи въз основа на характеристиките на конкретния материал, като способността му да реагира на термична и механична обработка и основния легиращ елемент, добавен към алуминиевата сплав. Когато вземем предвид системата за номериране / идентификация, използвана за алуминиеви сплави, са идентифицирани горните характеристики. Кованите и хвърлящите алуминий имат различни системи за идентификация. Ковачната система е 4-цифрена система, а отливките с 3-цифрена и 1-десетична система.

Система за обозначаване на сплав- Първо ще разгледаме 4-цифрата система за идентифициране на алуминиева сплав от ковано ковано. Първата цифра (XXXX) Показва основния легиращ елемент, който е добавен към алуминиевата сплав и често се използва за описание на серията алуминиева сплав, т.е. серия 1000, серия 2000, серия 3000, серия до 8000 (виж таблица 1).

Втората едноцифрена (xXxx), ако е различен от 0, показва модификация на специфичната сплав и третата и четвъртата цифра (xxXX) са произволни числа, дадени за идентифициране на специфична сплав от серията. Пример: В Alloy 5183 числото 5 показва, че е от серията Magnesium сплав, 1 показва, че е 1^stМодификация на оригиналната сплав 5083 и 83 го идентифицира в серията 5xxx.

Единственото изключение от тази система за номериране на сплав е с алуминиевите сплави от серия 1xxx (чисти алуминими), в този случай последните 2 цифри осигуряват минималния процент на алуминий над 99%, т.е. сплав 13(50)(99,50% минимален алуминий).

Система за обозначаване на алуминиева сплав от кована

Таблица 1

Обозначение на сплав- Системата за обозначаване на отливна сплав се основава на 3-цифрено плюс десетично обозначение xxx.x (т.е. 356.0). Първата цифра (Xxx.x) Показва основния легиращ елемент, който е добавен към алуминиевата сплав (виж таблица 2).

Система за обозначаване на алуминиева сплав от алуминиева сплав

Таблица 2

Втората и третата цифри (xXX.x) са произволни числа, дадени за идентифициране на специфична сплав от серията. Броят, следващ десетичната запетая, показва дали сплавта е леене (.0) или сливане (.1 или .2). Префиксът на капиталовата буква показва модификация на конкретна сплав.
Пример: сплав - A356.0 Капиталът a (Axxx.x) Показва модификация на сплав 356.0. Номер 3 (a3xx.x) показва, че е от серията Silicon Plus мед и/или магнезий. 56 инча (брадва56.0) идентифицира сплавта в серията 3xx.x и .0 (Axxx.0) Показва, че това е крайно леене на форма, а не сливане.

Системата за обозначаване на алуминиев нрав -Ако разгледаме различната серия от алуминиеви сплави, ще видим, че има значителни разлики в техните характеристики и последващо приложение. Първата точка, която разпознава, след като разбере системата за идентификация, е, че има два ясно различни типа алуминий в серията, спомената по -горе. Това са топлинните лечими алуминиеви сплави (тези, които могат да придобият здравина чрез добавяне на топлина) и не-топ-лечими алуминиеви сплави. Това разграничение е особено важно, когато се вземат предвид влиянието на заваряването на дъгата върху тези два вида материали.

Серията 1xxx, 3xxx и 5xxx серията алуминиеви сплави са лечими за немоточи и са само втвърдими. Серията ковани алуминиеви сплави от 2xxx, 6xxx и 7xxx са топлинни лечими, а серията 4xxx се състои както от топлинни лечими, така и от лечими сплави. Серийните сплави 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x и 7xx.x са топлинни лечими. Втвърдяването на щам обикновено не се прилага за отливки.

Топлинните лечими сплави придобиват своите оптимални механични свойства чрез процес на термична обработка, като най -често срещаните термични обработки са топлинната обработка на разтвора и изкуственото стареене. Топлинната обработка на разтвора е процесът на нагряване на сплавта до повишена температура (около 990 градуса F), за да се поставят в разтвора на легиращите елементи или съединения. Това е последвано от гасене, обикновено във вода, за да се получи свръхнаситен разтвор при стайна температура. Топлинната обработка на разтвора обикновено е последвана от стареене. Стареенето е утаяването на част от елементите или съединенията от свръхнаситен разтвор, за да се получат желани свойства.

Немощните лечими сплави придобиват своите оптимални механични свойства чрез втвърдяване на щам. Втвърдяването на напрежението е методът за увеличаване на силата чрез прилагане на студена работа.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Основните обозначения на нрав

Таблица 3

Освен основното обозначаване на температурата, има две категории подразделение, като едната се отнася до „H” температурата - втвърдяване на напрежението, а другата се занимава с термично лекувано наименование „T“.

Подразделения на H Темпер - щам втвърден

Първата цифра след H показва основна операция:
H1- щам само втвърден.
H2- щам втвърден и частично отгрял.
H3- щам се втвърди и стабилизира.
H4- щам се втвърди и лакира или боядиса.

Втората цифра след H показва степента на втвърдяване на щам:
HX2- четвърт твърд HX4- наполовина твърд hx6-Три четвърти трудно
HX8- Пълно твърд HX9- Допълнително трудно

Подразделения на Т нрав - термично обработен

T1- Естествено отлежал след охлаждане от повишен процес на оформяне на температурата, като екструдиране.
T2- Студ работи след охлаждане от повишен процес на оформяне на температурата и след това естествено остарял.
T3- Разтвор, обработен с топлина, студено, работещо и естествено остарял.
T4- Разтвор, обработен с топлина и естествено възрастен.
T5- Изкучно остаряло след охлаждане от повишен процес на оформяне на температурата.
T6- Разтворете с топлинно обработка и изкуствено.
T7- Разтвор, обработен с топлина и стабилизиран (надценен).
T8- разтвор, обработен с топлина, студено, работещо и изкуствено остаряло.
T9- Разтвор с топлообработено, изкуствено отлежало и студено, работещо.
T10- Студ работи след охлаждане от повишен процес на оформяне на температурата и след това изкуствено остарял.

Допълнителните цифри показват облекчаване на напрежението.
Примери:
TX51или txx51- Стресът, облекчен чрез разтягане.
TX52или txx52- Стресът, облекчен чрез компресиране.

Алуминиеви сплави и техните характеристики- Ако вземем предвид седемте серии от алуминиеви сплави, ще оценим техните различия и ще разберем техните приложения и характеристики.

1xxx серийни сплави-(Лечим за не-Heat-с върховна якост на опън от 10 до 27 ksi) Тази серия често се нарича чиста алуминиева серия, тъй като се изисква да има 99,0% минимален алуминий. Те са заветливи. Въпреки това, поради тесния си обхват на топене, те изискват определени съображения, за да се получат приемливи процедури за заваряване. Когато се вземат предвид за производство, тези сплави са избрани предимно за тяхната превъзходна устойчивост на корозия, като например в специализирани химически резервоари и тръбопроводи или за тяхната отлична електрическа проводимост, както в приложенията на автобусната лента. Тези сплави имат сравнително лоши механични свойства и рядко биха се считали за общи структурни приложения. Тези основни сплави често са заварени със съвпадащ материал за пълнене или с 4xxx сплави за пълнене, зависими от изискванията за приложение и производителност.

2xxx серийни сплави- (Топлинна лечима - с крайна якост на опън от 27 до 62 ksi) Това са алуминиеви / медни сплави (медни добавки, вариращи от 0,7 до 6,8%) и са с висока якост, високоефективни сплави, които често се използват за аерокосмически и самолетни приложения. Те имат отлична сила в широк диапазон от температура. Някои от тези сплави се считат за немощни от процесите на заваряване на дъгата поради тяхната чувствителност към горещо напукване и разрушаване на корозия на напрежението; Други обаче са заварени дъга много успешно с правилните процедури за заваряване. Тези основни материали често са заварени с високо якост 2xxx серийни сплави, проектирани да съответстват на тяхната производителност, но понякога могат да бъдат заварени с пълнители от серията 4xxx, съдържащи силиций или силиций и мед, в зависимост от изискванията за приложение и обслужване.

3xxx серийни сплави-(Немотоно-лечимо-с крайна якост на опън от 16 до 41 ksi) Това са алуминиевите / манганните сплави (добавки от манган, вариращи от 0,05 до 1,8%) и са с умерена сила, имат добра устойчивост на корозия, добра обменност и са подходящи за употреба при повишени температури. Една от първите им приложения беше саксиите и тиганите и те са основният компонент днес за топлообменници в превозни средства и електроцентрали. Умерената им сила обаче често изключва вниманието им към структурните приложения. Тези основни сплави са заварени с сплави 1xxx, 4xxx и 5xxx серии, в зависимост от тяхната специфична химия и конкретни изисквания за приложение и обслужване.

4xxx серийни сплави-(Лечим за лечение и лечение с топлина-с върховна якост на опън от 25 до 55 ksi) Това са алуминиевите / силиконовите сплави (добавки от силиций, вариращи от 0,6 до 21,5%) и са единствената серия, която съдържа както лекуващи сплави, така и несерна лечима сплави. Силиций, когато се добавя към алуминий, намалява точката на топене и подобрява неговата течност при разтопяване. Тези характеристики са желателни за пълнителните материали, използвани както за заваряване на синтез, така и за спояване. Следователно тази серия от сплави се намира предимно като материал за пълнене. Силиций, независимо в алуминия, е лечим за не-топка; Въпреки това, редица от тези силиконови сплави са проектирани така, че да имат добавки на магнезий или мед, което им осигурява възможност да реагират благоприятно на топлинната обработка на разтвора. Обикновено тези сплави за пълнене на топлина се използват само когато заварен компонент трябва да бъде подложен на топлинни обработки след заваряване.

5xxx серийни сплави-(Немоточимо-лечимо-с върховна якост на опън от 18 до 51 ksi) Това са алуминиевите / магнезиевите сплави (добавки на магнезий, вариращи от 0,2 до 6,2%) и имат най-високата якост на сплавите, които не са лечими. В допълнение, тази серия от сплави е лесно заваряваща се и поради тези причини те се използват за голямо разнообразие от приложения като корабостроене, транспорт, съдове под налягане, мостове и сгради. Магнезиевите основни сплави често са заварени с сплави за пълнене, които са избрани след разглеждане на съдържанието на магнезий в основния материал и условията на приложение и обслужване на заварения компонент. Сплавите в тази серия с повече от 3,0% магнезий не се препоръчват за повишена температурна услуга над 150 градуса F поради техния потенциал за сенсибилизация и последваща чувствителност към напукване на корозия на стрес. Основните сплави с по -малко от приблизително 2,5% магнезий често се заваряват успешно с сплави от серия 5xxx или 4xxx. Основната сплав 5052 обикновено се разпознава като максимална сплав на основата на съдържанието на магнезий, която може да бъде заварена с сплав от серия 4xxx. Поради проблеми, свързани с евтектичното топене и свързаните с тях лоши механични свойства, заварени, не се препоръчва да се заваряват материал в тази серия от сплави, които съдържат по-големи количества магнезий с пълнители от серията 4xxx. По -високите магнезиеви основни материали са заварени само с 5xxx сплави за пълнене, които обикновено съответстват на състава на основната сплав.

6xxx серийни сплави- (Топлинна лечица - с крайна якост на опън от 18 до 58 ksi) Това са алуминиевите / магнезиевите - силиконови сплави (магнезий и силициеви добавки от около 1,0%) и се срещат широко в цялата индустрия за заваръчна производство, използвани предимно под формата на екстуси и включени в много структурни компоненти. Добавянето на магнезий и силиций към алуминий произвежда съединение от магнезиево-силицид, което осигурява на този материал способността му да се превърне в разтвор, обработен за подобрена якост. Тези сплави са естествено чувствителни към пукнатината и поради тази причина те не трябва да бъдат заварени с дъга автогенно (без материал за пълнене). Добавянето на адекватни количества материал за пълнене по време на процеса на заваряване на дъгата е от съществено значение, за да се осигури разреждане на основния материал, като по този начин се предотвратява проблема с горещото напукване. Те са заварени както с 4xxx, така и с 5xxx пълнители материали, в зависимост от изискванията за приложение и обслужване.

7xxx серийни сплави- (Топлинна лечима - с крайна якост на опън от 32 до 88 ksi) Това са алуминиевите / цинковите сплави (добавки с цинк, вариращи от 0,8 до 12,0%) и съдържат някои от алуминиевите сплави с най -висока якост. Тези сплави често се използват в приложения с висока производителност като самолети, аерокосмическо и конкурентно спортно оборудване. Подобно на серията сплави 2xxx, тази серия включва сплави, които се считат за неподходящи кандидати за дъгово заваряване, и други, които често са заварени дъга успешно. Често заварените сплави в тази серия, като 7005, са заварени предимно с сплави за пълнене на серията 5xxx.

Резюме- Днешните алуминиеви сплави, заедно с различните им темпераменти, съдържат широка и универсална гама от производствени материали. За оптимален дизайн на продуктите и успешното разработване на процедурата за заваряване е важно да се разберат разликите между многото налични сплави и различните им характеристики на производителност и заваряемост. При разработване на процедури за заваряване на дъга за тези различни сплави, трябва да се обмисли специфичната сплав, която се заварява. Често се казва, че дъговото заваряване на алуминий не е трудно, „просто е различно“. Вярвам, че важна част от разбирането на тези различия е да се запознаем с различните сплави, техните характеристики и тяхната идентификационна система.