Tā kā alumīnija pieaugums metināšanas ražošanas nozarē un tā pieņemšana kā lieliska alternatīva tēraudam daudzām lietojumprogrammām palielinās prasības, lai tie, kas saistīti ar alumīnija projektu izstrādi, lai iepazītos ar šo materiālu grupu. Lai pilnībā izprastu alumīniju, ieteicams sākt, iepazīties ar alumīnija identifikācijas / apzīmēšanas sistēmu, daudzajiem pieejamajiem alumīnija sakausējumiem un to īpašībām.

Alumīnija sakausējuma temperamenta un apzīmēšanas sistēma- Ziemeļamerikā Alumīnija asociācijas Inc. ir atbildīgs par alumīnija sakausējumu piešķiršanu un reģistrāciju. Pašlaik ir vairāk nekā 400 kaltas alumīnija un kaltas alumīnija sakausējumi un vairāk nekā 200 alumīnija sakausējumi lējumu un lietņu veidā, kas reģistrēti alumīnija asociācijā. Visu šo reģistrēto sakausējumu sakausējumu sakausējuma kompozīcijas robežas ir ietvertas alumīnija asociācijāZīlīšu grāmataar nosaukumu “Starptautiski sakausējuma apzīmējumi un ķīmisko kompozīcijas robežas kaltas alumīnija un kaltas alumīnija sakausējumiem” un toRozā grāmataar nosaukumu “Alumīnija sakausējumu apzīmējumi un ķīmiskā sastāva robežas lējumu un lietņu veidā. Šīs publikācijas var būt ārkārtīgi noderīgas metināšanas inženierim, izstrādājot metināšanas procedūras, un, ja ķīmijas un tās saistības ar plaisas jutīgumu ir nozīme.

Alumīnija sakausējumus var iedalīt vairākās grupās, pamatojoties uz konkrētā materiāla īpašībām, piemēram, spēju reaģēt uz termisko un mehānisko apstrādi un primāro leģējošo elementu, kas pievienots alumīnija sakausējumam. Apsverot numerācijas / identifikācijas sistēmu, ko izmanto alumīnija sakausējumiem, tiek identificēti iepriekš minētie raksturlielumi. Izstrādātajiem un lietajiem alumīnija ir atšķirīgas identifikācijas sistēmas. Kaltas sistēma ir četrciparu sistēma, un lējumi, kuriem ir 3 ciparu un 1 decimālas vietas sistēma.

Kaltas sakausējuma apzīmēšanas sistēma- Vispirms mēs apsvērsim četrciparu kaltas alumīnija sakausējuma identifikācijas sistēmu. Pirmais cipars (Xxxx) norāda galveno leģēšanas elementu, kas ir pievienots alumīnija sakausējumam un ko bieži izmanto, lai aprakstītu alumīnija sakausējuma sēriju, IE, 1000 sēriju, 2000 sēriju, 3000 sēriju, līdz 8000 sērijai (sk. 1. tabulu).

Otrais viens cipars (xXxx), ja atšķiras no 0, norāda uz konkrētā sakausējuma modifikāciju, trešo un ceturto ciparu (xxXX) ir patvaļīgi skaitļi, kas piešķirti, lai identificētu konkrētu sakausējumu sērijā. Piemērs: sakausējumā 5183 skaitlis 5 norāda, ka tas ir no magnija sakausējuma sērijas, 1 norāda, ka tas ir 1^stOriģinālā sakausējuma 5083 modifikācija, un 83 to identificē 5xxx sērijā.

Vienīgais izņēmums no šīs sakausējuma numerācijas sistēmas ir ar 1xxx sērijas alumīnija sakausējumiem (tīru alumīnija). Tādā gadījumā pēdējie 2 cipari nodrošina minimālo alumīnija procentuālo daudzumu virs 99%, ti, 13. sakausējuma(50)(99,50% minimālais alumīnijs).

Kaltas alumīnija sakausējuma apzīmēšanas sistēma

1. tabula

Lietojuma apzīmējums- Lietojuma apzīmēšanas sistēmas pamatā ir 3 ciparu plus decimālā apzīmējums xxx.x (ti, 356.0). Pirmais cipars (Xxx.x) norāda galveno leģēšanas elementu, kas ir pievienots alumīnija sakausējumam (sk. 2. tabulu).

Lietota alumīnija sakausējuma apzīmēšanas sistēma

2. tabula

Otrais un trešais cipars (xXX.x) ir patvaļīgi skaitļi, kas piešķirti, lai identificētu konkrētu sakausējumu sērijā. Skaitlis, kas seko decimāldaļai, norāda, vai sakausējums ir liešana (.0) vai lietne (.1 vai .2). Lielā burta prefikss norāda uz konkrēta sakausējuma modifikāciju.
Piemērs: sakausējums - A356.0 galvaspilsēta a (Axxx.x) norāda uz sakausējuma 356.0 modifikāciju. Skaitlis 3 (a3xx.x) norāda, ka tas ir no silīcija plus vara un/vai magnija sērijas. 56 collas (cirvis56.0) identificē sakausējumu 3xx.x sērijā un .0 (Axxx.0) norāda, ka tā ir galīgā formas liešana, nevis lietošana.

Alumīnija temperamenta apzīmēšanas sistēma -Ja mēs apsveram dažādas alumīnija sakausējumu sērijas, mēs redzēsim, ka to īpašībās un no tā izrietošajā pielietojumā ir ievērojamas atšķirības. Pirmais punkts, kas jāatzīst pēc identifikācijas sistēmas izpratnes, ir tas, ka iepriekšminētajā sērijā ir divi izteikti atšķirīgi alumīnija veidi. Šie ir termiski apstrādājami alumīnija sakausējumi (tie, kas var iegūt izturību, pievienojot siltumu) un neārstējami alumīnija sakausējumi. Šī atšķirība ir īpaši svarīga, apsverot loka metināšanas ietekmi uz šiem diviem materiālu veidiem.

1xxx, 3xxx un 5xxx sērijas kaltas alumīnija sakausējumi nav ārstējami ar karstumu un ir tikai cieti. 2xxx, 6xxx un 7xxx sērijas kaltas alumīnija sakausējumi ir termiski ārstējami, un 4xxx sērija sastāv gan no termiski apstrādājamiem, gan ārstējamu sakausējumiem, kas nav sildāmi. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x un 7xx.x sērijas, kas ir sakausējumi, ir termiski ārstējami. Celma sacietēšana parasti netiek piemērota lējumiem.

Sildāmie sakausējumi iegūst optimālās mehāniskās īpašības, izmantojot termiskās apstrādes procesu, visbiežāk sastopamās termiskās apstrādes metodes ir šķīduma termiskās apstrādes un mākslīgā novecošanās. Šķīduma termiskās apstrādes process ir sakausējuma sildīšanas process līdz paaugstinātai temperatūrai (ap 990 grādiem. F), lai šķīdumā vai savienojumus ievietotu leģējošos elementus. Tam seko rūdīšana, parasti ūdenī, lai radītu piesātinātu šķīdumu istabas temperatūrā. Šķīduma termiskajai apstrādei parasti seko novecošanās. Novecošana ir daļas elementu vai savienojumu nokrišņi no pārsātināta šķīduma, lai iegūtu vēlamās īpašības.

Ārstējami sakausējumi, kas nav karsti, iegūst optimālās mehāniskās īpašības, sacietējot ar celmu. Celma sacietēšana ir stipruma palielināšanas metode, izmantojot aukstu darbu.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Pamata temperamenta apzīmējumi

3. tabula

Papildus pamata temperamenta apzīmējumam ir divas apakšnodalījumu kategorijas, viena uzrunā “H” temperamentu - celma sacietēšanu, bet otra - uzrunā “T” temperamentu - termiski apstrādātu apzīmējumu.

H temperamenta apakšnodalījumi - celms sacietējis

Pirmais cipars pēc H norāda pamata operāciju:
HViens- tikai celms rūdīts.
H2- celms rūdīts un daļēji atkvēlināts.
H3- celms sacietējis un stabilizēts.
H4- celms sacietējis un lakots vai krāsots.

Otrais cipars pēc H norāda celma sacietēšanas pakāpi:
HX2- ceturtdaļas cietais HX4- puse cieta hx6-Smagas trīs ceturtdaļas
HX8- Pilnīga cietā HX9- Īpaši grūti

T temperatūras apakšnodaļas - termiski apstrādātas

T1- dabiski izturēts pēc dzesēšanas no paaugstināta temperatūras veidošanas procesa, piemēram, ekstrudēšana.
T2- Pēc atdzesēšanas no paaugstinātas temperatūras veidošanas procesa aukstums apstrādāts aukstums un pēc tam dabiski izturēts.
T3- šķīdums, kas apstrādāts ar termiski apstrādāts, auksts un dabiski izturēts.
T4- šķīdums ar termiski apstrādāts un dabiski izturēts.
T5- mākslīgi izturēts pēc dzesēšanas no paaugstinātas temperatūras veidošanas procesa.
T6- šķīdums ar termiski apstrādāts un mākslīgi izturēts.
T7- šķīdums ar termiski apstrādāts un stabilizēts (pārmērīgi aprēķināts).
T8- šķīdums, kas apstrādāts ar termiski apstrādāts, auksts un mākslīgi izturēts.
T9- Šķīduma termiski apstrādāti, mākslīgi izturēti un auksti darbi.
T10- Pēc dzesēšanas no paaugstinātas temperatūras veidošanas procesa un pēc tam mākslīgi izturētas aukstums.

Papildu cipari norāda uz stresa mazināšanu.
Piemēri:
TX51vai txx51- Stress, kas atvieglots, stiepjoties.
TX52vai txx52- stress, kas mazināts, saspiežot.

Alumīnija sakausējumi un to īpašības- Ja mēs apsveram septiņas kaltas alumīnija sakausējumu sērijas, mēs novērtēsim to atšķirības un izšķirsim to pielietojumu un īpašības.

1xxx sērijas sakausējumi-(ārstējams, kas nav sildāms-ar galīgo stiepes izturību no 10 līdz 27 ksi). Šo sēriju bieži sauc par tīro alumīnija sēriju, jo tai ir nepieciešams 99,0% minimālais alumīnijs. Tie ir metināmi. Tomēr, ņemot vērā šauro kušanas diapazonu, viņiem ir nepieciešami daži apsvērumi, lai izveidotu pieņemamas metināšanas procedūras. Apsverot izgatavošanu, šie sakausējumi galvenokārt tiek izvēlēti to augstākajai izturībai pret koroziju, piemēram, specializētām ķīmiskām tvertnēm un cauruļvadiem, vai arī lieliskajai elektriskajai vadītspējai kā autobusu joslu lietojumos. Šiem sakausējumiem ir salīdzinoši sliktas mehāniskās īpašības, un tie reti tos uzskatītu par vispārēju strukturālu pielietojumu. Šie bāzes sakausējumi bieži tiek metināti ar atbilstošu pildvielas materiālu vai ar 4xxx pildvielu sakausējumiem, kas ir atkarīgi no pielietojuma un veiktspējas prasībām.

2xxx sērijas sakausējumi- (termiski apstrādājams - ar galīgo stiepes izturību no 27 līdz 62 ksi) Tie ir alumīnija / vara sakausējumi (vara papildinājumi, sākot no 0,7 līdz 6,8%), un ir augstas izturības, augstas veiktspējas sakausējumi, ko bieži izmanto kosmosa un gaisa kuģu lietošanai. Viņiem ir lieliska izturība plašā temperatūras diapazonā. Daži no šiem sakausējumiem tiek uzskatīti par nenozīmīgiem ar loka metināšanas procesiem, jo ​​tie ir jutīgi pret karsto plaisāšanu un stresa korozijas plaisāšanu; Tomēr citi ir ļoti veiksmīgi metināti ar pareizām metināšanas procedūrām. Šie bāzes materiāli bieži tiek metināti ar augstas stiprības 2xxx sērijas pildvielu sakausējumiem, kas izstrādāti, lai tie atbilstu to veiktspējai, bet dažreiz tos var sametināt ar 4xxx sērijas pildvielām, kas satur silīciju vai silīciju un varu, atkarīgs no lietojumprogrammas un pakalpojumu prasībām.

3xxx sērijas sakausējumi-(ārstējams, kas nav ārstējams-ar galīgo stiepes izturību no 16 līdz 41 kSi) Tie ir alumīnija / mangāna sakausējumi (mangāna papildinājumi, sākot no 0,05 līdz 1,8%), un tie ir mēreni izturīgi, tiem ir laba izturība pret koroziju, labu formablitāti un ir piemērota lietošanai paaugstinātā temperatūrā. Viens no viņu pirmajiem lietojumiem bija podi un pannas, un tie ir galvenā sastāvdaļa šodien siltummaiņiem transportlīdzekļos un elektrostacijās. Viņu mērenais spēks tomēr bieži liedz apsvērt strukturālos pielietojumus. Šie bāzes sakausējumi ir metināti ar 1xxx, 4xxx un 5xxx sērijas pildvielu sakausējumiem, kas ir atkarīgi no to īpašajām ķīmijas un konkrētajām piemērošanas un pakalpojumu prasībām.

4xxx sērijas sakausējumi-(apstrādājams ar termiski apstrādājams un nedzērts-ar galīgo stiepes izturību no 25 līdz 55 ksi) Tie ir alumīnija / silīcija sakausējumi (silīcija papildinājumi, sākot no 0,6 līdz 21,5%), un ir vienīgās sērijas, kas satur gan ar termiski apstrādājamiem, gan ārstējamiem, kas nav sildāmi, kas nav ārstējami. Silīcijs, pievienojot alumīnijam, samazina kausēšanas punktu un uzlabo tā plūstamību, kad izkausē. Šīs īpašības ir vēlamas pildvielu materiāliem, ko izmanto gan saplūšanas metināšanai, gan cietlodēšanai. Līdz ar to šī sakausējumu sērija galvenokārt tiek atrasta kā pildviela. Silīcijs, neatkarīgi no alumīnija, nav ārstējams; Tomēr vairāki no šiem silīcija sakausējumiem ir izstrādāti tā, lai būtu magnija vai vara papildinājumi, kas tiem nodrošina iespēju labvēlīgi reaģēt uz šķīduma termiskās apstrādes. Parasti šos termiski apstrādājamos pildvielu sakausējumus izmanto tikai tad, ja metināto detaļu ir jāpiespiež pēc metināšanas termiskās apstrādes.

5xxx sērijas sakausējumi-(ārstējams, kas nav karstums-ar galīgo stiepes izturību no 18 līdz 51 ksi) Tie ir alumīnija / magnija sakausējumi (magnija papildinājumi, sākot no 0,2 līdz 6,2%), un tiem ir vislielākā izturība pret sildāmiem, kas nav ārstējami sakausējumi. Turklāt šī sakausējuma sērija ir viegli metināma, un šo iemeslu dēļ tās tiek izmantotas visdažādākajām lietojumprogrammām, piemēram, kuģu būvēšanai, transportēšanai, spiediena tvertnēm, tiltiem un ēkām. Magnija bāzes sakausējumus bieži metina ar pildvielu sakausējumiem, kas tiek izvēlēti pēc bāzes materiāla magnija satura apsvēršanas un metinātā komponenta pielietojuma un servisa apstākļiem. Sakausējumi šajā sērijā ar vairāk nekā 3,0% magnija nav ieteicami paaugstinātas temperatūras pakalpojumam virs 150 grādiem, jo ​​tiem ir sensibilizācijas iespējamība un sekojoša jutība pret stresa korozijas plaisāšanu. Bāzes sakausējumus ar mazāk nekā aptuveni 2,5% magnija bieži tiek veiksmīgi metināti ar 5xxx vai 4xxx sērijas pildvielu sakausējumiem. Pamatnes sakausējumu 5052 parasti tiek atzīts par maksimālo magnija satura bāzes sakausējumu, kuru var metināt ar 4xxx sērijas pildvielas sakausējumu. Sakarā ar problēmām, kas saistītas ar eutektisko kausēšanu un ar tām saistītajām sliktajām kā metinātajām mehāniskajām īpašībām, šajā sakausējuma sērijā nav ieteicams metināt materiālu, kas satur lielāku magnija daudzumu ar 4xxx sērijas pildvielām. Augstāka magnija bāzes materiāli ir metināti tikai ar 5xxx pildvielu sakausējumiem, kas parasti atbilst pamatnes sakausējuma sastāvam.

6xxx sērijas sakausējumi- (termiski apstrādājams - ar galīgo stiepes izturību no 18 līdz 58 ksi) Tie ir alumīnijs / magnijs - silīcija sakausējumi (magnija un silīcija pievienošana aptuveni 1,0%), un tie ir plaši atrodami metināšanas ražošanas nozarē, galvenokārt tiek izmantoti ekstrūziju veidā un iekļauti daudzos strukturālos komponentos. Magnija un silīcija pievienošana alumīnijam rada magnija-silicīda savienojumu, kas šim materiālam nodrošina spēju kļūt par šķīduma siltumu, kas apstrādāts, lai uzlabotu izturību. Šie sakausējumi dabiski sacietē plaisas jutīgi, un šī iemesla dēļ tie nevajadzētu būt loka metinātiem autogēnām (bez pildvielas materiāla). Lai nodrošinātu bāzes materiāla atšķaidīšanu, ir būtiska, lai nodrošinātu pamatmateriāla atšķaidīšanu, tādējādi novēršot karstu plaisāšanas problēmu. Tie ir metināti gan ar 4xxx, gan 5xxx pildvielu materiāliem, kas ir atkarīgi no lietojumprogrammas un pakalpojumu prasībām.

7xxx sērijas sakausējumi- (termiski apstrādājams - ar galīgo stiepes izturību no 32 līdz 88 ksi) Tie ir alumīnija / cinka sakausējumi (cinka papildinājumi, sākot no 0,8 līdz 12,0%) un veido dažus no augstākajiem stiprības alumīnija sakausējumiem. Šie sakausējumi bieži tiek izmantoti augstas veiktspējas lietojumos, piemēram, gaisa kuģos, aviācijas un kosmosa un konkurētspējīgā sporta aprīkojumā. Tāpat kā 2xxx sakausējumu sērija, arī šajā sērijā ir sakausējumi, kurus uzskata par nepiemērotiem loka metināšanas kandidātiem, un citi, kas bieži tiek veiksmīgi metināti ar loka metodi. Šajā sērijā parasti metinātie sakausējumi, piemēram, 7005, galvenokārt tiek metināti ar 5xxx sērijas pildvielu sakausējumiem.

Kopsavilkums- Mūsdienu alumīnija sakausējumi kopā ar dažādiem mērījumiem satur plašu un daudzpusīgu ražošanas materiālu klāstu. Optimālai produktu projektēšanai un veiksmīgai metināšanas procedūras izstrādei ir svarīgi izprast atšķirības starp daudzajiem pieejamajiem sakausējumiem un to dažādajām veiktspējas un metināmības īpašībām. Izstrādājot loka metināšanas procedūras šiem dažādajiem sakausējumiem, jāapsver konkrētais metinātais sakausējums. Bieži tiek teikts, ka alumīnija loka metināšana nav grūta, “tas ir vienkārši savādāk”. Es uzskatu, ka svarīga šo atšķirību izpratnes sastāvdaļa ir iepazīties ar dažādiem sakausējumiem, to īpašībām un identifikācijas sistēmu.