S růstem hliníku v odvětví výroby svařování a jeho přijetím jako vynikající alternativou k oceli pro mnoho aplikací se zvyšuje požadavky pro ty, kteří se podílejí na rozvoji hliníkových projektů, aby se seznámili s touto skupinou materiálů. Abychom plně porozuměli hliníku, je vhodné začít se seznámením se systémem identifikace / jmenování hliníku, mnoha dostupnými slitinami hliníku a jejich charakteristikami.

Hlinící a označení z hliníku- V Severní Americe odpovídá Aluminium Association Inc. za alokaci a registraci slitin hliníku. V současné době existuje více než 400 tepaných hliníkových a kočkovaných hliníkových slitin a více než 200 slitin hliníku ve formě odlitků a ingotů registrovaných u asociace hliníku. Limity chemického složení slitiny pro všechny tyto registrované slitiny jsou obsaženy v asociaci hliníkuŠedozelená knihas názvem „Mezinárodní označení slitiny a limity chemického složení pro kované hliníkové a tepané slitiny hliníku“ a v jejichRůžová knihas názvem „Označení a limity chemického složení pro slitiny hliníku ve formě odlitků a ingotu. Tyto publikace mohou být pro inženýra svařování velmi užitečné při vývoji svařovacích postupů, a když je důležité posouzení chemie a její spojení s citlivostí na trhliny.

Hliníkové slitiny mohou být rozděleny do řady skupin na základě charakteristik konkrétního materiálu, jako je schopnost reagovat na tepelné a mechanické ošetření a primární legovací prvek přidaný do slitiny hliníku. Když vezmeme v úvahu systém číslování / identifikaci používaný pro slitiny hliníku, jsou identifikovány výše uvedené charakteristiky. Hliníky s odpálením a lití mají různé systémy identifikace. Tepaný systém je čtyřmístný systém a odlitky s trojmístným a 1-de-desezimálním místem.

Systém označení z kované slitiny- Nejprve zvážíme čtyřmístný systém identifikace hliníkových slitin. První číslice (Xxxx) označuje hlavní prvek při lezení, který byl přidán do slitiny hliníku a často se používá k popisu řady slitiny hliníkové slitiny, IE, 1000 Series, 2000 Series, 3000 Series, až 8000 série (viz tabulka 1).

Druhá jediná číslice (xXxx), pokud se liší od 0, označuje úpravu specifické slitiny a třetí a čtvrté číslice (xxXX) jsou libovolná čísla dána k identifikaci konkrétní slitiny v sérii. Příklad: Ve slitině 5183 číslo 5 naznačuje, že se jedná o řadu slitiny hořčíku, 1 označuje, že je to 1^stModifikace původní slitiny 5083 a 83 ji identifikuje v řadě 5xxx.

Jedinou výjimkou z tohoto systému číslování slitin je s řadou 1xxx z hliníkových slitin (čisté hliníky), v tomto případě poslední 2 číslice poskytují minimální procento hliníku nad 99%, tj. Slitina 13(50)(99,50% minimální hliník).

Systém označení slitiny hliníku

Tabulka 1

Označení slitiny obsazení- Systém označení litisové slitiny je založen na 3 digit-plus desetinném označení xxx.x (tj. 356.0). První číslice (Xxx.x) označuje hlavní prvek při lezení, který byl přidán do slitiny hliníku (viz tabulka 2).

Litý systém označení slitiny hliníku

Tabulka 2

Druhé a třetí číslice (xXX.X) jsou libovolná čísla uvedená k identifikaci konkrétní slitiny v sérii. Číslo po desetinném bodě ukazuje, zda je slitina lití (0,0) nebo ingot (.1 nebo 0,2). Předpona kapitálového dopisu označuje úpravu konkrétní slitiny.
Příklad: slitina - A356.0 Kapitál A (Axxx.x) označuje úpravu slitiny 356.0. Číslo 3 (a3xx.x) označuje, že se jedná o křemík plus série mědi a/nebo hořčíku. 56 v (AX56.0) identifikuje slitinu v řadě 3xx.x a .0 (Axxx.0) označuje, že se jedná o konečný tvar a ne ingot.

Systém označení hliníku -Pokud vezmeme v úvahu různé řady slitin hliníku, uvidíme, že existují značné rozdíly v jejich charakteristikách a následné aplikaci. Prvním bodem, který po pochopení identifikačního systému rozpoznává, je to, že v rámci výše uvedené série jsou dva zřetelně odlišné typy hliníku. Jedná se o tepelně léčitelné slitiny hliníku (ty, které mohou získat sílu přidáním tepla) a slitiny hliníku, které nehlukují hliníku. Toto rozlišení je obzvláště důležité při zvažování vlivů svařování oblouku na těchto dvou typech materiálů.

Série 1xxx, 3xxx a 5xxx série hliníkových slitin jsou nehroucí léčitelná a jsou pouze kmen ztvrdtelné. Série 2xxx, 6xxx a 7xxx série kované hliníkové slitiny jsou tepelně léčitelné a řada 4xxx se skládá jak z tepelně léčitelných i nehlučných léčitelných slitin. Hlavní slitiny série 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x a 7xx.x jsou tepelně léčitelné. Kalení kmenů se obecně nevztahuje na odlitky.

Slitiny opravdovatelné s teplem získávají své optimální mechanické vlastnosti procesem tepelného ošetření, nejběžnější tepelnou ošetření je řešení tepelného zpracování a umělé stárnutí. Tepelné zpracování roztoku je proces zahřívání slitiny na zvýšenou teplotu (kolem 990 stupňů F), aby se přiblížily prvky nebo sloučeniny do roztoku. Poté následuje zhášení, obvykle ve vodě, aby se vytvořil nasycený roztok při teplotě místnosti. Poté, po kterém se těší tepelné zpracování, obvykle následuje stárnutí. Stárnutí je srážení části prvků nebo sloučenin z nasyceného roztoku, aby se získalo žádoucí vlastnosti.

Nevyhlouchatelné slitiny získávají své optimální mechanické vlastnosti skrz kalení napětí. Kalení kmenů je metoda zvyšování pevnosti pomocí aplikace na studena.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Základní označení temperamentu

Tabulka 3

Dále k základnímu označení temperamentu existují dvě kategorie subdivize, jedna se zabývá temperamentem „H“ - napětí a druhá řešící se „T“ temperamentní - tepelně ošetřené označení.

Subdivize H -Tempera - napětí ztuhne

První číslice po H označuje základní operaci:
H1- pouze napětí.
H2- napětí ztuhne a částečně žíhané.
H3- napětí ztuhnuté a stabilizované.
H4- napětí kašené a lakované nebo malované.

Druhá číslice po H označuje stupeň kalení kmene:
HX2- Čtvrtletní tvrdý hx4- napůl tvrdý hx6-Tvrdě tři čtvrtiny
HX8- plné tvrdé hx9- Extra tvrdé

Subdivize T -Tempera - tepelně ošetřené

T1- Přirozeně stárl po ochlazení z zvýšeného procesu tvarování teploty, jako je extruding.
T2- Cold pracoval po ochlazení ze zvýšeného procesu tvarování teploty a poté přirozeně stárl.
T3- Roztok tepelně ošetřený, na studena a přirozeně stárl.
T4- Řešení ošetřené tepelně a přirozeně stárnou.
T5- Uměle stará po ochlazení ze zvýšeného procesu tvarování teploty.
T6- Roztok tepelně ošetřené a uměle stárnou.
T7- Roztok tepelně ošetřený a stabilizovaný (přetížený).
T8- Roztok tepelně ošetřený, chladně zpracovaný a uměle stárlý.
T9- Řešení tepelně ošetřené, uměle stárnou a chlad.
T10- Cold pracoval po ochlazení ze zvýšeného procesu tvarování teploty a poté uměle stárl.

Další číslice označují úlevu od stresu.
Příklady:
TX51nebo txx51- Stres uvolnil se natahováním.
TX52nebo txx52- Stres uvolněný komprimováním.

Slitiny hliníku a jejich vlastnosti- Pokud vezmeme v úvahu sedm sérií zkosených hliníkových slitin, oceníme jejich rozdíly a porozumíme jejich aplikacím a charakteristikám.

Slitiny řady 1xxx-(neheat léčitelný-s konečnou pevností v tahu 10 až 27 ksi) je tato série často označována jako série čistého hliníku, protože musí mít 99,0% minimální hliník. Jsou svařovatelné. Kvůli jejich úzkému rozsahu tání však vyžadují určité úvahy, aby vytvořili přijatelné svařovací postupy. Pokud jsou tyto slitiny považovány za výrobu, jsou tyto slitiny vybírány především pro jejich vynikající odolnost proti korozi, jako jsou specializované chemické nádrže a potrubí, nebo pro jejich vynikající elektrickou vodivost jako v aplikacích s autobusovým lištem. Tyto slitiny mají relativně špatné mechanické vlastnosti a zřídka by byly zváženy pro obecné strukturální aplikace. Tyto základní slitiny jsou často přivařeny odpovídajícím plnicím materiálem nebo 4xxx slitiny plnivy závislé na aplikacích a požadavcích na výkon.

Slitiny řady 2xxx- (Tepelně léčitelná - s konečnou pevností v tahu 27 až 62 ksi) Jedná se o slitiny hliníku / mědi (doplňky mědi v rozmezí od 0,7 do 6,8%) a jsou vysoká pevnost, slitiny s vysokým výkonem, které se často používají pro letecké a letadlové aplikace. Mají vynikající pevnost v širokém rozsahu teploty. Některé z těchto slitin jsou považovány za nedbatelné procesy svařování ARC kvůli jejich náchylnosti k praskání horkých praskání a praskání koroze na stresu; Jiní jsou však velmi úspěšně svařovány správnými svařovacími postupy. Tyto základní materiály jsou často přivařeny s vysokou pevnou slitinou řady řady 2xxx navržených tak, aby odpovídaly jejich výkonu, ale někdy lze přivařit s plnivami řady 4xxx obsahujících křemík nebo křemík a měď, v závislosti na požadavcích na použití a servis.

Slitiny řady 3xxx-(neheat léčitelný-s konečnou pevností v tahu 16 až 41 ksi) Jedná se o slitiny hliníku / manganu (přírůstky manganu v rozmezí od 0,05 do 1,8%) a mají mírnou pevnost, mají dobrou odolnost proti korozi, dobrá formovatelnost a jsou vhodné pro použití při zvýšené teplotě. Jedním z jejich prvních využití byly hrnce a pánve a jsou dnes hlavní součástí výměníků tepla ve vozidlech a elektrárně. Jejich mírná síla však často vylučuje jejich zvážení strukturálních aplikací. Tyto základní slitiny jsou přivařeny slitinami výplně 1xxx, 4xxx a 5xxx, v závislosti na jejich specifické chemii a konkrétních požadavcích na použití a služby.

Slitiny série 4xxx-(tepelně léčitelná a nehroutatelná-s konečnou pevností v tahu 25 až 55 kSi) Jedná se o slitiny hliníku / křemíku (přídavky křemíku v rozmezí od 0,6 do 21,5%) a jsou jedinou sérií, která obsahuje jak tepelně léčitelné, tak i nehroucí čistitelné slitiny. Křemík, když je přidán do hliníku, snižuje svůj bod tání a při roztavení zlepšuje jeho plynulost. Tyto vlastnosti jsou žádoucí pro plnicí materiály používané jak pro fúzní svařování, tak pro pájení. V důsledku toho je tato řada slitin převážně nalezena jako plnicí materiál. Křemík, nezávisle v hliníku, je léčitelný nehty; Řada těchto slitin křemíku však byla navržena tak, aby měla přidání hořčíku nebo mědi, což jim poskytuje schopnost příznivě reagovat na tepelné zpracování řešení. Obvykle se tyto slitiny plnitelného plniva s tepelně používají pouze tehdy, pokud má být svařovaná složka podrobena podrobení tepelného ošetření svaru.

Slitiny řady 5xxx-(neheat léčitelný-s konečnou pevností v tahu 18 až 51 ksi) Jedná se o slitiny hliníku / hořčíku (přídavky hořčíku v rozmezí od 0,2 do 6,2%) a mají nejvyšší pevnost nehlučných čisticích slitin. Kromě toho je tato série slitin snadno svařovatelná a z těchto důvodů se používají pro širokou škálu aplikací, jako je stavba lodí, přeprava, tlakové nádoby, mosty a budovy. Slitiny hořčíkové základny jsou často svařovány slitinami plnivy, které jsou vybrány po zvážení obsahu hořčíku v základním materiálu a podmínkách aplikací a služeb svařované složky. Slitiny v této sérii s více než 3,0% hořčíku se nedoporučují pro zvýšenou teplotní službu nad 150 ° F kvůli jejich potenciálu senzibilizace a následné náchylnosti k praskání koroze stresu. Základní slitiny s méně než přibližně 2,5% hořčíkem jsou často úspěšně svařovány se slitinami plnicího plniva 5xxx nebo 4xxx. Základní slitina 5052 je obecně rozpoznávána jako maximální slitina obsahu obsahu magnezia, která může být přivařena slitinou plnicí řady 4xxx. Kvůli problémům spojeným s eutektickým tání a přidružených špatných mechanických vlastností, které se navázaly, se nedoporučuje svařovací materiál v této sérii slitiny, které obsahují vyšší množství hořčíku s plnivami řady 4xxx. Vyšší základní materiály hořčíku jsou svařovány pouze slitinami plnicího plniva 5xxx, které obecně odpovídají složení základní slitiny.

Slitiny řady 6xxx- (Tepelně léčitelná - s konečnou pevností v tahu 18 až 58 ksi) Jedná se o hliník / hořčík - slitiny křemíku (hořčík a křemíkové přidávání přibližně 1,0%) a nacházejí se široce v průmyslu výroby svařování, které se používají převážně ve formě extruzí a začleněny v mnoha strukturálních komponentách. Přidání hořčíku a křemíku do hliníku vytváří sloučeninu hořčíkového silicidu, která poskytuje tento materiál jeho schopnost stát se roztokem tepelně zpracovanou pro zlepšení pevnosti. Tyto slitiny jsou přirozeně tuhnuté trhliny citlivé, a z tohoto důvodu by neměly být svařovány obloukem autogenně (bez plnicího materiálu). Přidání odpovídajícího množství plnicího materiálu během svařovacího procesu oblouku je nezbytné pro zajištění zředění základního materiálu, čímž se zabrání problému s prasknutím. Jsou svařovány jak 4xxx, tak 5xxx plnicími materiály, v závislosti na požadavcích na aplikaci a servis.

Slitiny řady 7xxx- (tepelně léčitelná - s konečnou pevností v tahu 32 až 88 ksi) Jedná se o slitiny hliníku / zinku (přírůstky zinku v rozmezí od 0,8 do 12,0%) a zahrnují některé z nejvyšší pevných hliníkových slitin. Tyto slitiny se často používají ve vysoce výkonných aplikacích, jako jsou letadla, letecký a letecký a konkurenční sportovní vybavení. Stejně jako řada slitin 2xxx, tato řada zahrnuje slitiny, které jsou považovány za nevhodné kandidáty na svařování ARC, a další, které jsou často úspěšně svařovány oblouky. Běžně svařované slitiny v této sérii, jako je 7005, jsou převážně svařovány s plnicími slitinami řady 5xxx.

Shrnutí- Dnešní slitiny hliníku, spolu s jejich různými potisky, zahrnují širokou a všestrannou škálu výrobních materiálů. Pro optimální návrh produktu a úspěšného vývoje postupu svařování je důležité pochopit rozdíly mezi mnoha dostupnými slitinami a jejich různými charakteristikami výkonu a svařovatelnosti. Při vývoji postupech svařování oblouku pro tyto různé slitiny je třeba zvážit ke svařování konkrétní slitiny. Často se říká, že obloukové svařování hliníku není obtížné, „je to prostě jiné“. Věřím, že důležitou součástí porozumění těmto rozdílům je seznámení s různými slitinami, jejich charakteristikami a jejich identifikačním systémem.