S rastom hliníka v odvetví výroby zvárania a jeho akceptáciou ako vynikajúcou alternatívou k ocele pre mnoho aplikácií sa zvyšujú požiadavky pre tých, ktorí sa podieľajú na vývoji hliníkových projektov, aby sa oboznámili s touto skupinou materiálov. Na úplné pochopenie hliníka je vhodné začať tým, že sa zoznámite s systémom identifikácie / označenia hliníka, mnohými dostupnými hliníkovými zliatinami a ich charakteristikami.

Hliníkový zliatinový temperament a označenie- V Severnej Amerike je Hliníková asociácia Inc. zodpovedná za pridelenie a registráciu hliníkových zliatin. V súčasnosti existuje viac ako 400 zliatin z hliníka a zliatiny hliníka a viac ako 200 hliníkových zliatin vo forme odliatkov a ingotov zaregistrovaných v Hliníkovej asociácii. Limity zliatiny chemického zloženia pre všetky tieto registrované zliatiny sú obsiahnuté v asociácii hliníkaKnihas názvom „Medzinárodné označenia zliatiny a limity chemického zloženia pre zliatiny z hliníka a zliatiny hliníka“ a vo svojichRužová knihas názvom „Označenia a limity chemického zloženia pre zliatiny hliníka vo forme odliatkov a ingot. Tieto publikácie môžu byť mimoriadne užitočné pre zváracieho inžiniera pri vývoji postupov zvárania, a keď je dôležité zváženie chémie a jeho spojenie s citlivosťou na trhliny.

Hliníkové zliatiny sa môžu rozdeliť do niekoľkých skupín na základe charakteristík konkrétneho materiálu, ako je jeho schopnosť reagovať na tepelné a mechanické ošetrenie a primárny prvok legovania pridaný do zliatiny hliníka. Keď uvažujeme o systéme číslovania / identifikácie používaného pre zliatiny hliníka, sú identifikované vyššie uvedené charakteristiky. Vypracované a obsadené hliníky majú rôzne systémy identifikácie. Krutovaný systém je štvorciferný systém a odliatky, ktoré majú trojciferný a 1-demálne miesto.

Systém označenia zliatiny- Najprv zvážime 4-ciferný systém identifikácie zliatiny z hliníka. Prvá číslica (Xxxx) označuje hlavný prvok na legovanie, ktorý bol pridaný do zliatiny hliníka a často sa používa na opis série hliníkovej zliatiny, tj série 1000, séria 2000, séria 3000, séria až 8000 (pozri tabuľku 1).

Druhá jednorozmerná hodnota (xXxx), ak sa líši od 0, označuje modifikáciu špecifickej zliatiny a tretiu a štvrtú číslicu (xxXX) sú ľubovoľné čísla uvedené na identifikáciu špecifickej zliatiny v sérii. Príklad: V zliatine 5183 číslo 5 naznačuje, že je zo série zliatiny horčíka, 1 naznačuje, že ide o 1^stModifikácia pôvodnej zliatiny 5083 a 83 ju identifikuje v sérii 5xxx.

Jedinou výnimkou z tohto systému číslovania zliatiny je hliníkové zliatiny série 1xxx (čisté hliníky) v takom prípade poskytujú posledné 2 číslice minimálne percento hliníka nad 99%, tj zliatinu 13(50)(99,50% minimálny hliník).

Systém označenia zliatiny z hliníkovej zliatiny

Tabuľka 1

Označenie zliatiny- Systém označenia zliatiny obsadenia je založený na 3-číselnom plus desatinnom označení xxx.x (tj 356.0). Prvá číslica (Xxx.x) označuje hlavný prvok na legovanie, ktorý bol pridaný do zliatiny hliníka (pozri tabuľku 2).

Obsadenie hliníkového systému označovania zliatiny

Tabuľka 2

Druhá a tretia číslica (xXX.x) sú ľubovoľné čísla uvedené na identifikáciu špecifickej zliatiny v sérii. Číslo nasledujúce po desatinnej čreve naznačuje, či je zliatinou odliatok (0,0) alebo ingo (0,1 alebo .2). Predpona kapitálového písmena označuje zmenu konkrétnej zliatiny.
Príklad: zliatina - A356.0 Capital A (Axxx.x) označuje modifikáciu zliatiny 356.0. Číslo 3 (a3xx.x) označuje, že je zo série kremíka plus meď a/alebo horčík. 56 palcov (sekera56.0) identifikuje zliatinu v sérii 3xx.x a 0,0 (Axxx.0) Označuje, že ide o konečné odlievanie tvaru a nie ingot.

Systém označenia hliníkovej teploty -Ak vezmeme do úvahy rôzne série hliníkových zliatin, uvidíme, že existujú značné rozdiely v ich charakteristikách a následnej aplikácii. Prvým bodom, ktorý po pochopení identifikačného systému rozpoznal, je to, že v uvedenej sérii sú dva zreteľne odlišné typy hliníka. Jedná sa o tepelne liečiteľné zliatiny hliníka (tie, ktoré môžu získať pevnosť pridaním tepla) a zliatiny hliníkových hliníkových hliníkových hliníkov. Toto rozlíšenie je obzvlášť dôležité pri zvažovaní vplyvov zvárania oblúka na tieto dva typy materiálov.

Séria 1xxx, 3xxx a 5xxx zliatiny hliníkových hliníkových zliatin sú nehrievateľné a sú ošetrené a sú stvrdnuteľné iba napätie. Séria 2xxx, 6xxx a 7xxx zliatiny hliníkových hliníkových zliatin sú tepelne liečiteľné a séria 4xxx pozostáva z tepelne liečiteľných aj zliatin spôsobiteľných ošetreteľných teplom. Zliatiny série 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x a 7xx.x sú tepelne liečiteľné. Vytvrdnutie sa vo všeobecnosti nepoužíva na odliatky.

Tepelné zliatiny získavajú svoje optimálne mechanické vlastnosti prostredníctvom procesu tepelného spracovania, pričom najbežnejším tepelným ošetrením je tepelné spracovanie roztoku a umelé starnutie. Tepelné spracovanie roztoku je proces zahrievania zliatiny na zvýšenú teplotu (okolo 990 ° F), aby sa vložili legovacie prvky alebo zlúčeniny do roztoku. Nasleduje ochladenie, zvyčajne vo vode, na výrobu presýteného roztoku pri teplote miestnosti. Po tepelnom spracovaní roztoku zvyčajne nasleduje starnutie. Starnutie je zrážanie časti prvkov alebo zlúčenín z presýteného roztoku, aby sa poskytli požadované vlastnosti.

Nehrievané ošetrené zliatiny získavajú svoje optimálne mechanické vlastnosti prostredníctvom vytvrdnutia kmeňa. Vytvrdnutie je metóda zvýšenia pevnosti prostredníctvom aplikácie fungovania za studena.T6, 6063-T45052-H325083-H112.

Základné označenia temperamentu

Tabuľka 3

Ďalej k základnému označeniu temperamentu existujú dve kategórie subdivízie, ktoré sa zaoberajú náladou „H“ - kalendingu kmeňa a druhej, ktorá rieši teplotu „T“ - tepelne ošetrené označenie.

Pododdiely Hlada H - namáhaný kmeň

Prvá číslica po H označuje základnú operáciu:
H1- iba namáhanie.
H2- Vytvrdený a čiastočne žíhaný kmeň.
H3- Vytvrdený a stabilizovaný.
H4- Vytvrdené a lakované alebo maľované.

Druhá číslica po H označuje stupeň kalenia kmeňa:
HX2- štvrť tvrdý HX4- polovica tvrdého HX6-Tri štvrtiny tvrdé
HX8- Celý tvrdý HX9- extra tvrdé

Pododdiely Tmeru - tepelne ošetrené

T1- prirodzene staršie po ochladení zo zvýšeného procesu tvarovania teploty, ako je extrudovanie.
T2- Prechladnutie fungovalo po ochladení zo zvýšeného procesu tvarovania teploty a potom prirodzene starnutia.
T3- Roztok tepelne spracovaný, chladný a prirodzene starý.
T4- roztok tepelne ošetrený a prirodzene starší.
T5- Umelé starnutie po ochladení zo zvýšeného procesu tvarovania teploty.
T6- roztok tepelne ošetrené a umelo staršie.
T7- roztok tepelne ošetrený a stabilizovaný (nadmerne).
T8- Roztok tepelne spracovaný, pracoval na prechladnutie a umelo vo veku.
T9- Roztok tepelne ošetrený, umelo starší a chladný.
T10- Prechladnutie pracovalo po ochladení zo zvýšeného procesu tvarovania teploty a potom umelo staršie.

Ďalšie číslice označujú úľavu od stresu.
Príklady:
TX51alebo TXX51- Stres uľavený natiahnutím.
TX52alebo TXX52- Stres uľavený komprimovaním.

Hliníkové zliatiny a ich vlastnosti- Ak vezmeme do úvahy sedem sérií zliatin z hliníkových zliatin, oceňujeme ich rozdiely a pochopíme ich aplikácie a charakteristiky.

Zliatiny série 1xxx-(Non-Heat Treable-s konečnou pevnosťou v ťahu 10 až 27 ksi) Táto séria sa často označuje ako čistá séria hliníka, pretože je potrebné mať minimálny hliník 99,0%. Sú zvárané. Z dôvodu ich úzkeho rozsahu topenia si však vyžadujú určité úvahy, aby sa vytvorili prijateľné postupy zvárania. Ak sa tieto zliatiny považujú za výrobu, sú vybrané predovšetkým pre svoju vynikajúcu odolnosť proti korózii, ako napríklad v špecializovaných chemických nádržiach a potrubiach alebo pre ich vynikajúcu elektrickú vodivosť ako v aplikáciách z autobusov. Tieto zliatiny majú relatívne zlé mechanické vlastnosti a zriedka sa berú do úvahy pre všeobecné štrukturálne aplikácie. Tieto základné zliatiny sú často zvárané so zodpovedajúcim výplňovým materiálom alebo s zliatinami výplne 4xxx v závislosti od požiadaviek na aplikáciu a výkonnosť.

Zliatiny série 2xxx- (Tepelne liečiteľné - s konečnou pevnosťou v ťahu 27 až 62 ksi) Jedná sa o zliatiny hliníka / medi (prídavky medi v rozmedzí od 0,7 do 6,8%) a sú vysoké zliatiny s vysokým výkonom a vysoko výkonných zliatin, ktoré sa často používajú pre letecké a lietadlové aplikácie. Majú vynikajúcu silu v širokom rozsahu teploty. Niektoré z týchto zliatin sú procesmi zvárania ARC považované za zvárateľné kvôli ich náchylnosti na horúce krakovanie a praskanie korózie stresu; Iné sú však veľmi úspešne zvárané so správnymi postupmi zvárania. Tieto základné materiály sú často zvárané zliatinami výplne série 2xxx s vysokou pevnosťou navrhnuté tak, aby zodpovedali ich výkonu, ale niekedy sa dajú zvárať s výplňami série 4xxx obsahujúcich kremík alebo kremík a meď, závislé od požiadaviek na aplikáciu a servis.

Zliatiny série 3xxx-(Non-Heat Treatble-s konečnou pevnosťou v ťahu 16 až 41 ksi) Jedná sa o zliatiny hliníka / mangánu (mangánové prírastky v rozmedzí od 0,05 do 1,8%) a majú strednú pevnosť, majú dobrú odolnosť proti korózii, dobrú formovateľnosť a sú vhodné na použitie pri zvýšených teplotách. Jedným z ich prvých použití boli hrnce a panvice a dnes sú hlavnou súčasťou výmenníkov tepla vo vozidlách a elektrárňach. Ich mierna sila však často vylučuje ich zváženie štrukturálnych aplikácií. Tieto základné zliatiny sú zvárané zliatinami výplňov 1XXX, 4XXX a 5XXX, v závislosti od ich špecifickej chémie a konkrétnych požiadaviek na aplikáciu a servis.

Zliatina série 4xxx-(Tepelne liečiteľné a nehrievacie liečivé-s konečnou pevnosťou v ťahu 25 až 55 ksi) Jedná sa o zliatiny hliníka / kremíka (kremíkové prírastky v rozsahu od 0,6 do 21,5%) a sú jedinou sériou, ktorá obsahuje tepelne liečiteľné aj nepehryteľné ošetrené allóty. Silikón, keď sa pridá do hliníka, znižuje bod topenia a pri roztavení zlepšuje jeho plynulosť. Tieto vlastnosti sú žiaduce pre výplňové materiály používané na zváranie fúzie a spájkovanie. V dôsledku toho sa táto séria zliatiny prevažne považuje za výplňový materiál. Silikón, nezávisle v hliníku, je neohrievateľný; Mnohé z týchto zliatin kremíka však boli navrhnuté tak, aby mali pridanie horčíka alebo meďnatého, čo im poskytuje schopnosť priaznivo reagovať na tepelné ošetrenie roztoku. Typicky sa tieto zliatiny plniaceho tepelne ošetreného výplne používajú iba vtedy, keď sa má zváraná zložka podrobiť tepelnému ošetreniu po zváraní.

Zliatiny série 5xxx-(nehrievacie ošetrenie-s konečnou pevnosťou v ťahu 18 až 51 ksi) Jedná sa o zliatiny hliníka / horčíka (prídavky horčíka v rozsahu od 0,2 do 6,2%) a majú najvyššiu pevnosť zliatiny, ktoré nie sú terabilným ošetrením. Táto zliatinová séria je navyše ľahko zváraná a z týchto dôvodov sa používajú na širokú škálu aplikácií, ako sú stavba lodí, preprava, tlakové nádoby, mosty a budovy. Zliatiny horčíkovej bázy sa často zvárajú zliatinami plniva, ktoré sa vyberajú po zvážení obsahu horčíka v základnom materiáli a podmienky aplikácie a servisu zváranej zložky. Zliatiny v tejto sérii s viac ako 3,0% horčíka sa neodporúča pre zvýšenú teplotnú službu nad 150 ° F kvôli ich potenciálu senzibilizácie a následnej náchylnosti k prasknutiu korózie napätia. Zliatiny základných zliatin s menej ako približne 2,5% horčíka sa často úspešne zvára s zliatinami výplne série 5xxx alebo 4xxx. Základná zliatina 5052 je všeobecne rozpoznávaná ako maximálna zliatina obsahu horčíka, ktorá je možné zvárať pomocou zliatiny výplne série 4xxx. Z dôvodu problémov spojených s eutektickým topením a súvisiacimi zlými mechanickými vlastnosťami AS zvárané sa neodporúča zvariť materiál v tejto zliatinovej sérii, ktoré obsahujú vyššie množstvo horčíka s výplňami série 4xxx. Vyššie materiály na báze horčíka sa zvárajú iba zliatinami plniva 5xxx, ktoré sa vo všeobecnosti zhodujú so zložením základnej zliatiny.

Zliatiny série 6xxx- (Tepelne liečiteľné - s konečnou pevnosťou v ťahu 18 až 58 ksi) Jedná sa o zliatiny hliníka / horčíka - kremíkových zliatin (horčík a kremík približne 1,0%) a nachádzajú sa široko v priemysle výroby zvárania, ktoré sa používajú prevažne vo forme extrúzií a začleňujú sa do mnohých štruktúrnych komplexov. Pridanie horčíka a kremíka do hliníka produkuje zlúčeninu silicidu horečnatého, ktorá poskytuje tento materiál jeho schopnosť stať sa roztokom ošetrenými pre zlepšenú pevnosť. Tieto zliatiny sú prirodzene citlivé na sušenie trhlín, a preto by nemali byť oblúk zvárané autogénne (bez plniaceho materiálu). Pridanie primeraného množstva výplňového materiálu počas procesu zvárania ARC je nevyhnutné, aby sa zabezpečilo riedenie základného materiálu, čím sa zabránilo problémom s krakovaním horúcich prasklín. Sú zvárané s výplňovými materiálmi 4xxx a 5xxx, závislé od požiadaviek na aplikáciu a servis.

Zliatina série 7xxx- (Tepelne liečiteľné - s konečnou pevnosťou v ťahu 32 až 88 ksi) Jedná sa o zliatiny hliníka / zinku (prídavky zinku v rozmedzí od 0,8 do 12,0%) a tvoria niektoré z zliatin s najvyššou silou hliníkovej zliatiny. Tieto zliatiny sa často používajú vo vysoko výkonných aplikáciách, ako sú lietadlá, letectvo a konkurenčné športové vybavenie. Rovnako ako séria zliatin 2xxx, aj táto séria obsahuje zliatiny, ktoré sa považujú za nevhodných kandidátov na oblúkové zváranie, a ďalšie, ktoré sa často úspešne zvárajú. Bežne zvárané zliatiny v tejto sérii, napríklad 7005, sú prevažne zvárané so zliatinami výplňov série 5xxx.

Zhrnutie- Dnešné hliníkové zliatiny spolu s rôznymi pokušeniami tvoria širokú a univerzálnu škálu výrobných materiálov. Pre optimálny návrh produktu a úspešný vývoj postupu zvárania je dôležité porozumieť rozdielom medzi mnohými dostupnými zliatinami a ich rôznymi charakteristikami výkonu a zvárateľnosti. Pri vývoji postupov zvárania ARC pre tieto rôzne zliatiny sa musí zvážiť zváraní konkrétnu zliatinu. Často sa hovorí, že zváranie hliníka nie je ťažké, „je to len iné“. Domnievam sa, že dôležitou súčasťou porozumenia týchto rozdielov je oboznámenie sa s rôznymi zliatinami, ich charakteristikami a ich identifikačným systémom.