Са растом алуминијума у ​​индустрији производње заваривања и његовим прихватањем као одличне алтернативе челику за многе примене, постоје све већи захтеви за оне који се баве развојем алуминијумских пројеката да се боље упознају са овом групом материјала. Да бисте у потпуности разумели алуминијум, препоручљиво је да почнете тако што ћете се упознати са системом идентификације / означавања алуминијума, бројним доступним алуминијумским легурама и њиховим карактеристикама.

Систем темперирања и означавања легуре алуминијума- У Северној Америци, Алуминиум Ассоциатион Инц. је одговорна за расподелу и регистрацију легура алуминијума. Тренутно постоји преко 400 кованог алуминијума и легура алуминијума и преко 200 легура алуминијума у ​​облику одливака и ингота регистрованих код Удружења алуминијума. Границе хемијског састава легура за све ове регистроване легуре садржане су у Асоцијацији за алуминијумТеал Боокпод насловом „Међународне ознаке легура и границе хемијског састава за ковани алуминијум и легуре алуминијума за коване легуре“ и у њиховимПинк Боокпод називом „Ознаке и границе хемијског састава за легуре алуминијума у ​​облику одливака и ингота. Ове публикације могу бити изузетно корисне инжењеру заваривања при развоју поступака заваривања и када је важно узети у обзир хемију и њену повезаност са осетљивошћу на пукотине.

Легуре алуминијума се могу категорисати у бројне групе на основу карактеристика одређеног материјала као што су његова способност да реагује на термичку и механичку обраду и примарни легирајући елемент који се додаје легури алуминијума. Када узмемо у обзир систем нумерисања / идентификације који се користи за легуре алуминијума, горе наведене карактеристике су идентификоване. Ковани и ливени алуминијум имају различите системе идентификације. Ковани систем је 4-цифрени систем, а одливци имају троцифрени и 1-децимални систем.

Систем означавања кованих легура- Прво ћемо размотрити четвороцифрени систем идентификације легуре алуминијума. Прва цифра (Xккк) означава главни легирајући елемент, који је додат легури алуминијума и често се користи за описивање серије легуре алуминијума, тј. серије 1000, серије 2000, серије 3000, до серије 8000 (види табелу 1).

Друга једноцифра (кXкк), ако се разликује од 0, означава модификацију одређене легуре, а трећа и четврта цифра (ккXX) су произвољни бројеви дати за идентификацију одређене легуре у серији. Пример: У легури 5183, број 5 означава да је из серије легуре магнезијума, 1 означава да је 1^stмодификација оригиналне легуре 5083, а 83 је идентификује у серији 5ккк.

Једини изузетак од овог система нумерисања легура су легуре алуминијума серије 1ккк (чисти алуминијум) у ком случају последње 2 цифре обезбеђују минимални проценат алуминијума изнад 99%, тј. легура 13(50)(99,50% минимум алуминијума).

СИСТЕМ ОЗНАЧАВАЊА КОВАНОГ АЛУМИНИЈУМА

Табела 1

Ознака ливене легуре- Систем означавања ливене легуре заснован је на 3-цифреној и децималној ознаци ккк.к (тј. 356.0). Прва цифра (Xкк.к) означава главни легирајући елемент, који је додат легури алуминијума (видети табелу 2).

СИСТЕМ ОЗНАЧАВАЊА ЛИВЕ АЛУМИНИЈУМА

Табела 2

Друга и трећа цифра (кXX.к) су произвољни бројеви дати за идентификацију одређене легуре у серији. Број после децималне тачке означава да ли је легура одлив (.0) или ингот (.1 или .2). Префикс великог слова означава модификацију одређене легуре.
Пример: легура – ​​А356.0 велико А (Aккк.к) означава модификацију легуре 356.0. Број 3 (А3кк.к) означава да је из серије силицијум плус бакар и/или магнезијум. 56 ин (Ак56.0) идентификује легуру унутар серије 3кк.к, а .0 (Аккк.0) указује да се ради о ливењу коначног облика, а не о инготу.

Систем означавања темперамента алуминијума -Ако размотримо различите серије алуминијумских легура, видећемо да постоје значајне разлике у њиховим карактеристикама и последичној примени. Прва ствар коју треба препознати, након разумевања система идентификације, јесте да постоје две изразито различите врсте алуминијума у ​​оквиру горе поменуте серије. То су легуре алуминијума које се обрађују топлотом (оне које могу добити снагу додавањем топлоте) и легуре алуминијума које се не обрађују топлотом. Ова разлика је посебно важна када се разматрају утицаји електролучног заваривања на ове две врсте материјала.

Легуре алуминијума кованог алуминијума серије 1ккк, 3ккк и 5ккк се не обрађују топлотом и могу само да се очврсну. Коване легуре алуминијума серије 2ккк, 6ккк и 7ккк су термички обрађене, а серија 4ккк се састоји од легура које се обрађују и од легура које се не обрађују. Ливене легуре серије 2кк.к, 3кк.к, 4кк.к и 7кк.к су термички обрађене. Деформацијско очвршћавање се генерално не примењује на одливке.

Легуре које се обрађују топлотом стичу своја оптимална механичка својства кроз процес термичке обраде, а најчешћи термички третмани су топлотна обрада раствором и вештачко старење. Топлотна обрада раствором је процес загревања легуре на повишену температуру (око 990°Ф) да би се легирајући елементи или једињења ставили у раствор. Након тога следи гашење, обично у води, да би се добио презасићени раствор на собној температури. Термичка обрада раствора обично је праћена старењем. Старење је таложење дела елемената или једињења из презасићеног раствора да би се добила пожељна својства.

Легуре које се не могу термички обрађивати стичу своја оптимална механичка својства кроз отврдњавање деформацијом. Деформско очвршћавање је метода повећања чврстоће применом хладног рада.Т6, 6063-T4, 5052-Х32, 5083-Х112.

ОСНОВНЕ ОДРЕДБЕ ТЕМПЕРА

Табела 3

Поред основне ознаке темперамента, постоје две подкатегорије, једна се односи на „Х“ темперамент – отврдњавање деформацијом, а друга на ознаку „Т“ темпер – термички обрађено.

Пододељења Х темперамента – отврднута натезањем

Прва цифра после Х означава основну операцију:
H1– Само очвршћено.
H2– Очвршћено и делимично жарено.
H3– Ојачано и стабилизовано.
H4– Очвршћено и лакирано или фарбано.

Друга цифра после Х означава степен очвршћавања од деформације:
HX2– Куартер Хард ХКС4– Халф Хард ХКС6– Три четвртине тешко
HX8– Фулл Хард ХКС9– Екстра тешко

Подела Т темпера – термички обрађена

T1- Природно стари након хлађења у процесу обликовања на повишеној температури, као што је екструдирање.
T2- Хладно обрађено након хлађења из процеса обликовања на повишеној температури и затим природно одлежано.
T3- Раствор термички обрађен, хладно обрађен и природно одлежан.
T4- Раствор термички обрађен и природно одлежан.
T5- Вештачки остарио након хлађења у процесу обликовања на повишеној температури.
T6- Раствор термички обрађен и вештачки одлежан.
T7- Раствор термички обрађен и стабилизован (превише).
T8- Раствор термички обрађен, хладно обрађен и вештачки одлежан.
T9- Раствор термички обрађен, вештачки одлежан и хладно обрађен.
Т10- Хладно обрађен након хлађења из процеса обликовања на повишеној температури и затим вештачки одлежан.

Додатне цифре означавају ослобађање од стреса.
Примери:
TX51или ТКСКС51– Стрес се ослобађа истезањем.
TX52или ТКСКС52– Стрес се ослобађа компресијом.

Легуре алуминијума и њихове карактеристике- Ако узмемо у обзир седам серија кованих легура алуминијума, схватићемо њихове разлике и разумећемо њихову примену и карактеристике.

Легуре серије 1ккк– (не може се третирати топлотом – са максималном затезном чврстоћом од 10 до 27 кси) ова серија се често назива серија од чистог алуминијума јер се захтева да има 99,0% минималног алуминијума. Заварљиви су. Међутим, због њиховог уског опсега топљења, захтевају одређена разматрања како би произвели прихватљиве поступке заваривања. Када се разматрају за производњу, ове легуре су одабране првенствено због њихове супериорне отпорности на корозију, као што је у специјализованим хемијским резервоарима и цевоводима, или због њихове одличне електричне проводљивости као у апликацијама сабирница. Ове легуре имају релативно лоше механичке особине и ретко би се разматрале за општу структурну примену. Ове основне легуре се често заварују са одговарајућим материјалом за пуњење или са 4ккк легурама за пуњење у зависности од захтева и захтева за перформансама.

Легуре серије 2ккк– (подложни термичкој обради – са крајњом затезном чврстоћом од 27 до 62 кси) ово су легуре алуминијума/бакра (додатак бакра у распону од 0,7 до 6,8%) и легуре високе чврстоће и високих перформанси које се често користе у ваздухопловству и ваздухопловству. Имају одличну снагу у широком распону температура. Неке од ових легура се сматрају незаварљивим процесима електролучног заваривања због њихове подложности пуцању од врућег и корозионог напона; међутим, други се врло успешно заварују са исправним поступцима заваривања. Ови основни материјали су често заварени са легурама пунила високе чврстоће серије 2ккк дизајнираним да одговарају њиховим перформансама, али се понекад могу заварити са пунилима серије 4ккк који садрже силицијум или силицијум и бакар, у зависности од примене и захтева за сервисирање.

Легуре серије 3ккк– (неподложни термичкој обради – са крајњом затезном чврстоћом од 16 до 41 кси) Ово су легуре алуминијума/мангана (додатак мангана у распону од 0,05 до 1,8%) и умерене су чврстоће, имају добру отпорност на корозију, добру формабилност и погодне су за за употребу на повишеним температурама. Једна од њихових првих употреба били су лонци и тигање, и они су данас главна компонента за измењиваче топлоте у возилима и електранама. Њихова умерена снага, међутим, често онемогућава њихово разматрање за конструктивне примене. Ове основне легуре су заварене са легурама пунила серије 1ккк, 4ккк и 5ккк, у зависности од њихове специфичне хемије и посебних захтева за примену и сервис.

Легуре серије 4ккк– (подложни термичкој обради и термички необрађени – са крајњом затезном чврстоћом од 25 до 55 кси) Ово су легуре алуминијума/силицијума (додатак силицијума у ​​распону од 0,6 до 21,5%) и једине су серије које садрже и термички обрађене и не- легуре које се обрађују топлотом. Силицијум, када се дода алуминијуму, смањује његову тачку топљења и побољшава његову флуидност када се растопи. Ове карактеристике су пожељне за материјале за пуњење који се користе и за фузионо заваривање и за лемљење. Сходно томе, ова серија легура се претежно налази као материјал за пуњење. Силицијум, независно у алуминијуму, није термички обрађен; међутим, један број ових силицијумских легура је дизајниран да има додатке магнезијума или бакра, што им даје могућност да повољно реагују на топлотну обраду раствора. Обично се ове легуре пунила које се могу топлотно третирати користе само када се заварена компонента подвргне термичкој обради након заваривања.

Легуре серије 5ккк– (не може се третирати топлотом – са крајњом затезном чврстоћом од 18 до 51 кси) Ово су легуре алуминијума/магнезијума (додатци магнезијума у ​​распону од 0,2 до 6,2%) и имају највећу чврстоћу од легура које се не могу третирати топлотом. Поред тога, ова серија легура је лако заварљива и из ових разлога се користе за широк спектар примена као што су бродоградња, транспорт, посуде под притиском, мостови и зграде. Легуре на бази магнезијума се често заварују легурама за пуњење, које се бирају након разматрања садржаја магнезијума у ​​основном материјалу, као и услова примене и употребе заварене компоненте. Легуре у овој серији са више од 3,0% магнезијума се не препоручују за рад на повишеним температурама изнад 150°Ф због њиховог потенцијала за сензибилизацију и накнадну подложност пуцању корозијом под напоном. Базне легуре са мање од приближно 2,5% магнезијума често се успешно заварују са легурама пунила серије 5ккк или 4ккк. Основна легура 5052 је генерално призната као основна легура са максималним садржајем магнезијума која се може заварити са легуром за пуњење серије 4ккк. Због проблема повезаних са еутектичким топљењем и повезаних лоших механичких својстава при заваривању, не препоручује се заваривање материјала у овој серији легура, која садржи веће количине магнезијума са пунилима серије 4ккк. Основни материјали са вишим нивоом магнезијума су заварени само са 5ккк легурама пунила, које углавном одговарају саставу основне легуре.

Легуре серије 6КСКСКС– (термички обрађени – са крајњом затезном чврстоћом од 18 до 58 кси) То су легуре алуминијум/магнезијум – силицијум (додатци магнезијума и силицијума од око 1,0%) и широко се налазе у индустрији производње заваривања, а користе се претежно у облику екструзије, и уграђен у многе структурне компоненте. Додавање магнезијума и силицијума алуминијуму производи једињење магнезијум-силицида, које овом материјалу даје способност да се термички обрађује раствором ради побољшања чврстоће. Ове легуре су природно осетљиве на пукотине и из тог разлога не би требало да се заварују аутогено (без материјала за пуњење). Додавање адекватне количине материјала за пуњење током процеса електролучног заваривања је од суштинског значаја како би се обезбедило разблаживање основног материјала, чиме се спречава проблем пуцања од врућине. Заварени су и са 4ккк и 5ккк материјалима за пуњење, у зависности од примене и захтева за сервисирање.

Легуре серије 7КСКСКС– (термичка обрада – са крајњом затезном чврстоћом од 32 до 88 кси) Ово су легуре алуминијума/цинка (додатак цинка у распону од 0,8 до 12,0%) и садрже неке од легура алуминијума највеће чврстоће. Ове легуре се често користе у апликацијама високих перформанси као што су авиони, ваздухопловство и такмичарска спортска опрема. Као и серија легура 2ккк, ова серија укључује легуре које се сматрају непогодним кандидатима за електролучно заваривање и друге, које се често успешно заварују. Обично заварене легуре у овој серији, као што је 7005, су претежно заварене са легурама пунила серије 5ккк.

Резиме- Данашње легуре алуминијума, заједно са различитим темпераментима, обухватају широк и свестран спектар материјала за производњу. За оптималан дизајн производа и успешан развој поступка заваривања, важно је разумети разлике између многих доступних легура и њихових различитих перформанси и карактеристика заварљивости. Када се развијају поступци електролучног заваривања за ове различите легуре, мора се узети у обзир специфична легура која се завари. Често се каже да електролучно заваривање алуминијума није тешко, „само је другачије“. Верујем да је важан део разумевања ових разлика упознавање са различитим легурама, њиховим карактеристикама и њиховим системом идентификације.