З ростам выкарыстання алюмінія ў вытворчасці зварачных вырабаў і яго прызнаннем у якасці выдатнай альтэрнатывы сталі для многіх прымянення растуць патрабаванні да тых, хто займаецца распрацоўкай алюмініевых праектаў, каб лепш пазнаёміцца ​​з гэтай групай матэрыялаў. Каб цалкам зразумець алюміній, пажадана пачаць з азнаямлення з сістэмай ідэнтыфікацыі / абазначэння алюмінія, мноствам даступных алюмініевых сплаваў і іх характарыстыкамі.

Сістэма загарту і абазначэння алюмініевага сплаву- У Паўночнай Амерыцы за размеркаванне і рэгістрацыю алюмініевых сплаваў адказвае The Aluminium Association Inc. У цяперашні час у Алюмініевай асацыяцыі зарэгістравана больш за 400 дэталёвых алюмініевых сплаваў і дэталёвых алюмініевых сплаваў і больш за 200 алюмініевых сплаваў у выглядзе адлівак і зліткаў. Межы хімічнага складу сплаваў для ўсіх гэтых зарэгістраваных сплаваў утрымліваюцца ў Алюмініевай асацыяцыіЧыркавая кнігапад назвай «Міжнародныя абазначэнні сплаваў і ліміты хімічнага складу для каванага алюмінію і каваных алюмініевых сплаваў» і ў іхРужовая кнігапад назвай «Абазначэнні і межы хімічнага складу алюмініевых сплаваў у выглядзе адлівак і зліткаў. Гэтыя публікацыі могуць быць надзвычай карыснымі для інжынера-зваршчыка пры распрацоўцы зварачных працэдур, а таксама пры ўліку хіміі і яе сувязі з адчувальнасцю да расколін.

Алюмініевыя сплавы можна падзяліць на шэраг груп у залежнасці ад характарыстык канкрэтнага матэрыялу, такіх як яго здольнасць рэагаваць на тэрмічную і механічную апрацоўку і асноўны легіруючы элемент, дададзены ў алюмініевы сплаў. Калі мы разглядаем сістэму нумарацыі / ідэнтыфікацыі, якая выкарыстоўваецца для алюмініевых сплаваў, вышэйзгаданыя характарыстыкі вызначаюцца. Каваны і літой алюміній маюць розныя сістэмы ідэнтыфікацыі. Каваная сістэма - гэта 4-разрадная сістэма, а адліўкі - 3-разрадная і 1-разрадная сістэма.

Сістэма абазначэння каванага сплаву- Спачатку мы разгледзім 4-значную сістэму ідэнтыфікацыі каванага алюмініевага сплаву. Першая лічба (Xxxx) паказвае асноўны легіруючы элемент, які быў дададзены ў алюмініевы сплаў і часта выкарыстоўваецца для апісання серыі алюмініевых сплаваў, г.зн. серыі 1000, серыі 2000, серыі 3000 і да серыі 8000 (гл. табліцу 1).

Другая асобная лічба (хXxx), калі адрозніваецца ад 0, паказвае на мадыфікацыю канкрэтнага сплаву, а трэцяя і чацвёртая лічбы (xxXX) - гэта адвольныя лічбы, якія даюць для ідэнтыфікацыі пэўнага сплаву ў серыі. Прыклад: у сплаве 5183 лічба 5 паказвае, што ён належыць да серыі магніевых сплаваў, а 1 - што гэта 1^stмадыфікацыя зыходнага сплаву 5083, а 83 ідэнтыфікуе яго ў серыі 5xxx.

Адзіным выключэннем з гэтай сістэмы нумарацыі сплаваў з'яўляюцца алюмініевыя сплавы серыі 1xxx (чысты алюміній), і ў гэтым выпадку апошнія 2 лічбы забяспечваюць мінімальны працэнт алюмінія вышэй за 99%, г.зн. сплаў 13(50)(99,50% мінімум алюмінія).

СІСТЭМА АБАЗНАЧЭННЯ КАВЫХ АЛЮМІНІЕВЫХ СПЛАЎ

Табліца 1

Абазначэнне літога сплаву- Сістэма абазначэння літой сплаву заснавана на трохзначным і дзесятковым абазначэнні xxx.x (напрыклад, 356,0). Першая лічба (Xxx.x) паказвае асноўны легіруючы элемент, які быў дададзены ў алюмініевы сплаў (гл. табл. 2).

СІСТЭМА АБАЗНАЧЭННЯ ЛІТАГА АЛЮМІНІЕВАГА СПЛАВА

Табліца 2

Другая і трэцяя лічбы (хXX.x) - гэта адвольныя лічбы, прыведзеныя для ідэнтыфікацыі пэўнага сплаву ў серыі. Лічба пасля коскі паказвае, ці з'яўляецца сплаў адліўкай (.0) або зліткам (.1 або .2). Прыстаўка з вялікай літары паказвае на мадыфікацыю пэўнага сплаву.
Прыклад: сплаў – A356.0 загалоўная A (Axxx.x) паказвае на мадыфікацыю сплаву 356.0. Лік 3 (А3xx.x) паказвае, што ён з серыі крэмній плюс медзь і/або магній. 56 у (Ax56.0) ідэнтыфікуе сплаў у серыі 3xx.x, а .0 (Axxx.0) азначае, што гэта адліўка канчатковай формы, а не злітак.

Сістэма пазначэння загарту алюмінія -Калі мы разгледзім розныя серыі алюмініевых сплаваў, мы ўбачым, што існуюць значныя адрозненні ў іх характарыстыках і наступным прымяненні. Першае, што трэба прызнаць, пасля разумення сістэмы ідэнтыфікацыі, гэта тое, што ў серыі, згаданай вышэй, ёсць два выразна розныя тыпы алюмінію. Гэта алюмініевыя сплавы, якія паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы (тыя, якія могуць атрымаць трываласць за кошт дадання цяпла) і алюмініевыя сплавы, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы. Гэта адрозненне асабліва важна пры разглядзе ўплыву дугавой зваркі на гэтыя два тыпы матэрыялаў.

Алюмініевыя сплавы серыі 1xxx, 3xxx і 5xxx не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы і загартоўваюцца толькі дэфармацыяй. Алюмініевыя сплавы серый 2xxx, 6xxx і 7xxx паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, а серыя 4xxx складаецца з сплаваў, якія паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы і не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы. Літыя сплавы серый 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x і 7xx.x паддаюцца тэрмаапрацоўцы. Дэфарматыўнае ўмацаванне звычайна не прымяняецца да адлівак.

Сплавы, якія паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, набываюць свае аптымальныя механічныя ўласцівасці ў працэсе тэрмічнай апрацоўкі, найбольш распаўсюджанымі метадамі тэрмічнай апрацоўкі з'яўляюцца тэрмічная апрацоўка растворам і штучнае старэнне. Тэрмічная апрацоўка раствора - гэта працэс нагрэву сплаву да падвышанай тэмпературы (каля 990 градусаў па Фарэнгейту), каб перавесці легіруючыя элементы або злучэнні ў раствор. Затым варта загартоўка, звычайна ў вадзе, для атрымання перанасычанага раствора пры пакаёвай тэмпературы. Тэрмічная апрацоўка раствора звычайна суправаджаецца вытрымкай. Старэнне - гэта выпадзенне часткі элементаў або злучэнняў з перанасычанага раствора з мэтай атрымання жаданых уласцівасцей.

Сплавы, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, набываюць свае аптымальныя механічныя ўласцівасці праз дэфармацыйнае ўмацаванне. Дэфарматыўнае ўмацаванне - гэта метад павышэння трываласці шляхам прымянення халоднай апрацоўкі. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

АСНОЎНЫЯ АБАЗНАЧЭННІ ГАРТАРУ

Табліца 3

У дадатак да асноўнага абазначэння загарту ёсць дзве катэгорыі падраздзяленняў, адна з якіх датычыцца загарту «Н» — дэфармацыйная загартоўка, а другая — абазначэння «Т» загарту — тэрмічная апрацоўка.

Падраздзяленні H Тэмпер - Загартаваны

Першая лічба пасля H паказвае асноўную аперацыю:
H1– Толькі загартаваныя.
H2– Загартаваны і часткова адпалены.
H3– Загартаваны і стабілізаваны.
H4– Загартаваны і лакіраваны або афарбаваны.

Другая лічба пасля Н паказвае ступень дэфармацыйнага ўмацавання:
HX2– Quarter Hard HX4– Напалову жорсткі HX6– Тры чвэрці цяжка
HX8– Поўны жорсткі HX9– Вельмі жорсткі

Падраздзяленні T Temper - Тэрмічная апрацоўка

T1- Натуральна вытрыманы пасля астуджэння ў выніку працэсу фарміравання пры падвышанай тэмпературы, напрыклад, экструзіі.
T2- Халодная апрацоўка пасля астуджэння ў працэсе фармавання пры падвышанай тэмпературы, а затым натуральнае вытрымка.
T3- Раствор падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы, халоднай апрацоўцы і натуральнаму старэнню.
T4- Раствор падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы і натуральнаму старэнню.
T5- Штучна вытрыманы пасля астуджэння ў працэсе фармавання пры падвышанай тэмпературы.
T6- Раствор тэрмічнаму апрацаваны і штучна состаренный.
T7- Раствор тэрмічнаму апрацаваны і стабілізаваны (вытрыманы).
T8- Раствор падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы, халоднай апрацоўцы і штучнаму старэнню.
T9- Раствор падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы, штучнаму старэнню і халоднай апрацоўцы.
Т10- Халодная апрацоўка пасля астуджэння ў выніку працэсу фармавання пры падвышанай тэмпературы, а затым штучнага старэння.

Дадатковыя лічбы паказваюць на зняцце стрэсу.
Прыклады:
TX51або TXX51– Зняцце стрэсу шляхам расцяжкі.
TX52або TXX52– Зняцце стрэсу шляхам сціску.

Алюмініевыя сплавы і іх характарыстыка- Калі мы разгледзім сем серый каваных алюмініевых сплаваў, мы ацэнім іх адрозненні і зразумеем іх прымяненне і характарыстыкі.

Сплавы серыі 1xxx– (не паддаецца тэрмічнай апрацоўцы – з канчатковай трываласцю на расцяжэнне ад 10 да 27 ksi) гэту серыю часта называюць серыяй з чыстага алюмінія, таму што яна павінна мець мінімум 99,0% алюмінія. Яны зварваюцца. Аднак, з-за іх вузкага дыяпазону плаўлення, яны патрабуюць пэўных меркаванняў, каб вырабіць прымальныя працэдуры зваркі. Калі гэтыя сплавы разглядаюцца для вырабу, яны выбіраюцца ў першую чаргу з-за іх найвышэйшай каразійнай устойлівасці, напрыклад, у спецыяльных хімічных рэзервуарах і трубаправодах, або з-за іх выдатнай электраправоднасці, як у шынах. Гэтыя сплавы маюць адносна дрэнныя механічныя ўласцівасці і рэдка разглядаюцца для агульнага прымянення ў канструкцыях. Гэтыя асноўныя сплавы часта зварваюць з адпаведным напаўняльнікам або з напаўняльнікамі 4xxx у залежнасці ад прымянення і патрабаванняў да эксплуатацыйных характарыстык.

Сплавы серыі 2xxx– (паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы– з канчатковай трываласцю на расцяжэнне ад 27 да 62 ksi) гэта сплавы алюмінія і медзі (дабаўкі медзі ў дыяпазоне ад 0,7 да 6,8%) і ўяўляюць сабой высокатрывалыя, высокаэфектыўныя сплавы, якія часта выкарыстоўваюцца ў аэракасмічных і авіяцыйных прымяненнях. Яны валодаюць выдатнай трываласцю ў шырокім дыяпазоне тэмператур. Некаторыя з гэтых сплаваў лічацца непрыдатнымі для зваркі ў працэсе дугавой зваркі з-за іх успрымальнасці да гарачых расколін і каразійнага расколіны пад напругай; аднак іншыя вельмі паспяхова зварваюцца дугавой зваркай пры правільных працэдурах зваркі. Гэтыя асноўныя матэрыялы часта зварваюцца з высокатрывалымі напаўняльнікамі серыі 2xxx, распрацаванымі ў адпаведнасці з іх характарыстыкамі, але часам могуць зварвацца з напаўняльнікамі серыі 4xxx, якія змяшчаюць крэмній або крэмній і медзь, у залежнасці ад прымянення і патрабаванняў да абслугоўвання.

Сплавы серыі 3xxx– (не паддаецца тэрмічнай апрацоўцы – з канчатковай трываласцю на расцяжэнне ад 16 да 41 ksi) Гэта сплавы алюмінію і марганца (дабаўкі марганца ў дыяпазоне ад 0,05 да 1,8%) і маюць сярэднюю трываласць, добрую каразійную ўстойлівасць, добрую формуемость і падыходзяць для выкарыстання пры падвышаных тэмпературах. Адным з іх першых ужыванняў былі рондалі і патэльні, і сёння яны з'яўляюцца асноўным кампанентам цеплаабменнікаў у транспартных сродках і электрастанцыях. Іх умераная трываласць, аднак, часта выключае іх разгляд для структурнага прымянення. Гэтыя асноўныя сплавы зварваюцца з напаўняльнікамі серый 1xxx, 4xxx і 5xxx у залежнасці ад іх спецыфічнага хімічнага складу і канкрэтных патрабаванняў да прымянення і абслугоўвання.

Сплавы серыі 4xxx– (паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы і не падлягаюць тэрмічнай апрацоўцы – з канчатковай трываласцю на разрыў ад 25 да 55 фунтаў на квадратны дюйм) Гэта сплавы алюмінія і крэмнію (дабаўкі крэмнію ў дыяпазоне ад 0,6 да 21,5%) і з’яўляюцца адзінай серыяй, якая змяшчае як паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, так і не- тэрмічнаму апрацаваныя сплавы. Крэмній пры даданні да алюмінію зніжае тэмпературу яго плаўлення і паляпшае цякучасць у расплаўленым стане. Гэтыя характарыстыкі пажаданыя для прысадкавых матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца як для зваркі плаўленнем, так і для пайкі. Такім чынам, гэтая серыя сплаваў пераважна выкарыстоўваецца ў якасці напаўняльніка. Крэмній, незалежна ад алюмінія, не паддаецца тэрмічнай апрацоўцы; аднак шэраг гэтых крамянёвых сплаваў былі распрацаваны з дабаўкамі магнію або медзі, што забяспечвае ім магчымасць спрыяльна рэагаваць на тэрмічную апрацоўку раствора. Як правіла, гэтыя сплавы для напаўнення, якія паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, выкарыстоўваюцца толькі тады, калі зварныя кампаненты павінны быць падвергнуты тэрмічнай апрацоўцы пасля зваркі.

Сплавы серыі 5xxx– (не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы – з мяжой трываласці на расцяжэнне ад 18 да 51 ksi) Гэта сплавы алюмінію і магнію (дабаўкі магнію ў дыяпазоне ад 0,2 да 6,2%) і маюць самую высокую трываласць сярод сплаваў, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы. Акрамя таго, гэтая серыя сплаваў лёгка зварваецца, і па гэтых прычынах яны выкарыстоўваюцца для шырокага спектру прымянення, такіх як суднабудаванне, транспарт, сасуды пад ціскам, масты і будынкі. Магніевыя сплавы на аснове часта зварваюць з напаўняльнікамі, якія выбіраюцца пасля разгляду ўтрымання магнію ў асноўным матэрыяле, а таксама ўмоў прымянення і эксплуатацыі зварных кампанентаў. Сплавы гэтай серыі з утрыманнем магнію больш за 3,0 % не рэкамендуюцца для эксплуатацыі пры падвышаных тэмпературах вышэй за 150 градусаў F з-за іх патэнцыялу сенсібілізацыі і наступнай схільнасці да каразійнага расколіны пад напругай. Асноўныя сплавы з менш чым прыблізна 2,5% магнію часта паспяхова зварваюцца з прысадкавымі сплавамі серыі 5xxx або 4xxx. Базавы сплаў 5052 звычайна прызнаны базавым сплавам з максімальным утрыманнем магнію, які можна зварваць з напаўняльнікам серыі 4xxx. З-за праблем, звязаных з эўтэктычным плаўленнем і звязанымі з гэтым дрэннымі механічнымі ўласцівасцямі пасля зваркі, не рэкамендуецца зварваць матэрыял гэтай серыі сплаваў, якія ўтрымліваюць вялікую колькасць магнію з напаўняльнікамі серыі 4xxx. Матэрыялы з больш высокім утрыманнем магнію зварваюцца толькі з напаўняльнікамі 5ххх, якія звычайна адпавядаюць складу асноўнага сплаву.

Сплавы серыі 6XXX– (паддаецца тэрмічнай апрацоўцы – з канчатковай трываласцю на расцяжэнне ад 18 да 58 ksi) Гэта сплавы алюмінія / магнію і крэмнію (дабаўкі магнію і крэмнію каля 1,0%), якія шырока сустракаюцца ў зварачнай прамысловасці і выкарыстоўваюцца пераважна ў выглядзе экструзіі і ўключаны ў многія структурныя кампаненты. Даданне магнію і крэмнію да алюмінію стварае злучэнне сіліцыду магнію, якое забяспечвае гэтаму матэрыялу здольнасць падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы для павышэння трываласці. Гэтыя сплавы, натуральна, адчувальныя да расколін пры застыванні, і па гэтай прычыне іх нельга зварваць аўтагеннай дугой (без прысадкавага матэрыялу). Даданне дастатковай колькасці прысадачнага матэрыялу ў працэсе дугавой зваркі вельмі важна для таго, каб забяспечыць разбаўленне асноўнага матэрыялу, тым самым прадухіляючы праблему гарачых расколін. Яны зварваюцца як з прысадкавымі матэрыяламі 4xxx, так і з 5xxx, у залежнасці ад прымянення і патрабаванняў да абслугоўвання.

Сплавы серыі 7XXX– (паддаецца тэрмічнай апрацоўцы – з канчатковай трываласцю на расцяжэнне ад 32 да 88 фунтаў на квадратны дюйм) Гэта сплавы алюмінію і цынку (дабаўкі цынку ад 0,8 да 12,0%) і складаюцца з алюмініевых сплаваў самай высокай трываласці. Гэтыя сплавы часта выкарыстоўваюцца ў высокапрадукцыйных прыкладаннях, такіх як самалёты, аэракасмічная прамысловасць і спаборніцкае спартыўнае абсталяванне. Як і серыя сплаваў 2xxx, гэтая серыя ўключае сплавы, якія лічацца непрыдатнымі кандыдатамі для дугавой зваркі, і іншыя, якія часта паспяхова зварваюць дугавой зваркай. Звычайна зварныя сплавы ў гэтай серыі, такія як 7005, у асноўным зварваюцца з напаўняльнікамі серыі 5xxx.

Рэзюмэ- Сённяшнія алюмініевыя сплавы, разам з іх рознымі тэмпамі, складаюць шырокі і разнастайны спектр вытворчых матэрыялаў. Для аптымальнай канструкцыі прадукту і паспяховай распрацоўкі працэдуры зваркі важна разумець адрозненні паміж многімі даступнымі сплавамі і іх рознымі эксплуатацыйнымі характарыстыкамі і характарыстыкамі зварваемасці. Пры распрацоўцы працэдур дугавой зваркі для гэтых розных сплаваў неабходна ўлічваць канкрэтны сплаў, які зварваецца. Часта кажуць, што дугавая зварка алюмінія не складаная, «проста іншая справа». Я лічу, што важнай часткай разумення гэтых адрозненняў з'яўляецца азнаямленне з рознымі сплавамі, іх характарыстыкамі і сістэмай ідэнтыфікацыі.