Met de groei van aluminium binnen de lasfabricage -industrie en de acceptatie ervan als een uitstekend alternatief voor staal voor veel toepassingen, zijn er toenemende vereisten voor degenen die betrokken zijn bij het ontwikkelen van aluminiumprojecten om meer vertrouwd te raken met deze groep materialen. Om aluminium volledig te begrijpen, is het raadzaam om te beginnen met kennis te maken met het aluminium identificatie / aanduidingssysteem, de vele beschikbare aluminiumlegeringen en hun kenmerken.

Het aluminium legeringstemper- en aanduidingssysteem- In Noord -Amerika is de Aluminium Association Inc. verantwoordelijk voor de toewijzing en registratie van aluminiumlegeringen. Momenteel zijn er meer dan 400 smeed aluminium en smeed aluminiumlegeringen en meer dan 200 aluminiumlegeringen in de vorm van gietstukken en ingots geregistreerd bij de Aluminium Association. De limieten voor chemische samenstelling van de legering voor al deze geregistreerde legeringen zijn opgenomen in de Aluminium Association'sGroenblauw boekjegetiteld "Internationale legeringsbenamingen en chemische samenstellingslimieten voor gesloten aluminium en bewerkte aluminiumlegeringen" en in hunRoze boekGetiteld 'Benamingen en chemische samenstellingslimieten voor aluminiumlegeringen in de vorm van gietstukken en ingot. Deze publicaties kunnen uiterst nuttig zijn voor de lasingenieur bij het ontwikkelen van lasprocedures, en wanneer de overweging van de chemie en de associatie met scheurgevoeligheid belangrijk is.

Aluminiumlegeringen kunnen worden gecategoriseerd in een aantal groepen op basis van de kenmerken van het specifieke materiaal, zoals het vermogen ervan om te reageren op thermische en mechanische behandeling en het primaire legeringselement dat wordt toegevoegd aan de aluminiumlegering. Wanneer we het nummerings- / identificatiesysteem overwegen dat wordt gebruikt voor aluminiumlegeringen, worden de bovenstaande kenmerken geïdentificeerd. De smeed- en gegoten aluminiums hebben verschillende identificatiesystemen. Het smeedsysteem is een 4-cijfers systeem en de gietstukken met een 3-cijferige en 1-decimale plaatssysteem.

Smeedlegeringswijzingssysteem- We zullen eerst het 4-cijferige gesneden aluminium legeringsidentificatiesysteem beschouwen. Het eerste cijfer (XXXX) geeft het belangrijkste legeringselement aan, dat is toegevoegd aan de aluminiumlegering en wordt vaak gebruikt om de aluminiumlegeringsreeks, IE, 1000 series, 2000 -serie, 3000 -serie, tot 8000 series te beschrijven (zie tabel 1).

Het tweede enkele cijfer (xXxx), indien verschillend van 0, geeft een wijziging van de specifieke legering aan en de derde en vierde cijfers (xxXX) zijn willekeurige getallen gegeven om een ​​specifieke legering in de serie te identificeren. Voorbeeld: in legering 5183 geeft het nummer 5 aan dat het van de Magnesium -legeringsreeks is, de 1 geeft aan dat het de 1 is^stWijziging van de originele legering 5083 en de 83 identificeert het in de 5xxx -serie.

De enige uitzondering op dit legeringsnummeringssysteem is met de 1xxx -serie aluminiumlegeringen (pure aluminiums) in welk geval de laatste 2 cijfers het minimale aluminiumpercentage boven 99%bieden, dwz legering 13(50)(Minimaal aluminium van 99,50%).

Smeedbaar aluminium legeringsaanduidingssysteem

Tabel 1

Cast legeringsaanduiding- Het Cast Alloy-aanduidingssysteem is gebaseerd op een 3-digit-plus decimale aanduiding xxx.x (dwz 356.0). Het eerste cijfer (Xxx.x) geeft het belangrijkste legeringselement aan, dat is toegevoegd aan de aluminiumlegering (zie tabel 2).

Cast aluminium legeringsaanduidingssysteem

Tabel 2

De tweede en derde cijfers (xXX.x) zijn willekeurige getallen gegeven om een ​​specifieke legering in de serie te identificeren. Het nummer dat het decimale punt volgt, geeft aan of de legering een casting is (.0) of een ingot (.1 of .2). Een voorvoegsel voor kapitaalbrief geeft een aanpassing aan naar een specifieke legering.
Voorbeeld: legering - A356.0 The Capital A (Axxx.x) geeft een wijziging van legering 356.0 aan. Het nummer 3 (a3xx.x) geeft aan dat het van de silicium plus koper- en/of magnesiumreeks is. De 56 in (bijl56.0) identificeert de legering binnen de 3xx.x -serie en de .0 (Axxx.0) geeft aan dat het een laatste vorm is en geen ingot.

Het aluminium temperatuuraanduidingssysteem -Als we de verschillende reeks aluminiumlegeringen beschouwen, zullen we zien dat er aanzienlijke verschillen zijn in hun kenmerken en daaruit voortvloeiende toepassing. Het eerste punt om te herkennen, na het begrijpen van het identificatiesysteem, is dat er twee duidelijk verschillende soorten aluminium zijn binnen de hierboven genoemde serie. Dit zijn de hitte-behandelbare aluminiumlegeringen (die welke kracht kunnen krijgen door de toevoeging van warmte) en de niet-verwarmde behandelbare aluminiumlegeringen. Dit onderscheid is met name belangrijk bij het overwegen van de effecten van booglassen op deze twee soorten materialen.

De 1xxx-, 3xxx- en 5xxx-serie-serie Smeed aluminiumlegeringen zijn niet-verwarming te behandelen en zijn alleen rekbaar. De 2xxx-, 6xxx- en 7xxx-serie-serie Smeed aluminiumlegeringen zijn warmtebehandelbaar en de 4xxx-serie bestaan ​​uit zowel warmte-behandelbare als niet-verwarmde behandelbare legeringen. De 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x en 7xx.x Series Castlegeringen zijn hitte -behandelbaar. Strainharding wordt over het algemeen niet toegepast op gietstukken.

De hitte behandelbare legeringen verwerven hun optimale mechanische eigenschappen door een proces van thermische behandeling, de meest voorkomende thermische behandelingen zijn oplossingsbehandeling en kunstmatige veroudering. Oplossing warmtebehandeling is het proces van het verwarmen van de legering tot een verhoogde temperatuur (ongeveer 990 graden F) om de legeringselementen of verbindingen in oplossing te plaatsen. Dit wordt gevolgd door blussen, meestal in water, om een ​​oververzadigde oplossing bij kamertemperatuur te produceren. Warmtebehandeling op oplossing wordt meestal gevolgd door veroudering. Veroudering is de neerslag van een deel van de elementen of verbindingen uit een oververzadigde oplossing om gewenste eigenschappen op te leveren.

De niet-verwarmde behandelbare legeringen verwerven hun optimale mechanische eigenschappen door stamharden. Rekharden is de methode om de sterkte te vergroten door de toepassing van koud werken. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

De basistemperatuuraanduidingen

Tabel 3

Verder naar de basistemperatuuraanduiding, zijn er twee onderverdelingscategorieën, de ene die de "H" -temperatuur aanpakt - rekharden en de andere die de "T" -temperatuur aanpakt - thermisch behandelde aanduiding.

Onderverdelingen van H Temper - Strain Harded

Het eerste cijfer na de H geeft een basisbewerking aan:
H1- alleen stam gehard.
H2- Zeef verhard en gedeeltelijk gegloeid.
H3- Zeef verhard en gestabiliseerd.
H4- Strain gehard en gelakt of geverfd.

Het tweede cijfer na de H geeft de mate van stamharden aan:
HX2- Quarter Hard HX4- Half hard hx6-Driekwart hard
HX8- Volledige harde HX9- Extra moeilijk

Onderverdelingen van T Temper - Thermisch behandeld

T1- Natuurlijk verouderd na afkoeling van een verhoogde temperatuurvormingsproces, zoals extruderen.
T2- Koud werkte na het afkoelen van een verhoogd temperatuurvormingsproces en vervolgens natuurlijk verouderd.
T3- Oplossing Warmte behandeld, koud bewerkt en natuurlijk verouderd.
T4- Oplossing met warmte behandeld en natuurlijk verouderd.
T5- Kunstmatig verouderd na afkoeling van een verhoogd temperatuurvormingsproces.
T6- Oplossing met warmte behandeld en kunstmatig verouderd.
T7- Oplossing met warmtebehandeld en gestabiliseerd (overdekt).
T8- Oplossing Warmte behandeld, koud bewerkt en kunstmatig verouderd.
T9- Oplossing Warmte behandeld, kunstmatig verouderd en koud gewerkt.
T10- Koud werkte na het afkoelen van een verhoogd temperatuurvormingsproces en vervolgens kunstmatig verouderd.

Extra cijfers duiden op stressverlichting.
Voorbeelden:
TX51of txx51- Stress verlicht door strekken.
TX52of txx52- Stress verlicht door comprimeren.

Aluminium legeringen en hun kenmerken- Als we de zeven reeks bewerkte aluminiumlegeringen beschouwen, zullen we hun verschillen waarderen en hun toepassingen en kenmerken begrijpen.

1xxx serie legeringen-(niet-verwarmde behandelbaar-met ultieme treksterkte van 10 tot 27 ksi) Deze serie wordt vaak de pure aluminiumreeks genoemd omdat het een minimumaluminium van 99,0% moet hebben. Ze zijn lasbaar. Vanwege hun smalle smeltbereik vereisen ze echter bepaalde overwegingen om acceptabele lasprocedures te produceren. Wanneer het wordt overwogen voor de fabricage, worden deze legeringen voornamelijk geselecteerd voor hun superieure corrosieweerstand, zoals in gespecialiseerde chemische tanks en leidingen, of voor hun uitstekende elektrische geleidbaarheid zoals in busbalktoepassingen. Deze legeringen hebben relatief slechte mechanische eigenschappen en zouden zelden in aanmerking worden genomen voor algemene structurele toepassingen. Deze basislegeringen zijn vaak gelast met bijpassend vulmateriaal of met 4xxx vullerlegeringen die afhankelijk zijn van de toepassing en prestatie -eisen.

2xxx serie legeringen- (Heat Treatable– met ultieme treksterkte van 27 tot 62 ksi) Dit zijn aluminium / koperlegeringen (koperen toevoegingen variërend van 0,7 tot 6,8%), en zijn hoge sterkte, hoge prestatielegeringen die vaak worden gebruikt voor ruimtevaart- en vliegtuigtoepassingen. Ze hebben een uitstekende sterkte over een breed scala aan temperatuur. Sommige van deze legeringen worden door de boog-lasprocessen als niet-gelaagbaar beschouwd vanwege hun gevoeligheid voor hete kraken en stresscorrosie; Anderen worden echter zeer succesvol gelast met de juiste lasprocedures. Deze basismaterialen worden vaak gelast met hoge sterkte 2xxx -serie vullegeringen die zijn ontworpen om te passen bij hun prestaties, maar kunnen soms worden gelast met de 4xxx -serie vulstoffen die silicium of silicium en koper bevatten, afhankelijk van de applicatie- en servicevereisten.

3xxx -serie legeringen-(niet-verwarmde behandelbaar-met ultieme treksterkte van 16 tot 41 ksi) Dit zijn de aluminium / mangaanlegeringen (mangaantoevoegingen variërend van 0,05 tot 1,8%) en zijn van matige sterkte, hebben een goede corrosieweerstand, goede vormbaarheid en zijn geschikt voor gebruik bij verhoogde temperaturen. Een van hun eerste toepassingen was potten en pannen, en ze zijn vandaag de belangrijkste component voor warmtewisselaars in voertuigen en energiecentrales. Hun matige kracht sluit echter vaak hun overweging voor structurele toepassingen uit. Deze basislegeringen zijn gelast met 1xxx-, 4xxx- en 5xxx -serie vullegeringen, afhankelijk van hun specifieke chemie en specifieke toepassings- en servicevereisten.

4xxx serie legeringen-(Behandelbaar hitte en niet-verwarmde behandelbaar-met ultieme treksterkte van 25 tot 55 ksi) Dit zijn de aluminium / siliciumlegeringen (siliciumtoevoegingen variërend van 0,6 tot 21,5%) en zijn de enige reeks die zowel warmte-behandelbare als niet-verwarmde behandelbare legeren bevatten. Silicium, wanneer toegevoegd aan aluminium, vermindert het smeltpunt en verbetert de vloeibaarheid bij het gesmolten. Deze kenmerken zijn wenselijk voor vulstofmaterialen die worden gebruikt voor zowel fusielassen als het solderen. Bijgevolg wordt deze reeks legeringen voornamelijk als vulmateriaal gevonden. Silicium, onafhankelijk in aluminium, is niet-verwent te behandelen; Een aantal van deze siliciumlegeringen is echter ontworpen om toevoegingen van magnesium of koper te hebben, waardoor ze de mogelijkheid bieden om gunstig te reageren op de behandeling van de warmteverwarming. Meestal worden deze warmtebehandelbare vulstoflegeringen alleen gebruikt wanneer een gelaste component moet worden onderworpen aan thermische behandelingen na las.

5xxx serie legeringen-(niet-verwarmde behandelbaar-met ultieme treksterkte van 18 tot 51 ksi) Dit zijn de aluminium / magnesiumlegeringen (magnesiumtoevoegingen variërend van 0,2 tot 6,2%) en hebben de hoogste sterkte van de niet-verwarmde behandelbare legeringen. Bovendien is deze legeringsreeks gemakkelijk lasbaar en om deze redenen worden ze gebruikt voor een breed scala aan toepassingen zoals scheepsbouw, transport, drukvaten, bruggen en gebouwen. De magnesiumbasislegeringen worden vaak gelast met vulstoflegeringen, die zijn geselecteerd na overweging van het magnesiumgehalte van het basismateriaal en de toepassing en servicecondities van de gelaste component. Legeringen in deze serie met meer dan 3,0% magnesium worden niet aanbevolen voor verhoogde temperatuurdienst boven 150 graden F vanwege hun potentieel voor sensibilisatie en daaropvolgende gevoeligheid voor stresscorrosiescheuren. Basislegeringen met minder dan ongeveer 2,5% magnesium worden vaak met succes gelast met de 5xxx- of 4xxx -serie vullegeringen. De basislegering 5052 wordt algemeen herkend als de maximale magnesiumgehalte -basislegering die kan worden gelast met een 4xxx -serie vulstoflegering. Vanwege problemen geassocieerd met eutectisch smelten en bijbehorende slechte as-gelaste mechanische eigenschappen, wordt het niet aanbevolen om materiaal in deze legeringsreeks te lassen, die hogere hoeveelheden magnesium bevatten met de 4xxx-serie vulstoffen. De hogere magnesiumbasismaterialen worden alleen gelast met 5xxx vulstoflegeringen, die in het algemeen overeenkomen met de samenstelling van de basislegeringen.

6xxx serie legeringen- (hitte -behandelbaar - met ultieme treksterkte van 18 tot 58 ksi) Dit zijn het aluminium / magnesium - siliciumlegeringen (magnesium- en siliciumtoevoegingen van ongeveer 1,0%) en worden breed gevonden in de industrie van de lasfabricage, voornamelijk gebruikt in de vorm van extrusions en opgenomen in veel structurele componenten. De toevoeging van magnesium en silicium aan aluminium produceert een verbinding van magnesium-silicide, dat dit materiaal het vermogen biedt om oplossing te worden die wordt behandeld voor verbeterde sterkte. Deze legeringen zijn van nature stollingsscheurgevoelig, en om deze reden mogen ze niet autogeen worden gelast (zonder vulmateriaal). De toevoeging van adequate hoeveelheden vulmateriaal tijdens het lasproces is essentieel om verdunning van het basismateriaal te bieden, waardoor het probleem met hete kraken wordt voorkomen. Ze zijn gelast met zowel 4xxx als 5xxx vulmaterialen, afhankelijk van de applicatie- en servicevereisten.

7xxx serie legeringen- (hitte behandelbaar - met ultieme treksterkte van 32 tot 88 ksi) Dit zijn de aluminium / zinklegeringen (zinktoevoegingen variërend van 0,8 tot 12,0%) en omvatten enkele van de aluminiumlegeringen van de hoogste sterkte. Deze legeringen worden vaak gebruikt in hoogwaardige toepassingen zoals vliegtuigen, ruimtevaart en concurrerende sportapparatuur. Net als de 2xxx -reeks legeringen, bevat deze serie legeringen die worden beschouwd als ongeschikte kandidaten voor booglassen, en andere, die vaak met succes worden gelast. De algemeen gelaste legeringen in deze serie, zoals 7005, zijn voornamelijk gelast met de 5xxx -serie fillerlegeringen.

Samenvatting- De aluminiumlegeringen van vandaag, samen met hun verschillende temperaturen, vormen een breed en veelzijdig assortiment productiemateriaal. Voor optimaal productontwerp en succesvolle ontwikkeling van lasprocedure is het belangrijk om de verschillen te begrijpen tussen de vele beschikbare legeringen en hun verschillende prestaties en lasbaarheidseigenschappen. Bij het ontwikkelen van boog -lasprocedures voor deze verschillende legeringen moet worden overwogen aan de specifieke legering die wordt gelast. Er wordt vaak gezegd dat booglassen van aluminium niet moeilijk is, "het is gewoon anders". Ik geloof dat een belangrijk onderdeel van het begrijpen van deze verschillen is om vertrouwd te raken met de verschillende legeringen, hun kenmerken en hun identificatiesysteem.