Mit dem Wachstum von Aluminium in der Schweißherstellungsindustrie und seiner Akzeptanz als hervorragende Alternative zu Stahl für viele Anwendungen gibt es zunehmend Anforderungen an diejenigen, die an der Entwicklung von Aluminiumprojekten beteiligt sind, um sich mit dieser Materialgruppe vertraut zu machen. Um Aluminium vollständig zu verstehen, ist es ratsam, sich mit dem Aluminium -Identifikations- / Bezeichnungssystem, den vielen verfügbaren Aluminiumlegierungen und deren Eigenschaften kennenzulernen.

Das Aluminiumlegierungstemperament und das System zur Bezeichnung- In Nordamerika ist die Aluminium Association Inc. für die Zuteilung und Registrierung von Aluminiumlegierungen verantwortlich. Derzeit gibt es über 400 Weuging Aluminium- und Wolken -Aluminium -Legierungen sowie über 200 Aluminiumlegierungen in Form von Gussteilen und Barren, die bei der Aluminiumvereinigung registriert sind. Die legierten chemischen Zusammensetzungsgrenzen für alle diese registrierten Legierungen sind in der Aluminium -Vereinigung enthaltenBlaugrünes BuchMit dem Titel „Internationale Legierungsbezeichnungen und chemische Zusammensetzungsgrenzen für geschmürte Aluminium- und Schmelz Aluminiumlegierungen“ und in ihremRosa BuchMit dem Titel „Bezeichnungen und chemische Zusammensetzungsgrenzen für Aluminiumlegierungen in Form von Guss und Ingot können diese Veröffentlichungen für den Schweißingenieur bei der Entwicklung von Schweißverfahren äußerst nützlich sein, und wenn die Berücksichtigung der Chemie und deren Assoziation mit Rissempfindlichkeit von Bedeutung ist.

Aluminiumlegierungen können basierend auf den Eigenschaften des jeweiligen Materials in eine Reihe von Gruppen eingeteilt werden, wie z. Wenn wir das für Aluminiumlegierungen verwendete Nummerierungs- / Identifizierungssystem betrachten, werden die oben genannten Eigenschaften identifiziert. Die Aluminums für Schmiede und Guss haben unterschiedliche Identifizierungssysteme. Das Schmiedesystem ist ein 4-stelliges System und die Gussteile mit einem 3-stelligen und 1-Dezimal-Place-System.

Kräftigen -Legierungs -Bezeichnungssystem- Wir werden zunächst das 4-stellige Schmelz-Aluminium-Legierungs-Identifizierungssystem in Betracht ziehen. Die erste Ziffer (Xxxx) zeigt das Hauptlegierungselement an, das der Aluminiumlegierung hinzugefügt wurde und häufig verwendet wird, um die Serie Aluminiumlegierung, dh 1000 Serie, 2000 -Serie, 3000 -Serie, bis zu 8000 Serien zu beschreiben (siehe Tabelle 1).

Die zweite einzelne Ziffer (xXxx) zeigt, ob von 0 unterscheidet, eine Modifikation der spezifischen Legierung sowie der dritten und vierten Ziffern (xxXX) sind willkürliche Zahlen, um eine bestimmte Legierung in der Serie zu identifizieren. Beispiel: In Legierung 5183 zeigt die Zahl 5 an, dass es sich bei der Magnesium -Legierungserie befindet, der 1 zeigt, dass es die 1 ist^stModifikation zur ursprünglichen Legierung 5083 und der 83 identifiziert sie in der 5xxx -Reihe.

Die einzige Ausnahme von diesem Legierungsnummerierungssystem ist die Aluminiumlegierungen der 1XXX -Serie (reine Aluminums).(50)(99,50% Mindestaluminium).

Kennzeichen für Aluminiumlegierung Bezeichnung System

Tabelle 1

Bezeichnung der Gusslegierung- Das System der Gusslegierung basiert auf einer 3-stelligen Dezimalbezeichnung xxx.x (dh 356.0). Die erste Ziffer (Xxx.x) zeigt das Hauptlegierungselement an, das der Aluminiumlegierung hinzugefügt wurde (siehe Tabelle 2).

Gießen Sie Aluminiumlegierungs -Bezeichnungssystem

Tabelle 2

Die zweite und dritte Ziffern (xXX.x) sind willkürliche Zahlen, die eine bestimmte Legierung in der Serie identifizieren. Die Zahl, die dem Dezimalpunkt folgt, gibt an, ob die Legierung ein Guss (.0) oder ein Ingot (.1 oder .2) ist. Ein Präfix für Großbuchstaben zeigt eine Änderung an einer bestimmten Legierung an.
Beispiel: Legierung - A356.0 Die Hauptstadt A (Axxx.x) zeigt eine Modifikation der Legierung 356.0 an. Die Nummer 3 (a3xx.x) zeigt an, dass es sich um die Silizium plus Kupfer- und/oder Magnesium -Serie handelt. Die 56 in (AX56.0) identifiziert die Legierung innerhalb der 3xx.x -Serie und die .0 (Axxx.0) zeigt an, dass es sich um ein endgültiges Formguss und kein Barren handelt.

Das Aluminiumtemperatursystem -Wenn wir die verschiedenen Reihe von Aluminiumlegierungen betrachten, werden wir feststellen, dass es erhebliche Unterschiede in ihren Merkmalen und der daraus resultierenden Anwendung gibt. Der erste Punkt, der nach dem Verständnis des Identifikationssystems erkennen kann, ist, dass es innerhalb der oben genannten Serie zwei deutlich unterschiedliche Aluminiumtypen gibt. Dies sind die hitzebehandelbaren Aluminiumlegierungen (die durch die Zugabe von Wärme) und die nicht hitzebehandelbaren Aluminiumlegierungen an Kraft gewinnen können. Diese Unterscheidung ist besonders wichtig, wenn Sie die Auswirkungen des Lichtbogenschweißens auf diese beiden Arten von Materialien berücksichtigen.

Die 1xxx-, 3xxx- und 5xxx-Serien-Aluminium-Legierungen sind nicht hitzbar behandelbar und nur härterbar. Die 2xxx-, 6xxx- und 7xxx-Serien-Aluminium-Legierungen sind hitzebehandelbar und die 4xxx-Serie besteht sowohl aus hitzebehandelbaren als auch nicht hitzebehandelbaren Legierungen. Die Gusslegierungen der 2xx.x-, 3xx.x-, 4xx.x- und 7xx.x -Serie -Serie -Legierungen sind hitzebehandelbar. Die Abhärtung der Dehnung wird im Allgemeinen nicht auf Gussteile angewendet.

Die Wärmebehandlungslegierungen erwerben ihre optimalen mechanischen Eigenschaften durch einen Prozess der thermischen Behandlung, wobei die häufigsten thermischen Behandlungen die Lösungswärmebehandlung und die künstliche Alterung sind. Die Lösungswärmebehandlung ist das Erhitzen der Legierung auf eine erhöhte Temperatur (etwa 990 ° F), um die Legierungselemente oder -verbindungen in Lösung zu bringen. Darauf folgt das Löschen, normalerweise in Wasser, eine übersättigte Lösung bei Raumtemperatur. Die Lösungswärmebehandlung folgt normalerweise durch Alterung. Altern ist die Ausfällung eines Teils der Elemente oder Verbindungen aus einer übersättigten Lösung, um wünschenswerte Eigenschaften zu ergeben.

Die nicht heat behandelbaren Legierungen erwerben ihre optimalen mechanischen Eigenschaften durch Abhärtung von Dehnungen. Dehnungshärtung ist die Methode zur Erhöhung der Festigkeit durch die Anwendung von Kaltarbeit.T6, 6063-T45052-H325083-H112.

Die grundlegenden Temperaturbezeichnungen

Tabelle 3

Weiter zur grundlegenden Temperaturbezeichnung gibt es zwei Unterteilungskategorien, die sich mit dem Härtung „H“ -Temperatur - der Dehnung und der anderen befassen, die die thermisch behandelte Bezeichnung „T“ behandelt.

Unterteilungen von H -Temperatur - Stamm verhärtet

Die erste Ziffer nach dem H zeigt einen Grundvorgang an:
H1- Nur abgehärtet.
H2- Härtung und teilweise geglüht.
H3- Abhärtet und stabilisiert.
H4- Abhärtet und lackiert oder bemalt.

Die zweite Ziffer nach dem H gibt den Grad der Dehnungshärtung an:
HX2- Viertel hart hx4- halb hart hx6-Dreiviertel hart
HX8- Voller hartes Hx9- Extra hart

Unterteilungen des Temperaments - thermisch behandelt

T1- Natürlich gealtert nach dem Abkühlen aus einem erhöhten Temperaturformungsprozess wie Extruding.
T2- Die Kälte funktionierte nach dem Abkühlen von einem erhöhten Temperaturformungsprozess und dann natürlich gealtert.
T3- Lösungswärme behandelt, kalt und natürlich gealtert.
T4- Lösungshitze behandelt und natürlich gealtert.
T5- künstlich gealtert nach dem Abkühlen von einem erhöhten Temperaturformungsprozess.
T6- Lösungshitze behandelt und künstlich gealtert.
T7- Lösungswärme behandelt und stabilisiert (übertroffen).
T8- Lösungswärme behandelt, kalt und künstlich gealtert.
T9- Lösungswärme behandelt, künstlich gealtert und kalt funktioniert.
T10- Die Kälte funktionierte nach dem Abkühlen von einem erhöhten Temperaturformprozess und dann künstlich gealtert.

Zusätzliche Ziffern deuten auf Stressabbau hin.
Beispiele:
TX51oder txx51- Stress durch Dehnen erleichtert.
TX52oder txx52- Spannung durch Komprimieren.

Aluminiumlegierungen und ihre Eigenschaften- Wenn wir die sieben Serien von Schmiede Aluminiumlegierungen betrachten, werden wir ihre Unterschiede zu schätzen wissen und ihre Anwendungen und Merkmale verstehen.

1xxx -Serie -Legierungen-(Nicht-Heat-behandelbar-mit einer ultimativen Zugfestigkeit von 10 bis 27 kSI) Diese Serie wird oft als reine Aluminiumserie bezeichnet, da sie 99,0% mindestens Aluminium aufweisen muss. Sie sind schweißbar. Aufgrund ihres engen Schmelzbereichs erfordern sie jedoch bestimmte Überlegungen, um akzeptable Schweißverfahren zu erstellen. Wenn diese Legierungen zur Herstellung berücksichtigt werden, werden sie hauptsächlich für ihre überlegene Korrosionsbeständigkeit ausgewählt, z. Diese Legierungen haben relativ schlechte mechanische Eigenschaften und würden für allgemeine strukturelle Anwendungen selten in Betracht gezogen. Diese Basislegierungen werden häufig mit passendes Füllstoffmaterial oder mit 4xxx -Füllstofflegierungen angewiesen, die von den Anforderungen an die Anwendungs- und Leistungsanforderungen abhängig sind.

2xxx -Serienlegierungen- (Wärme behandelbar - mit der endgültigen Zugfestigkeit von 27 bis 62 kSI) Dies sind Aluminium- / Kupferlegierungen (Kupferabzüge im Bereich von 0,7 bis 6,8%) und hohe Festigkeit, Hochleistungslegierungen, die häufig für Luft- und Raumfahrt- und Flugzeuganwendungen verwendet werden. Sie haben eine hervorragende Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich. Einige dieser Legierungen gelten aufgrund ihrer Anfälligkeit für heißes Knacken und Spannungskorrosionsrisse als nicht abbarbar von den Bogenschweißprozessen. Andere sind jedoch sehr erfolgreich mit den richtigen Schweißverfahren geschweißt. Diese Grundmaterialien werden häufig mit Füllstofflegierungen mit hoher Stärke 2xxx -Serie geschweißt, die ihrer Leistung entsprechen, können jedoch manchmal mit den Füllstoffen der 4xxx -Serie mit Silizium oder Silizium und Kupfer geschweißt werden, die von den Anforderungen an die Anwendung und den Service abhängig sind.

3xxx -Serienlegierungen-(Nicht-Heat-behandelbar-mit einer ultimativen Zugfestigkeit von 16 bis 41 ksi) Dies sind die Aluminium- / Manganlegierungen (Manganeradungen zwischen 0,05 und 1,8%) und haben eine mittelschwere Festigkeit, haben einen guten Korrosionsbeständigkeit, die gute Formbarkeit und sind für die Verwendung bei erhöhten Temperaturen geeignet. Einer ihrer ersten Verwendung waren Töpfe und Pfannen, und sie sind heute der Hauptbestandteil für Wärmetauscher in Fahrzeugen und Kraftwerken. Ihre moderate Stärke schließt jedoch häufig ihre Berücksichtigung für strukturelle Anwendungen aus. Diese Basislegierungen sind mit 1XXX-, 4xxx- und 5xxx -Serien -Füllstofflegierungen geschweißt, die von ihrer spezifischen Chemie sowie bestimmten Anwendungs- und Serviceanforderungen abhängig sind.

4xxx -Serienlegierungen-(Wärme behandelbar und nicht hitzbar behandelbar-mit einer ultimativen Zugfestigkeit von 25 bis 55 ksi) Dies sind die Aluminium- / Siliziumlegierungen (Siliziumzusatzungen im Bereich von 0,6 bis 21,5%) und sind die einzigen Serien, die sowohl wärme behandelbare als auch nicht hitzbare Legierungen enthalten. Silizium reduziert, wenn es zu Aluminium zugegeben wird, seinen Schmelzpunkt und verbessert seine Fluidität, wenn sie geschmolzen ist. Diese Eigenschaften sind wünschenswert für Füllstoffmaterialien, die sowohl für das Fusionsschweißen als auch für das Löten verwendet werden. Folglich wird diese Reihe von Legierungen überwiegend als Füllstoffmaterial gefunden. Silizium, unabhängig im Aluminium, ist nicht heat behandelbar; Einige dieser Siliziumlegierungen wurden jedoch so konzipiert, dass sie Magnesium oder Kupfer ergänzt haben, was ihnen die Möglichkeit bietet, auf die Lösungswärmebehandlung positiv zu reagieren. Typischerweise werden diese Wärme -behandelbaren Füllstofflegierungen nur verwendet, wenn eine geschweißte Komponente einer thermischen Behandlungen nach der Schweißnaht ausgesetzt werden soll.

5xxx -Serienlegierungen-(Nicht-Heat-behandelbar-mit ultimative Zugfestigkeit von 18 bis 51 ksi) Dies sind die Aluminium- / Magnesiumlegierungen (Magnesium-Additionen von 0,2 bis 6,2%) und haben die höchste Festigkeit der nicht heat behandelbaren Legierungen. Darüber hinaus ist diese Legierungserie leicht schweißbar und aus diesen Gründen werden sie für eine Vielzahl von Anwendungen wie Schiffbau, Transport, Druckbehälter, Brücken und Gebäude verwendet. Die Magnesium -Basislegierungen werden häufig mit Füllstofflegierungen geschweißt, die nach Betrachtung des Magnesiumgehalts des Grundmaterials sowie der Anwendungs- und Servicebedingungen der geschweißten Komponente ausgewählt werden. Legierungen in dieser Serie mit mehr als 3,0% Magnesium werden für erhöhte Temperaturservice über 150 ° F nicht empfohlen, da sie eine Sensibilisierung und die anschließende Anfälligkeit für Spannungskorrosionsrisse haben. Basislegierungen mit weniger als ungefähr 2,5% Magnesium werden häufig erfolgreich mit den 3xxx- oder 4xxx -Serienfülllegierungen geschweißt. Die Basislegierung 5052 wird allgemein als die maximale Basislegierung der Magnesiumgehalt anerkannt, die mit einer 4xxx -Serienfüller -Legierung geschweißt werden kann. Aufgrund von Problemen im Zusammenhang mit eutektischem Schmelzen und assoziierten schlechten mechanischen Eigenschaften mit geschweigerten, wird nicht empfohlen, das Material in dieser Legierungsserie zu schweißen, die mit den Füllstoffen der 4xxx-Serie höhere Magnesiummengen enthalten. Die höheren Magnesium -Basismaterialien sind nur mit 5xxx -Füllstofflegierungen geschweißt, die im Allgemeinen der Basislegierung zusammenpassen.

6xxx -Serienlegierungen- (Hitze behandelbar - mit einer endgültigen Zugfestigkeit von 18 bis 58 kSI) Dies sind Aluminium / Magnesium - Siliziumlegierungen (Magnesium- und Siliziumzusatz von rund 1,0%) und sind in der gesamten Schweißherstellung in vielen Strukturherstellungsindustrie weit verbreitet. Die Zugabe von Magnesium und Silizium zu Aluminium erzeugt eine Verbindung von Magnesium-Silicid, die diesem Material seine Fähigkeit ermöglicht, für eine verbesserte Festigkeit zu lösungsbezogen zu werden. Diese Legierungen sind natürlich rissempfindlich und aus diesem Grund sollten sie nicht autogen geschweißt werden (ohne Füllstoffmaterial). Die Zugabe von angemessenen Mengen an Füllstoffmaterial während des Lichtbogenschweißverfahrens ist unerlässlich, um die Verdünnung des Grundmaterials bereitzustellen und damit das Problem der heißen Risse zu verhindern. Sie sind sowohl mit 4xxx- als auch mit 5xxx -Füllstoffmaterialien geschweißt, abhängig von den Anforderungen an die Anwendungs- und Dienstleistungsanforderungen.

7xxx -Serienlegierungen- (Wärme behandelbar - mit einer ultimativen Zugfestigkeit von 32 bis 88 ksi) Dies sind die Aluminium / Zink -Legierungen (Zink -Ergänzungen von 0,8 bis 12,0%) und umfassen einige der höchsten Aluminiumlegierungen mit höchster Festigkeit. Diese Legierungen werden häufig in Hochleistungsanwendungen wie Flugzeugen, Luft- und Raumfahrt und wettbewerbsfähige Sportgeräte verwendet. Wie die 2xxx -Serie von Legierungen enthält diese Serie Legierungen, die als ungeeignete Kandidaten für Lichtbogenschweißen angesehen werden, und andere, die häufig erfolgreich geschweißt werden. Die häufig geschweißten Legierungen dieser Serie, wie 7005, sind überwiegend mit den Füllstofflegierungen der 5xxx -Serie geschweißt.

Zusammenfassung- Die heutigen Aluminiumlegierungen umfassen zusammen mit ihren verschiedenen Gemütern eine breite und vielseitige Auswahl an Fertigungsmaterialien. Für eine optimale Produktdesign und eine erfolgreiche Entwicklung des Schweißverfahrens ist es wichtig, die Unterschiede zwischen den vielen verfügbaren Legierungen und ihren verschiedenen Leistungs- und Schweißbarkeitsmerkmalen zu verstehen. Bei der Entwicklung von ARC -Schweißverfahren für diese verschiedenen Legierungen muss die zugeschweißte spezifische Legierung berücksichtigt werden. Es wird oft gesagt, dass Aluminiumschweißen nicht schwierig ist, "es ist einfach anders". Ich glaube, dass ein wichtiger Teil des Verständnisses dieser Unterschiede darin besteht, mit den verschiedenen Legierungen, ihren Merkmalen und ihrem Identifikationssystem vertraut zu werden.