Augant aliuminiui suvirinimo gamybos pramonėje ir pripažįstant jį kaip puikią alternatyvą plienui daugeliu atvejų, kyla vis daugiau reikalavimų, susijusių su aliuminio projektų kūrimu, kad jie geriau susipažintų su šia medžiagų grupe. Norint visiškai suprasti aliuminį, patartina pradėti nuo aliuminio identifikavimo / žymėjimo sistemos, daugelio galimų aliuminio lydinių ir jų savybių.

Aliuminio lydinio temperatūrų ir žymėjimo sistema- Šiaurės Amerikoje už aliuminio lydinių paskirstymą ir registravimą atsakinga „The Aluminium Association Inc.“. Šiuo metu Aliuminio asociacijoje yra užregistruota daugiau nei 400 kalto aliuminio ir kaltų aliuminio lydinių bei daugiau nei 200 aliuminio lydinių liejinių ir luitų pavidalu. Visų šių registruotų lydinių lydinio cheminės sudėties ribos yra pateiktos Aliuminio asociacijos dokumenteTeal knygapavadinimu „Tarptautiniai lydinių pavadinimai ir cheminės sudėties ribos kaustytam aliuminiui ir kalto aliuminio lydiniams“ ir jų dokumentuoseRožinė knygapavadinimu „Lietinių ir luitų pavidalo aliuminio lydinių pavadinimai ir cheminės sudėties ribos. Šie leidiniai gali būti itin naudingi suvirinimo inžinieriui kuriant suvirinimo procedūras ir kai svarbu atsižvelgti į chemiją ir jos ryšį su jautrumu įtrūkimams.

Aliuminio lydiniai gali būti suskirstyti į kelias grupes pagal konkrečios medžiagos savybes, pvz., gebėjimą reaguoti į terminį ir mechaninį apdorojimą ir į aliuminio lydinį pridedamą pirminį legiravimo elementą. Atsižvelgdami į aliuminio lydiniams naudojamą numeravimo / identifikavimo sistemą, nustatomos aukščiau nurodytos charakteristikos. Kaltiniai ir lieti aliuminiai turi skirtingas identifikavimo sistemas. Kalimo sistema yra 4 skaitmenų sistema, o liejiniai turi 3 skaitmenų ir 1 skaitmenų po kablelio sistemą.

Kalto lydinio žymėjimo sistema- Pirmiausia apsvarstysime 4 skaitmenų kalto aliuminio lydinio identifikavimo sistemą. Pirmasis skaitmuo (Xxxx) nurodo pagrindinį legiravimo elementą, kuris buvo pridėtas prie aliuminio lydinio ir dažnai naudojamas aliuminio lydinio serijoms apibūdinti, ty 1000 serija, 2000 serija, 3000 serija, iki 8000 serija (žr. 1 lentelę).

Antrasis vienas skaitmuo (xXxx), jei skiriasi nuo 0, nurodo konkretaus lydinio modifikaciją, o trečiasis ir ketvirtasis skaitmenys (xx)XX) yra savavališki skaičiai, duoti konkrečiam serijos lydiniui identifikuoti. Pavyzdys: lydinyje 5183 skaičius 5 rodo, kad jis yra iš magnio lydinio serijos, 1 reiškia, kad tai yra 1^storiginalaus lydinio 5083 modifikacija, o 83 identifikuoja jį 5xxx serijoje.

Vienintelė šios lydinių numeravimo sistemos išimtis yra 1xxx serijos aliuminio lydiniai (grynas aliuminis), tokiu atveju paskutiniai 2 skaitmenys nurodo mažiausią aliuminio procentą, viršijantį 99%, ty 13 lydinio.(50)(mažiausiai 99,50 % aliuminio).

APSAUGTO ALUMINIO LYDINIO ŽYMĖJIMO SISTEMA

1 lentelė

Lietojo lydinio žymėjimas- Lieto lydinio žymėjimo sistema pagrįsta 3 skaitmenų plius dešimtainiu žymėjimu xxx.x (ty 356,0). Pirmasis skaitmuo (Xxx.x) nurodo pagrindinį legiravimo elementą, kuris buvo pridėtas prie aliuminio lydinio (žr. 2 lentelę).

LIETO ALUMINIO LYDINIO PRAŠYMO SISTEMA

2 lentelė

Antrasis ir trečiasis skaitmenys (xXX.x) yra savavališki skaičiai, duoti konkrečiam serijos lydiniui identifikuoti. Skaičius, einantis po kablelio, rodo, ar lydinys yra liejinys (.0), ar luitas (.1 arba .2). Didžiosios raidės priešdėlis nurodo konkretaus lydinio modifikaciją.
Pavyzdys: lydinys – A356.0 didžioji A (Axxx.x) nurodo 356.0 lydinio modifikaciją. Skaičius 3 (A3xx.x) rodo, kad jis yra silicio ir vario ir (arba) magnio serijos. 56 coliai (Ax56.0) identifikuoja 3xx.x serijos lydinį, o .0 (Axxx.0) rodo, kad tai yra galutinės formos liejinys, o ne luitas.

Aliuminio temperatūros žymėjimo sistema -Jei atsižvelgsime į skirtingas aliuminio lydinių serijas, pamatysime, kad jų charakteristikos ir atitinkamas pritaikymas labai skiriasi. Pirmas dalykas, kurį reikia pripažinti, supratus identifikavimo sistemą, yra tai, kad pirmiau minėtoje serijoje yra du aiškiai skirtingi aliuminio tipai. Tai yra termiškai apdorojami aliuminio lydiniai (tie, kurie gali įgyti stiprumo pridedant šilumos) ir termiškai neapdorojami aliuminio lydiniai. Šis skirtumas yra ypač svarbus svarstant lankinio suvirinimo poveikį šių dviejų tipų medžiagoms.

1xxx, 3xxx ir 5xxx serijos kaltiniai aliuminio lydiniai nėra termiškai apdorojami ir gali būti grūdinami tik įtempiant. 2xxx, 6xxx ir 7xxx serijų kaltiniai aliuminio lydiniai yra termiškai apdorojami, o 4xxx seriją sudaro ir termiškai apdorojami, ir termiškai neapdorojami lydiniai. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x ir 7xx.x serijų liejiniai lydiniai yra termiškai apdorojami. Paprastai liejiniams netaikomas grūdinimas įtempimu.

Termiškai apdorojami lydiniai įgyja optimalias mechanines savybes termiškai apdorojant, o dažniausiai naudojami terminiai apdorojimo būdai yra terminis apdorojimas tirpalu ir dirbtinis senėjimas. Terminis apdorojimas tirpalu – tai lydinio kaitinimo iki aukštesnės temperatūros (apie 990 °F) procesas, kad legiravimo elementai arba junginiai būtų ištirpinti. Po to gesinama, dažniausiai vandenyje, kad kambario temperatūroje susidarytų persotintas tirpalas. Tirpalo terminis apdorojimas dažniausiai sekamas senėjimu. Senėjimas – tai dalies elementų ar junginių nusodinimas iš persotinto tirpalo, siekiant gauti pageidaujamas savybes.

Termiškai neapdorojami lydiniai įgyja optimalias mechanines savybes dėl grūdinimo. Įtempimo grūdinimas – tai stiprumo didinimo metodas, naudojant šaltą apdirbimą.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

PAGRINDINĖS ŠALDYNŲ PAVADINIMAS

3 lentelė

Be pagrindinio temperamento žymėjimo, yra dvi poskyrių kategorijos: viena skirta „H“ temperacijai – sukietėjimas, o kita – „T“ temperiui – termiškai apdorota.

H temper poskyriai – grūdintas tempimas

Pirmasis skaitmuo po H rodo pagrindinę operaciją:
H1– Tik grūdintas tempimas.
H2– Sukietintas ir iš dalies atkaitintas.
H3– Įtemptas grūdintas ir stabilizuotas.
H4– Sukietintas ir lakuotas arba dažytas.

Antrasis skaitmuo po H rodo deformacijos sukietėjimo laipsnį:
HX2– Quarter Hard HX4– Pusiau kietas HX6– Trys ketvirčiai sunkus
HX8- Full Hard HX9– Ypač sunku

T Temper poskyriai – termiškai apdoroti

T1- Natūraliai brandinamas po aušinimo po aukštesnės temperatūros formavimo proceso, pavyzdžiui, ekstruzijos.
T2- Šaltai apdorotas po aušinimo po aukštesnės temperatūros formavimo proceso ir vėliau natūraliai sendintas.
T3- Tirpalas termiškai apdorotas, šaltai apdorotas ir natūraliai sendintas.
T4- Tirpalas termiškai apdorotas ir natūraliai sendintas.
T5- Dirbtinai brandinamas po aušinimo po aukštesnės temperatūros formavimo proceso.
T6- Tirpalas termiškai apdorotas ir dirbtinai sendintas.
T7- Tirpalas termiškai apdorotas ir stabilizuotas (pergyventas).
T8- Tirpalas termiškai apdorotas, šaltai apdorotas ir dirbtinai sendintas.
T9- Tirpalas termiškai apdorotas, dirbtinai sendintas ir šaltai apdorotas.
T10- Šaltasis apdorojimas po aušinimo po aukštesnės temperatūros formavimo proceso ir dirbtinai sendintas.

Papildomi skaitmenys rodo streso mažinimą.
Pavyzdžiai:
TX51arba TXX51– Stresą mažina tempimas.
TX52arba TXX52– Stresą mažina suspaudimas.

Aliuminio lydiniai ir jų charakteristikos- Jei atsižvelgsime į septynias kaltų aliuminio lydinių serijas, įvertinsime jų skirtumus ir suprasime jų pritaikymą bei savybes.

1xxx serijos lydiniai– (termiškai neapdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 10 iki 27 ksi) ši serija dažnai vadinama gryno aliuminio serija, nes joje turi būti ne mažiau kaip 99,0 % aliuminio. Jie yra suvirinami. Tačiau dėl siauro lydymosi diapazono, norint atlikti priimtinas suvirinimo procedūras, reikia atsižvelgti į tam tikras aplinkybes. Kalbant apie gamybą, šie lydiniai pirmiausia parenkami dėl jų aukščiausios atsparumo korozijai, pvz., specializuotose cheminių medžiagų talpyklose ir vamzdynuose, arba dėl puikaus elektros laidumo, pavyzdžiui, šynų juostose. Šie lydiniai turi gana prastas mechanines savybes ir retai gali būti svarstomi bendriems struktūriniams tikslams. Šie baziniai lydiniai dažnai suvirinami su atitinkama užpildo medžiaga arba su 4xxx užpildų lydiniais, priklausomai nuo taikymo ir veikimo reikalavimų.

2xxx serijos lydiniai– (termiškai apdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 27 iki 62 ksi) tai aliuminio / vario lydiniai (vario priedai svyruoja nuo 0,7 iki 6,8 %) ir yra didelio stiprumo, didelio našumo lydiniai, dažnai naudojami aviacijos ir orlaivių reikmėms. Jie turi puikų stiprumą plačiame temperatūrų diapazone. Kai kurie iš šių lydinių laikomi nesuvirinamaisiais lankinio suvirinimo procesais dėl jų jautrumo karštajam įtrūkimui ir įtempių korozijos įtrūkimams; tačiau kiti lankiniu būdu suvirinami labai sėkmingai taikant teisingas suvirinimo procedūras. Šios pagrindinės medžiagos dažnai suvirinamos didelio stiprumo 2xxx serijos užpildų lydiniais, sukurtais taip, kad atitiktų jų eksploatacines savybes, tačiau kartais gali būti suvirintos su 4xxx serijos užpildais, kurių sudėtyje yra silicio arba silicio ir vario, priklausomai nuo naudojimo ir aptarnavimo reikalavimų.

3xxx serijos lydiniai– (termiškai neapdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 16 iki 41 ksi) Tai aliuminio/mangano lydiniai (mangano priedai svyruoja nuo 0,05 iki 1,8 %) ir yra vidutinio stiprumo, turi gerą atsparumą korozijai, gerą formavimą ir yra tinkami skirtas naudoti aukštesnėje temperatūroje. Vienas iš pirmųjų jų naudojimo būdų buvo puodai ir keptuvės, o šiandien jie yra pagrindinė transporto priemonių ir elektrinių šilumokaičių dalis. Tačiau jų vidutinis stiprumas dažnai neleidžia jas naudoti konstrukcinėms reikmėms. Šie baziniai lydiniai suvirinami su 1xxx, 4xxx ir 5xxx serijų užpildų lydiniais, atsižvelgiant į jų specifinę chemiją ir konkrečius taikymo bei aptarnavimo reikalavimus.

4xxx serijos lydiniai– (termiškai apdorojamas ir termiškai neapdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 25 iki 55 ksi) Tai yra aliuminio ir silicio lydiniai (silicio priedai svyruoja nuo 0,6 iki 21,5 %) ir yra vienintelė serija, kurioje yra ir termiškai apdorojamų, ir ne termiškai apdorojami lydiniai. Silicis, pridėtas prie aliuminio, sumažina jo lydymosi temperatūrą ir pagerina jo sklandumą, kai jis ištirpsta. Šios charakteristikos yra pageidautinos užpildų medžiagoms, naudojamoms lydomajam suvirinimui ir litavimui. Todėl šios serijos lydiniai dažniausiai randami kaip užpildas. Silicis, nepriklausomai nuo aliuminio, nėra termiškai apdorojamas; tačiau daugelis šių silicio lydinių buvo sukurti taip, kad juose būtų pridėta magnio arba vario, o tai suteikia jiems galimybę palankiai reaguoti į terminį apdorojimą tirpalu. Paprastai šie termiškai apdorojami užpildų lydiniai naudojami tik tada, kai suvirintas komponentas turi būti termiškai apdorotas po suvirinimo.

5xxx serijos lydiniai– (termiškai neapdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 18 iki 51 ksi) Tai aliuminio ir magnio lydiniai (magnio priedai svyruoja nuo 0,2 iki 6,2%) ir pasižymi didžiausiu stiprumu iš termiškai neapdorojamų lydinių. Be to, šios lydinių serijos yra lengvai suvirinamos ir dėl šių priežasčių yra naudojamos įvairioms reikmėms, pavyzdžiui, laivų statybai, transportavimui, slėginiams indams, tiltams ir pastatams. Magnio pagrindo lydiniai dažnai suvirinami užpildų lydiniais, kurie parenkami įvertinus magnio kiekį pagrindinėje medžiagoje ir suvirinamo komponento panaudojimo bei eksploatavimo sąlygas. Šios serijos lydiniai, kuriuose yra daugiau nei 3,0 % magnio, nerekomenduojami naudoti aukštesnėje nei 150 °F temperatūroje, nes jie gali sukelti jautrumą ir vėliau gali įtrūkti dėl įtempių korozijos. Pagrindiniai lydiniai, kuriuose yra mažiau nei maždaug 2,5 % magnio, dažnai sėkmingai suvirinami su 5xxx arba 4xxx serijos užpildų lydiniais. Pagrindinis lydinys 5052 paprastai pripažįstamas kaip didžiausias magnio turintis bazinis lydinys, kurį galima suvirinti su 4xxx serijos užpildo lydiniu. Dėl problemų, susijusių su eutektiniu lydymu ir su tuo susijusių prastų suvirintų mechaninių savybių, nerekomenduojama suvirinti šios lydinių serijos medžiagų, kuriose yra didesnis magnio kiekis, naudojant 4xxx serijos užpildus. Didesnės magnio bazės medžiagos suvirinamos tik 5xxx užpildų lydiniais, kurie paprastai atitinka pagrindinio lydinio sudėtį.

6XXX serijos lydiniai– (termiškai apdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 18 iki 58 ksi) Tai aliuminio / magnio ir silicio lydiniai (magnio ir silicio priedai yra apie 1,0 %) ir plačiai naudojami visoje suvirinimo gamybos pramonėje, dažniausiai naudojami kaip ekstruzijos ir įtrauktos į daugelį konstrukcinių komponentų. Pridėjus magnio ir silicio į aliuminį, susidaro magnio silicido junginys, kuris suteikia šiai medžiagai galimybę tapti termiškai apdorota tirpalu, kad būtų padidintas stiprumas. Šie lydiniai natūraliai yra jautrūs kietėjimui įtrūkimams, todėl jų negalima suvirinti autogeniniu būdu (be užpildo). Lankinio suvirinimo proceso metu būtina pridėti tinkamą užpildo kiekį, kad pagrindinė medžiaga būtų praskiesta ir taip išvengiama karšto įtrūkimo. Jie suvirinami 4xxx ir 5xxx užpildų medžiagomis, priklausomai nuo naudojimo ir aptarnavimo reikalavimų.

7XXX serijos lydiniai– (termiškai apdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 32 iki 88 ksi) Tai yra aliuminio / cinko lydiniai (cinko priedai svyruoja nuo 0,8 iki 12,0 %) ir yra vieni iš stipriausių aliuminio lydinių. Šie lydiniai dažnai naudojami didelio našumo reikmėms, pavyzdžiui, orlaiviams, erdvėlaiviams ir konkurencinei sporto įrangai. Kaip ir 2xxx lydinių serijoje, šioje serijoje yra lydinių, kurie laikomi netinkamais lankiniam suvirinimui, ir kitų, kurie dažnai sėkmingai suvirinami lankiniu būdu. Dažniausiai suvirinami šios serijos lydiniai, tokie kaip 7005, daugiausia suvirinami su 5xxx serijos užpildų lydiniais.

Santrauka- Šiuolaikiniai aliuminio lydiniai kartu su įvairiais temperamentais sudaro platų ir universalų gamybinių medžiagų asortimentą. Siekiant optimalaus gaminio projektavimo ir sėkmingo suvirinimo procedūrų kūrimo, svarbu suprasti įvairių turimų lydinių skirtumus ir įvairias jų eksploatacines bei suvirinamumo charakteristikas. Kuriant lankinio suvirinimo procedūras šiems skirtingiems lydiniams, reikia atsižvelgti į konkretų suvirinamą lydinį. Dažnai sakoma, kad aliuminio lankinis suvirinimas nėra sunkus, „tiesiog kitaip“. Manau, kad svarbi šių skirtumų supratimo dalis yra susipažinti su įvairiais lydiniais, jų charakteristikomis ir identifikavimo sistema.