Augant aliuminio naudojimui suvirinimo pramonėje ir jam tampant puikia plieno alternatyva daugelyje sričių, didėja poreikis, kad aliuminio projektų kūrėjai geriau susipažintų su šia medžiagų grupe. Norint visapusiškai suprasti aliuminį, patartina pradėti nuo aliuminio identifikavimo / žymėjimo sistemos, daugybės prieinamų aliuminio lydinių ir jų savybių.

Aliuminio lydinio grūdinimo ir žymėjimo sistema- Šiaurės Amerikoje už aliuminio lydinių paskirstymą ir registraciją atsakinga „The Aluminum Association Inc.“. Šiuo metu Aliuminio asociacijoje yra užregistruota daugiau nei 400 kaltinio aliuminio ir kaltinio aliuminio lydinių bei daugiau nei 200 aliuminio lydinių liejinių ir luitų pavidalu. Visų šių registruotų lydinių cheminės sudėties ribos nurodytos Aliuminio asociacijos dokumente.Žalsvai mėlyna knygapavadinimu „Tarptautiniai lydinių pavadinimai ir cheminės sudėties ribos kaltajam aliuminiui ir kaltiniams aliuminio lydiniams“ ir jųRožinė knygapavadinimu „Aliuminio lydinių, esančių liejinių ir luitų pavidalu, žymėjimai ir cheminės sudėties ribos“. Šie leidiniai gali būti labai naudingi suvirinimo inžinieriui kuriant suvirinimo procedūras ir kai svarbu atsižvelgti į cheminę sudėtį ir jos ryšį su įtrūkimų jautrumu.

Aliuminio lydinius galima suskirstyti į kelias grupes pagal konkrečios medžiagos savybes, tokias kaip jos gebėjimas reaguoti į terminį ir mechaninį apdorojimą bei pagrindinis legiruojantis elementas, pridedamas prie aliuminio lydinio. Atsižvelgiant į aliuminio lydinių numeravimo / identifikavimo sistemą, identifikuojamos minėtos savybės. Deformuoto ir lieto aliuminio identifikavimo sistemos skiriasi. Deformuoto aliuminio sistema yra 4 skaitmenų sistema, o liejinių – 3 skaitmenų ir 1 vietos po kablelio sistema.

Kaltinio lydinio žymėjimo sistema- Pirmiausia apsvarstysime 4 skaitmenų kaltinio aliuminio lydinio identifikavimo sistemą. Pirmasis skaitmuo (Xxxx) žymi pagrindinį legiruojantį elementą, kuris buvo pridėtas prie aliuminio lydinio ir dažnai naudojamas apibūdinti aliuminio lydinių serijas, pvz., 1000 serija, 2000 serija, 3000 serija ir iki 8000 serijos (žr. 1 lentelę).

Antrasis vienas skaitmuo (xXxx), jei skiriasi nuo 0, nurodo konkretaus lydinio modifikaciją, o trečias ir ketvirtas skaitmenys (xxXX) yra savavališki skaičiai, nurodyti konkrečiam serijos lydiniui identifikuoti. Pavyzdys: Lydinyje 5183 skaičius 5 rodo, kad jis priklauso magnio lydinių serijai, o 1 – kad jis priklauso 1 serijai.^storiginalaus lydinio 5083 modifikacija, o 83 jį žymi 5xxx serijoje.

Vienintelė šios lydinių numeravimo sistemos išimtis yra 1xxx serijos aliuminio lydiniai (gryni aliuminiai), kurių atveju paskutiniai 2 skaitmenys nurodo minimalų aliuminio procentą, viršijantį 99%, t. y. 13 lydinys.(50)(mažiausiai 99,50 % aliuminio).

Kaltinio aliuminio lydinių žymėjimo sistema

1 lentelė

Lieto lydinio žymėjimas- Lietų lydinių žymėjimo sistema pagrįsta trijų skaitmenų ir dešimtainiu žymėjimu xxx.x (t. y. 356,0). Pirmasis skaitmuo (Xxx.x) žymi pagrindinį legiruojantį elementą, kuris buvo pridėtas prie aliuminio lydinio (žr. 2 lentelę).

LIEDINIŲ ALIUMINIO LYDINIŲ ŽYMĖJIMO SISTEMA

2 lentelė

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

Aliuminio grūdinimo žymėjimo sistema -Jei apsvarstysime skirtingas aliuminio lydinių serijas, pamatysime, kad jų charakteristikos ir jų pritaikymas labai skiriasi. Pirmiausia, supratus identifikavimo sistemą, reikia suprasti, kad minėtose serijose yra du skirtingi aliuminio tipai. Tai yra termiškai apdorojami aliuminio lydiniai (tie, kurie gali įgyti stiprumą dėl šilumos) ir termiškai neapdorojami aliuminio lydiniai. Šis skirtumas yra ypač svarbus svarstant lankinio suvirinimo poveikį šioms dviem medžiagų rūšims.

1xxx, 3xxx ir 5xxx serijų kaltiniai aliuminio lydiniai nėra termiškai apdorojami ir yra tik grūdinami deformuojant. 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 lietieji lydiniai yra termiškai apdorojami. Deformuojamas grūdinimas paprastai netaikomas liejiniams.

Termiškai apdorojami lydiniai įgyja optimalias mechanines savybes terminio apdorojimo būdu, dažniausiai pasitaikantys terminio apdorojimo būdai yra terminis apdorojimas tirpale ir dirbtinis sendinimas. Terminis apdorojimas tirpale – tai lydinio kaitinimo iki aukštos temperatūros (apie 990 °F) procesas, siekiant legiruojančius elementus arba junginius perpilti į tirpalą. Po to atliekamas gesinimas, dažniausiai vandenyje, kad kambario temperatūroje susidarytų persotintas tirpalas. Po terminio apdorojimo tirpale paprastai seka sendinimas. Sendinimas – tai dalies elementų arba junginių nusodinimas iš persotinto tirpalo, siekiant gauti pageidaujamas savybes.

Termiškai neapdorojami lydiniai optimalias mechanines savybes įgyja deformacinio grūdinimo būdu. Deformacinis grūdinimas yra stiprumo didinimo būdas taikant šaltąjį apdirbimą. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

PAGRINDINIAI TEMPERATŪROS ŽYMĖJIMAI

3 lentelė

Be pagrindinio grūdinimo žymėjimo, yra dvi poskyrių kategorijos: viena skirta „H“ grūdinimui – deformaciniam sukietėjimui, o kita – „T“ grūdinimui – termiškai apdorotam.

H grūdinimo poskyriai – grūdintas deformacijos būdu

Pirmas skaitmuo po H raidės žymi pagrindinę operaciją:
H1– Tik grūdintas deformacijos būdu.
H2– Grūdintas deformacijos būdu ir iš dalies atkaitintas.
H3– Sugrūdintas deformacijomis ir stabilizuotas.
H4– Grūdintas deformacijos būdu ir lakuotas arba dažytas.

Antras skaitmuo po H rodo deformacinio sukietėjimo laipsnį:
HX2– Ketvirčio kietumo HX4– Pusiau kietas HX6– Trijų ketvirčių sunku
HX8– Visiškai kietas HX9– Ypač kietas

T Temper poskyriai – termiškai apdoroti

T1- Natūraliai brandinamas po aušinimo, kai susidaro formavimo procesas aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, ekstruzijos būdu.
T2- Šaltai apdorotas po aušinimo aukštoje temperatūroje formavimo procese ir po to natūraliai sendintas.
T3- Termiškai apdorotas tirpalu, šaltai apdorotas ir natūraliai sendintas.
T4- Tirpalo terminio apdorojimo ir natūraliai sendinimo būdu.
T5- Dirbtinai sendintas po aušinimo, naudojant formavimo procesą aukštoje temperatūroje.
T6- Tirpalo terminis apdorojimas ir dirbtinis sendinimas.
T7- Tirpalo terminio apdorojimo ir stabilizacijos būdu (persendinimo būdu).
T8- Tirpalo terminis apdorojimas, šaltasis apdirbimas ir dirbtinis sendinimas.
T9- Tirpalo terminis apdorojimas, dirbtinis sendinimas ir šaltasis apdirbimas.
T10- Šaltai apdorotas po aušinimo aukštoje temperatūroje formuojant ir dirbtinai sendintas.

Papildomi skaitmenys rodo streso sumažėjimą.
Pavyzdžiai:
TX51arba TXX51– Stresas malšinamas tempiant.
TX52arba TXX52– Įtempimas mažinamas suspaudžiant.

Aliuminio lydiniai ir jų charakteristikos- Jei apsvarstysime septynias kaltinių aliuminio lydinių serijas, įvertinsime jų skirtumus ir suprasime jų pritaikymą bei savybes.

1xxx serijos lydiniai– (netinka termiškai apdoroti – 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 reikia atsižvelgti į tam tikrus aspektus, kad būtų galima atlikti priimtinas suvirinimo procedūras. Gaminant šiuos lydinius, jie pirmiausia parenkami dėl jų didesnio atsparumo korozijai, pavyzdžiui, specializuotose cheminių medžiagų talpyklose ir vamzdynuose, arba dėl puikaus elektrinio laidumo, pavyzdžiui, šynų juostose. Šie lydiniai pasižymi santykinai prastomis mechaninėmis savybėmis ir retai kada būtų svarstomi bendroms konstrukcinėms reikmėms. Šie baziniai lydiniai dažnai suvirinami su atitinkama užpildo medžiaga arba 4xxx užpildo lydiniais, priklausomai nuo taikymo ir eksploatacinių reikalavimų.

2xxx serijos lydiniai– (termiškai apdorojami – kurių didžiausias tempiamasis stipris yra nuo 27 iki 62 ksi) tai aliuminio / vario lydiniai (vario priedų kiekis svyruoja nuo 0,7 iki 6,8 %) ir yra didelio stiprumo, didelio našumo lydiniai, dažnai naudojami aviacijos ir kosmoso pramonei bei orlaiviams. Jie pasižymi puikiu stiprumu plačiame temperatūrų diapazone. Kai kurie iš šių lydinių laikomi netinkamais suvirinti lankiniu suvirinimu dėl jų jautrumo karštajam įtrūkimui ir įtempio korozijai; tačiau kiti labai sėkmingai suvirinami lankiniu suvirinimu, taikant tinkamas suvirinimo procedūras. Šios pagrindinės medžiagos dažnai suvirinamos didelio stiprumo 2xxx serijos užpildų lydiniais, sukurtais taip, kad atitiktų jų eksploatacines savybes, tačiau kartais jas galima suvirinti ir 4xxx serijos užpildais, kurių sudėtyje yra silicio arba silicio ir vario, priklausomai nuo taikymo ir eksploatavimo reikalavimų.

3xxx serijos lydiniai– (netinka termiškai apdoroti – didžiausias tempiamasis stipris nuo 16 iki 41 ksi) Tai aliuminio / mangano lydiniai (mangano priedų kiekis svyruoja nuo 0,05 iki 1,8 %), pasižymintys vidutiniu stiprumu, atsparumu korozijai, formavimu ir tinkami naudoti aukštoje temperatūroje. Vienas iš pirmųjų jų panaudojimo būdų buvo puodai ir keptuvės, o šiandien jie yra pagrindinis transporto priemonių ir elektrinių šilumokaičių komponentas. Tačiau dėl vidutinio stiprumo jie dažnai netinka konstrukcinėms reikmėms. Šie baziniai lydiniai suvirinami 1xxx, 4xxx ir 5xxx serijos užpildų lydiniais, atsižvelgiant į jų specifinę cheminę sudėtį, pritaikymą ir eksploatavimo reikalavimus.

4xxx serijos lydiniai– (termiškai apdorojami ir termiškai neapdorojami – kurių didžiausias tempiamasis stipris yra nuo 25 iki 55 ksi) Tai aliuminio / silicio lydiniai (silicio priedų kiekis svyruoja nuo 0,6 iki 21,5 %) ir yra vienintelė serija, kurioje yra ir termiškai apdorojamų, ir termiškai neapdorojamų lydinių. Silicis, pridėtas prie aliuminio, sumažina jo lydymosi temperatūrą ir pagerina jo takumą išlydžius. Šios savybės yra pageidautinos užpildams, naudojamiems tiek lydomajam suvirinimui, tiek litavimui. Todėl ši lydinių serija daugiausia randama kaip užpildas. Silicis, atskirai nuo aliuminio, nėra termiškai apdorojamas; tačiau nemažai šių silicio lydinių buvo sukurti taip, kad juose būtų magnio arba vario priedų, todėl jie gali palankiai reaguoti į tirpalo terminį apdorojimą. Paprastai šie termiškai apdorojami užpildo lydiniai naudojami tik tada, kai suvirintas komponentas turi būti termiškai apdorojamas po suvirinimo.

5xxx serijos lydiniai– (netinkamas termiškai apdoroti – kurio didžiausias tempiamasis stipris yra nuo 18 iki 51 ksi) Tai aliuminio / magnio lydiniai (magnio priedai svyruoja nuo 0,2 iki 6,2 %) ir pasižymi didžiausiu stiprumu iš termiškai neapdorojamų lydinių. Be to, ši lydinių serija yra lengvai suvirinama, todėl naudojama įvairiose srityse, pavyzdžiui, laivų statyboje, transporte, slėginiuose induose, tiltuose ir pastatuose. Magnio lydiniai dažnai suvirinami su užpildų lydiniais, kurie parenkami atsižvelgiant į pagrindinės medžiagos magnio kiekį ir suvirinamo komponento naudojimo bei eksploatavimo sąlygas. Šios serijos lydiniai, kuriuose yra daugiau nei 3,0 % magnio, nerekomenduojami naudoti aukštesnėje nei 150 °F temperatūroje dėl jų jautrumo ir vėlesnio jautrumo įtempių korozijai. Baziniai lydiniai, kuriuose yra mažiau nei maždaug 2,5 % magnio, dažnai sėkmingai suvirinami su 5xxx arba 4xxx serijos užpildų lydiniais. Bazinis lydinys 5052 paprastai pripažįstamas kaip didžiausio magnio kiekio bazinis lydinys, kurį galima suvirinti su 4xxx serijos užpildo lydiniu. Dėl problemų, susijusių su eutektiniu lydymu ir su tuo susijusiomis prastomis suvirinto metalo mechaninėmis savybėmis, nerekomenduojama virinti šios lydinių serijos medžiagų, kuriose yra didesnis magnio kiekis, naudojant 4xxx serijos užpildus. Medžiagos, kuriose yra daugiau magnio, virinamos tik su 5xxx užpildų lydiniais, kurie paprastai atitinka bazinio lydinio sudėtį.

6XXX serijos lydiniai– (termiškai apdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 18 iki 58 ksi) Tai aliuminio / magnio ir silicio lydiniai (magnio ir silicio priedų kiekis apie 1,0 %), plačiai randami suvirinimo pramonėje, daugiausia naudojami ekstruzijų pavidalu ir įterpiami į daugelį konstrukcinių komponentų. Magnio ir silicio pridėjimas prie aliuminio sukuria magnio ir silicio junginį, kuris suteikia šiai medžiagai galimybę būti termiškai apdorotai tirpalu, siekiant pagerinti stiprumą. Šie lydiniai yra natūraliai jautrūs kietėjimo įtrūkimams, todėl jų negalima suvirinti lanku autogeniniu būdu (be užpildo). Lankinio suvirinimo proceso metu būtina įpilti pakankamą kiekį užpildo, kad pagrindinė medžiaga būtų praskiesta ir taip išvengta karštojo įtrūkimo problemos. Jie suvirinami tiek su 4xxx, tiek su 5xxx užpildais, priklausomai nuo taikymo ir eksploatavimo reikalavimų.

7XXX serijos lydiniai– (termiškai apdorojamas – didžiausias tempiamasis stipris nuo 32 iki 88 ksi) Tai aliuminio / cinko lydiniai (cinko priedai svyruoja nuo 0,8 iki 12,0 %) ir sudaro vienus stipriausių aliuminio lydinių. Šie lydiniai dažnai naudojami didelio našumo srityse, tokiose kaip orlaiviai, kosminė technika ir sportinė įranga. Kaip ir 2xxx serijos lydiniai, ši serija apima lydinius, kurie laikomi netinkamais lankiniam suvirinimui, ir kitus, kurie dažnai sėkmingai suvirinami lanku. Dažniausiai suvirinami šios serijos lydiniai, pvz., 7005, daugiausia suvirinami su 5xxx serijos užpildo lydiniais.

Santrauka– Šiandieniniai aliuminio lydiniai kartu su įvairiais jų grūdeliais sudaro platų ir universalų gamybos medžiagų asortimentą. Norint optimaliai suprojektuoti gaminį ir sėkmingai sukurti suvirinimo procedūrą, svarbu suprasti daugelio prieinamų lydinių skirtumus ir jų įvairias eksploatacines bei suvirinamumo charakteristikas. Kuriant šių skirtingų lydinių lankinio suvirinimo procedūras, reikia atsižvelgti į konkretų suvirinamą lydinį. Dažnai sakoma, kad aliuminio lankinis suvirinimas nėra sudėtingas, „jis tiesiog kitoks“. Manau, kad svarbi šių skirtumų supratimo dalis yra susipažinti su įvairiais lydiniais, jų savybėmis ir identifikavimo sistema.