با رشد آلومینیوم در صنعت ساختگی و پذیرش آن به عنوان یک جایگزین عالی برای فولاد برای بسیاری از برنامه ها ، نیازهای فزاینده ای برای افراد درگیر در توسعه پروژه های آلومینیومی وجود دارد تا با این گروه از مواد آشنا شوند. برای درک کامل آلومینیوم ، توصیه می شود با آشنایی با سیستم شناسایی / تعیین آلومینیوم ، بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم موجود و ویژگی های آنها شروع شود.

سیستم دما و تعیین آلیاژ آلومینیوم- در آمریکای شمالی ، شرکت انجمن آلومینیوم مسئولیت تخصیص و ثبت آلیاژهای آلومینیوم را بر عهده دارد. در حال حاضر بیش از 400 آلیاژ آلومینیومی فرفورژه و آلومینیوم فرفورژه و بیش از 200 آلیاژ آلومینیوم در قالب ریخته گری و شمشهای ثبت شده در انجمن آلومینیوم وجود دارد. محدودیت ترکیب شیمیایی آلیاژ برای همه این آلیاژهای ثبت شده در انجمن آلومینیوم موجود استکتاب سه گانهتحت عنوان "تعیین آلیاژ بین المللی و محدودیت های ترکیب شیمیایی برای آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه و آلومینیوم فرفورژه" و در آنهاکتاب صورتیتحت عنوان "تعیین ها و محدودیت های ترکیب شیمیایی برای آلیاژهای آلومینیوم در قالب ریخته گری و شمش.

آلیاژهای آلومینیوم را می توان بر اساس ویژگی های خاص مواد مانند توانایی پاسخ به درمان حرارتی و مکانیکی و عنصر اصلی آلیاژ که به آلیاژ آلومینیوم اضافه شده است ، در تعدادی از گروه ها طبقه بندی شوند. وقتی سیستم شماره گذاری / شناسایی مورد استفاده برای آلیاژهای آلومینیوم را در نظر می گیریم ، ویژگی های فوق مشخص می شود. آلومینیوم های فرفورژه و ریخته گری دارای سیستم های مختلف شناسایی هستند. سیستم فرفورژه یک سیستم 4 رقمی است و ریخته گری ها دارای یک سیستم 3 رقمی و 1 دمایی هستند.

سیستم تعیین آلیاژ فرفورژه- ابتدا باید سیستم شناسایی آلیاژ آلومینیوم فرفورژه 4 رقمی را در نظر بگیریم. رقم اول (XXXX) عنصر اصلی آلیاژ ، که به آلیاژ آلومینیوم اضافه شده است را نشان می دهد و اغلب برای توصیف سری آلیاژ آلومینیوم ، یعنی ، سری 1000 ، سری 2000 ، سری 3000 ، حداکثر 8000 سری استفاده می شود (جدول 1 را ببینید).

دو رقم دوم (xXxx) ، اگر با 0 متفاوت باشد ، نشانگر اصلاح آلیاژ خاص و رقم سوم و چهارم است (xxXX) اعداد دلخواه برای شناسایی یک آلیاژ خاص در این سری داده می شوند. مثال: در آلیاژ 5183 ، شماره 5 نشان می دهد که از سری آلیاژ منیزیم است ، 1 نشان می دهد که این 1 است^stاصلاح در آلیاژ اصلی 5083 ، و 83 آن را در سری 5xxx مشخص می کند.

تنها استثناء این سیستم شماره گذاری آلیاژ با آلیاژهای آلومینیوم سری 1xxx (آلومینیوم های خالص) است که در این حالت ، 2 رقم آخر حداقل درصد آلومینیوم بالاتر از 99 ٪ ، یعنی آلیاژ 13 را ارائه می دهد(50)(حداقل 99.50 ٪ آلومینیوم).

سیستم تعیین آلیاژ آلومینیوم فرفورژه

جدول 1

تعیین آلیاژ بازیگران- سیستم تعیین آلیاژ ریخته گری بر اساس یک تعیین اعشاری 3 رقمی به علاوه xxx.x (یعنی 356.0) است. رقم اول (Xxx.x) عنصر اصلی آلیاژ را نشان می دهد ، که به آلیاژ آلومینیوم اضافه شده است (جدول 2 را ببینید).

سیستم تعیین آلیاژ آلومینیوم بازیگران

جدول 2

رقم دوم و سوم (xXX.x) اعداد دلخواه برای شناسایی یک آلیاژ خاص در این سری داده شده است. تعداد زیر نقطه اعشاری نشان می دهد که آیا آلیاژ ریخته گری (0.0) یا شمش (1 یا .2) است. پیشوند حرف بزرگ نشانگر اصلاح در یک آلیاژ خاص است.
مثال: آلیاژ - A356.0 سرمایه A (Axxx.x) نشان دهنده اصلاح آلیاژ 356.0 است. شماره 3 (الف3xx.x) نشان می دهد که از سری مس سیلیکون به علاوه مس و/یا منیزیم است. 56 در (تبر56.0) آلیاژ را در سری 3xx.x و 0.0 مشخص می کند (Axxx.0) نشان می دهد که این یک ریخته گری شکل نهایی است و نه یک شمش.

سیستم تعیین دما آلومینیوم -اگر سری مختلف آلیاژهای آلومینیوم را در نظر بگیریم ، خواهیم دید که تفاوت های قابل توجهی در خصوصیات و کاربرد آنها وجود دارد. اولین نکته برای تشخیص ، پس از درک سیستم شناسایی ، این است که دو نوع آلومینیوم کاملاً متفاوت در سریال ذکر شده در بالا وجود دارد. اینها آلیاژهای آلومینیوم قابل درمان با گرما (آنهایی هستند که می توانند از طریق افزودن گرما قدرت به دست آورند) و آلیاژهای آلومینیومی قابل درمان با گرمای گرم. این تمایز به ویژه هنگام در نظر گرفتن تأثیرات جوش قوس بر این دو نوع مواد از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه سری 1xxx ، 3xxx و 5xxx قابل درمان نیستند و فقط سخت هستند. آلیاژهای آلومینیومی فرفورژه سری 2xxx ، 6xxx و 7xxx با استفاده از حرارت قابل درمان هستند و سری 4xxx از آلیاژهای قابل درمان با گرما و غیر قابل درمان تشکیل شده است. آلیاژهای بازیگران سری سری 2x.x ، 3xx.x ، 4xx.x و 7xx.x قابل درمان با گرما هستند. سخت شدن کرنش به طور کلی در مورد ریخته گری اعمال نمی شود.

آلیاژهای قابل درمان با حرارت از طریق فرآیند درمان حرارتی ، خواص مکانیکی بهینه خود را به دست می آورند ، که شایع ترین تیمارهای حرارتی آن با استفاده از محلول حرارتی و پیری مصنوعی هستند. عملیات حرارتی محلول فرآیند گرم کردن آلیاژ به دمای بالا (حدود 990 درجه فارنهایت) است تا عناصر یا ترکیبات آلیاژ را در محلول قرار دهید. این به دنبال آن است که معمولاً در آب فرو می رود تا یک محلول اشباع نشده در دمای اتاق تولید شود. عملیات حرارتی محلول معمولاً با پیری دنبال می شود. پیری بارش بخشی از عناصر یا ترکیبات از یک محلول اشباع نشده به منظور به دست آوردن خواص مطلوب است.

آلیاژهای قابل درمان بدون گرمای خاصیت مکانیکی بهینه خود را از طریق سخت شدن کرنش به دست می آورند. سخت شدن کرنش روش افزایش قدرت از طریق استفاده از سرماخوردگی است. T6 ، 6063-T4، 5052-H32، 5083-H112.

مشخصات اصلی خلق و خوی

جدول 3

علاوه بر این ، در مورد تعیین خلق و خوی اساسی ، دو دسته زیربخش وجود دارد ، یکی در مورد "H" خلق و خوی "H" - سخت شدن کرنش و دیگری که به خلق و خوی "T" می پردازد - تعیین شده از نظر حرارتی.

زیربخشهای H درجه حرارت - فشار سخت شده است

رقم اول بعد از H نشان دهنده یک عملیات اساسی است:
H1- فشار فقط سخت شده است.
H2- فشار سخت و تا حدی آنیل شده است.
H3- فشار سخت و تثبیت شده.
H4- فشار سخت و لاک یا رنگ آمیزی.

رقم دوم بعد از H نشانگر درجه سخت شدن کرنش است:
HX2- چهارم سخت HX4- نیمه سخت HX6-سه چهارم سخت
HX8- کامل HX سخت9- فوق العاده سخت

زیربخشهای T درجه حرارت - تحت درمان با حرارت

T1- به طور طبیعی پس از خنک شدن از یک فرآیند شکل دهی درجه حرارت بالا ، مانند اکسترود شدن پیر می شود.
T2- سرما پس از خنک شدن از یک فرآیند شکل دهی درجه حرارت بالا و سپس به طور طبیعی پیر شد.
T3- محلول با گرما ، سرماخوردگی و به طور طبیعی پیر شده است.
T4- محلول با حرارت و به طور طبیعی پیر شده است.
T5- از نظر مصنوعی پس از خنک شدن از یک فرآیند شکل دهی درجه حرارت بالا.
T6- محلول با حرارت و مصنوعی پیر شده است.
T7- محلول با حرارت و تثبیت شده (بیش از حد).
T8- محلول با گرما ، سرماخوردگی و مصنوعی پیر شده است.
T9- گرمای راه حل تصفیه شده ، مصنوعی پیر و سرد کار می کند.
T10- سرما پس از خنک شدن از یک فرآیند شکل دهی درجه حرارت بالا و سپس پیر شدن مصنوعی کار کرد.

ارقام اضافی حاکی از تسکین استرس است.
مثالها:
TX51یا TXX51- استرس با کشش تسکین می یابد.
TX52یا TXX52- استرس با فشرده سازی تسکین می یابد.

آلیاژهای آلومینیوم و خصوصیات آنها- اگر هفت سری آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه را در نظر بگیریم ، از تفاوت های آنها قدردانی خواهیم کرد و کاربردها و ویژگی های آنها را درک خواهیم کرد.

آلیاژهای سری 1xxx-(قابل درمان غیر گرم-با استحکام کششی نهایی 10 تا 27 KSI) این سری اغلب به عنوان سری آلومینیوم خالص گفته می شود زیرا لازم است حداقل آلومینیوم 99.0 ٪ داشته باشد. آنها قابل جوش هستند. با این حال ، به دلیل دامنه ذوب باریک ، آنها برای تولید روشهای جوشکاری قابل قبول به ملاحظات خاصی نیاز دارند. هنگامی که برای ساخت در نظر گرفته می شود ، این آلیاژها در درجه اول برای مقاومت در برابر خوردگی برتر آنها مانند مخازن شیمیایی تخصصی و لوله کشی ، یا برای هدایت الکتریکی عالی آنها مانند کاربردهای نوار اتوبوس انتخاب می شوند. این آلیاژها دارای خواص مکانیکی نسبتاً ضعیفی هستند و به ندرت برای کاربردهای ساختاری عمومی در نظر گرفته می شوند. این آلیاژهای پایه اغلب با مواد پرکننده تطبیق یافته یا با آلیاژهای پرکننده 4xxx وابسته به کاربرد و نیازهای عملکردی هستند.

آلیاژهای سری 2xxx- (قابل درمان با گرما - با استحکام کششی نهایی 27 تا 62 KSI) این آلیاژهای آلومینیوم / مس (افزودنیهای مس از 0.7 تا 6.8 ٪) هستند و از آلیاژهای با کارایی بالا که اغلب برای هوافضا و کاربردهای هواپیما استفاده می شوند. آنها نسبت به طیف گسترده ای از دما از استحکام عالی برخوردار هستند. برخی از این آلیاژها به دلیل حساسیت به ترک خوردگی گرم و ترک خوردگی استرس ، توسط فرآیندهای جوشکاری قوس غیر قابل جوش محسوب می شوند. با این حال ، دیگران با روش های جوشکاری صحیح بسیار با موفقیت جوش داده می شوند. این مواد پایه اغلب با آلیاژهای پر کننده سری 2xxx با استحکام بالا جوش داده می شوند که برای مطابقت با عملکرد آنها طراحی شده اند ، اما گاهی اوقات می توان با پرکننده های سری 4xxx حاوی سیلیکون یا سیلیکون و مس ، که به کاربرد و نیازهای سرویس بستگی دارد ، جوش داده شود.

آلیاژهای سری 3xxx-(قابل درمان غیر گرم-با استحکام کششی نهایی 16 تا 41 KSI) این آلیاژهای آلومینیوم / منگنز (اضافات منگنز از 0.05 تا 1.8 ٪) هستند و از استحکام متوسط ​​برخوردار هستند ، از مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار هستند ، شکل پذیری خوبی دارند و برای استفاده در دمای بالا مناسب هستند. یکی از اولین کاربردهای آنها گلدان ها و قابلمه ها بود و آنها امروزه اصلی ترین مبدل های حرارتی در وسایل نقلیه و نیروگاه ها هستند. با این حال ، قدرت متوسط ​​آنها اغلب مانع از توجه آنها به کاربردهای ساختاری می شود. این آلیاژهای پایه با آلیاژهای پرکننده سری 1xxx ، 4xxx و 5xxx جوش داده می شوند و به شیمی خاص آنها و الزامات خاص و خدمات خاص آنها بستگی دارد.

آلیاژهای سری 4xxx-(قابل درمان با حرارت و قابل درمان با گرما-با استحکام کششی نهایی 25 تا 55 KSI) این آلیاژهای آلومینیوم / سیلیکون (افزودنیهای سیلیکون از 0.6 تا 21.5 ٪) هستند و تنها سری هستند که حاوی آلیاژهای قابل درمان با گرما و غیر گرم هستند. سیلیکون ، هنگامی که به آلومینیوم اضافه شد ، نقطه ذوب آن را کاهش می دهد و در هنگام مذاب ، سیالیت آن را بهبود می بخشد. این خصوصیات برای مواد پرکننده مورد استفاده برای جوشکاری همجوشی و هم برزمی مطلوب است. در نتیجه ، این سری از آلیاژها عمدتاً به عنوان ماده پرکننده یافت می شود. سیلیکون ، به طور مستقل در آلومینیوم ، قابل درمان نیست. با این حال ، تعدادی از این آلیاژهای سیلیکون به گونه ای طراحی شده اند که دارای افزودنیهای منیزیم یا مس هستند که این امکان را برای آنها فراهم می کند تا بتوانند مطلوب به عملیات حرارتی محلول پاسخ دهند. به طور معمول ، این آلیاژهای پرکننده قابل درمان با گرما فقط در صورت استفاده از یک مؤلفه جوش داده شده در معرض درمان های حرارتی پس از جوش قرار می گیرند.

آلیاژهای سری 5xxx-(قابل درمان غیر گرم-با استحکام کششی نهایی 18 تا 51 ksi) این آلیاژهای آلومینیوم / منیزیم (افزودنیهای منیزیم از 0.2 تا 6.2 ٪) هستند و بالاترین قدرت آلیاژهای قابل درمان با غیر گرم را دارند. علاوه بر این ، این سری آلیاژ به راحتی قابل جوش است و به همین دلایل از آنها برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی مانند کشتی سازی ، حمل و نقل ، کشتی های فشار ، پل ها و ساختمانها استفاده می شود. آلیاژهای پایه منیزیم اغلب با آلیاژهای پرکننده جوش داده می شوند ، که پس از در نظر گرفتن محتوای منیزیم مواد پایه و شرایط کاربرد و خدمات مؤلفه جوش داده شده انتخاب می شوند. آلیاژهای موجود در این سری با بیش از 3.0 ٪ منیزیم برای خدمات درجه حرارت بالا بالاتر از 150 درجه فارنهایت به دلیل پتانسیل حساسیت و حساسیت متعاقب آن به ترک خوردگی استرس توصیه نمی شوند. آلیاژهای پایه با کمتر از حدود 2.5 ٪ منیزیم اغلب با آلیاژهای پرکننده سری 5xxx یا 4xxx با موفقیت جوش داده می شوند. آلیاژ پایه 5052 به طور کلی به عنوان حداکثر آلیاژ پایه محتوای منیزیم شناخته می شود که می تواند با آلیاژ پرکننده سری 4xxx جوش داده شود. به دلیل مشکلات مرتبط با ذوب eutectic و همراه با خصوصیات مکانیکی ضعیف به عنوان ، توصیه نمی شود که مواد را در این سری آلیاژ ، که حاوی مقادیر بیشتری منیزیم با پرکننده های سری 4xxx است ، جوش داده شود. مواد پایه منیزیم بالاتر فقط با آلیاژهای پرکننده 5xxx جوش داده می شوند ، که به طور کلی با ترکیب آلیاژ پایه مطابقت دارند.

آلیاژهای سری 6xxx- (قابل درمان با گرما - با مقاومت کششی نهایی 18 تا 58 ksi) اینها آلیاژهای آلومینیوم / منیزیم هستند - سیلیکون (اضافی منیزیم و سیلیکون در حدود 1.0 ٪) و به طور گسترده در سراسر صنعت ساختگی جوشکاری ، از عمدتاً در قالب اکستروژن ها استفاده می شوند و در بسیاری از اجزای ساختاری گنجانیده شده اند. افزودن منیزیم و سیلیکون به آلومینیوم ترکیبی از منیزیم-سیلی کش را تولید می کند ، که این ماده توانایی آن را برای تبدیل شدن به گرمای محلول برای بهبود استحکام فراهم می کند. این آلیاژها به طور طبیعی از نظر جامد حساس هستند و به همین دلیل نباید به صورت اتوژن (بدون مواد پرکننده) جوش داده شوند. افزودن مقادیر کافی از مواد پرکننده در طی فرآیند جوشکاری قوس به منظور تأمین رقیق شدن مواد پایه ضروری است و از این طریق از مشکل ترک خوردگی جلوگیری می کند. آنها با هر دو ماده پرکننده 4xxx و 5xxx جوش داده می شوند و وابسته به نیازهای کاربردی و خدمات هستند.

آلیاژهای سری 7xxx- (قابل درمان با گرما - با مقاومت کششی نهایی 32 تا 88 ksi) این آلیاژهای آلومینیوم / روی (افزودنیهای روی از 0.8 تا 12.0 ٪) هستند و برخی از آلیاژهای آلومینیومی بالاترین استحکام را تشکیل می دهند. این آلیاژها اغلب در کاربردهای با کارایی بالا مانند هواپیما ، هوافضا و تجهیزات ورزشی رقابتی مورد استفاده قرار می گیرند. مانند سری 2xxx آلیاژها ، این سری شامل آلیاژهایی است که نامزدهای نامناسب برای جوشکاری قوس و سایر مواردی در نظر گرفته می شوند که اغلب با موفقیت با قوس جوش داده می شوند. آلیاژهای جوش داده شده در این سری ، مانند 7005 ، عمدتاً با آلیاژهای پرکننده سری 5xxx جوش داده می شوند.

خلاصه- آلیاژهای آلومینیومی امروز ، همراه با وسوسه های مختلف آنها ، طیف گسترده ای از مواد تولیدی را تشکیل می دهند. برای طراحی بهینه محصول و توسعه موفقیت آمیز روش جوشکاری ، درک تفاوت بین بسیاری از آلیاژهای موجود و ویژگی های مختلف عملکرد و قابلیت جوشکاری آنها مهم است. هنگام توسعه روشهای جوشکاری قوس برای این آلیاژهای مختلف ، باید به آلیاژ خاص جوش داده شود. اغلب گفته می شود که جوش قوس آلومینیوم دشوار نیست ، "این فقط متفاوت است". من معتقدم که بخش مهمی از درک این تفاوت ها ، آشنایی با آلیاژهای مختلف ، خصوصیات آنها و سیستم شناسایی آنهاست.