Co crecemento de aluminio dentro da industria da fabricación de soldadura e a súa aceptación como excelente alternativa ao aceiro para moitas aplicacións, hai requisitos crecentes para os implicados no desenvolvemento de proxectos de aluminio para familiarizarse con este grupo de materiais. Para comprender plenamente o aluminio, é recomendable comezar por coñecer o sistema de identificación / designación de aluminio, as moitas aliaxes de aluminio dispoñibles e as súas características.

O sistema de temperatura e designación de aliaxe de aluminio- En América do Norte, a Asociación de Aluminio Inc. é a responsable da asignación e rexistro de aliaxes de aluminio. Actualmente hai máis de 400 aliaxes de aluminio forxado e de aluminio forxado e máis de 200 aliaxes de aluminio en forma de castings e lingotes rexistrados na asociación de aluminio. Os límites de composición química de aliaxe para todas estas aliaxes rexistradas están contidos na asociación de aluminioLibro de Tealtitulado "Denominacións internacionais de aliaxe e límites de composición química para aliaxes de aluminio forxado e forxado" e na súaLibro rosaTitulado "Designacións e límites de composición química para aliaxes de aluminio en forma de fundición e lingote. Estas publicacións poden ser extremadamente útiles para o enxeñeiro de soldadura ao desenvolver procedementos de soldadura e cando a consideración da química e a súa asociación coa sensibilidade de crack é de importancia.

As aliaxes de aluminio pódense clasificar en varios grupos en función das características do material particular como a súa capacidade para responder ao tratamento térmico e mecánico e o elemento de aliaxe primaria engadido á aleación de aluminio. Cando consideramos o sistema de numeración / identificación usado para as aliaxes de aluminio, identifícanse as características anteriores. Os aluminios forxados e fundidos teñen diferentes sistemas de identificación. O sistema forxado é un sistema de 4 díxitos e as fundicións que teñen un sistema de 3 díxitos e 1-decimal.

Sistema de designación de aliaxe forxado- Primeiro consideraremos o sistema de identificación de aliaxes de aluminio forxado de 4 díxitos. O primeiro díxito (Xxxx) indica o principal elemento de aliaxe, que se engadiu á aleación de aluminio e adoita usarse para describir a serie de aliaxe de aluminio, IE, 1000 series, serie 2000, serie 3000, ata 8000 series (ver táboa 1).

O segundo único díxito (xXxx), se é diferente de 0, indica unha modificación da aleación específica e o terceiro e o cuarto díxitos (xxXX) son números arbitrarios dados para identificar unha aleación específica na serie. Exemplo: En Alloy 5183, o número 5 indica que é da serie de aliaxe de magnesio, o 1 indica que é o 1^stA modificación da aleación orixinal 5083, e o 83 identifícaa na serie 5xxx.

A única excepción a este sistema de numeración de aliaxes é coas aliaxes de aluminio da serie 1xxx (aluminios puros) nese caso, os últimos 2 díxitos proporcionan a porcentaxe mínima de aluminio por encima do 99%, é dicir, a aleación 13(50)(99,50% de aluminio mínimo).

Sistema de designación de aliaxes de aluminio forxado

Táboa 1

Designación de aliaxe de fundición- O sistema de designación de aliaxes fundidas está baseado nunha designación decimal de 3 díxitos XXX.X (é dicir, 356.0). O primeiro díxito (Xxx.x) indica o principal elemento de aliaxe, que se engadiu á aliaxe de aluminio (ver táboa 2).

Sistema de designación de aliaxe de aluminio fundido

Táboa 2

O segundo e o terceiro díxito (xXX.x) son números arbitrarios dados para identificar unha aleación específica na serie. O número seguinte ao punto decimal indica se a aleación é un casting (.0) ou un lingote (.1 ou .2). Un prefixo de maiúsculas indica unha modificación a unha aleación específica.
Exemplo: aliaxe - A356.0 A capital A (Axxx.x) indica unha modificación da aleación 356.0. O número 3 (a3xx.x) indica que se trata da serie de silicio máis cobre e/ou magnesio. O 56 in (machado56.0) identifica a aleación dentro da serie 3xx.x e o .0 (AXXX.0) indica que se trata dun lanzamento de forma final e non dun lingote.

O sistema de designación de temperamento de aluminio -Se consideramos a diferente serie de aliaxes de aluminio, veremos que hai diferenzas considerables nas súas características e na conseguinte aplicación. O primeiro punto para recoñecer, despois de comprender o sistema de identificación, é que hai dous tipos claramente diferentes de aluminio dentro da serie mencionada anteriormente. Estas son as aliaxes de aluminio tratables térmicas (aquelas que poden obter forza mediante a adición de calor) e as aliaxes de aluminio non tratables. Esta distinción é particularmente importante ao considerar os efectos da soldadura por arco nestes dous tipos de materiais.

As aliaxes de aluminio forxadas 1xxx, 3xxx e 5xx son tratables de aluminio forxadas e só son tratables e só son endurables. As aliaxes de aluminio forxadas 2xx, 6xxx e 7xx son tratables de aluminio forxadas e a serie 4xxx consisten en aliaxes tratables con calor e non de calor. As aliaxes fundidas da serie 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x e 7xx.x son tratables con calor. O endurecemento da tensión non se aplica xeralmente ás fundicións.

As aliaxes tratables térmicas adquiren as súas propiedades mecánicas óptimas mediante un proceso de tratamento térmico, sendo os tratamentos térmicos máis comúns e o tratamento térmico da solución e o envellecemento artificial. Solución O tratamento térmico é o proceso de quecemento da aliaxe a unha temperatura elevada (arredor de 990 graos. F) para poñer en solución os elementos ou compostos de aliaxe. A isto séguelle o apagado, normalmente en auga, para producir unha solución supersaturada a temperatura ambiente. Solución O tratamento térmico normalmente é seguido do envellecemento. O envellecemento é a precipitación dunha parte dos elementos ou compostos dunha solución supersaturada para producir propiedades desexables.

As aliaxes non tratables non quente adquiren as súas propiedades mecánicas óptimas mediante endurecemento da tensión. O endurecemento da tensión é o método de aumentar a forza mediante a aplicación do traballo en frío.t6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

As designacións básicas de temperamento

Táboa 3

Ademais da designación básica de temperamento, hai dúas categorías de subdivisión, unha que aborda o temperamento "H": endurecemento da tensión e a outra que aborda o temperamento "T" - designación tratada térmicamente.

Subdivisións de temperamento H en endurecemento da cepa

O primeiro díxito despois da H indica unha operación básica:
H1- só endurecer a cepa.
H2- Censas endurecidas e recocidas parcialmente.
H3- Censa endilizada e estabilizada.
H4- Censas endurecidas e lacadas ou pintadas.

O segundo díxito despois da H indica o grao de endurecemento da tensión:
HX2- Quarter Hard HX4- medio duro HX6-Tres cuartos duros
HX8- Full Hard HX9- extra duro

Subdivisións de temperamento t - tratado térmicamente

T1- envellecido naturalmente despois do arrefriamento dun proceso elevado de conformación de temperatura, como a extrusión.
T2- O frío funcionou despois do arrefriamento dun proceso elevado de conformación de temperatura e logo envellecido de xeito natural.
T3- Solución tratada con calor, en frío traballado e envellecido de forma natural.
T4- Solución tratada con calor e envellecida de xeito natural.
T5- envellecido artificialmente despois do arrefriamento dun proceso elevado de conformación de temperatura.
T6- Solución tratada con calor e envellecida artificialmente.
T7- Solución tratada con calor e estabilizada (excesiva).
T8- Solución tratada con calor, frío traballado e envellecido artificialmente.
T9- Solución tratada con calor, artificialmente envellecida e fría.
T10- O frío funcionou despois do arrefriamento dun proceso elevado de conformación de temperatura e logo envellecido artificialmente.

Os díxitos adicionais indican alivio do estrés.
Exemplos:
TX51ou txx51- O estrés aliviado polo estiramento.
TX52ou txx52- O estrés aliviado por comprimir.

As aliaxes de aluminio e as súas características- Se consideramos a sete series de aliaxes de aluminio forxado, agradeceremos as súas diferenzas e comprenderemos as súas aplicacións e características.

Aleacións da serie 1xxx-(non tratable sen calor-con resistencia á tracción definitiva de 10 a 27 ksi) Esta serie chámase a miúdo a serie de aluminio puro porque é necesario ter un 99,0% de aluminio mínimo. Son soldables. Non obstante, debido ao seu estreito rango de fusión, requiren certas consideracións para producir procedementos de soldadura aceptables. Cando se consideran para a fabricación, estas aliaxes son seleccionadas principalmente pola súa resistencia á corrosión superior como en tanques químicos especializados e canalizacións, ou pola súa excelente condutividade eléctrica como nas aplicacións de barras de autobuses. Estas aliaxes teñen propiedades mecánicas relativamente pobres e raramente se considerarían para aplicacións estruturais xerais. Estas aliaxes base adoitan soldarse con material de recheo correspondente ou con aliaxes de recheo 4xxx dependentes dos requisitos de aplicación e rendemento.

Aleacións da serie 2xxx- (tratable térmicamente: con resistencia á tracción final de 27 a 62 ksi) Trátase de aliaxes de aluminio / cobre (adicións de cobre que oscilan entre o 0,7 e o 6,8%) e son alia de alta resistencia, alia de alto rendemento que adoitan usarse para aplicacións aeroespaciais e avións. Teñen unha excelente forza nunha ampla gama de temperaturas. Algunhas destas aliaxes considéranse non soldables polos procesos de soldadura por arco debido á súa susceptibilidade ao craqueo quente e á rachadura de corrosión do estrés; Non obstante, outros están soldados con moito éxito cos procedementos de soldadura correctos. Estes materiais base adoitan soldarse con aliaxes de recheo de serie 2xx de alta resistencia deseñadas para igualar o seu rendemento, pero ás veces pódense soldar cos recheos de serie 4xxx que conteñen silicio ou silicio e cobre, dependentes dos requisitos de aplicación e servizo.

Aliaxes da serie 3xxx-(non tratable non quente-con resistencia á tracción final de 16 a 41 ksi) Estas son as aliaxes de aluminio / manganeso (adicións de manganeso que oscilan entre o 0,05 e o 1,8%) e teñen unha boa resistencia á corrosión, boa formabilidade e son adecuadas para o seu uso a temperaturas elevadas. Un dos seus primeiros usos foron as potas e as tixolas, e hoxe son o principal compoñente para os intercambiadores de calor en vehículos e centrais eléctricas. A súa forza moderada, con todo, a miúdo impide a súa consideración para aplicacións estruturais. Estas aliaxes base están soldadas con aliaxes de recheo 1xxx, 4xxx e 5xxx, dependentes da súa química específica e dos requisitos de aplicación e servizo específicos.

Aleacións da serie 4xxx-(tratable con calor e non calor tratable-con resistencia á tracción definitiva de 25 a 55 ksi) Estas son as aliaxes de aluminio / silicio (adicións de silicio que oscilan entre o 0,6 e o ​​21,5%) e son a única serie que conteñen aliaxes tanto tratables con calor como de calor. O silicio, cando se engade ao aluminio, reduce o seu punto de fusión e mellora a súa fluidez cando se fundura. Estas características son desexables para os materiais de recheo empregados tanto para soldadura por fusión como para brasas. Por conseguinte, esta serie de aliaxes atópase principalmente como material de recheo. O silicio, de forma independente en aluminio, non é tratable; Non obstante, algunhas destas aliaxes de silicio foron deseñadas para ter engadidos de magnesio ou cobre, o que lles proporciona a capacidade de responder favorablemente ao tratamento térmico da solución. Normalmente, estas aliaxes de recheo tratables térmicas só se usan cando un compoñente soldado debe ser sometido a tratamentos térmicos post soldadura.

Aleacións da serie 5xxx-(tratable non quente-con resistencia á tracción final de 18 a 51 ksi) Estas son as aliaxes de aluminio / magnesio (adicións de magnesio que oscilan entre o 0,2 e o 6,2%) e teñen a maior resistencia das aliaxes non tratables. Ademais, esta serie de aliaxe é facilmente soldable e por estas razóns úsanse para unha gran variedade de aplicacións como a construción naval, o transporte, os buques de presión, as pontes e os edificios. As aliaxes de base de magnesio adoitan soldarse con aliaxes de recheo, que se seleccionan despois da consideración do contido de magnesio do material base e das condicións de aplicación e servizo do compoñente soldado. As aliaxes desta serie con máis dun 3,0% de magnesio non se recomenda para un servizo de temperatura elevado superior aos 150 graos F debido ao seu potencial de sensibilización e posterior susceptibilidade ao craqueo de corrosión do estrés. As aliaxes de base con menos de aproximadamente o 2,5% de magnesio son frecuentemente soldadas con éxito coas aliaxes de recheo de serie 5xxx ou 4xxx. A aleación base 5052 é xeralmente recoñecida como a aleación máxima de contido de magnesio que se pode soldar cunha aleación de recheo de serie 4xxx. Debido a problemas asociados á fusión eutéctica e ás propiedades mecánicas mal soldadas asociadas, non se recomenda para soldar material nesta serie de aliaxe, que conteñen maiores cantidades de magnesio cos recheos da serie 4xxx. Os materiais de base de magnesio máis altos só están soldados con aliaxes de recheo 5xxx, que normalmente coinciden coa composición de aliaxe base.

Aleacións da serie 6xxx- (Tratable térmicamente - con resistencia á tracción definitiva de 18 a 58 ksi) Estes son as aliaxes de aluminio / magnesio - aliaxes de silicio (engadidos de magnesio e silicio de arredor do 1,0%) e atópanse amplamente en toda a industria da fabricación de soldadura, usados ​​predominantemente en forma de extrusións e incorporados en moitos compoñentes estruturais. A adición de magnesio e silicio ao aluminio produce un composto de magnesio-silicida, o que proporciona a este material a súa capacidade para converterse en solucións tratadas por calor para mellorar a forza. Estas aliaxes son sensibles á crack de solidificación naturalmente e, por este motivo, non deben ser soldadas con arco autóxeno (sen material de recheo). A adición de cantidades adecuadas de material de recheo durante o proceso de soldadura por arco é esencial para proporcionar a dilución do material base, evitando así o problema de craqueo quente. Están soldados con materiais de recheo 4xxx e 5xxx, dependentes dos requisitos de aplicación e servizo.

Aleacións da serie 7xxx- (tratable con calor - con resistencia á tracción definitiva de 32 a 88 ksi) Estas son as aliaxes de aluminio / cinc (adicións de cinc que oscilan entre o 0,8 e o 12,0%) e inclúen algunhas das aliaxes de aluminio de maior resistencia. Estas aliaxes úsanse a miúdo en aplicacións de alto rendemento como avións, aeroespacial e equipos deportivos competitivos. Do mesmo xeito que a serie 2xxx de aliaxes, esta serie incorpora aliaxes que se consideran candidatos inadecuados para soldadura por arco, e outros, que adoitan ser soldados con éxito. As aliaxes comúnmente soldadas desta serie, como 7005, son predominantemente soldadas coas aliaxes de recheo da serie 5xxx.

Resumo- As aliaxes de aluminio de hoxe, xunto cos seus diversos templos, comprenden unha ampla e versátil gama de materiais de fabricación. Para un deseño óptimo de produtos e desenvolvemento de procedementos de soldadura exitosa, é importante comprender as diferenzas entre as moitas aliaxes dispoñibles e as súas diversas características de rendemento e soldabilidade. Ao desenvolver procedementos de soldadura por arco para estas diferentes aliaxes, débese ter en conta que a aliaxe específica está soldada. A miúdo dise que a soldadura por arco de aluminio non é difícil, "é só diferente". Creo que unha parte importante para comprender estas diferenzas é familiarizarse coas diversas aliaxes, as súas características e o seu sistema de identificación.