Mely alumínium ötvözetek a legjobbak hegesztéshez?

Az alumínium a modern kor egyik legjelentősebb műszaki anyagává vált a könnyű súly és a korrózióállóság ritka tulajdonságaival, valamint sokoldalúságával. Az ilyen típusú alkalmazások spektruma széles felhasználási területet ölel fel, beleértve a repülőgép- és autóipari szerkezeteket, a tengeri hajókat, a csővezetékeket és a fogyasztási cikkeket, olyan alkalmazásokat, ahol az alumínium gyakran a választott fém a szilárdság-súly arány, a tartósság miatt. A gyártás számos ismert módja közül az egyik a hegesztés folyamata, és ez segít a költséghatékony, erős és tartós jellegű szerelvényekben.

Mindazonáltal az acélhoz és más fémekhez képest az alumínium hegesztése nem olyan egyszerű. Magas hővezető képességgel, alacsony olvadásponttal és kemény, átlátszó réteggel rendelkezik, ezért kihívást jelent a hegesztés. Ezenkívül az alumíniumötvözetek mechanikai tulajdonságai széles körben változnak, és az ötvözetek vagy jól viselkednek a hegesztés tekintetében, vagy akár nagyon érzékenyek lehetnek a forró repedésre, a porozitásra vagy a gyenge HAZ-ra. A mérnökök és a gyártók számára nagy jelentőséggel bír, hogy tudják, mely alumíniumtípusok a legmegfelelőbbek a hegesztésre.

Az alumíniumötvözeteket sorozatokra osztják, pl. 1xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx és 7xxx, és különböző tulajdonságokkal rendelkeznek. Néhányuk, mint például az 5xxx sorozat, köztudottan kiváló hegeszthetőséggel és korrózióállósági tulajdonságokkal rendelkezik, míg mások, mint például a 2xxx és 7xxx sorozat problémásak. A megfelelő ötvözet kiválasztása javítja a hegesztés minőségét, valamint biztosítja a szerkezeti integritást, a tartósságot és a költséghatékony végterméket.

Ez a tanulmány mélyrehatóan tárgyalja, hogy melyek a legjobb alumíniumötvözetek a hegesztéshez, az ötvözetcsaládok, a probléma és a megoldások, valamint a megvalósítható ajánlások az ipar számára.

1. Az alumíniumötvözetek osztályozása

Az alumíniumot tiszta formában ritkán használják szerkezeti alkalmazásokhoz, mivel a tiszta alumínium, bár rendkívül korrózióálló és képlékeny, nem rendelkezik az igényes műszaki célokhoz szükséges szilárdsággal. Mechanikai és fizikai tulajdonságainak javítása érdekében az alumíniumot más elemekkel, például rézzel, magnéziummal, szilíciummal, mangánnal és cinkkel kombinálják, így az alumíniumötvözetek széles skálája jön létre. Ezeket az ötvözeteket gyártási módszerük, erősítési mechanizmusuk és kémiai összetételük alapján osztályozzák.

Kovácsolt vs. öntött ötvözetek

Az alumíniumötvözeteket nagyjából két kategóriába soroljuk:

• Kovácsolt ötvözetek - Ezeket mechanikusan megmunkálják olyan formákká, mint a lemezek, lemezek, rudak és extrudált termékek, például hengerlés, kovácsolás vagy extrudálás útján. Ezek a hegesztésben és a szerkezeti gyártásban leggyakrabban használt ötvözetek.
• Öntési ötvözetek - Ezeket az ötvözeteket olvasztott alumínium öntőformákba öntésével állítják elő, és általában összetett formákhoz használják az autóipari és űrhajózási alkatrészeknél. Az öntött ötvözeteket általában nehezebb hegeszteni, mint a kovácsolt ötvözeteket, de néhányat speciális eljárásokkal sikeresen össze lehet kötni.

Hőkezelhető vs. nem hőkezelhető ötvözetek

A megmunkált ötvözeteket a szilárdság elérésének módja alapján két csoportba sorolják:

• Nem hőkezelhető ötvözetek: Elsősorban alakváltozási keményítéssel (munkakeményítéssel) erősítik meg. A mechanikai alakváltozásra támaszkodnak a keménység és a szakítószilárdság növelése érdekében. Példaként említhető az 1xxx, 3xxx és 5xxx sorozat. Ezek az ötvözetek általában megőrzik tulajdonságaikat a hegesztés után is, így jól hegeszthetők.
• Hőkezelhető ötvözetek: Kicsapásos keményítéssel (oldatos hőkezelés, majd öregítés) erősített. A hőkezelés lehetővé teszi a szilárdságot fokozó finom csapadékok kialakulását. Ilyen például a 2xxx, 6xxx és 7xxx sorozat. Bár ezek az ötvözetek nagyon magas szilárdsági szinteket érhetnek el, hegesztés közben gyakran veszítenek mechanikai tulajdonságaikból a hőhatás alá került zónában.

Alumínium ötvözet sorozat (kovácsolt ötvözetek)

A Alumínium Szövetség (AA) négyjegyű számozási rendszert használ a kovácsolt ötvözetek osztályozására:

• 1xxx sorozat (lényegében tiszta alumínium): ≥99% alumíniumtartalom, kiváló korrózióállóság, jó elektromos és hővezető képesség, de alacsony szilárdság. Nagyon jól hegeszthető.
• 2xxx sorozat (alumínium-réz ötvözetek): Nagy szilárdságú, a repülőgépiparban használatos, de a forró repedés és a szilárdságvesztés miatt rosszul hegeszthető.
• 3xxx sorozat (alumínium-mangán ötvözetek): Jó korrózióállóság és hegeszthetőség, közepes szilárdság, tetőfedő, iparvágányok és vegyi berendezések gyártásához használják.
• 4xxx sorozat (alumínium-szilícium ötvözetek): Kopásálló, mérsékelt hegeszthetőség, gyakran használják töltőanyagként, nem pedig alapötvözetként.
• 5xxx sorozat (alumínium-magnézium ötvözetek): Kiváló korrózióállóság, kiváló hegeszthetőség, széles körben használják tengeri és szerkezeti alkalmazásokban.
• 6xxx sorozat (alumínium-magnézium-szilícium ötvözetek): Közepes szilárdságú, jó korrózióállóságú, hegeszthető, de a HAZ-ban veszít szilárdságából; gyakori az autóiparban és a csővezetékekben.
• 7xxx sorozat (alumínium-cink ötvözetek): Rendkívül nagy szilárdságú, széles körben használják a repülőgépiparban, de rosszul hegeszthető, kivéve bizonyos fajtákat, mint a 7005 és 7039.
• 8xxx sorozat (különféle ötvözetek): Gyakran használják csomagolóanyagokhoz, például alumíniumfóliához; a hegesztési alkalmazások korlátozottak.

2. Általános kihívások az alumínium hegesztésénél

Bár az alumíniumot széles körben használják szerkezeti, autóipari és űrkutatási alkalmazásokban, a hegesztése egyedi kihívásokat jelent az acélhoz vagy más gyakori műszaki fémekhez képest. Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai gyakran nehézségeket okoznak a hegesztési folyamat során, amelyek, ha nem megfelelően kezelik őket, veszélyeztethetik a hegesztési minőséget, a mechanikai szilárdságot és a használati teljesítményt. Ezeknek a kihívásoknak a megértése elengedhetetlen az ötvözetek, a töltőanyagok és a hegesztési eljárások kiválasztása előtt.

Magas hővezető képesség

Az alumínium körülbelül négyszer-ötször gyorsabban vezeti a hőt, mint az acél. Ez a tulajdonsága miatt a hegesztési hő gyorsan eloszlik a környező nemesfémben. Ennek eredményeként a hegesztők gyakran küzdenek az olvadt hegesztőmedence létrehozásával és fenntartásával, különösen vékony lemezeknél, ahol túlmelegedés és átégés fordulhat elő. A vastagabb szakaszokon a gyors hőátadás nagyobb hegesztési áramot és pontos hőbevitel-szabályozást igényel a teljes behatolás biztosítása és a hideg körök vagy az olvadás elmaradásának elkerülése érdekében.

Alacsony olvadási hőmérséklet

A tiszta alumínium olvadáspontja körülbelül 660 °C (1220 °F), ami lényegesen alacsonyabb, mint az acélé (körülbelül 1500 °C / 2730 °F). Az alapfém olvadási hőmérséklete és a hővezetés miatt szükséges nagy hőbevitel közötti szűk határvonal az alumíniumot különösen érzékennyé teszi a hegesztés során fellépő torzulásra és vetemedésre. A hegesztőnek elegendő energiát kell kiegyensúlyoznia az olvadás eléréséhez anélkül, hogy a kötés túlmelegedne vagy összeomlana.

Oxidfilm kialakulása

Az alumínium természetes módon vékony, kemény oxidréteget (Al₂O₃) képez a felületén, ha levegővel érintkezik. Ennek az oxidnak sokkal magasabb az olvadási hőmérséklete (kb. 2050°C / 3720°F), mint magának az alumíniumnak, ami megakadályozhatja, hogy az ív behatoljon az alapfémbe. Ha nem távolítják el megfelelően vagy nem bontják meg, az oxidfilm rossz olvadást, zárványokat és gyenge kötéseket okoz. Emiatt az oxid eltávolítása mechanikus tisztítással, kémiai maratással vagy ívtisztítással (AC polaritással a TIG-hegesztésnél) kritikus fontosságú a hegesztés előtt.

Porozitás

A porozitás gyakori hiba az alumíniumhegesztésekben. Az olvadt alumíniumnak nagy a hidrogénoldékonysága, de ahogy megszilárdul, a hidrogénoldékonysága meredeken csökken. Az olvadt medencében megrekedt hidrogén gázzsebeket (porozitást) képez a hegesztett fémen belül. A hidrogénforrások közé tartozik a nedvesség, a kenőanyagok, az olajok, a szennyeződések és a hidratált oxidok. A porozitás csökkenti a hegesztett szerkezet mechanikai szilárdságát, fáradási ellenállását és általános megbízhatóságát. A megelőző intézkedések közé tartozik az alapos felülettisztítás, az előmelegítés, valamint a száraz védőgáz és töltőhuzal használata.

Forró repedés (megszilárdulási repedés)

Egyes alumíniumötvözetek, különösen a magas réz- vagy cinktartalmúak (pl. 2xxx és 7xxx sorozat), hajlamosak a forró repedésre a megszilárdulás során. Ez a széles fagyási tartományok, az ötvözőelemek szegregációja és a hegesztési medencében lévő maradó feszültségek miatt következik be. A forró repedések gyakran a szemcsehatárok mentén indulnak ki, és nehezen észlelhetők, amíg a hegesztési varratot terhelés alatt nem vizsgálják. A repedés kockázatának csökkentéséhez megfelelő töltőanyag-választásra, a kötés kialakítására és a folyamat ellenőrzésére van szükség.

A mechanikai tulajdonságok elvesztése a hőhatás által érintett zónában (HAZ)

A hőkezelhető alumíniumötvözetek (például a 6xxx és 7xxx sorozatúak) esetében a hegesztés ronthatja a mechanikai tulajdonságokat a HAZ-ban. A hőbevitel feloldja vagy megdurvítja az erősítő csapadékokat, ami a szakítószilárdság, a folyáshatár és a keménység csökkenéséhez vezet. Míg a nem hőkezelhető ötvözetek (pl. 5xxx sorozat) nagyrészt megőrzik tulajdonságaikat a hegesztés után, a hőkezelhető ötvözetek gyakran igényelnek hegesztés utáni hőkezelést vagy a szerkezetek túltervezését a HAZ lágyulásának ellensúlyozására.

Torzulás és maradó feszültség

Nagy hőtágulási együtthatója miatt az alumínium jelentősen kitágul és összehúzódik a fűtés és hűtés során. Ez torzulást, vetemedést és maradó feszültségeket okozhat a hegesztett szerelvényekben, különösen a vékonyfalú szerkezetekben. A rögzítés, előmelegítés, ellenőrzött hegesztési sorrendek és alacsony hőbevitelű technikák gyakran szükségesek e problémák minimalizálására.

3. Alumínium ötvözet sorozat hegeszthetősége

1xxx sorozat (lényegében tiszta alumínium)

• Példák: 1100, 1350.
• Jellemzők: Kiváló korrózióállóság, nagy alakíthatóság, alacsony szilárdság.
• Hegeszthetőség: Kiváló - A tiszta alumíniumnak szinte semmi problémája nincs a repedésekkel. Könnyen hegeszthető TIG vagy MIG segítségével.
• Alkalmazások: Vegyipari berendezések, építészeti homlokzatok, élelmiszeripari berendezések.
• Hátrány: Az alacsony szilárdság korlátozza a szerkezeti felhasználást.

2xxx sorozat (alumínium-réz ötvözetek)

• Példák: 2024, 2219.
• Jellemzők: Nagy szilárdságú, széles körben használják a repülőgépiparban.
• Hegeszthetőség: Szegény - Nagymértékben hajlamos a forró repedésre és a mechanikai tulajdonságok elvesztésére a HAZ-ban. A 2219 némileg hegeszthető, és repülőgépipari tartályokban használják.
• Alkalmazások: Repülőgépipar, védelem.
• Ítélet: Általában nem ajánlott hegesztésre, kivéve a 2219-es anyaggal való hegesztés különleges eseteit, ellenőrzött eljárásokkal.

3xxx sorozat (alumínium-mangán ötvözetek)

• Példák: 3003, 3105.
• Jellemzők: Jó korrózióállóság, mérsékelt szilárdság.
• Hegeszthetőség: Kiváló - Ezek az ötvözetek nem hőkezelhetők, így a hegesztés után is megőrzik tulajdonságaikat.
• Alkalmazások: Tetőfedő lemezek, iparvágányok, italos dobozok, vegyi berendezések.

4xxx sorozat (alumínium-szilícium ötvözetek)

• Példák: 4032, 4045.
• Jellemzők: Kopásálló, a magas szilíciumtartalom csökkenti a hőtágulási együtthatót.
• Hegeszthetőség: Mérsékelt - Gyakran használják töltőanyagként (pl. 4045), nem pedig alapötvözetként. A magas Si-tartalom csökkentheti a képlékenységet.
• Alkalmazások: Autóipari motoralkatrészek, kopóalkatrészek.

5xxx sorozat (alumínium-magnézium ötvözetek)

• Példák: 5052, 5083, 5754, 5456.
• Jellemzők: Kiváló korrózióállóság, jó szilárdság, különösen tengeri környezetben.
• Hegeszthetőség: Kiváló - A leggyakrabban hegesztett alumíniumötvözetek. Nem hőkezelhető, így a HAZ megtartja jó tulajdonságait. Vigyázni kell a feszültségkorróziós repedésekkel, ha az Mg-tartalom >3%.
• Alkalmazások: Hajógyártás, nyomástartó edények, tengeri platformok, kriogén tartályok.
• Ítélet: A legjobb alumíniumötvözetek közé tartozik a hegesztéshez.

6xxx sorozat (alumínium-magnézium-szilícium ötvözetek)

• Példák: 6061, 6063, 6082.
• Jellemzők: Közepes szilárdság, jó korrózióállóság, nagyon gyakori szerkezeti ötvözetek.
• Hegeszthetőség: Jó - Hőkezelhető, így a hegesztés csökkenti a HAZ szilárdságát. A hegesztés utáni hőkezelés vagy a túltervezés azonban kompenzálhatja ezt. Gyakran 4045 vagy 5356 töltőanyaggal hegesztik.
• Alkalmazások: Csővezetékek, nyomástartó edények, autóipari vázak, repülőgépipar, építőipar.
• Ítélet: Nagyon hegeszthető de a HAZ lágyulásának tervezési megfontolását igényli.

7xxx sorozat (alumínium-cink ötvözetek)

• Példák: 7075, 7475.
• Jellemzők: Rendkívül nagy szilárdságú, széles körben használják a repülőgépiparban.
• Hegeszthetőség: Szegény - Hajlamos a forró repedésre, porozitásra és súlyos szilárdságvesztésre. Általában kerülendő hegesztett szerkezetekben. Kivételt képez a 7005 és 7039, amelyek mérsékelten hegeszthetők.
• Alkalmazások: Repülőgépipar, védelmi ipar, sportfelszerelések.
• Ítélet: Nem ajánlott hegesztéshez, kivéve különleges esetekben.

4. Legjobb alumínium ötvözetek hegesztéshez

A fenti elemzés alapján a legjobb alumíniumötvözetek hegesztéshez a következők:

1. 1xxx sorozat (pl. 1100) - Könnyen hegeszthető, de alacsony szilárdságú.
2. 3xxx sorozat (pl. 3003, 3105) - Nagy korrózióállóság, jó hegeszthetőség.
3. 5xxx sorozat (pl. 5052, 5083, 5754, 5456) - Kiváló szilárdság és korrózióállóság, különösen tengeri használatban.
4. 6xxx sorozat (pl. 6061, 6063, 6082) - Széles körben használt szerkezeti ötvözetek; jó hegeszthetőség töltőfémekkel.

Ezek közül az 5xxx ötvözeteket tartják a legmegbízhatóbbnak a hegesztéshez, különösen olyan igényes környezetben, mint a tengeri és tengeri alkalmazások.

5. Hegesztési eljárások alumíniumhoz

Az alumíniumhegesztés speciális technikákat és folyamatirányítást igényel az anyaggal kapcsolatos egyedi kihívások miatt. Az acéllal ellentétben az alumíniumnak alacsony az olvadáspontja, nagy a hővezető képessége, tűzálló oxidréteggel rendelkezik, és hajlamos a porozitásra és a repedésre. E problémák leküzdése érdekében az alumíniumhegesztési eljárásoknak pontos hőbevitelt, hatékony árnyékolást és oxideltávolítást kell biztosítaniuk. Az eljárás kiválasztása olyan tényezőktől függ, mint az ötvözet típusa, a vastagság, a kötés kialakítása, a gyártási mennyiség és a kívánt hegesztési minőség.

Az alábbiakban az alumíniumhoz leggyakrabban használt hegesztési eljárásokat ismertetjük.

Gázzal működő volfrámelektródás hegesztés (GTAW / TIG)

A TIG-hegesztésnek is nevezett gáz- és volfrámelektródás hegesztést széles körben használják alumínium hegesztésére, mivel kiváló minőségű, pontos és tiszta hegesztési varratokat képes előállítani.

• Elv: Egy nem fogyasztható volfrámelektróda és a darab között ív alakul ki. A töltőfém szükség esetén elszigetelten adható hozzá Inert védőgázként argont vagy héliumot használnak, amely megakadályozza az olvadt hegesztőmedence légköri oxidációját.
• Az alumínium fő jellemzői:
  • Váltakozó áramra (AC) van szüksége az oxidréteg időszakos eltávolításához katódos tisztítással.
  • Kiválóan szabályozható a hőbevitel, így alkalmas vékony alumíniumlemezekhez.
  • Minimális porozitással és fröccsenéssel rendelkező hegesztési varratokat készít.
• Előnyök: Kiváló minőségű hegesztési varratok, pontos ellenőrzés, kiválóan alkalmas kritikus alkalmazásokhoz.
• Korlátozások: Lassabb, mint más eljárások, képzett kezelőket igényel, vastag szelvények esetén kevésbé gazdaságos.
• Termékek Alkalmazási alosztály: Repülőgép-alkatrészek, játékos, nyomástartó edény, autótest-asszisztens.

Gázfém ívhegesztés (GMAW / MIG)

Az iparban az alumínium hegesztésére leggyakrabban használt módszer a gázfém ívhegesztés vagy más néven MIG-hegesztés, amely nagy sebességgel, rugalmassággal és termelékenységgel rendelkezik.

• Elvileg: Folyamatosan a hegesztőmedencébe táplált, elhasználható huzalelektróda, a hegesztést védő inert gázzal (argon vagy argon-hélium keverék).
• Az alumínium fő jellemzői:
  • Gyakran használják egyenáramú pozitív elektródával (DCEP) a stabil ív és a jó behatolás érdekében.
  • Az alumínium lágysága miatt a huzal adagolásával kapcsolatos problémák elkerülése érdekében orsópisztolyra vagy push-pull adagolóra van szükség.
  • Hatékony a közepes és vastag szelvényekhez.
• Előnyök: Nagy lerakódási sebesség, gyorsabb, mint a TIG, jó a gyártási hegesztéshez.
• Korlátozások: Kevésbé precíz, mint a TIG, hajlamosabb a porozitásra, ha a tisztaságot és a gázvédelmet nem ellenőrzik.
• Alkalmazások: Hajógyártás, autóipari vázak, vasúti kocsik, csővezetékek, szerkezeti gyártás.

Ellenálláshegesztés (ponthegesztés és varrathegesztés)

Ellenálláshegesztés, különösen ponthegesztés, alkalmanként alumíniumlemezek összeillesztésére használják.

• Elvileg: Az elektródákon keresztül áramot vezetve és nyomást gyakorolva hőt termelünk az izzasztó felületeken.
• Kihívások az alumíniummal:
  • Az alumínium nagy vezetőképessége nagyon nagy áramot igényel.
  • Az elektródák gyorsan kopnak az alumínium megtapadása miatt.
• Alkalmazások: Korlátozottan használható autóipari karosszériaelemeknél és elektromos csatlakozásoknál, ahol vékony alumíniumlemezeket használnak.

Súrlódásos hegesztés (FSW)

A súrlódásos hegesztés egy szilárdtesthegesztési eljárás, amely átalakította az alumínium-összekötési technológiát, különösen a repülőgép-, az autó- és a hajóépítő iparban.

• Elvileg: Egy forgó, nem fogyasztható szerszám egy csapszeggel és egy válldarabbal belemerül a kötésbe, súrlódási hőt generálva, amely lágyítja (de nem olvasztja) a fémet. A szerszám ezután megkeveri és kovácsolja az anyagot, hogy szilárd fázisú hegesztés alakuljon ki.
• Az alumínium fő jellemzői:
  • Megszünteti a porozitás és a forró repedések problémáit, mivel nincs olvadás.
  • Jobban megőrzi a mechanikai tulajdonságokat a hőérzékeny zónában, mint a fúziós hegesztés.
  • Kiváló fáradási szilárdságú és minimális torzulású hegesztési varratokat készít.
• Előnyök: Kiváló minőségű hegesztési varratok, alacsony torzulás, nincs szükség töltőanyagra.
• Korlátozások: Speciális felszerelést igényel, lassabb haladási sebesség, egyenes vagy egyszerű kötésekre korlátozódik.
• Alkalmazások: Repülőgép törzspanelek, autóipari alvázak, vasúti kocsik, hajótestek.

Lézersugaras hegesztés (LBW)

A lézersugaras hegesztés precíziós és nagy sebességű hegesztést kínál vékony alumínium alkatrészekhez.

• Elvileg: Egy fókuszált lézersugár megolvasztja és összeolvasztja a kötést, védőgázzal védve.
• Az alumínium fő jellemzői:
  • A nagy energiasűrűség lehetővé teszi a mély behatolást keskeny hegesztési varratoknál.
  • A kis gerendaméret miatt érzékeny az illesztésre.
  • Pontos ellenőrzést igényel a porozitás elkerülése érdekében.
• Alkalmazások: Elektronika, űrhajózási alkatrészek, autóipari akkumulátorok burkolatai.

Elektronsugaras hegesztés (EBW)

Az elektronsugaras hegesztés egy nagy pontosságú, vákuum alapú eljárás, amelyet kritikus alumínium alkatrészekhez használnak.

• Elvileg: Nagy sebességű elektronok fókuszált sugara csapódik a munkadarabba, intenzív helyi hőt generálva, amely megolvasztja a kötést.
• Előnyök: Rendkívül mély behatolás, minimális torzítás, kiváló minőség.
• Korlátozások: Magas költség, vákuumkamra szükséges, korlátozott alkatrészméret.
• Alkalmazások: Repülőgépipar és védelem, kriogén tartályok, nukleáris alkatrészek.

Oxyfuel és védett fém ívhegesztés (SMAW)

Az olyan hagyományos eljárásokat, mint az oxigénnel történő gázhegesztés és az SMAW (pálcás hegesztés) ritkán használják alumíniumhoz a hőbevitel szabályozásának nehézségei, az oxidszennyezés és a gyenge hegesztési minőség miatt. Ezek általában javítási munkákra korlátozódnak, ahol a modern eljárások nem állnak rendelkezésre.

1. táblázat A folyamatok összefoglalása

Az alumínium hegesztési eljárás kiválasztása az alkalmazási követelményektől függ. Kritikus, vékony és jó minőségű hegesztések esetén a TIG előnyben részesül. A gyártás és a vastagabb szelvények esetében a MIG dominál. A kiváló szilárdságot és hibamentes kötéseket igénylő újgenerációs alkalmazások esetében egyre népszerűbbek a szilárdtest-eljárások, mint például a súrlódásos keverőhegesztés. Az olyan fejlett módszerek, mint a lézer- és elektronsugaras hegesztés, speciális, nagy pontosságú iparágakat szolgálnak ki.

6. Ipari alkalmazások és esettanulmányok

• Hajógyártás: Az 5083 és az 5456 a legmegfelelőbb ötvözetek a hajótestekhez és a fedélzetekhez a tengervízzel szembeni ellenállás és a hegeszthetőség miatt.
• Repülőgépipar: A 2219-et hegesztett üzemanyagtartályokhoz használják; a legtöbb szerkezet azonban a 2xxx és 7xxx ötvözetek gyenge hegeszthetősége miatt a hegesztést a szegecselés helyett kerüli.
• Autóipar: A 6061 és 6082 vámtarifaszámot használják a keretekhez és a törésszerkezetekhez; az FSW-t egyre gyakrabban alkalmazzák.
• Építés: 3003 és 6063 a tetőszerkezetek, iparvágányok, csővezetékek és hidak esetében használatos.

7. Gyakorlati ajánlások

• Általános gyártáshoz: sorozat (a szilárdság, a korrózióállóság és a hegeszthetőség legjobb kombinációja).
• Vékony lemezekhez és dekoratív panelekhez: 1xxx vagy 3xxx sorozatot használjon.
• Nagyobb szilárdságot igénylő szerkezeti alkalmazásokhoz: Használja a 6xxx sorozatot, de vegye figyelembe a HAZ lágyulását.
• Kerülje a 2xxx és 7xxx sorozatot, kivéve, ha különleges körülmények között (FSW vagy speciális űrhajózási hegesztés).
• A repedés kockázatának csökkentése érdekében mindig megfelelő töltőanyag-ötvözeteket válasszon (általában 4045, 5356 vagy 5556).

Következtetés

Alumínium fontos műszaki anyag, amelyet különböző ágazatokban használnak, mégis az alumínium hegesztése saját problémákkal jár, mivel nagy a hővezetési hajlamuk, így hajlamosak az alacsony olvadáspontra, az oxidfilmre, a porozitásra és a forró repedések kialakulására. Az ötvözet kiválasztása a hegeszthetőséget, a mechanikai tulajdonságokat és a hegesztett szerkezetek hosszú távú meghibásodását adó kulcsfontosságú paraméter.

Az ötvözetcsaládok közül a legjobbak az 1xxx, 3xxx, 5xxx és 6xxx. Ezek közül a legmegbízhatóbbak közé tartozik az 5xxx sorozat (alumínium-magnézium ötvözetek), amelyek optimalizálják a korrózióval szembeni gyengeség, a szilárdság és a könnyű hegeszthetőség kombinációját, különösen a tengeren és a nyílt tengeren. A 6xxx sorozatot, annak ellenére, hogy hajlamosak a hőhatás által érintett zóna lágyulására, folyamatosan használják szerkezeti szilárdságuk/alkalmazkodóképességük miatt. Az 1xxx és 3xxx sorozat könnyen hegeszthető, de meglehetősen alacsony szilárdságú, és nem szerkezeti / dekoratív alkalmazásokban használták.

Ezzel szemben a 2xxx (alumínium-réz) és a 7xxx (alumínium-cink) ötvözetek egyáltalán nem hegeszthetők, és különösen hajlamosak a forró repedésre és a mechanikai tulajdonságok elvesztésére, ami a hegesztett szerkezetekben való felhasználásukat néhány hiányos esetre korlátozza, például a repülőgépiparban.

Végső soron az alumíniumhegesztés az ötvözet kiválasztása mellett az alkalmazandó töltőanyagok és a hegesztési eljárások tekintetében is megvalósul a felület előkészítése mellett. A megfelelő döntések és módszerek kombinálásával az alumíniumban mint könnyű, tartós és rugalmas anyagban rejlő teljes potenciál kihasználható.