Welke aluminiumlegeringen zijn het beste voor lassen?

Welke Aluminiumlegeringen zijn het beste voor lassen? Aluminium is uitgegroeid tot het populairste metaal dat in de hedendaagse industrieën wordt gebruikt vanwege de grote draagbaarheid, de sterke weerstand tegen de elementen en het gemak waarmee het kan worden gefabriceerd. Aluminiumlegeringen zijn van onschatbare waarde in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie, de scheepvaart en de woning- en bouwindustrie. Maar de uitdagingen bij het lassen van aluminium zijn anders dan bij het lassen van andere metalen, deels vanwege de hoge thermische geleidbaarheid, de snelheid van oxidevorming en de vervormings- en scheureigenschappen van aluminium tijdens het lasproces. Kennis van de eigenschappen en kenmerken van verschillende aluminiumlegeringen is belangrijk bij de keuze van het materiaal dat past bij een bepaalde taak.

Niet elke aluminiumlegering is even lasbaar, terwijl sommige goed geschikt zijn voor traditioneel lassen en andere een speciale lasprocedure nodig hebben, zoals wrijvingsroerlassen. De keuze van de legering en de lasmethode hangt af van factoren als sterkte, corrosiebestendigheid, vervormbaarheid en de mogelijkheid van warmtebehandeling. Oppervlakken moeten ook goed worden voorbereid, toevoegmetalen moeten compatibel zijn en er moet rekening worden gehouden met nabehandelingen om lasverbindingen van hoge kwaliteit te krijgen.

Het artikel geeft een diepgaand rapport over de beste soorten aluminiumlegeringen om te lassen, hun eigenschappen, de voordelen die gepaard gaan met het gebruik ervan, aanbevelingen om op te volgen en de uitdagingen die je kunt verwachten bij het lassen van deze soorten aluminiumlegeringen. Op basis van deze kennis zullen professionals in staat zijn om duurzame, betrouwbare en goed presterende lasconstructies te maken voor diverse industriële en structurele toepassingen.

Wat is aluminiumlegeringen

Aluminiumlegeringen zijn materialen die worden gebruikt door andere metalen aan aluminium toe te voegen om de eigenschappen ervan te verbeteren, zoals sterkte, corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid of lasbaarheid. Zuiver aluminium is zwak, licht, zacht en zeer goed bestand tegen corrosie. Door extra elementen (zoals koper (Cu), magnesium (Mg), silicium (Si), mangaan (Mn) of zink (Zn)) te mengen, kunnen ingenieurs legeringen maken die geschikt zijn voor verschillende soorten toepassingen, zoals ruimtevaart, auto-onderdelen, scheepvaart en bouwconstructies.

Een paar punten van aluminiumlegeringen

• Verbeterde kracht: Legeren zorgt voor een hogere sterkte in vergelijking met onvervalst aluminium.
• Corrosiebestendigheid: Sommige legeringen bevatten magnesium en andere legeringen met de reputatie om roest en corrosie veroorzaakt door omgevingsfactoren te weerstaan.
• Lasbaarheid: Andere aluminiumlegeringen zijn gemakkelijk te lassen, maar sommige hebben de neiging om te barsten.
• Categorieën:
• Mechanisch bewerkte smeedlegeringen: (toepassing op) geëxtrudeerd, platen, vellen (bijv. 1xxx, 5xxx, 6xxx series).
• Gietlegeringen: Deze worden gemaakt door een stroom gesmolten aluminium in mallen te gieten om complexe types te maken.

Eenvoudig gezegd hebben aluminiumlegeringen de lichtgewicht, corrosiebestendige eigenschappen van aluminium met extra gunstige eigenschappen die nodig zijn om te voldoen aan de behoeften van een industriële toepassing.

De aluminiumlegeringen kennen

Aluminiumlegeringen zijn onderverdeeld in smeedlegeringen en gietlegeringen. Mechanisch bewerkte legeringen worden gesmeed tot platen, platen of extrusies, maar gietlegeringen hebben de vorm van gegoten gesmolten aluminium in mallen. Smeedlegeringen worden verder onderverdeeld in series volgens de legeringselementen:

• 1xxx serie (zuiver aluminium) - Bevat voornamelijk aluminium met een zuiverheid van 99 procent of hoger. Dergelijke legeringen zijn zacht, zeer corrosievrij en gemakkelijk te lassen.
• 2xxx serie (Al-Cu legeringen) -Ze hebben een hoge sterkte, maar ze hebben een verminderde corrosiebestendigheid en ze zijn moeilijker te lassen omdat ze vatbaarder zijn voor barsten.
• 3xxx serie (Al-Mn legeringen) -Goede corrosiebestendigheid, gemiddelde sterkte en goede lasbaarheid.
• 4xxx serie (Al-Si legeringen) -Ze zijn doorgaans middelmatig lasbaar en worden gebruikt in de auto- en luchtvaartindustrie.
• 5xxx serie (Al-Mg legeringen) - Goede corrosiebestendigheid, hoge sterkte en goede lasbaarheid.
• 6xxx serie (Al-Mg-Si legeringen) -Goede sterkte en corrosiebestendigheid; matig lasbaar.
• 7xxx serie (Al-Zn-Mg-Cu legeringen) -super hoge sterkte met lage lasbaarheid en gevoelig voor scheuren.
• De keuze van de legering is van grote invloed op het vermogen om te lassen en het vermogen om aan elkaar te worden gelast, waarbij de kwaliteit van de verbinding ook op deze manier wordt beïnvloed.

Omstandigheden die de lasbaarheid beïnvloeden

Aluminiumlegeringen kunnen worden gelast, afhankelijk van verschillende factoren:

• Legeringselementen: Dit zijn elementen zoals magnesium (Mg), silicium (Si), koper (Cu) en zink (Zn) die de lasbaarheid beïnvloeden. Koper: Hoge kopergehaltes, zoals in legeringen uit de 2xxx serie, kunnen het gemakkelijk lassen verslechteren en de kans op warmscheuren vergroten.
• Thermische geleidbaarheid en smeltpunt: Aluminium geleidt warmte ongeveer vier keer meer dan staal, waardoor de warmte zich gemakkelijk verspreidt en het moeilijk is om een consistent smeltbad te handhaven. Een ander risico dat het lage smeltpunt van aluminium met zich meebrengt, is doorbranden tijdens het lassen.
• Gevoeligheid voor barsten: De legeringen in 2xxx en 7xxx hebben de neiging om te barsten bij het stollen vanwege spanningen die zich concentreren tijdens het afkoelen.
• Oxidatie van het oppervlak: Aluminium vormt gemakkelijk en spontaan een zeer taaie oxidehuid wanneer het in contact komt met lucht. Deze oxidelaag smelt bij een hoger temperatuurbereik dan het onderliggende metaal en moet worden.

De beste aluminiumlegeringen om op te lassen

5052 legering

Al-Mg (aluminium-magnesium) legering 5052 wordt door velen beschouwd als een van de meest lasvriendelijke legeringen. Dit komt door het hoge magnesiumgehalte en daardoor heeft het een goede weerstand tegen corrosie, vooral in maritieme omgevingen en toepassingen in chemische processen.

Toepassingen: Gematigd tot hoge sterkte, hoge ductiliteit en bovengemiddelde corrosiebestendigheid.

Voordelen:

• Zeer goed lasbaar met TIG- of MIG-technieken.
• Niet bestand tegen vervorming en warmscheuren tijdens het lassen.
• Heeft uitstekende lasbestendige corrosie-eigenschappen.

Materialen: Mariene constructies, chemische tanks, autopanelen, dakplaten en industriële apparatuur.

Legering 5083

Aluminium-magnesiumlegering 5083 heeft een hoge sterkte bij lage temperaturen en is daarom toepasbaar in de scheepvaart en cryogene toepassingen. Het is bestand tegen corrosie, vooral in industrieel en zeewater.

Kenmerken: Extra hoge sterkte, goede corrosiebescherming, goede weerstand tegen vermoeiing.

Voordelen:

• Uitstekende lasbaarheid met een minimale voorbereiding na het lassen.
• Zeer goed bestand tegen spanningsscheuren en corrosie.
• Inzetbaar in toepassingen die een hoge structurele integriteit vereisen, zoals toepassingen voor zwaar gebruik.

Toepassingen: Scheepsbouw, drukvaten en tanks, autoframes en -uitrusting en transportuitrusting.

5754 legering

Een andere Al-Mg legering is A-Mg 5754 die kan worden omschreven als middelsterk met een hoge corrosiebestendigheid en hoge vervormbaarheid. Het bereikt ook structurele sterkte en lasbaarheid en daarom wordt het vaak gebruikt waar structurele sterkte en lasbaarheid belangrijk zijn.

Kenmerken: Matige sterkte, hoge vervormbaarheid, corrosiebestendig.

Voordelen:

• Uitstekend lassen met de beschikbare lasmethoden.
• Uitstekende corrosie in mariene en industriële omstandigheden.
• Heeft een goede vervormbaarheid en redelijk goede sterkte, zelfs bij lassen.

Toepassingen: Carrosseriepanelen, structuurpanelen, bouwbekleding en marine.

6061 legering

Al-Mg-Si legering met de samenstelling 6061 wordt veel gebruikt in constructies en ruimtevaart. Het is een compromis tussen taaiheid, corrosiebestendigheid en bruikbaarheid.

Type woningen: Middelhoge sterkte, zeer goede corrosiebestendigheid en matige vervormbaarheid.

Voordelen:

• Kan worden gelast met TIG of MIG met eventueel voorverwarmen nodig op dikke secties.
• De mechanische eigenschappen worden hersteld door een warmtebehandeling na het lassen.
• Met een uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht is het geschikt voor gebruik in structurele onderdelen.

Toepassingen: Vliegtuigconstructies, pijpleidingen, auto-onderdelen, brugconstructies en structurele producten.

6063 legering

Al-Mg-Si legering (6063) is een andere architecturale en decoratieve Al legering die een gladde afwerking op het oppervlak heeft en bestand is tegen corrosie.

Eigenschappen: Een sterke of gemiddelde sterkte, goede corrosiebestendigheid, een goede oppervlakteafwerking.

Voordelen:

• Blinkt uit in lasbaarheid van alle diktes.
• Ook bestand tegen corrosie, ook buiten en in de architectuur.
• Glad oppervlak kan worden geanodiseerd en gemarkeerd met decor.

Toepassingen: Architecturale structuur, raamkozijnen, deuren, gordijngevels en profielen.

Legering 1100

Aluminiumlegering 1100 lijkt bijna een zuivere aluminiumlegering (het is 99% aluminium). Het is zacht, buigzaam en zeer gemakkelijk te lassen, dus het is geschikt voor toepassingen waarbij weerstand belangrijker is dan sterkte.

Hoge ductiliteit: Uitstekende corrosiebestendigheid, lage sterkte.

Voordelen:

• Zeer gemakkelijk lasbaar met weinig tot geen voorbereiding.
• Zeer goed bestand tegen corrosie, zelfs tegen zware chemicaliën.
• Buigt, vormt en kneedt heel gemakkelijk.
• Toepassingen: Dak, gevelbekleding, chemische apparatuur, keukenobjecten en toepassingen met lage sterkte.

1350 legering

Een andere zeer zuivere aluminiumlegering die wordt gebruikt in de elektrische en chemische industrie is1350. Het is ongelooflijk sterk en heeft een grote weerstand tegen corrosie en is zeer goed lasbaar en is een zeer betrouwbaar metaal als het wordt gebruikt in gespecialiseerde omgevingen.

Voordelen: Corrosiebestendig, uitstekende lasbaarheid en laag gewicht.

Voordelen:

• Gemakkelijk te lassen op een conventionele manier.
• Licht in gewicht, dus toepasbaar in verplaatsbare machines.
• Is bestand tegen corrosie en heeft een lange levensduur, zelfs in chemische omgevingen of zeewater.
• Toepassingen: Verwerkingsapparatuur, leidingen, elektrische rails en tanks voor chemische opslag.

Aluminiumlegeringen, hun belangrijkste eigenschappen en hun lasbaarheid

De technische tabel hieronder bevat een lijst met de volledige eigennamen van de aluminiumlegeringen, hun belangrijkste eigenschappen en hun lasbaarheid:

Dit is een versie die de juiste legeringsnamen gebruikt als referentie in technische boeken en ruimtevaart/industriële termen.

De soorten aluminiumlegeringen

Aluminiumlegeringen worden ingedeeld in twee grote groepen, namelijk: smeedlegeringen en gietlegeringen. Elk type heeft specifieke eigenschappen, toepassingen en lasbaarheid.

1. Aluminiumlegeringen, smeedwerk

De mechanisch bewerkte platen, folies, staven of extrusies zijn gemaakt van smeedlegeringen. Ze worden op basis van hun samenstelling onderverdeeld in twee series:

Niet-warmtebehandelbare legeringen:

• Deze legeringen kunnen geen sterkte bereiken door middel van deze warmtebehandelingen maar door koud werk In plaats daarvan zijn er de 1000, 3000 en 5000 series. Ze zijn zeer corrosiebestendig en hebben een goede lasbaarheid, waardoor ze worden gebruikt als scheepsconstructies, dakbedekking en chemische verwerkingsapparatuur.

Warmtebehandelbare legeringen:

•  Een oplosmiddelhoudende behandeling van deze legeringen kan ook voor sterkte zorgen. Voorbeelden zijn 2000, 6000 en 7000 series. Ze zijn sterk, maar kunnen moeilijk te lassen zijn, waarvoor in sommige gevallen speciale methoden nodig zijn. Toepassingen zijn de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en constructieframes.

2. Gieten van aluminiumlegeringen

De aluminium gieten legeringen worden gerealiseerd door gesmolten legeringen in gietstukken te gieten. Ze zijn toepasbaar in complexe vormen die moeilijk te maken zijn met smeedprocessen. De gietlegeringen kunnen warmtebehandelbaar of niet-warmtebehandelbaar zijn en bieden een gelijkmatig evenwicht van sterkte, corrosiebestendigheid en bewerkbaarheid. Typische toepassingen zijn motorblokken, auto-onderdelen en machines.

Het is cruciaal om de aard van de aluminiumlegering te begrijpen bij het kiezen van het juiste materiaal voor het lassen, omdat dit waarschijnlijk de mechanische eigenschappen, corrosiebestendigheid en kwaliteit van de verbindingen beïnvloedt.

Hardste aluminiumlegeringen om te lassen

Legering 2024

Al-Cu materiaal met hoge sterkte, gebruikt in de ruimtevaartindustrie en vergelijkbare toepassingen met hoge spanning.

Uitdagingen:

• Heeft de neiging om gevoelig te zijn voor warmscheuren bij het lassen.
• Vereist speciale methoden en vulmetalen.
• Moet worden gevolgd door een warmtebehandeling na het lassen om de mechanische eigenschappen te herstellen.

2219 legering

Kenmerken: Hoge sterkte Al-Cu legering die wordt toegepast in ruimtevaart en raketonderdelen.

Uitdagingen:

• Erg moeilijk om te lassen omdat het kan barsten en vervormen.
• En vereist grote vaardigheid in het verhitten en perfect lassen.

7075 legering

Kenmerken: Een Al-Zn-Mg-Cu legering die enorm sterk is en meestal wordt gebruikt in luchtvaart- en militaire producten.

Uitdagingen:

• Slecht lasbaar; ze mogen niet op conventionele wijze worden gelast.
• Zeer gevoelig voor spanningscorrosie.
• Meestal worden wrijvingsroerlassen of andere speciale processen gebruikt.

Technieken voor het lassen van aluminium

Het is net zo belangrijk om de juiste lasmethode te kiezen als de juiste legering. De meest gebruikte aluminium lasmethoden zijn:

• TIG-lassen (GTAW): Er kunnen fijne en schone lassen worden geproduceerd, maar het is geschikt voor dunne materialen. Het is gebruikelijk bij legeringen 1xxx, 5xxx en 6xxx.
• MIG-lassen (GMAW): Biedt snellere neersmeltsnelheden, kan worden gebruikt met dikkere secties en is vaak het voorkeurslasproces in de industrie om aluminiumlegeringen van de 5xxx en 6xxx series te lassen.
• Vulmetalen: Het is belangrijk om het juiste vulmetaal te kiezen. Zo zijn 5356 vulmiddelen toepasbaar op 5xxx legeringen en 4043 op 6xxx.
• Voorverwarmen en naverwarmen: Behandeling: Voorverwarmen voorkomt problemen met thermische schokken en scheuren, vooral bij dikke onderdelen. Bepaalde legeringen hebben kunstmatige veroudering nodig om na het lassen weer sterk te worden.

Praktische suggesties voor het lassen van aluminiumlegeringen

Samenstellingen van aluminium lassen Aluminium kan gemakkelijk worden gelast, maar deze bewerking vereist extra planning en techniek omdat aluminium een hoog warmtegeleidingsvermogen heeft, de neiging heeft om oxidelagen te laten groeien en gemakkelijk kan vervormen of breken. De juiste legering en techniek kunnen de sterkte van de las en de kwaliteit aanzienlijk verbeteren. Hieronder volgen een aantal suggesties:

1. Selecteer de juiste legering voor het gebruik

• In mariene, chemische en corrosiegevoelige omgevingen: 5052, 5083 en 5754 zijn de perfecte keuze.
• Matige sterkte: 6061 en 6063 worden meestal gebruikt voor stevige constructies.
• Om te gebruiken als decoratie of als materiaal met lage sterkte: 1100, 1350 kunnen worden gebruikt.
• Vermijd legeringen: zoals 2024, 2219 en 7075, tenzij gespecialiseerde methoden zoals wrijvingsroerlassen worden gebruikt.

2. Kies het juiste lasproces

• TIG (GTAW): Is een nauwkeurig en schoon proces en wordt vaak gebruikt bij het lassen van dunne secties. Het meest geschikt voor 5052, 5083, 6061 en 1100.
• Metaal inert gas (GMAW): Gebruikt de industriestandaard MIG (metaal inert gas of gas-metaalboog). Wordt sneller toegepast als dikker metaal nodig is; wordt vaak toegepast in industriële toepassingen. Geschikt voor 5052, 6061 en 5754.
• Wrijvingsroerlassen (FSW): Deze lastechniek is het meest productief bij legeringen met een hoge sterkte zoals 7075 en 2219, waarbij smeltlassen niet wordt aanbevolen.

3. Oppervlaktevoorbereiding

• Reinig het oppervlak van de aluminiumoxide met een roestvaststalen borstel of een chemisch reinigingsmiddel voordat u gaat lassen.
• Zorg ervoor dat het oppervlak niet olieachtig of nat is, anders kan het materiaal poreus zijn en zwakke schakels hebben.

4. Verwarmingsingang regelen

• Aluminium geleidt warmte te snel en daardoor veroorzaakt oververhitting vervorming, doorbranden of sterkte.
• Minimaliseer lange laspassen en onjuiste elektrodeafmetingen en gebruik voorverwarming (waar nodig) voor een gelijkmatige warmteverdeling.

5. Gebruik compatibele toevoegmaterialen

• Om sterkte te behouden en corrosie te voorkomen, moet de vullegering overeenkomen met het basismetaal.
• Enkele veel voorkomende vullegeringen zijn de 4045, 5356 en 5556 vullegeringen, afhankelijk van de basis van het aluminium.

6. Behandelingen na het lassen

• In het geval van legeringen die een warmtebehandeling vereisen, zoals 6061 of 2024, moet een warmtebehandeling na het lassen worden uitgevoerd om de mechanische eigenschappen te herstellen.
• Meer corrosiebestendigheid kan worden verkregen door anodiseren of andere beschermende coatings als het gaat om mariene of andere corrosieve omgevingen.

7. Minimaliseer vervorming

• Verspringend lassen, klemmen en hechtlassen kunnen helpen om kromtrekken of spanning te verminderen.
• Om de extra warmte op dunne platen te absorberen, kunnen steunbalken of koelplaten worden gebruikt.
• Deze nuttige suggesties garanderen robuuste, taaie en corrosiebestendige gelaste gelijkmatigheid in aluminium en minimaliseren de kans op barsten, vervorming of vastlopen.

Conclusie

Het lassen van aluminiumlegeringen vereist een soort evenwicht tussen materiaalkeuze, procedure en thermische behandeling na het lassen om robuuste, stabiele en corrosiebestendige verbindingen te verkrijgen. Van de grote verscheidenheid aan beschikbare aluminiumlegeringen hebben 5052, 5083, 5754, 6061, 6063, 1100 en 1350 de beste eigenschappen op het gebied van corrosiebestendigheid, taaiheid en fabricagegemak om succesvol gelast te kunnen worden. Dit type legering komt veel voor in industrieën zoals de scheepvaart, de automobielindustrie, de luchtvaartindustrie en de constructie-industrie vanwege de gemiddelde tot hoge sterkte met goede lasbaarheid. Daarentegen zijn de legeringen met hoge sterkte bij de hogere eindsterktes op het legeringsspectrum (2024, 2219 en 7075) bijzonder moeilijk te lassen omdat ze gevoelig zijn voor warmscheuren, vervorming en het verlies van sterkte-eigenschappen, waarvoor speciale lasmethoden (wrijvingsroerlassen, gecontroleerde warmtebehandeling) of speciale warmtebehandelingen nodig zijn.

Dergelijke praktische aspecten zoals de voorbereiding van het aanhechtingsoppervlak, temperatuur, het gebruik van geschikte vulmiddelen en nabehandelingen zijn belangrijk voor een optimaal gebruik van gelaste constructies van aluminium. Door de eigenschappen, voordelen en nadelen van elke legering te kennen, kunnen ingenieurs en constructeurs weloverwogen beslissingen nemen die zullen leiden tot voldoende structurele sterkte en een lange levensduur. Door de juiste aluminiumlegering te kiezen en de juiste lasprocedures te volgen, kunnen hoge kwaliteit en veiligheid bij het lassen gegarandeerd worden, waardoor de veiligheid en efficiëntie van alle industriële en architectonische en technologische producten en toepassingen toeneemt.

FAQs

1. Wat zijn de gemakkelijkste aluminiumlegeringen om te lassen?

Legeringen 5052, 5083, 5754, 6061, 6063, 1100 en 1350 zijn het gemakkelijkst te lassen. De legeringen hebben een goede corrosiebestendigheid, hoge ductiliteit en zeer weinig kans op scheuren tijdens het lassen, waardoor de legering geschikt is voor de meeste industriële en constructieve toepassingen.

2. Waarom zijn bepaalde aluminiumlegeringen moeilijk te lassen?

Legeringen zoals 2024, 2219, 7075 zijn moeilijk te lassen vanwege de hoge sterkte en dat het warmtebehandeld kan worden, dat ze de neiging hebben om warmscheuren te ontwikkelen, vervorming en dit zijn enkele van de risico's die ze lopen tijdens het conventionele smeltlasproces, de mogelijkheid om de mechanische eigenschappen te verliezen. Speciale verbindingsprocessen, zoals wrijvingsroerlassen, zijn meestal ook nodig om sterke en defectvrije verbindingen te produceren.

3. Wat zijn de beste manieren om aluminium te lassen?

De beste methoden zijn onder andere het goed reinigen van het oppervlak om de oxidelagen te verwijderen, zorgvuldige controle van de warmte-inbreng, soorten toevoegmetaal die compatibel zijn met elkaar, klem- of hechtlassen om vervorming te minimaliseren en eventuele nabehandelingen zoals warmtebehandeling of beschermende coating. Deze werkwijzen resulteren effectief in hoge, sterke en duurzame lassen en corrosiewering.