Care aliaje de aluminiu sunt cele mai bune pentru sudare?

Care Aliajele de aluminiu sunt cele mai bune pentru sudare? Aluminiul a devenit cel mai popular dintre metalele utilizate în industriile contemporane datorită portabilității sale ridicate, rezistenței puternice la elemente și ușurinței de fabricare. Aliajele sale sunt de neprețuit în industria aerospațială, auto și navală, precum și în industria locuințelor și a construcțiilor. Dar provocările create de sudarea aluminiului sunt diferite de sudarea altor metale, în parte din cauza conductivității termice ridicate, a vitezei de formare a oxizilor și a caracteristicilor de distorsiune și fisurare ale aluminiului în procesul de sudare. Cunoașterea proprietăților și a caracteristicilor diferitelor aliaje de aluminiu este importantă în alegerea materialului care se potrivește unei anumite sarcini.

Nu orice aliaj de aluminiu este la fel de sudabil, în timp ce unele sunt bine adaptate la sudarea tradițională, altele au nevoie de o procedură specială de sudare, cum ar fi sudarea prin frecare. Alegerea aliajului și a metodei de sudare depinde de factori precum rezistența, rezistența la coroziune, ductilitatea și capacitatea de tratare termică. De asemenea, suprafețele trebuie să fie pregătite corespunzător, metalele de adaos trebuie să fie compatibile, iar tratamentele post-sudare trebuie luate în considerare pentru a obține joncțiuni de înaltă calitate.

Articolul va oferi un raport aprofundat cu privire la cele mai bune tipuri de aliaje de aluminiu pentru a fi sudate, caracteristicile acestora, beneficiile asociate cu utilizarea lor, recomandările de urmat și provocările la care trebuie să vă așteptați atunci când sudați aceste tipuri de aliaje de aluminiu. Pe baza acestor cunoștințe, profesioniștii vor fi în măsură să realizeze structuri sudate durabile, fiabile și performante în diverse aplicații industriale și structurale.

Ce sunt aliajele de aluminiu

Aliajele de aluminiu sunt materiale utilizate prin adăugarea altor metale la aluminiu pentru a-i spori calitățile, cum ar fi rezistența, rezistența la coroziune, prelucrabilitatea sau sudabilitatea. Aluminiul pur este slab, ușor, moale și foarte rezistent la coroziune. Prin amestecarea unor elemente suplimentare (cum ar fi cuprul (Cu), magneziul (Mg), siliciul (Si), manganul (Mn) sau zincul (Zn)), inginerii pot realiza aliaje potrivite pentru o varietate de tipuri de aplicații, inclusiv aerospațiale, piese auto, structuri marine și de construcții.

Câteva aspecte ale aliajelor de aluminiu

• Putere sporită: Aliajul conferă o rezistență ridicată în comparație cu aluminiul nealterat.
• Rezistență la coroziune: unele aliaje includ magneziu și alte aliaje cu reputația de a rezista la ruginire și coroziune cauzate de condițiile de mediu.
• Sudabilitate: Alte aliaje de aluminiu sunt ușor de sudat, dar unele tind să crape.
• Categorii:
• Aliaje forjate prelucrate mecanic: (aplicare la) extrudate, plăci, foi (de exemplu, seriile 1xxx, 5xxx, 6xxx).
• Aliaje de turnare: Acestea sunt create prin turnarea unui flux de aluminiu topit în matrițe pentru a crea tipuri complexe.

Pe scurt, aliajele de aluminiu au proprietățile ușoare și rezistente la coroziune ale aluminiului, cu calități favorabile suplimentare necesare pentru a răspunde nevoilor unei aplicații industriale.

Cunoașterea aliajelor de aluminiu

Aliajele de aluminiu au fost împărțite în aliaje forjate și aliaje turnate. Aliajele prelucrate mecanic sunt forjate în foi, plăci sau extrudate, dar aliajele turnate sunt sub formă de aluminiu topit turnat în matrițe. Aliajele forjate sunt în continuare împărțite în serii în funcție de elementele de aliere:

• Seria 1xxx (aluminiu pur) - Conține în principal aluminiu cu o puritate de 99 % sau mai mult. Aceste aliaje sunt moi, foarte puțin corozive și ușor de sudat.
• Seria 2xxx (aliaje Al-Cu) -Acestea au o rezistență ridicată, dar au o rezistență redusă la coroziune și sunt mai greu de sudat deoarece sunt mai predispuse la fisurare.
• Seria 3xxx (aliaje Al-Mn) -Rezistență bună la coroziune, rezistență moderată și sudabilitate bună.
• Seria 4xxx (aliaje Al-Si) -Acestea au de obicei o sudabilitate medie și sunt utilizate în aplicații auto și aerospațiale.
• Seria 5xxx (aliaje Al-Mg) - Rezistență bună la coroziune, rezistență ridicată și sudabilitate bună.
• Seria 6xxx (aliaje Al-Mg-Si) -Rezistență bună și rezistență la coroziune; sudabilitate moderată.
• Seria 7xxx (aliaje Al-Zn-Mg-Cu) -rezistență foarte mare cu capacitate redusă de sudare și predispuse la fisurare.
• Alegerea aliajului are o influență majoră asupra capacității sale de a fi sudat și asupra capacității sale de a fi sudat împreună, calitatea îmbinării fiind, de asemenea, influențată în acest mod.

Condiții care afectează sudabilitatea

Aliajele de aluminiu pot fi sudate, în funcție de o serie de factori:

• Elemente de aliere: Acestea sunt elemente precum magneziul (Mg), siliciul (Si), cuprul (Cu) și zincul (Zn) care afectează sudabilitatea. Cupru: Nivelurile ridicate de cupru, ca în aliajele din seria 2xxx, pot înrăutăți sudarea ușoară și pot face mai probabilă apariția fisurilor la cald.
• Conductivitate termică și punct de topire: Aluminiul conduce căldura de aproximativ patru ori mai mult decât oțelul, ceea ce face ca căldura să se răspândească ușor și permite menținerea cu greu a unui strat de sudură consistent. Un alt risc pe care îl prezintă punctul de topire scăzut al aluminiului este arderea în timpul sudării.
• Susceptibilitate la fisurare: Aliajele din 2xxx și 7xxx au tendința de a se fisura la solidificare din cauza tensiunilor concentrate în timpul răcirii.
• Oxidarea suprafeței: Aluminiul formează ușor și spontan un strat de oxid foarte dur în contact cu aerul. Acest strat de oxid fuzionează la o temperatură mai ridicată decât metalul de bază și ar trebui să fie.

Cele mai bune aliaje de aluminiu pentru sudare

Aliaj 5052

Aliajul Al-Mg (aluminiu-magneziu) 5052 este considerat de mulți ca fiind unul dintre cele mai ușor de sudat aliaje. Acest lucru se datorează conținutului său ridicat de magneziu și, prin urmare, are o bună rezistență la coroziune, în special în medii marine și aplicații în prelucrarea chimică.

Aplicații: Rezistență moderată până la ridicată, ductilitate ridicată și rezistență la coroziune peste medie.

Avantaje:

• Sudabilitate foarte bună cu tehnici TIG sau MIG.
• Nu sunt rezistente la deformare și crăpare la cald în timpul sudării.
• Are proprietăți excelente de rezistență la coroziune prin sudare.

Materiale: Structuri marine, rezervoare chimice, panouri auto, foi pentru acoperișuri și echipamente industriale.

Aliaj 5083

Aliajul aluminiu-magneziu 5083 are o rezistență ridicată la temperaturi scăzute și, prin urmare, este aplicabil în domeniul marin și criogenic. Rezistă la coroziune, în special în apă industrială și de mare.

Caracteristici: Rezistență foarte mare, protecție bună la coroziune, rezistență bună la oboseală.

Avantaje:

• Sudabilitate excelentă cu o pregătire minimă post-sudare.
• Foarte rezistent la fisurare și coroziune.
• Se utilizează în aplicații care necesită o integritate structurală ridicată, cum ar fi cele implicate în aplicații grele.

Aplicații: Construcții navale, vase sub presiune și rezervoare, cadre și echipamente auto și echipamente de transport.

5754 Aliaj

Un alt aliaj Al-Mg este A-Mg 5754, care poate fi descris ca un aliaj cu rezistență medie, rezistență ridicată la coroziune și formabilitate ridicată. De asemenea, realizează rezistență structurală, precum și sudabilitate și de aceea este utilizat în mod obișnuit acolo unde rezistența structurală este esențială, precum și sudabilitatea.

Caracteristici: Rezistență moderată, ductilitate ridicată, este rezistent la coroziune.

Avantaje:

• Sudare superbă cu metodele de sudare disponibile.
• Coroziune excelentă în condiții marine și industriale.
• Are o bună formabilitate și o rezistență rezonabil de bună chiar și atunci când este sudat.

Aplicații: Panouri pentru caroserii auto, panouri structurale, placări pentru construcții și marine.

Aliaj 6061

Aliajul Al-Mg-Si cu compoziția 6061 a fost utilizat pe scară largă în domeniile structural și aerospațial. Este un compromis între tenacitate, rezistență la coroziune și utilitate.

Tip de proprietăți: Rezistență medie înaltă, rezistență foarte bună la coroziune și ductilitate moderată.

Avantaje:

• Poate fi sudat cu TIG sau MIG, cu o eventuală preîncălzire necesară pe secțiunile groase.
• Proprietățile mecanice sunt recuperate printr-un tratament termic post-sudare.
• Având un raport excelent rezistență/greutate, este potrivit pentru utilizarea în piese structurale.

Aplicații: Structuri de avioane, conducte, componente auto, structuri de poduri și produse structurale.

Aliaj 6063

Aliajul Al-Mg-Si (6063) este un alt aliaj Al arhitectural și decorativ care se remarcă printr-un finisaj neted al suprafeței sale și prin capacitatea de a rezista la coroziune.

Proprietăți: O rezistență puternică sau moderată, o bună rezistență la coroziune, un finisaj de suprafață bun.

Avantaje:

• Excels în sudabilitatea tuturor tipurilor de grosime.
• Capacitatea de a rezista la coroziune, de asemenea, inclusiv în aer liber și arhitectură.
• Suprafața netedă poate fi anodizată și marcată cu decor.

Aplicații: Structură arhitecturală, rame de ferestre, uși, pereți cortină și extrudate.

Aliaj 1100

Aliajul de aluminiu 1100 poate părea aproape un aliaj de aluminiu pur (este aluminiu 99%). Este moale, ductil și foarte ușor de sudat, astfel încât este potrivit atunci când rezistivitatea este problema mai degrabă decât rezistența.

Ductilitate ridicată: Rezistență excelentă la coroziune, rezistență scăzută.

Avantaje:

• Foarte ușor de sudat, cu puțină sau deloc pregătire.
• Rezistență foarte bună la coroziune, chiar și la substanțe chimice severe.
• Se îndoaie, se modelează și se modelează foarte ușor.
• Aplicații: Acoperiș, siding, echipamente chimice, obiecte de bucătărie și aplicații cu rezistență redusă.

Aliaj 1350

Un alt aliaj de aluminiu de înaltă puritate aplicabil în industria electrică și chimică este1350. Este incredibil de puternic și are o rezistență mare la coroziune, precum și este foarte sudabil și este un metal foarte fiabil atunci când este utilizat în medii specializate.

Avantaje: Imune la coroziune, capacitate excelentă de sudare și greutate redusă.

Avantaje:

• Ușor de sudat în mod convențional.
• Greutate redusă, prin urmare aplicabile în mașini transportabile.
• Este rezistent la coroziune și are o durată de viață lungă chiar și în medii chimice sau cu apă de mare.
• Aplicații: Echipamente de prelucrare, conducte, bare electrice și rezervoare de depozitare a substanțelor chimice.

Aliaje de aluminiu, precum și proprietățile lor majore și capacitatea de a fi sudate

Tabelul tehnic de mai jos conține lista numelor proprii complete ale aliajelor de aluminiu, precum și proprietățile lor majore și capacitatea de a fi sudate:

Aceasta este o versiune care utilizează nume de aliaje adecvate de referință în cărți de inginerie și termeni aerospațiali/industriali.

Tipuri de aliaje de aluminiu

Aliajele de aluminiu sunt clasificate în două grupe mari și anume: aliaje forjate și aliaje turnate. Fiecare tip are atribute, utilizări și sudabilitate specifice.

1. Aliaje de aluminiu, forjat

Foi, plăci, folii, bare sau extrudate prelucrate mecanic sunt fabricate din aliaje forjate. Acestea sunt subdivizate în două serii în funcție de compoziția lor:

Aliaje netratabile termic:

• Aceste aliaje nu pot obține rezistență prin intermediul acestor tratamente termice, ci prin prelucrare la rece Exemplele includ seriile 1000, 3000 și 5000. Acestea sunt foarte rezistente la coroziune și au o bună sudabilitate, fiind astfel utilizate ca structuri marine, acoperișuri și aparate de prelucrare chimică.

Aliaje tratabile termic:

•  Tratarea acestor aliaje prin solubilizare poate oferi, de asemenea, rezistență. Exemple sunt seriile 2000, 6000 și 7000. Sunt puternice, dar pot fi dificil de sudat, în unele cazuri necesitând metode speciale. Aplicațiile sunt aerospațiale, auto și structuri.

2. Turnarea aliajelor de aluminiu

The aluminiu turnat sunt realizate prin turnarea aliajului topit în piese turnate. Acestea sunt aplicabile în formele complexe care sunt greu de creat prin procese de forjare. Aliajele de turnare pot fi tratate termic sau netratate și oferă un echilibru echilibrat de rezistență, rezistență la coroziune și prelucrabilitate. Utilizările tipice includ blocuri motor, piese auto și utilaje.

Este esențial să se înțeleagă natura aliajului de aluminiu atunci când se alege materialul adecvat pentru a fi utilizat în sudare, deoarece acest lucru poate influența proprietățile mecanice, rezistența la coroziune, precum și calitatea îmbinărilor.

Cele mai greu de sudat aliaje de aluminiu

Aliaj 2024

Material Al-Cu de înaltă rezistență, utilizat în industria aerospațială și în aplicații similare de înaltă tensiune.

Provocări:

• Are tendința de a fi predispus la fisuri la cald atunci când este sudat.
• Necesită metode speciale și metale de adaos.
• Trebuie să fie urmat de un tratament termic post-sudură pentru a recâștiga proprietățile mecanice.

Aliaj 2219

Caracteristici: Aliaj Al-Cu de înaltă rezistență care se aplică în industria aerospațială și în componentele rachetelor.

Provocări:

• Foarte greu de sudat, deoarece se poate fisura și deforma.
• Și necesită o mare îndemânare în încălzire și o sudură perfectă.

Aliaj 7075

Caracteristici: Un aliaj Al-Zn-Mg-Cu cu o rezistență extrem de ridicată, utilizat de obicei în industria aerospațială și militară.

Provocări:

• Slaba sudabilitate; nu trebuie să fie sudate convențional.
• Foarte sensibile la coroziunea sub tensiune.
• De obicei, se utilizează sudarea prin frecare sau alte procese speciale.

Tehnici de sudare a aluminiului

Este imperativ să alegeți procedura de sudare adecvată, la fel cum este și alegerea aliajului adecvat. Cele mai utilizate metode de sudare a aluminiului sunt:

• Sudare TIG (GTAW): Se pot produce suduri fine și curate, însă este adecvat pentru materiale subțiri. Este comună în cazul aliajelor 1xxx, 5xxx și 6xxx.
• Sudare MIG (GMAW): Oferă rate de depunere mai rapide, poate fi utilizat cu secțiuni mai groase și este adesea procesul de sudură ales în industrie pentru sudarea aliajelor de aluminiu din seriile 5xxx și 6xxx.
• Metale de umplutură: Este important să se selecteze metalul de umplutură adecvat. Astfel, materialele de umplutură 5356 sunt aplicabile aliajelor 5xxx și 4043 aliajelor 6xxx.
• Preîncălzire și postîncălzire: Tratament: Preîncălzirea evită problemele asociate cu șocul termic și fisurarea, în special în cazul componentelor groase. Anumite aliaje vor avea nevoie de îmbătrânire artificială pentru a-și recăpăta rezistența după sudare.

Sugestii practice în sudarea aliajelor de aluminiu

Compozițiile aluminiului Sudarea aluminiului Aluminiul poate fi ușor sudat, dar această operațiune necesită o planificare și o tehnică suplimentare, deoarece aluminiul are o conductivitate termică ridicată, tendința de a dezvolta straturi de oxid și poate fi ușor deformat sau fracturat. Aliajul potrivit și tehnica pot spori considerabil rezistența sudurii și calitatea acesteia. Următoarele sunt sugestii de lucru:

1. Selectați aliajul potrivit pentru utilizare

• În medii marine, chimice și predispuse la coroziune: 5052, 5083 și 5754 sunt alegerea perfectă.
• Rezistență moderată: 6061, 6063 sunt utilizate mai ales în construcțiile robuste.
• Pentru utilizare în decorațiuni sau ca materiale cu rezistență redusă: 1100, 1350 pot fi utilizate.
• Evitați aliajele: cum ar fi 2024, 2219 și 7075, cu excepția cazului în care se utilizează metode specializate, cum ar fi sudarea prin fricțiune.

2. Alegerea procesului de sudare adecvat

• TIG (GTAW): Este un proces precis și curat și este adesea utilizat în cazul sudurilor cu secțiuni subțiri. Cel mai potrivit pentru 5052, 5083, 6061 și 1100.
• Gaz inert metalic (GMAW): Utilizează standardul industrial MIG (gaz inert metalic sau arc gaz-metal). Se aplică mai rapid acolo unde este necesar un metal mai gros; se aplică în mod obișnuit în aplicații industriale. Potrivit pentru 5052, 6061 și 5754.
• Friction Stir Welding (FSW): Această tehnică de sudare este cea mai productivă în cazul aliajelor cu rezistență ridicată, cum ar fi 7075 și 2219, pentru care sudarea prin fuziune nu este recomandată.

3. Pregătirea suprafeței

• Înainte de a chema la culcare, curățați suprafața oxidului de aluminiu cu o perie din oțel inoxidabil sau cu un detergent chimic înainte de sudare
• Asigurați-vă că suprafața nu este uleioasă sau umedă, în caz contrar, materialul poate fi poros și poate avea legături slabe.

4. Reglarea intrării de încălzire

• Aluminiul conduce căldura prea repede și, astfel, supraîncălzirea provoacă distorsiuni, arsuri sau rezistență.
• Reduceți la minimum trecerile lungi de sudură și dimensiunile necorespunzătoare ale electrozilor și utilizați preîncălzirea (acolo unde este necesar) pentru a asigura o distribuție uniformă a căldurii.

5. Utilizați metale de adaos compatibile

• Pentru a păstra rezistența și a evita coroziunea, potriviți aliajul de umplere cu metalul de bază.
• Unele dintre aliajele de umplutură comune sunt 4045, 5356 și 5556, în funcție de fundația aluminiului.

6. Tratamente post-sudură

• În cazul aliajelor care necesită tratament termic, cum ar fi 6061 sau 2024, trebuie efectuat un tratament termic post-sudare pentru a restabili proprietățile mecanice.
• Mai multă rezistență la coroziune poate fi obținută prin anodizare sau alte acoperiri de protecție în cazul în care sunt implicate medii marine sau alte medii corozive.

7. Minimizarea distorsiunilor

• Sudurile eșalonate, prinderea și sudarea prin prindere pot ajuta la reducerea deformării sau a stresului.
• Se pot utiliza bare de susținere sau plăci de răcire pentru a absorbi căldura suplimentară pe foi subțiri.
• Aceste sugestii utile garantează robust, dur, și rezistent la coroziune sudate egalitate în aluminiu, și de a minimiza șansa de cracare, malformare, sau crashing.

Concluzie

Sudarea aliajelor de aluminiu necesită un anumit echilibru între selecția materialului, procedura și terapia termică post-sudare pentru a obține îmbinări robuste, stabile și rezistente la coroziune. Din marea varietate de aliaje de aluminiu disponibile, 5052, 5083, 5754, 6061, 6063, 1100 și 1350 prezintă cele mai bune caracteristici în ceea ce privește rezistența la coroziune, ductilitatea și ușurința de fabricare pentru a fi sudate cu succes. Acest tip de aliaj este comun în industrii, cum ar fi industria navală, compania auto, industria aerospațială și industria structurală, datorită rezistenței sale moderate până la ridicate, cu o bună sudabilitate. Dimpotrivă, la rezistențele finale mai ridicate ale spectrului de aliaje (2024, 2219 și 7075), aliajele cu rezistență ridicată sunt deosebit de dificil de sudat deoarece sunt predispuse la fisurare la cald, distorsiune și pierderea proprietăților de rezistență, necesitând fie metode speciale de sudare (sudare prin frecare, tratament termic controlat), fie tratamente termice speciale.

Aspecte practice precum pregătirea suprafeței de fixare, temperatura, utilizarea materialelor de umplutură adecvate, precum și tratamentele post-sudare sunt importante pentru a asigura utilizarea optimă a structurilor sudate din aluminiu. Cunoscând proprietățile, beneficiile și dezavantajele fiecărui aliaj, inginerii și fabricanții pot lua decizii în cunoștință de cauză care vor duce la o rezistență structurală adecvată și la o durată de viață lungă. În cele din urmă, prin selectarea aliajului de aluminiu corect și prin respectarea procedurilor corecte de sudare, se poate asigura o înaltă calitate și siguranță în sudare, sporind securitatea și eficiența tuturor produselor și aplicațiilor industriale și arhitecturale și tehnologice.

Întrebări frecvente

1. Care sunt cele mai ușor de sudat aliaje de aluminiu?

Aliajele 5052, 5083, 5754, 6061, 6063, 1100 și 1350 sunt cele mai ușor de sudat. Aliajele au o bună rezistență la coroziune, ductilitate ridicată și au foarte puține șanse de fisurare în timpul sudării, ceea ce face ca utilizarea aliajului să fie adecvată în majoritatea aplicațiilor industriale și structurale.

2. De ce anumite temperaturi ale aliajelor de aluminiu sunt greu de sudat?

Aliaje precum 2024, 2219, 7075 sunt greu de sudat datorită rezistenței ridicate și faptului că pot fi tratate termic, că au tendința de a dezvolta fisuri la cald, distorsiuni și acestea sunt câteva dintre riscurile cu care se confruntă în timpul procesului convențional de sudare prin fuziune, capacitatea de a-și pierde proprietățile mecanice. Procesele speciale de îmbinare, cum ar fi sudarea prin frecare sunt, de asemenea, de obicei necesare pentru a produce îmbinări puternice și fără defecte.

3. Care sunt cele mai bune practici în sursele de sudură a aluminiului?

Cele mai bune practici implică curățarea corespunzătoare a suprafeței pentru a îndepărta straturile de oxid, controlul atent al aportului de căldură, tipurile de metale de adaos compatibile între ele, prinderea sau sudarea prin prindere, pentru a minimiza orice distorsiune și orice tratament post-sudare, cum ar fi tratamentul termic sau acoperirea de protecție. Aceste practici au ca rezultat în mod eficient suduri înalte, puternice și durabile și anticorozive.