Dengan pertumbuhan aluminium dalam industri fabrikasi kimpalan, dan penerimaannya sebagai alternatif yang sangat baik kepada keluli untuk pelbagai aplikasi, terdapat peningkatan keperluan bagi mereka yang terlibat dengan pembangunan projek aluminium untuk menjadi lebih biasa dengan kumpulan bahan ini. Untuk memahami sepenuhnya aluminium, adalah dinasihatkan untuk bermula dengan membiasakan diri dengan sistem pengenalpastian/penetapan aluminium, pelbagai aloi aluminium yang tersedia dan ciri-cirinya.

Sistem Suhu dan Penetapan Aloi Aluminium- Di Amerika Utara, Persatuan Aluminium Inc. bertanggungjawab untuk peruntukan dan pendaftaran aloi aluminium. Pada masa ini terdapat lebih 400 aluminium tempa dan aloi aluminium tempa serta lebih 200 aloi aluminium dalam bentuk tuangan dan jongkong yang berdaftar dengan Persatuan Aluminium. Had komposisi kimia aloi untuk semua aloi berdaftar ini terkandung dalam Peraturan Persatuan Aluminium.Buku Tealbertajuk “Penentuan Aloi Antarabangsa dan Had Komposisi Kimia untuk Aluminium Tempa dan Aloi Aluminium Tempa” dan dalamBuku Merah Jambubertajuk “Penentuan dan Had Komposisi Kimia untuk Aloi Aluminium dalam Bentuk Tuangan dan Jongkong. Penerbitan ini boleh menjadi sangat berguna kepada jurutera kimpalan semasa membangunkan prosedur kimpalan, dan apabila pertimbangan kimia dan kaitannya dengan kepekaan retak adalah penting.

Aloi aluminium boleh dikategorikan kepada beberapa kumpulan berdasarkan ciri-ciri bahan tertentu seperti keupayaannya untuk bertindak balas terhadap rawatan haba dan mekanikal dan elemen pengaloi utama yang ditambah pada aloi aluminium. Apabila kita mempertimbangkan sistem penomboran/pengenalpastian yang digunakan untuk aloi aluminium, ciri-ciri di atas dikenal pasti. Aluminium tempa dan tuangan mempunyai sistem pengenalpastian yang berbeza. Sistem tempa ialah sistem 4 digit dan tuangan mempunyai sistem tempat 3 digit dan 1 perpuluhan.

Sistem Penamaan Aloi Tempa- Kita akan mempertimbangkan sistem pengenalan aloi aluminium tempa 4 digit terlebih dahulu. Digit pertama (Xxxx) menunjukkan unsur pengaloi utama, yang telah ditambah kepada aloi aluminium dan sering digunakan untuk menggambarkan siri aloi aluminium, iaitu, siri 1000, siri 2000, siri 3000, sehingga siri 8000 (lihat jadual 1).

Digit tunggal kedua (xXxx), jika berbeza daripada 0, menunjukkan pengubahsuaian aloi tertentu, dan digit ketiga dan keempat (xxXX) ialah nombor sewenang-wenangnya yang diberikan untuk mengenal pasti aloi tertentu dalam siri tersebut. Contoh: Dalam aloi 5183, nombor 5 menunjukkan bahawa ia adalah daripada siri aloi magnesium, 1 menunjukkan bahawa ia adalah 1^stpengubahsuaian kepada aloi asal 5083, dan 83 mengenal pastinya dalam siri 5xxx.

Satu-satunya pengecualian untuk sistem penomboran aloi ini adalah dengan aloi aluminium siri 1xxx (aluminium tulen) yang mana, 2 digit terakhir memberikan peratusan aluminium minimum melebihi 99%, iaitu, Aloi 13(50)(99.50% aluminium minimum).

SISTEM PENJAMAAN ALOI ALUMINIUM TEMPA

Jadual 1

Penamaan Aloi Tuang- Sistem penetapan aloi tuangan adalah berdasarkan penetapan perpuluhan 3 digit tambah xxx.x (iaitu 356.0). Digit pertama (Xxx.x) menunjukkan unsur pengaloi utama, yang telah ditambah kepada aloi aluminium (lihat jadual 2).

SISTEM PENJAMAAN ALOI ALUMINIUM TUANG

Jadual 2

Digit kedua dan ketiga (xXX.x) ialah nombor sewenang-wenangnya yang diberikan untuk mengenal pasti aloi tertentu dalam siri tersebut. Nombor selepas titik perpuluhan menunjukkan sama ada aloi tersebut merupakan tuangan (.0) atau jongkong (.1 atau .2). Awalan huruf besar menunjukkan pengubahsuaian pada aloi tertentu.
Contoh: Aloi – A356.0 modal A (Axxx.x) menunjukkan pengubahsuaian aloi 356.0. Nombor 3 (A3xx.x) menunjukkan bahawa ia adalah daripada siri silikon campur kuprum dan/atau magnesium. 56 in (Ax56.0) mengenal pasti aloi dalam siri 3xx.x, dan .0 (Axxx.0) menunjukkan bahawa ia merupakan tuangan bentuk akhir dan bukan jongkong.

Sistem Penamaan Temper Aluminium -Jika kita mempertimbangkan siri aloi aluminium yang berbeza, kita akan melihat bahawa terdapat perbezaan yang ketara dalam ciri-ciri dan aplikasinya. Perkara pertama yang perlu dikenal pasti, selepas memahami sistem pengenalpastian, ialah terdapat dua jenis aluminium yang berbeza dalam siri yang dinyatakan di atas. Ini ialah aloi Aluminium Boleh Rawat Haba (yang boleh mendapat kekuatan melalui penambahan haba) dan aloi Aluminium Tidak Boleh Rawat Haba. Perbezaan ini amat penting apabila mempertimbangkan kesan kimpalan arka pada kedua-dua jenis bahan ini.

Aloi aluminium tempa siri 1xxx, 3xxx, dan 5xxx tidak boleh dirawat haba dan hanya boleh dikeraskan terikan. Aloi aluminium tempa siri 2xxx, 6xxx, dan 7xxx boleh dirawat haba dan siri 4xxx terdiri daripada aloi yang boleh dirawat haba dan tidak boleh dirawat haba. Aloi tuangan siri 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x dan 7xx.x boleh dirawat haba. Pengerasan terikan secara amnya tidak digunakan pada tuangan.

Aloi yang boleh dirawat haba memperoleh sifat mekanikal optimumnya melalui proses rawatan haba, rawatan haba yang paling biasa ialah Rawatan Haba Larutan dan Penuaan Buatan. Rawatan Haba Larutan ialah proses pemanasan aloi pada suhu tinggi (sekitar 990 Deg. F) untuk memasukkan unsur atau sebatian pengaloi ke dalam larutan. Ini diikuti dengan pelindapkejutan, biasanya dalam air, untuk menghasilkan larutan tepu lampau pada suhu bilik. Rawatan haba larutan biasanya diikuti dengan penuaan. Penuaan ialah pemendakan sebahagian unsur atau sebatian daripada larutan tepu lampau untuk menghasilkan sifat yang diingini.

Aloi yang tidak boleh dirawat haba memperoleh sifat mekanikal optimumnya melalui Pengerasan Terikan. Pengerasan terikan ialah kaedah meningkatkan kekuatan melalui aplikasi kerja sejuk.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

JAWATAN TEMPER ASAS

Jadual 3

Tambahan kepada penetapan suhu asas, terdapat dua kategori subbahagian, satu menangani penetapan Suhu "H" – Pengerasan Terikan dan satu lagi menangani penetapan Suhu "T" – Rawatan Terma.

Subbahagian H Temper – Strain Hardened

Digit pertama selepas H menunjukkan operasi asas:
H1– Terikan yang Dikeraskan Sahaja.
H2– Tegangan Dikeraskan dan Sebahagiannya Disepuh Anil.
H3– Terikan Dikeraskan dan Distabilkan.
H4– Diperkeraskan dengan tegang dan Dilakar atau Dicat.

Digit kedua selepas H menunjukkan tahap pengerasan terikan:
HX2– Suku Keras HX4– HX Separuh Keras6– Tiga Suku Keras
HX8– HX Keras Penuh9– Lebih Keras

Subbahagian T Temper – Dirawat Secara Terma

T1- Diperam secara semula jadi selepas disejukkan daripada proses pembentukan suhu tinggi, seperti pengekstrupan.
T2- Dikerjakan sejuk selepas disejukkan daripada proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian diperam secara semula jadi.
T3- Larutan dirawat haba, digoncang sejuk dan diperam secara semula jadi.
T4- Larutan yang dirawat haba dan diperam secara semula jadi.
T5- Diperam secara buatan selepas disejukkan daripada proses pembentukan suhu tinggi.
T6- Larutan yang dirawat haba dan diperam secara buatan.
T7- Larutan dirawat haba dan distabilkan (dipanaskan terlebih).
T8- Larutan dirawat haba, digaul sejuk dan diperam secara buatan.
T9- Larutan yang dirawat haba, dituai secara buatan dan digaul sejuk.
T10- Dikerjakan sejuk selepas disejukkan daripada proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian dituai secara buatan.

Nombor tambahan menunjukkan kelegaan tekanan.
Contoh:
TX51atau TXX51– Tekanan dilegakan dengan regangan.
TX52atau TXX52– Tekanan dilegakan dengan memampatkan.

Aloi Aluminium Dan Ciri-cirinya- Jika kita mempertimbangkan tujuh siri aloi aluminium tempa, kita akan menghargai perbezaannya dan memahami aplikasi serta ciri-cirinya.

Aloi Siri 1xxx– (tidak boleh dirawat haba – dengan kekuatan tegangan muktamad 10 hingga 27 ksi) siri ini sering dirujuk sebagai siri aluminium tulen kerana ia dikehendaki mempunyai 99.0% aluminium minimum. Ia boleh dikimpal. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh julat leburnya yang sempit, ia memerlukan pertimbangan tertentu untuk menghasilkan prosedur kimpalan yang boleh diterima. Apabila dipertimbangkan untuk fabrikasi, aloi ini dipilih terutamanya kerana rintangan kakisannya yang unggul seperti dalam tangki dan paip kimia khusus, atau kerana kekonduksian elektriknya yang sangat baik seperti dalam aplikasi bar bas. Aloi ini mempunyai sifat mekanikal yang agak lemah dan jarang dipertimbangkan untuk aplikasi struktur umum. Aloi asas ini sering dikimpal dengan bahan pengisi yang sepadan atau dengan aloi pengisi 4xxx bergantung pada keperluan aplikasi dan prestasi.

Aloi Siri 2xxx– (boleh dirawat haba– dengan kekuatan tegangan muktamad 27 hingga 62 ksi) ini adalah aloi aluminium / kuprum (tambahan kuprum antara 0.7 hingga 6.8%), dan merupakan aloi kekuatan tinggi dan berprestasi tinggi yang sering digunakan untuk aplikasi aeroangkasa dan pesawat. Ia mempunyai kekuatan yang sangat baik pada julat suhu yang luas. Sebahagian daripada aloi ini dianggap tidak boleh dikimpal oleh proses kimpalan arka kerana kerentanannya terhadap retakan panas dan retakan kakisan tegasan; walau bagaimanapun, yang lain dikimpal arka dengan sangat jayanya dengan prosedur kimpalan yang betul. Bahan asas ini sering dikimpal dengan aloi pengisi siri 2xxx kekuatan tinggi yang direka bentuk untuk dipadankan dengan prestasinya, tetapi kadangkala boleh dikimpal dengan pengisi siri 4xxx yang mengandungi silikon atau silikon dan kuprum, bergantung pada keperluan aplikasi dan perkhidmatan.

Aloi Siri 3xxx– (tidak boleh dirawat haba – dengan kekuatan tegangan muktamad 16 hingga 41 ksi) Ini adalah aloi aluminium / mangan (tambahan mangan antara 0.05 hingga 1.8%) dan mempunyai kekuatan sederhana, mempunyai rintangan kakisan yang baik, kebolehbentukan yang baik dan sesuai untuk digunakan pada suhu tinggi. Salah satu kegunaan pertamanya ialah periuk dan kuali, dan ia merupakan komponen utama hari ini untuk penukar haba dalam kenderaan dan loji janakuasa. Walau bagaimanapun, kekuatan sederhananya sering menghalang pertimbangannya untuk aplikasi struktur. Aloi asas ini dikimpal dengan aloi pengisi siri 1xxx, 4xxx dan 5xxx, bergantung pada kimia khusus mereka dan keperluan aplikasi dan perkhidmatan tertentu.

Aloi Siri 4xxx– (boleh dirawat haba dan tidak boleh dirawat haba – dengan kekuatan tegangan muktamad 25 hingga 55 ksi) Ini adalah aloi aluminium / silikon (tambahan silikon antara 0.6 hingga 21.5%) dan merupakan satu-satunya siri yang mengandungi kedua-dua aloi boleh dirawat haba dan tidak boleh dirawat haba. Silikon, apabila ditambah kepada aluminium, mengurangkan takat leburnya dan meningkatkan kebendairannya apabila cair. Ciri-ciri ini diingini untuk bahan pengisi yang digunakan untuk kimpalan pelakuran dan pateri. Oleh itu, siri aloi ini kebanyakannya ditemui sebagai bahan pengisi. Silikon, secara bebas dalam aluminium, tidak boleh dirawat haba; walau bagaimanapun, sebilangan aloi silikon ini telah direka bentuk untuk mempunyai penambahan magnesium atau kuprum, yang memberikannya keupayaan untuk bertindak balas dengan baik terhadap rawatan haba larutan. Biasanya, aloi pengisi boleh dirawat haba ini hanya digunakan apabila komponen yang dikimpal akan tertakluk kepada rawatan haba pasca kimpalan.

Aloi Siri 5xxx– (tidak boleh dirawat haba – dengan kekuatan tegangan muktamad 18 hingga 51 ksi) Ini adalah aloi aluminium / magnesium (tambahan magnesium antara 0.2 hingga 6.2%) dan mempunyai kekuatan tertinggi berbanding aloi yang tidak boleh dirawat haba. Di samping itu, siri aloi ini mudah dikimpal, dan atas sebab-sebab ini, ia digunakan untuk pelbagai aplikasi seperti pembinaan kapal, pengangkutan, bekas tekanan, jambatan dan bangunan. Aloi asas magnesium sering dikimpal dengan aloi pengisi, yang dipilih selepas mempertimbangkan kandungan magnesium bahan asas, dan keadaan aplikasi dan perkhidmatan komponen yang dikimpal. Aloi dalam siri ini dengan lebih daripada 3.0% magnesium tidak disyorkan untuk perkhidmatan suhu tinggi melebihi 150 darjah F kerana potensinya untuk pemekaan dan seterusnya kerentanan terhadap keretakan kakisan tegasan. Aloi asas dengan kurang daripada kira-kira 2.5% magnesium sering dikimpal dengan jayanya dengan aloi pengisi siri 5xxx atau 4xxx. Aloi asas 5052 secara amnya diiktiraf sebagai aloi asas kandungan magnesium maksimum yang boleh dikimpal dengan aloi pengisi siri 4xxx. Disebabkan oleh masalah yang berkaitan dengan peleburan eutektik dan sifat mekanikal as-welded yang lemah, adalah tidak digalakkan untuk mengimpal bahan dalam siri aloi ini, yang mengandungi jumlah magnesium yang lebih tinggi dengan pengisi siri 4xxx. Bahan asas magnesium yang lebih tinggi hanya dikimpal dengan aloi pengisi 5xxx, yang secara amnya sepadan dengan komposisi aloi asas.

Aloi Siri 6XXX– (boleh dirawat haba – dengan kekuatan tegangan muktamad 18 hingga 58 ksi) Ini adalah aloi aluminium/magnesium – silikon (tambahan magnesium dan silikon sekitar 1.0%) dan terdapat secara meluas di seluruh industri fabrikasi kimpalan, digunakan terutamanya dalam bentuk penyemperitan, dan digabungkan dalam banyak komponen struktur. Penambahan magnesium dan silikon kepada aluminium menghasilkan sebatian magnesium-silisida, yang memberikan bahan ini keupayaannya untuk menjadi larutan yang dirawat haba untuk kekuatan yang lebih baik. Aloi ini secara semula jadi sensitif terhadap retakan pemejalan, dan atas sebab ini, ia tidak boleh dikimpal arka secara autogen (tanpa bahan pengisi). Penambahan jumlah bahan pengisi yang mencukupi semasa proses kimpalan arka adalah penting untuk memberikan pencairan bahan asas, sekali gus mencegah masalah keretakan panas. Ia dikimpal dengan bahan pengisi 4xxx dan 5xxx, bergantung pada keperluan aplikasi dan perkhidmatan.

Aloi Siri 7XXX– (boleh dirawat haba – dengan kekuatan tegangan muktamad 32 hingga 88 ksi) Ini adalah aloi aluminium / zink (tambahan zink antara 0.8 hingga 12.0%) dan terdiri daripada beberapa aloi aluminium kekuatan tertinggi. Aloi ini sering digunakan dalam aplikasi berprestasi tinggi seperti pesawat, aeroangkasa dan peralatan sukan kompetitif. Seperti siri aloi 2xxx, siri ini menggabungkan aloi yang dianggap sebagai calon yang tidak sesuai untuk kimpalan arka dan yang lain, yang selalunya dikimpal arka dengan jayanya. Aloi yang biasa dikimpal dalam siri ini, seperti 7005, kebanyakannya dikimpal dengan aloi pengisi siri 5xxx.

Ringkasan- Aloi aluminium hari ini, bersama-sama dengan pelbagai sifatnya, terdiri daripada pelbagai bahan pembuatan yang luas dan serba boleh. Untuk reka bentuk produk yang optimum dan pembangunan prosedur kimpalan yang berjaya, adalah penting untuk memahami perbezaan antara pelbagai aloi yang tersedia dan pelbagai ciri prestasi dan kebolehkimpalannya. Apabila membangunkan prosedur kimpalan arka untuk aloi yang berbeza ini, pertimbangan mesti diberikan kepada aloi khusus yang dikimpal. Sering dikatakan bahawa kimpalan arka aluminium tidak sukar, "ia hanya berbeza". Saya percaya bahawa bahagian penting dalam memahami perbezaan ini adalah untuk membiasakan diri dengan pelbagai aloi, ciri-cirinya dan sistem pengenalpastiannya.