Dengan pertumbuhan aluminium dalam industri fabrikasi kimpalan, dan penerimaannya sebagai alternatif terbaik untuk keluli untuk banyak aplikasi, terdapat peningkatan keperluan bagi mereka yang terlibat dengan membangunkan projek aluminium untuk menjadi lebih biasa dengan kumpulan bahan ini. Untuk memahami sepenuhnya aluminium, adalah dinasihatkan untuk bermula dengan membiasakan diri dengan sistem pengenalan / penetapan aluminium, banyak aloi aluminium yang ada dan ciri-cirinya.

Sistem Suhu dan Penamaan Aloi Aluminium- Di Amerika Utara, The Aluminium Association Inc. bertanggungjawab untuk peruntukan dan pendaftaran aloi aluminium. Pada masa ini terdapat lebih 400 aluminium tempa dan aloi aluminium tempa dan lebih 200 aloi aluminium dalam bentuk tuangan dan jongkong yang didaftarkan dengan Persatuan Aluminium. Had komposisi kimia aloi untuk semua aloi berdaftar ini terkandung dalam Persatuan AluminiumBuku Tealbertajuk “Penetapan Aloi Antarabangsa dan Had Komposisi Kimia untuk Aluminium Tempa dan Aloi Aluminium Tempa” dan dalamBuku Merah Jambubertajuk “Penetapan dan Had Komposisi Kimia untuk Aloi Aluminium dalam Bentuk Tuangan dan Jongkong. Penerbitan ini boleh menjadi sangat berguna kepada jurutera kimpalan apabila membangunkan prosedur kimpalan, dan apabila pertimbangan kimia dan kaitannya dengan sensitiviti 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 unsur pengaloian utama yang ditambah kepada aloi aluminium. Apabila kita mempertimbangkan sistem penomboran / pengenalan yang digunakan untuk aloi aluminium, ciri-ciri di atas dikenal pasti. Aluminium tempa dan tuang mempunyai sistem pengenalan yang berbeza. Sistem tempa ialah sistem 4 digit dan tuangan mempunyai sistem tempat 3 digit dan 1 perpuluhan.

Sistem Penamaan Aloi Tempa- Kami akan terlebih dahulu mempertimbangkan sistem pengenalan aloi aluminium tempa 4 digit. Digit pertama (Xxxx) menunjukkan unsur pengaloian utama, yang telah ditambah kepada aloi aluminium dan sering digunakan untuk menerangkan siri aloi aluminium, iaitu, siri 1000, siri 2000, siri 3000, hingga 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 arbitrari yang diberikan untuk mengenal pasti aloi tertentu dalam siri itu. 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 kepada sistem penomboran aloi ini adalah dengan aloi aluminium siri 1xxx (aluminium tulen) dalam kes ini, 2 digit terakhir memberikan peratusan aluminium minimum melebihi 99%, iaitu, Aloi 13(50)(99.50% aluminium minimum).

SISTEM REKA BENTUK ALOI ALUMINIUM TEMPAH

Jadual 1

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

SISTEM PENENTUAN ALOI ALUMINIUM TUANG

Jadual 2

Digit kedua dan ketiga (xXX.x) ialah nombor arbitrari yang diberikan untuk mengenal pasti aloi tertentu dalam siri itu. Nombor berikutan titik perpuluhan menunjukkan sama ada aloi adalah tuangan (.0) atau jongkong (.1 atau .2). Awalan huruf besar menunjukkan pengubahsuaian kepada 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 tambah kuprum dan/atau magnesium. 56 in (Ax56.0) mengenal pasti aloi dalam siri 3xx.x, dan .0 (Axxx.0) menunjukkan bahawa ia adalah tuangan bentuk akhir dan bukan jongkong.

Sistem Penamaan Temperamen Aluminium -Jika kita mempertimbangkan siri aloi aluminium yang berbeza, kita akan melihat bahawa terdapat perbezaan yang besar dalam ciri-ciri mereka dan penggunaan akibatnya. Perkara pertama yang perlu dikenali, selepas memahami sistem pengenalan, ialah terdapat dua jenis aluminium yang berbeza dalam siri yang disebutkan di atas. Ini ialah aloi Aluminium Boleh Dirawat Haba (yang boleh mendapat kekuatan melalui penambahan haba) dan aloi Aluminium Tidak Boleh Dirawat 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 boleh dirawat haba dan bukan aloi boleh dirawat haba. Aloi tuang siri 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x dan 7xx.x boleh dirawat haba. Pengerasan terikan biasanya tidak digunakan pada tuangan.

Aloi boleh dirawat haba memperoleh sifat mekanikal optimumnya melalui proses rawatan haba, rawatan haba yang paling biasa ialah Rawatan Haba Penyelesaian dan Penuaan Buatan. Rawatan Haba Penyelesaian ialah proses memanaskan aloi kepada suhu tinggi (sekitar 990 Deg. F) untuk meletakkan unsur pengaloian atau sebatian ke dalam larutan. Ini diikuti dengan pelindapkejutan, biasanya dalam air, untuk menghasilkan larutan supertepu pada suhu bilik. Rawatan haba penyelesaian biasanya diikuti dengan penuaan. Penuaan ialah pemendakan sebahagian unsur atau sebatian daripada larutan supertepu 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 penggunaan kerja sejuk.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

TENTUKAN TEMPER ASAS

Jadual 3

Selanjutnya kepada penetapan temper asas, terdapat dua kategori subbahagian, satu menangani Temper "H" - Pengerasan Terikan, dan satu lagi menangani sebutan Temper "T" - Terma Dirawat.

Subbahagian bagi H Temper – Strain Hardened

Digit pertama selepas H menunjukkan operasi asas:
H1– Terikan Mengeras Sahaja.
H2– Terikan Mengeras dan Separa Anil.
H3– Terikan Mengeras dan Distabilkan.
H4– Terikan Dikeraskan dan Dipernis atau Dicat.

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

Subbahagian T Temper – Dirawat Secara Terma

T1- Penuaan semula jadi selepas penyejukan daripada proses pembentukan suhu tinggi, seperti penyemperitan.
T2- Sejuk berfungsi selepas disejukkan daripada proses pembentukan suhu tinggi dan kemudiannya menjadi tua secara semula jadi.
T3- Penyelesaian yang dirawat dengan haba, dikerjakan secara sejuk dan ditua secara semula jadi.
T4- Penyelesaian dirawat haba dan secara semula jadi.
T5- Penuaan buatan selepas penyejukan daripada proses pembentukan suhu tinggi.
T6- Penyelesaian yang dirawat haba dan dituakan secara buatan.
T7- Penyelesaian dirawat haba dan distabilkan (terlebih).
T8- Penyelesaian yang dirawat dengan haba, dikerjakan secara sejuk dan dituakan secara buatan.
T9- Penyelesaian dirawat dengan haba, dituakan secara buatan dan bekerja sejuk.
T10- Sejuk berfungsi selepas disejukkan daripada proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian ditua secara buatan.

Angka tambahan menunjukkan pelepasan tekanan.
Contoh:
TX51atau TXX51- Tekanan dihilangkan dengan regangan.
TX52atau TXX52– Tekanan dihilangkan dengan memampatkan.

Aloi Aluminium Dan Ciri-cirinya- Jika kita mempertimbangkan tujuh siri aloi aluminium tempa, kita akan menghargai perbezaannya dan memahami aplikasi dan 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. Mereka boleh dikimpal. Walau bagaimanapun, kerana julat leburnya yang sempit, mereka memerlukan pertimbangan tertentu untuk menghasilkan prosedur kimpalan yang boleh diterima. Apabila dipertimbangkan untuk fabrikasi, aloi ini dipilih terutamanya untuk rintangan kakisan yang unggul seperti dalam tangki dan paip kimia khusus, atau untuk kekonduksian elektrik 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 selalunya 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 / tembaga (tambahan tembaga antara 0.7 hingga 6.8%), dan merupakan aloi kekuatan tinggi, prestasi tinggi yang sering digunakan untuk aplikasi aeroangkasa dan pesawat. Mereka mempunyai kekuatan yang sangat baik terhadap julat suhu yang luas. Sesetengah aloi ini dianggap tidak boleh dikimpal oleh proses kimpalan arka kerana kerentanannya kepada retak panas dan retak kakisan tegasan; walau bagaimanapun, yang lain dikimpal arka dengan sangat berjaya dengan prosedur kimpalan yang betul. Bahan asas ini sering dikimpal dengan aloi pengisi siri 2xxx berkekuatan tinggi yang direka untuk memadankan prestasinya, tetapi kadangkala boleh dikimpal dengan pengisi siri 4xxx yang mengandungi silikon atau silikon dan tembaga, 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 pertama mereka ialah periuk dan kuali, dan ia adalah komponen utama hari ini untuk penukar haba dalam kenderaan dan loji kuasa. Kekuatan sederhana mereka, bagaimanapun, sering menghalang pertimbangan mereka 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 haba boleh dirawat dan bukan- aloi boleh dirawat haba. Silikon, apabila ditambah kepada aluminium, mengurangkan takat leburnya dan meningkatkan kecairannya apabila cair. Ciri-ciri ini adalah wajar untuk bahan pengisi yang digunakan untuk kedua-dua kimpalan gabungan dan pematerian. Akibatnya, siri aloi ini kebanyakannya ditemui sebagai bahan pengisi. Silikon, secara bebas dalam aluminium, tidak boleh dirawat haba; walau bagaimanapun, beberapa aloi silikon ini telah direka bentuk untuk mempunyai tambahan magnesium atau kuprum, yang memberikan mereka keupayaan untuk bertindak balas dengan baik terhadap rawatan haba penyelesaian. Biasanya, aloi pengisi boleh dirawat haba ini hanya digunakan apabila komponen yang dikimpal akan dikenakan rawatan terma 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 daripada aloi tidak boleh dirawat haba. Di samping itu, siri aloi ini mudah dikimpal, dan atas sebab ini ia digunakan untuk pelbagai jenis aplikasi seperti pembinaan kapal, pengangkutan, kapal tekanan, jambatan dan bangunan. Aloi asas magnesium sering dikimpal dengan aloi pengisi, yang dipilih selepas pertimbangan 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 kerentanan seterusnya kepada keretakan kakisan tegasan. Aloi asas dengan magnesium kurang daripada 2.5% selalunya berjaya dikimpal 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 masalah yang berkaitan dengan pencairan eutektik dan sifat mekanikal yang dikimpal yang lemah, tidak disyorkan 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 biasanya 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 didapati 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 menyediakan bahan ini keupayaannya untuk menjadi larutan dirawat haba untuk kekuatan yang lebih baik. Aloi ini secara semula jadi sensitif retak pemejalan, dan atas sebab ini, ia tidak seharusnya dikimpal arka secara autogen (tanpa bahan pengisi). Penambahan jumlah bahan pengisi yang mencukupi semasa proses kimpalan arka adalah penting untuk menyediakan pencairan bahan asas, dengan itu mengelakkan masalah rekahan panas. Ia dikimpal dengan kedua-dua 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 prestasi tinggi seperti pesawat, aeroangkasa, dan peralatan sukan yang kompetitif. Seperti siri aloi 2xxx, siri ini menggabungkan aloi yang dianggap sebagai calon yang tidak sesuai untuk kimpalan arka, dan lain-lain, yang selalunya berjaya dikimpal arka. Aloi yang biasa dikimpal dalam siri ini, seperti 7005, kebanyakannya dikimpal dengan aloi pengisi siri 5xxx.

Ringkasan- Aloi aluminium masa kini, bersama-sama dengan pelbagai perangainya, terdiri daripada pelbagai jenis 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 banyak aloi yang ada dan pelbagai ciri prestasi dan kebolehkimpalannya. Apabila membangunkan prosedur kimpalan arka untuk aloi yang berbeza ini, pertimbangan mesti diberikan kepada aloi khusus yang dikimpal. Selalunya dikatakan bahawa kimpalan arka aluminium tidak sukar, "ia hanya berbeza". Saya percaya bahawa bahagian penting dalam memahami perbezaan ini ialah membiasakan diri dengan pelbagai aloi, ciri-cirinya, dan sistem pengenalannya.