Kaynaklı imalat endüstrisinde alüminyumun büyümesi ve birçok uygulama için çeliğe mükemmel bir alternatif olarak kabul edilmesiyle birlikte, alüminyum projeleri geliştirenlerin bu malzeme grubuna daha aşina olmaları için artan gereksinimler vardır. Alüminyumu tam olarak anlamak için, alüminyum tanımlama/tanımlama sistemi, mevcut birçok alüminyum alaşımı ve bunların özellikleri hakkında bilgi sahibi olarak başlamanız tavsiye edilir.

Alüminyum Alaşımlı Temperleme ve Tanımlama Sistemi- Kuzey Amerika'da alüminyum alaşımlarının tahsisi ve tescilinden The Aluminium Association Inc. sorumludur. Şu anda Alüminyum Birliği'ne kayıtlı 400'ün üzerinde dövme alüminyum ve dövme alüminyum alaşımı ile 200'ün üzerinde döküm ve külçe halinde alüminyum alaşımı bulunmaktadır. Tüm bu kayıtlı alaşımlar için alaşım kimyasal bileşim sınırları Alüminyum Birliği'ninDeniz Mavisi Kitap“Dövülmüş Alüminyum ve Dövme Alüminyum Alaşımları için Uluslararası Alaşım Tanımları ve Kimyasal Bileşim Sınırları” başlıklı ve bunlarınPembe Kitap“Döküm ve Külçe Şeklindeki Alüminyum Alaşımlarının Tanımları ve Kimyasal Bileşim Sınırları” başlıklı. Bu yayınlar, kaynak prosedürlerini geliştirirken ve kimyanın ve bunun çatlak hassasiyeti ile ilişkisinin dikkate alınmasının önemli olduğu durumlarda kaynak mühendisi için son derece yararlı olabilir.

Alüminyum alaşımları, termal ve mekanik işlemlere yanıt verme yeteneği ve alüminyum alaşımına eklenen birincil alaşım elementi gibi belirli malzemenin özelliklerine bağlı olarak bir dizi gruba ayrılabilir. Alüminyum alaşımları için kullanılan numaralandırma/tanımlama sistemini ele aldığımızda yukarıdaki özellikler tanımlanır. Dövme ve dökme alüminyumlar farklı tanımlama sistemlerine sahiptir. Dövme sistemi 4 haneli bir sistem olup, dökümler 3 haneli ve 1 haneli basamak sistemine sahiptir.

Dövme Alaşım Tanımlama Sistemi- Öncelikle 4 haneli dövme alüminyum alaşımlı tanımlama sistemini ele alacağız. İlk rakam (Xxxx), alüminyum alaşımına eklenen ve genellikle alüminyum alaşım serilerini, yani 1000 serisi, 2000 serisi, 3000 serisi, 8000 serisine kadar tanımlamak için kullanılan ana alaşım elementini belirtir (bkz. Tablo 1).

İkinci tek haneli (xXxx), eğer 0'dan farklıysa, spesifik alaşımın bir modifikasyonunu gösterir ve üçüncü ve dördüncü rakamlar (xx)XX) serideki belirli bir alaşımı tanımlamak için verilen rastgele sayılardır. Örnek: 5183 alaşımında 5 rakamı magnezyum alaşım serisinden olduğunu, 1 rakamı ise 1 olduğunu göstermektedir.^stOrijinal alaşım 5083'e yapılan değişiklik ve 83, onu 5xxx serisinde tanımlar.

Bu alaşım numaralandırma sisteminin tek istisnası 1xxx serisi alüminyum alaşımlarıdır (saf alüminyumlar), bu durumda son 2 rakam %99'un üzerindeki minimum alüminyum yüzdesini sağlar, yani Alaşım 13(50)(%99,50 minimum alüminyum).

DÖVME ALÜMİNYUM ALAŞIM TASARIM SİSTEMİ

Tablo 1

Dökme Alaşım Tanımı- Dökme alaşım tanımlama sistemi, 3 haneli artı ondalık sayı xxx.x'e (yani 356.0) dayanmaktadır. İlk rakam (Xxx.x), alüminyum alaşımına eklenen ana alaşım elementini belirtir (bkz. Tablo 2).

DÖKÜM ALÜMİNYUM ALAŞIM TASARIM SİSTEMİ

Tablo 2

İkinci ve üçüncü rakamlar (xXX.x) serideki belirli bir alaşımı tanımlamak için verilen rastgele sayılardır. Ondalık noktayı takip eden sayı, alaşımın döküm (.0) veya külçe (.1 veya .2) olduğunu gösterir. Büyük harf öneki belirli bir alaşımda yapılan değişikliği belirtir.
Örnek: Alaşım – A356.0 büyük harf A (Axxx.x), alaşım 356.0'ın bir modifikasyonunu belirtir. 3 numara (A3xx.x) silikon artı bakır ve/veya magnezyum serisinden olduğunu belirtir. 56 inç (Balta56.0) 3xx.x serisi içindeki alaşımı tanımlar ve .0 (Axxx.x) serisi içindeki alaşımı tanımlar.0) bunun bir külçe değil, son şekil dökümü olduğunu belirtir.

Alüminyum Temper Tanımlama Sistemi -Farklı alüminyum alaşım serilerini göz önünde bulundurursak, bunların özelliklerinde ve bunların sonucunda ortaya çıkan uygulamalarda önemli farklılıklar olduğunu görürüz. Tanımlama sistemini anladıktan sonra dikkat edilmesi gereken ilk nokta, yukarıda bahsedilen seri içerisinde birbirinden tamamen farklı iki alüminyum tipinin bulunduğudur. Bunlar Isıl İşlem Görebilen Alüminyum alaşımları (ısı ilavesiyle mukavemet kazanabilenler) ve Isıl İşlem Görmeyen Alüminyum alaşımlarıdır. Bu ayrım, ark kaynağının bu iki tip malzeme üzerindeki etkileri dikkate alındığında özellikle önemlidir.

1xxx, 3xxx ve 5xxx serisi dövme alüminyum alaşımları ısıl işleme tabi tutulmaz ve yalnızca gerinim sertleşmesine tabidir. 2xxx, 6xxx ve 7xxx serisi dövme alüminyum alaşımları ısıl işleme tabi tutulabilir ve 4xxx serisi hem ısıl işleme tabi tutulabilen hem de ısıl işleme tabi tutulamayan alaşımlardan oluşur. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x ve 7xx.x serisi döküm alaşımları ısıl işleme tabi tutulabilir. Gerinim sertleşmesi genellikle dökümlere uygulanmaz.

Isıl işlem görebilen alaşımlar optimum mekanik özelliklerini bir ısıl işlem süreciyle kazanırlar; en yaygın ısıl işlemler Çözelti Isıl İşlemi ve Yapay Yaşlandırmadır. Çözelti Isıl İşlemi, alaşım elementlerini veya bileşiklerini çözeltiye koymak için alaşımı yüksek bir sıcaklığa (yaklaşık 990° F) ısıtma işlemidir. Bunu, oda sıcaklığında aşırı doymuş bir çözelti üretmek için genellikle suda söndürme takip eder. Çözelti ısıl işlemini genellikle yaşlandırma takip eder. Yaşlandırma, arzu edilen özelliklerin elde edilmesi amacıyla elementlerin veya bileşiklerin bir kısmının aşırı doymuş bir çözeltiden çökeltilmesidir.

Isıl işlem görmeyen alaşımlar, optimum mekanik özelliklerini Gerinim Sertleşmesi yoluyla kazanır. Gerilme sertleşmesi, soğuk işlem uygulanarak mukavemetin arttırılması yöntemidir.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

TEMEL ÖFK TASARIMLARI

Tablo 3

Temel temper tanımına ek olarak, biri "H" Temper - Gerinim Sertleştirmesini, diğeri ise "T" Temper - Isıl İşlem Görmüş tanımını ele alan iki alt bölüm kategorisi vardır.

H Temper'in Alt Bölümleri - Gerinim Sertleşmesi

H'den sonraki ilk rakam temel bir işlemi belirtir:
H1– Yalnızca Gerinim Sertleştirmeli.
H2– Gerinim Sertleştirilmiş ve Kısmen Tavlanmış.
H3– Gerinim Sertleştirilmiş ve Stabilize Edilmiştir.
H4– Gerilmeyle Sertleştirilmiş ve Lakelenmiş veya Boyalı.

H'den sonraki ikinci rakam gerinim sertleşmesinin derecesini gösterir:
HX2– Çeyrek Sert HX4– Yarı Sert HX6– Üç Çeyrek Sert
HX8– Tam Sert HX9– Ekstra Sert

T Temper'in Alt Bölümleri - Isıl İşlem Görmüş

T1- Ekstrüzyon gibi yüksek sıcaklıktaki bir şekillendirme işleminden sonra soğutulduktan sonra doğal olarak yaşlandırılmıştır.
T2- Yüksek sıcaklıkta şekillendirme işleminden sonra soğutulduktan sonra soğuk işlenmiş ve daha sonra doğal olarak yaşlandırılmıştır.
T3- Çözeltide ısıl işlem görmüş, soğuk işlenmiş ve doğal olarak yaşlandırılmış.
T4- Çözelti ısıl işlemine tabi tutulmuş ve doğal olarak yaşlandırılmış.
T5- Yüksek sıcaklıkta şekillendirme işleminden sonra soğutulduktan sonra yapay olarak yaşlandırılmıştır.
T6- Çözelti ısıl işlemine tabi tutulmuş ve yapay olarak yaşlandırılmış.
T7- Çözelti ısıl işlemine tabi tutulmuş ve stabilize edilmiş (aşırı yaşlandırılmış).
T8- Çözeltide ısıl işlem görmüş, soğuk işlenmiş ve yapay olarak yaşlandırılmış.
T9- Çözeltide ısıl işlem görmüş, yapay yaşlandırılmış ve soğuk işlenmiş.
T10- Yüksek sıcaklıkta şekillendirme işleminden sonra soğutulduktan sonra soğuk işlenmiş ve daha sonra yapay olarak yaşlandırılmıştır.

Ek rakamlar stresin hafifletildiğini gösterir.
Örnekler:
TX51veya TXX51– Esnemeyle stres giderilir.
TX52veya TXX52– Sıkıştırma ile stres giderilir.

Alüminyum Alaşımları ve Özellikleri- Yedi seri dövme alüminyum alaşımını ele alırsak, aralarındaki farkları takdir edecek ve uygulamalarını ve özelliklerini anlayacağız.

1xxx Serisi Alaşımlar– (ısıl işlem görmeyen – nihai çekme mukavemeti 10 ila 27 ksi olan) bu seriye genellikle saf alüminyum serisi denir çünkü minimum %99,0 alüminyuma sahip olması gerekir. Kaynaklanabilirler. Bununla birlikte, dar erime aralıkları nedeniyle, kabul edilebilir kaynak prosedürleri üretebilmek için bazı hususların dikkate alınması gerekir. İmalat için düşünüldüğünde, bu alaşımlar öncelikle özel kimyasal tanklar ve borularda olduğu gibi üstün korozyon dirençleri veya bara uygulamalarında olduğu gibi mükemmel elektrik iletkenlikleri nedeniyle seçilir. Bu alaşımlar nispeten zayıf mekanik özelliklere sahiptir ve nadiren genel yapısal uygulamalar için dikkate alınır. Bu baz alaşımlar genellikle uygulama ve performans gerekliliklerine bağlı olarak eşleşen dolgu malzemesiyle veya 4xxx dolgu alaşımlarıyla kaynaklanır.

2xxx Serisi Alaşımlar– (ısıl işlem görebilir – nihai çekme mukavemeti 27 ila 62 ksi arasında) bunlar alüminyum / bakır alaşımlarıdır (%0,7 ila 6,8 arasında değişen bakır katkıları) ve sıklıkla havacılık ve uçak uygulamalarında kullanılan yüksek mukavemetli, yüksek performanslı alaşımlardır. Geniş bir sıcaklık aralığında mükemmel dayanıma sahiptirler. Bu alaşımlardan bazılarının, sıcak çatlamaya ve stresli korozyon çatlamasına karşı hassasiyetleri nedeniyle ark kaynağı işlemleriyle kaynaklanamaz olduğu kabul edilir; ancak diğerleri doğru kaynak prosedürleriyle çok başarılı bir şekilde ark kaynağı yapılır. Bu temel malzemeler genellikle performanslarına uyacak şekilde tasarlanmış yüksek dayanımlı 2xxx serisi dolgu alaşımlarıyla kaynaklanır, ancak bazen uygulama ve servis gerekliliklerine bağlı olarak silikon veya silikon ve bakır içeren 4xxx serisi dolgu malzemeleriyle de kaynak yapılabilir.

3xxx Serisi Alaşımlar– (ısıl işlem görmez – nihai çekme mukavemeti 16 ila 41 ksi) Bunlar alüminyum / manganez alaşımlarıdır (%0,05 ila %1,8 arasında değişen manganez ilaveleri) ve orta derecede mukavemete sahiptirler, iyi korozyon direncine sahiptirler, iyi şekillendirilebilirliğe sahiptirler ve uygundurlar. yüksek sıcaklıklarda kullanım için. İlk kullanım alanlarından biri tencere ve tavalardı ve bugün araçlarda ve enerji santrallerinde ısı eşanjörlerinin ana bileşenidirler. Bununla birlikte, orta dereceli mukavemetleri çoğu zaman yapısal uygulamalar için değerlendirilmelerini engellemektedir. Bu baz alaşımlar, özel kimyalarına ve özel uygulama ve servis gereksinimlerine bağlı olarak 1xxx, 4xxx ve 5xxx serisi dolgu alaşımlarıyla kaynaklanır.

4xxx Serisi Alaşımlar– (Isıl işlem görebilir ve ısıl işlem görmez – nihai çekme mukavemeti 25 ila 55 ksi) Bunlar alüminyum / silikon alaşımlarıdır (%0,6 ila 21,5 arasında değişen silikon katkıları) ve hem ısıl işlem görebilen hem de işlem görmeyen tek seridir. ısıl işlem görebilen alaşımlar. Silikon, alüminyuma eklendiğinde erime noktasını düşürür ve eridiğinde akışkanlığını artırır. Bu özellikler hem ergitme kaynağı hem de lehimleme için kullanılan dolgu malzemeleri için arzu edilir. Sonuç olarak, bu alaşım serisi ağırlıklı olarak dolgu malzemesi olarak bulunur. Silikon, alüminyumdan bağımsız olarak ısıl işleme tabi tutulamaz; bununla birlikte, bu silikon alaşımlarının bir kısmı, onlara çözelti ısıl işlemine olumlu yanıt verme yeteneği sağlayan magnezyum veya bakır ilavelerine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Tipik olarak, bu ısıyla işlenebilen dolgu alaşımları yalnızca kaynaklı bir bileşenin kaynak sonrası ısıl işlemlere tabi tutulacağı durumlarda kullanılır.

5xxx Serisi Alaşımlar– (ısıl işlem görmez – nihai çekme mukavemeti 18 ila 51 ksi) Bunlar alüminyum / magnezyum alaşımlarıdır (%0,2 ila 6,2 arasında değişen magnezyum katkıları) ve ısıl işlem görmeyen alaşımlar arasında en yüksek dayanıma sahiptirler. Ayrıca bu alaşım serisi kolaylıkla kaynaklanabilir ve bu nedenlerden dolayı gemi yapımı, ulaşım, basınçlı kaplar, köprüler ve binalar gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Magnezyum bazlı alaşımlar çoğunlukla, baz malzemenin magnezyum içeriği ve kaynaklı bileşenin uygulama ve servis koşulları dikkate alındıktan sonra seçilen dolgu alaşımlarıyla kaynak yapılır. Bu serideki %3,0'dan fazla magnezyum içeren alaşımlar, hassaslaşma potansiyelleri ve ardından stresli korozyon çatlamasına karşı hassasiyetleri nedeniyle 150 derece F'nin üzerindeki yüksek sıcaklıktaki servisler için önerilmez. Yaklaşık %2,5'ten daha az magnezyum içeren baz alaşımlar genellikle 5xxx veya 4xxx serisi dolgu alaşımlarıyla başarıyla kaynaklanır. Baz alaşımı 5052 genel olarak 4xxx serisi dolgu alaşımıyla kaynaklanabilen maksimum magnezyum içerikli baz alaşımı olarak kabul edilir. Ötektik erimeyle ilgili sorunlar ve buna bağlı olarak kaynaklanmış mekanik özelliklerin zayıf olması nedeniyle, daha yüksek miktarlarda magnezyum içeren bu alaşım serisindeki malzemenin 4xxx serisi dolgularla kaynaklanması önerilmez. Daha yüksek magnezyumlu baz malzemeler, genellikle baz alaşım bileşimine uyan 5xxx dolgu alaşımlarıyla kaynaklanır.

6XXX Serisi Alaşımlar– (ısıl işlem görebilir – nihai çekme mukavemeti 18 ila 58 ksi) Bunlar alüminyum / magnezyum – silikon alaşımlarıdır (yaklaşık %1,0 oranında magnezyum ve silikon ilavesi) ve kaynak imalat endüstrisinde yaygın olarak bulunur ve ağırlıklı olarak şu şekilde kullanılır: ekstrüzyonlar ve birçok yapısal bileşene dahil edilmiştir. Alüminyuma magnezyum ve silikon eklenmesi, bu malzemeye daha iyi dayanıklılık için çözelti ısıl işlemine tabi tutulma yeteneğini sağlayan bir magnezyum-silisit bileşiği üretir. Bu alaşımlar doğal olarak katılaşma çatlağına duyarlıdır ve bu nedenle otojen (dolgu malzemesi olmadan) ark kaynağı yapılmamalıdır. Ark kaynağı işlemi sırasında yeterli miktarda dolgu malzemesinin eklenmesi, taban malzemesinin seyreltilmesini sağlamak ve bu sayede sıcak çatlama sorununu önlemek açısından önemlidir. Uygulama ve servis gerekliliklerine bağlı olarak hem 4xxx hem de 5xxx dolgu malzemeleriyle kaynak yapılır.

7XXX Serisi Alaşımlar– (ısıl işleme tabi tutulabilir – nihai çekme mukavemeti 32 ila 88 ksi ile) Bunlar alüminyum / çinko alaşımlarıdır (%0,8 ila 12,0 arasında çinko ilavesi) ve en yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarından bazılarını içerir. Bu alaşımlar genellikle uçak, havacılık ve rekabetçi spor ekipmanları gibi yüksek performanslı uygulamalarda kullanılır. 2xxx serisi alaşımlar gibi, bu seri de ark kaynağı için uygun olmayan adaylar olarak kabul edilen alaşımları ve genellikle başarıyla ark kaynağı yapılan diğer alaşımları içerir. Bu serideki 7005 gibi yaygın olarak kaynaklı alaşımlar ağırlıklı olarak 5xxx serisi dolgu alaşımlarıyla kaynaklanır.

Özet- Günümüzün alüminyum alaşımları, çeşitli temperleriyle birlikte geniş ve çok yönlü imalat malzemeleri yelpazesini içermektedir. Optimum ürün tasarımı ve başarılı kaynak prosedürü geliştirme için, mevcut birçok alaşım ile bunların çeşitli performans ve kaynaklanabilirlik özellikleri arasındaki farkları anlamak önemlidir. Bu farklı alaşımlar için ark kaynağı prosedürleri geliştirilirken, kaynak yapılan spesifik alaşım dikkate alınmalıdır. Alüminyumun ark kaynağının zor olmadığı, "sadece farklı" olduğu sıklıkla söylenir. Bu farklılıkları anlamanın önemli bir kısmının çeşitli alaşımlara, onların özelliklerine ve tanımlama sistemlerine aşina olmak olduğuna inanıyorum.