جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم

اغلب این سوال پیش می آید که “آیا یک فلز پرکننده وجود ندارد که بتوانم برای تمام جوشکاری های آلومینیوم خود استفاده کنم؟” پاسخ متأسفانه منفی است. با این حال، قوانین اساسی برای انتخاب فلز پرکننده وجود دارد.

ابتدا بدانید که کدام آلیاژهای آلومینیوم جوش داده می شوند (شکل 1). اگر تنها چیزی که می دانید این است که آلومینیوم دارید، این اطلاعات برای انتخاب یک فلز پرکننده کافی نیست. هنگامی که آلیاژهای آلومینیوم مشخص شد که آلیاژ A را به آلیاژ B می‌پیوندید، تعدادی جداول خوب برای انتخاب فلزات پرکننده وجود دارد (جدول را ببینید).

انتخاب فلز پرکننده را می توان تا حدودی ساده کرد. تقریباً تمام فلزات پرکننده آلومینیوم در دو سری آلومینیوم-سیلیکون 4XXX یا سری آلومینیوم-منیزیم 5XXX قرار می گیرند.

به طور کلی در آمریکای شمالی، 80 درصد از فلز پرکننده آلومینیوم فروخته شده تنها از دو آلیاژ 4043 و 5356 ساخته شده است. همچنین یکی از این دو آلیاژ برای 80 درصد کاربردها انتخاب مناسبی است.

80 درصد برنامه ها

آلیاژ 4043 برای اتصال هر یک از آلیاژهای اکستروژن/ورق/صفحه 6XXX مانند 6061 یا 6063 بسیار خوب عمل می کند. همچنین برای جوشکاری بیشتر آلیاژهای ریخته گری و برای جوشکاری آلیاژهای 6XXX به قطعات ریخته گری به خوبی عمل می کند. با این حال، 4043، به استثنای یک استثنا، نباید برای جوشکاری آلیاژهای 5XXX استفاده شود.

آلیاژ 4043 دارای 5٪ سیلیکون (Si) است، در حالی که آلیاژهای 5XXX حاوی 6٪ منیزیم (Mg) هستند. در صورت جوشکاری آلیاژهای 5XXX با 4043، مقدار زیادی ترکیب بین فلزی Mg 2 Si تشکیل می شود که بسیار شکننده است و می تواند بر چقرمگی و شکل پذیری جوش تأثیر منفی بگذارد.

در مورد استثناها چطور؟ آلیاژ معمولی 5052 تنها حاوی 21/2 درصد منیزیم است. به دلیل محتوای کم منیزیم، جوش دادن آن با استفاده از 4043 قابل قبول و متداول است.

زمانی که 4043 نباید برای جوشکاری آلیاژهای 6XXX استفاده شود، زمانی است که مواد پس از جوشکاری آنودایز می شوند. اگر از 4043 استفاده شود، جوش با رنگ بسیار تیره و ناخوشایند آنودایز می شود. در این مورد باید از 5356 استفاده شود.

آلیاژ 5356 برای اتصال آلیاژهای 5XXX، آلیاژهای 6XXX و آلیاژهای 5XXX به آلیاژهای 6XXX بسیار خوب عمل می کند. با این حال، هرگز نباید برای جوش دادن هر یک از آلیاژهای 2XXX یا سایر آلیاژهای حاوی مس مانند 6013 یا 6111 استفاده شود زیرا به احتمال زیاد جوش ترک می خورد.

هر دو 4043 و 5356 هنگام جوشکاری آلیاژهای 6XXX خوب کار می کنند. کدام یک را باید انتخاب کرد؟ 5356 جوش هایی را ارائه می دهد که دارای استحکام برشی بالاتر و شکل پذیری بهتری هستند، اگرچه جوش ها لکه های جوش سیاه بیشتری را نشان می دهند (شکل 2). استفاده از 4043 برای جوشکار آسان‌تر خواهد بود، ظاهر بهتری به جوش می‌دهد و حساسیت کمتری به ترک خواهد داشت.

20 درصد از برنامه ها

آلیاژ پرکننده 2319 به طور خاص برای جوشکاری آلیاژهای 2219 و 2319 طراحی شده است.

آلیاژ پرکننده 4643 به طور خاص برای عملیات حرارتی طراحی شده است. هنگام جوشکاری قطعه ای که پس از جوشکاری کاملاً تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد (محلول عمل آوری شده، خاموش می شود و پیر می شود) تا خواص T6 مجدداً ایجاد شود، از 4643 استفاده کنید. پس از عملیات حرارتی، جوش هایی با 40 ksi ایجاد می شود.

آلیاژهای 5XXX با محتوای منیزیم بالای 3 درصد (5356 در این دسته قرار می‌گیرند) اگر برای مدت طولانی در معرض دمای بالای 150 درجه فارنهایت قرار گیرند، می‌توانند در معرض ترک خوردگی تنشی قرار گیرند. در این حالت باید از آلیاژ پرکننده با محتوای منیزیم کمتر از 5356 استفاده شود.

آلیاژ پرکننده 5554 به طور خاص برای این منظور توسعه یافته است.

بسیاری از کدهای جوشکاری نیاز به جوش در آلیاژهای 5XXX با استحکام بالاتر، مانند 5083 یا 5456 دارند تا حداقل استحکام کششی 40 ksi داشته باشند. در حالی که جوشکاری این آلیاژها با استفاده از 5356 گاهی اوقات این نیاز را برآورده می‌کند، نمونه‌های کششی اغلب آن را برآورده نمی‌کنند و در 38 ksi یا 39 ksi شکست می‌خورند. اگر چنین خرابی های کششی وجود دارد، تغییر را به آلیاژ پرکننده 5556 یا 5183 در نظر بگیرید.

هنگام جوشکاری آلیاژهای 6XXX و/یا ریخته گری و مشکلات ترک خوردگی، از جمله ترک خوردگی دهانه، تغییر را به 4047 در نظر بگیرید. آلیاژ پرکننده 4047 مشابه 4043 است اما حاوی 12 درصد سیلیکون است، محدوده ذوب باریکتری نسبت به 4043 دارد و در برابر آن مقاوم تر است. ترک خوردن.