Amb el creixement de l’alumini dins de la indústria de la fabricació de soldadura i la seva acceptació com a excel·lent alternativa a l’acer per a moltes aplicacions, hi ha requisits creixents per als implicats en el desenvolupament de projectes d’alumini per familiaritzar -se amb aquest grup de materials. Per entendre plenament l’alumini, és recomanable començar a conèixer el sistema d’identificació / designació d’alumini, els nombrosos aliatges d’alumini disponibles i les seves característiques.

El sistema de designació i designació d’alumini d’alumini- A Amèrica del Nord, l'Alumini Association Inc. és responsable de l'assignació i el registre d'aliatges d'alumini. Actualment, hi ha més de 400 aliatges d’alumini forjat i alumini forjat i més de 200 aliatges d’alumini en forma de fosa i lingots registrats a l’Associació d’Alumini. Els límits de composició química d’aliatge per a tots aquests aliatges registrats es troben a l’Associació d’AluminiLlibre de tealtitulat "Designacions internacionals d'aliatge i límits de composició química per a aliatges d'alumini forjat i alumini forjat" i en el seuLlibre rosatitulat “Designacions i límits de composició química per a aliatges d’alumini en forma de colades i lingot. Aquestes publicacions poden ser extremadament útils per a l’enginyer de soldadura a l’hora de desenvolupar procediments de soldadura i quan és important la consideració de la química i la seva associació amb la sensibilitat a la fissura.

Els aliatges d'alumini es poden classificar en diversos grups basats en les característiques del material particular, com ara la seva capacitat de respondre al tractament tèrmic i mecànic i l'element d'aliatge primari afegit a l'aliatge d'alumini. Quan considerem el sistema de numeració / identificació utilitzat per a aliatges d'alumini, s'identifiquen les característiques anteriors. Els alumins forjats i colats tenen diferents sistemes d’identificació. El sistema forjat és un sistema de 4 dígits i les foses amb un sistema de lloc de 3 dígits i 1 decimal.

Sistema de designació d’aliatge forat- Primer considerarem el sistema d’identificació d’alumini forjat de 4 dígits. El primer dígit (Xxxx) indica l’element d’aliatge principal, que s’ha afegit a l’aliatge d’alumini i sovint s’utilitza per descriure la sèrie d’aliatge d’alumini, és a dir, 1000 sèries, sèries 2000, sèries 3000, fins a 8.000 sèries (vegeu Taula 1).

El segon dígit únic (xXxx), si és diferent de 0, indica una modificació de l'aliatge específic i el tercer i quart dígit (xxXX) són nombres arbitraris que es donen per identificar un aliatge específic de la sèrie. Exemple: A l'aliatge 5183, el número 5 indica que és de la sèrie d'aliatge de magnesi, la 1 indica que és la 1^stModificació a l’aliatge original 5083 i el 83 l’identifica a la sèrie 5xxx.

L’única excepció d’aquest sistema de numeració d’aliatge és amb els aliatges d’alumini de la sèrie 1xxx (aluminums pur(50)(99,50% d'alumini mínim).

Sistema de designació d'alumini d'alumini forjat

Taula 1

Designació de l'aliatge de repartiment- El sistema de designació d’aliatge de repartiment es basa en una designació decimal de 3 dígits més xxx.x (IE 356.0). El primer dígit (Xxx.x) indica l’element d’aliatge principal, que s’ha afegit a l’aliatge d’alumini (vegeu Taula 2).

Sistema de designació d’aliatge d’alumini de repartiment

Taula 2

El segon i el tercer dígits (xXX.x) són nombres arbitraris que es donen per identificar un aliatge específic de la sèrie. El nombre després del punt decimal indica si l'aliatge és un colada (.0) o un lingot (.1 o .2). Un prefix de lletra majúscula indica una modificació a un aliatge específic.
Exemple: Alloy - A356.0 La capital A (Axxx.x) indica una modificació de l'aliatge 356.0. El número 3 (a3xx.x) indica que és de la sèrie de silici més coure i/o magnesi. El 56 in (AX56.0) Identifica l'aliatge dins de la sèrie 3xx.x i el .0 (axxx.0) Indica que es tracta d’una fosa de forma final i no d’un lingot.

El sistema de designació de temperament d'alumini -Si considerem les diferents sèries d’aliatges d’alumini, veurem que hi ha diferències considerables en les seves característiques i la seva consegüent aplicació. El primer punt a reconèixer, després d’entendre el sistema d’identificació, és que hi ha dos tipus d’alumini distintament diferents dins de la sèrie esmentada anteriorment. Es tracta dels aliatges d'alumini tractats per calor (els que poden obtenir força a través de l'addició de calor) i els aliatges d'alumini que no es poden tractar. Aquesta distinció és particularment important quan es considera els efectes de la soldadura d’arc en aquests dos tipus de materials.

Els aliatges d'alumini forjat de la sèrie 1xxx, 3xxx i 5xxx no són tractats no calents i només són enduribles de tensió. Els aliatges d'alumini forjat de la sèrie 2xxx, 6xxx i 7xxx són tractables de calor i la sèrie 4xxx consisteix en aliatges tractables per calor i no heat. Els aliatges de repartiment de la sèrie 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x i 7xx.x són tractables per calor. L’enduriment de la soca no s’aplica generalment a les colades.

Els aliatges tractats per calor adquireixen les seves propietats mecàniques òptimes mitjançant un procés de tractament tèrmic, els tractaments tèrmics més comuns són la solució de tractament tèrmic i envelliment artificial. El tractament tèrmic de la solució és el procés d’escalfament de l’aliatge a una temperatura elevada (al voltant de 990 graus F) per tal de posar en solució els elements o compostos d’aliatge. El segueixen el calla, normalment en aigua, per produir una solució supersaturada a temperatura ambient. El tractament tèrmic de la solució sol seguir l’envelliment. L’envelliment és la precipitació d’una part dels elements o compostos d’una solució supersaturada per tal de produir propietats desitjables.

Els aliatges tractables no escalfats adquireixen les seves propietats mecàniques òptimes mitjançant l’enduriment de la soca. L’enduriment de la soca és el mètode d’augmentar la força mitjançant l’aplicació del treball en fred.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

Les designacions bàsiques del temperament

Taula 3

A més de la designació bàsica del temperament, hi ha dues categories de subdivisió, una que aborda el temperament “H”: l’enduriment de la tensió i l’altra que s’adreça a la designació “T” de Tempere Teperat.

Subdivisions de H Temper: es va endurir la tensió

El primer dígit després de la H indica una operació bàsica:
H1- La soca només es va endurir.
H2- Strain s’endureix i es recupera parcialment.
H3- La soca s’endureix i s’estabilitza.
H4- Strain endurit i lacat o pintat.

El segon dígit després de la H indica el grau d’enduriment de la soca:
HX2- Quarter dur HX4- mig dur hx6-Tres quartes parts durs
HX8- Hx dur complet9- Extra dura

Subdivisions del temperament T: tractats tèrmicament

T1- Envellit de forma natural després de refredar -se d’un procés elevat de configuració de la temperatura, com l’extrusió.
T2- El fred va funcionar després de refredar -se a partir d’un procés de conformació de temperatura elevat i després envellit naturalment.
T3- Solució tractada de calor, en fred i envellit naturalment.
T4- Solució tractada de calor i envellit natural.
T5- Envellit artificialment després de refredar -se d’un procés elevat de configuració de la temperatura.
T6- Solució tractada de calor i envellida artificialment.
T7- Solució tractada i estabilitzada (sobreedit).
T8- Solució tractada de calor, en fred i envellit artificialment.
T9- Solució tractada per calor, envellida artificialment i fred.
T10- El fred va funcionar després de refredar -se a partir d’un procés de conformació de temperatura elevat i després envellit artificialment.

Els dígits addicionals indiquen un alleujament de l'estrès.
Exemples:
TX51o txx51- Estrès alleujat per l'estirament.
TX52o txx52- Estrès alleujat per comprimir.

Aliatges d'alumini i les seves característiques- Si considerem les set sèries d’aliatges d’alumini forjat, apreciarem les seves diferències i comprendre les seves aplicacions i característiques.

Aliatges de sèries 1xxx-(Tractable no escalfat-Amb una resistència a la tracció final de 10 a 27 KSi) Aquesta sèrie sovint es coneix com a sèrie d'alumini pur perquè cal tenir alumini mínim del 99,0%. Són soldables. No obstant això, a causa del seu estret rang de fusió, requereixen certes consideracions per produir procediments de soldadura acceptables. Quan es consideren la fabricació, aquests aliatges es seleccionen principalment per la seva resistència a la corrosió superior, com en els dipòsits químics especialitzats i les canonades, o per a la seva excel·lent conductivitat elèctrica com en les aplicacions de barres de bus. Aquests aliatges tenen propietats mecàniques relativament pobres i rarament serien considerades per a aplicacions estructurals generals. Aquests aliatges de base sovint es solden amb material de farciment coincident o amb aliatges de farciment de 4xxx depenent de l’aplicació i dels requisits de rendiment.

Aliatges de sèries 2xxx- (tractant tèrmic: amb una resistència a la tracció final de 27 a 62 KSI) Es tracta d’aliatges d’alumini / coure (addicions de coure que van del 0,7 al 6,8%) i són aliatges d’alta resistència, d’alt rendiment que s’utilitzen sovint per a aplicacions aeroespacials i d’avions. Tenen una gran resistència a una àmplia gamma de temperatura. Alguns d'aquests aliatges es consideren no es poden veure amb els processos de soldadura d'arc a causa de la seva susceptibilitat a la fissura calenta i a la fissura de la corrosió de l'estrès; Tot i això, d’altres es solden amb l’arc amb els procediments de soldadura correctes. Aquests materials de base sovint es solden amb aliatges de farciment de sèries 2xxx d’alta resistència dissenyats per coincidir amb el seu rendiment, però de vegades es poden soldar amb els farcits de la sèrie 4xxx que contenen silici o silici i coure, depenent dels requisits de l’aplicació i del servei.

Aliatges de la sèrie 3xxx-(Tractable no escalfat-amb una resistència a la tracció definitiva de 16 a 41 ksi) es tracta dels aliatges d'alumini / manganès (addicions de manganès que van del 0,05 al 1,8%) i són de força moderada, tenen una bona resistència a la corrosió, bona formabilitat i s'adapten a l'ús a temperatures elevades. Un dels seus primers usos va ser els pots i les paelles, i són el component principal avui en dia per als intercanviadors de calor en vehicles i centrals elèctriques. La seva força moderada, però, sovint impedeix la seva consideració per a les aplicacions estructurals. Aquests aliatges de base es solden amb aliatges de farciment de sèries 1xxx, 4xxx i 5xxx, depenent de la seva química específica i dels requisits específics d'aplicació i servei.

Aliatges de la sèrie 4xxx-(tractable tèrmica i no calentable-amb una resistència a la tracció definitiva de 25 a 55 KSI). Es tracta dels aliatges d'alumini / silici (addicions de silici que van del 0,6 al 21,5%) i són les úniques sèries que contenen aliatges tractables de calor i no heat. El silici, quan s’afegeix a l’alumini, redueix el seu punt de fusió i millora la seva fluïdesa quan es molla. Aquestes característiques són desitjables per a materials de farciment utilitzats tant per a la soldadura de fusió com per a la brazing. En conseqüència, aquesta sèrie d'aliatges es troba predominantment com a material de farciment. El silici, independentment de l’alumini, no és tractable; Tot i això, alguns d'aquests aliatges de silici han estat dissenyats per tenir addicions de magnesi o coure, cosa que els proporciona la capacitat de respondre favorablement al tractament de la calor de la solució. Normalment, aquests aliatges de farciment tractable tèrmic només s’utilitzen quan un component soldat ha de ser sotmès a tractaments tèrmics de post soldadura.

Aliatges de la sèrie 5xxx-(Tractable no escalfat: amb una resistència a la tracció final de 18 a 51 KSi) es tracta dels aliatges d'alumini / magnesi (addicions de magnesi que van del 0,2 al 6,2%) i tenen la força més alta dels aliatges tractables no escenes. A més, aquesta sèrie d’aliatge és fàcilment soldable i, per aquestes raons, s’utilitzen per a una gran varietat d’aplicacions com ara construcció naval, transport, vaixells de pressió, ponts i edificis. Els aliatges de base de magnesi sovint es solden amb aliatges de farciment, que es seleccionen després de la consideració del contingut de magnesi del material base i de les condicions d'aplicació i servei del component soldat. Els aliatges d'aquesta sèrie amb més del 3,0% de magnesi no es recomana per al servei de temperatura elevat per sobre de 150 graus F pel seu potencial de sensibilització i la seva posterior susceptibilitat a l'esquerdament de la corrosió de l'estrès. Els aliatges de base amb menys de aproximadament un 2,5% de magnesi sovint es solden amb èxit amb els aliatges de farciment de la sèrie 5xxx o 4xxx. L’aliatge base 5052 es reconeix generalment com l’aliatge de base de contingut de magnesi màxim que es pot soldar amb un aliatge de farciment de la sèrie 4xxx. A causa dels problemes associats a la fusió eutèctica i a les propietats mecàniques pobres associades, no es recomana soldar material en aquesta sèrie d'aliatge, que contenen quantitats més altes de magnesi amb els farcits de la sèrie 4xxx. Els materials de base de magnesi més alts només es solden amb aliatges de farciment de 5xxx, que generalment coincideixen amb la composició d’aliatge base.

Aliatges de la sèrie 6xxx- (tractable tèrmica - amb una resistència a la tracció final de 18 a 58 KSi) es tracta de l’alumini / magnesi - aliatges de silici (addicions de magnesi i silici d’uns 1,0%) i es troben àmpliament a tota la indústria de la fabricació de soldadura, utilitzades principalment en forma d’extrusions i incorporades en molts components estructurals. L’addició de magnesi i silici a l’alumini produeix un compost de silicida de magnesi, que proporciona a aquest material la seva capacitat per convertir-se en solució de solució tractada per millorar la força. Aquests aliatges són sensibles a la fissura de solidificació naturalment i, per això, no han de ser soldades de forma autògena (sense material de farciment). L’addició de quantitats adequades de material de farciment durant el procés de soldadura d’arc és essencial per tal de proporcionar dilució del material base, evitant així el problema de l’esquerdament calent. Es solden amb materials de farciment 4xxx i 5xxx, depenent dels requisits de l'aplicació i del servei.

Aliatges de la sèrie 7xxx- (tractant tèrmic - amb una resistència a la tracció definitiva de 32 a 88 KSi) es tracta dels aliatges d'alumini / zinc (addicions de zinc que van del 0,8 al 12,0%) i inclouen alguns dels aliatges d'alumini de màxima resistència. Aquests aliatges s’utilitzen sovint en aplicacions d’alt rendiment com aeronaus, aeroespacials i equips esportius competitius. Igual que la sèrie 2xxx d’aliatges, aquesta sèrie incorpora aliatges que es consideren candidats inadequats a la soldadura d’arc, i d’altres, que sovint són soldades amb arc amb èxit. Els aliatges habitualment soldadors d'aquesta sèrie, com el 7005, es solden predominantment amb els aliatges de farciment de la sèrie 5xxx.

Sumari- Els aliatges d'alumini actuals, juntament amb els seus diferents temperaments, inclouen una àmplia i versàtil gamma de materials de fabricació. Per obtenir un disseny òptim de productes i el desenvolupament de procediments de soldadura amb èxit, és important comprendre les diferències entre els nombrosos aliatges disponibles i les seves diverses característiques de rendiment i soldabilitat. Quan es desenvolupen procediments de soldadura d’arc per a aquests diferents aliatges, cal tenir en compte l’aliatge específic que s’està soldadura. Sovint es diu que la soldadura d’arc d’alumini no és difícil, “és diferent”. Crec que una part important d’entendre aquestes diferències és familiaritzar -se amb els diferents aliatges, les seves característiques i el seu sistema d’identificació.