Tiesitkö, että alumiinin osuus maapallon kuoresta on 8 prosenttia? Tämä materiaali ei ole vain osa maata, jonka päällä seisomme, vaan se muodostaa myös monia asioita, jotka ympäröivät meitä jokapäiväisessä elämässämme.

Monien etujensa ohella alumiinilla on muovattavuutta, sitkeyttä, korroosionkestävyyttä, kevyttä painoa, lujuutta, elastisuutta ja energian absorptio-ominaisuuksia. Esimerkiksi puoliperävaunujen valmistuksessa – sovelluksessa, jossa keveys on tärkeää – erilaisten osien valmistaminen alumiinista tavallisen teräksen sijaan voi vähentää painoa merkittävästi, esimerkiksi sivuseinän painoa 1 000 kiloa, takaoven painoa 187 kiloa, ohjaamon katon painoa 60 kiloa ja pyörän painoa 30 kiloa.

Hitsauksessa tällä materiaalilla on kuitenkin omat haasteensa. Alumiinin alhaisen sulamislämpötilan ja korkean lämmönjohtavuuden vuoksi on noudatettava erityistä varovaisuutta läpipolton estämiseksi ohuiden mittojen kohdalla ja riittävän sulamisen tai tunkeutumisen varmistamiseksi paksumpien mittojen kohdalla.

Kun sovellus vaatii alumiinia, 6XXX-sarjan perusmateriaali on yleinen valinta sen monipuolisuuden vuoksi moniin sovelluksiin. Erästä tiettyä seosta, 6061-T6:ta, käytetään usein esimerkiksi laivanrakennuksessa, autoteollisuudessa ja perävaunujen rakentamisessa.

Millaisia täyteaineita kannattaa siis käyttää 6XXX-sarjan alumiinin kanssa? Vastaus on joko 4XXX- tai 5XXX-sarjan täyteaineita. Muista kuitenkin, että hitsaamasi osan lopullinen käyttötarkoitus ja vaatimukset ovat edelleen tärkeimpiä tekijöitä.

Yleisiä esteitä 6XXX-sarjan perusaineiden kanssa

6XXX-sarjan perusaineiden hitsauksen jälkeiset mekaaniset ominaisuudet tekevät niistä herkempiä erilaisille hitsausmuuttujille, kuten lämmöntuonnille ja liitoksen suunnittelulle, verrattuna 5XXX-sarjan materiaaleihin.

Esimerkiksi 6XXX-sarjan perusmateriaaleilla on 30 prosenttia suurempi lämmönjohtavuus kuin 5XXX-sarjan perusmetalleilla, mikä vaikeuttaa laadukkaiden hitsaussaumojen tuottamista tasaisesti. 6XXX-sarjan seosten korkeampi lämmönjohtavuus edellyttää suurempaa lämmöntuottoa saman tunkeuman aikaansaamiseksi, mikä puolestaan voi tehdä materiaalista alttiimman vääristymille.

Lämpökäsittelyn käyttäminen 6XXX-sarjan perusmetalleilla on yksi tapa vastata joihinkin materiaalin haasteisiin. Kun 6XXX-perusmateriaaleja hitsataan, lämpövaikutteisen vyöhykkeen (HAZ) mikrorakenne heikkenee, ja mekaaniset ominaisuudet voivat heikentyä 30-50 prosenttia. Jos materiaali oli ennen hitsausta T6-karkaistua, se voidaan lämpökäsitellä liuoksella ja vanhentaa hitsauksen jälkeen, jolloin se palautuu T6-karkaistuksi.

On myös tärkeää poistaa oksidikerros ennen minkätyyppisen alumiinin hitsaamista, myös 6XXX-sarjan. Käytä yksinomaan tähän tarkoitukseen tarkoitettua ruostumattomasta teräksestä valmistettua harjaa. Muuten oksidikerroksen läpäisemiseen hitsauksen aikana tarvittava lämmöntuotto voi polttaa perusaineen läpi.

Oikean lisäaineen valinta

Kun valitset lisäainetta 6XXX-sarjan alumiinille, on ratkaisevan tärkeää ymmärtää, miten valmista hitsiä tullaan käyttämään. Haluttu lopputulos vaikuttaa valintaan. Altistetaanko se jatkuville kohonneille lämpötiloille? Ovatko lujuus, sitkeys ja sitkeys keskeisiä vaatimuksia? Määritä, mitkä ominaisuudet ovat tärkeimpiä valmiille hitsille, ja valitse lisäaine näiden prioriteettien mukaan.

Lisämetallien valinnassa on annettavaa ja otettavaa – tietyt lisäainemetallit tarjoavat tiettyjä ominaisuuksia lopullisessa hitsissä, kuten suuren lujuuden, halkeilunkestävyyden tai anodisoitavuuden. Esimerkiksi 4XXX-sarjan lisäainemetalli poistaa mahdollisuuden värisovitukseen materiaalin anodisoinnin jälkeen, mutta mahdollistaa hitsin lämpökäsittelyn. Sitä vastoin 5XXX-sarjan lisäaine mahdollistaa värisovituksen anodisoinnin jälkeen, mutta se ei mahdollista hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä (lukuun ottamatta 5554:ää).

4XXX- ja 5XXX-sarjan lisäaineita käytetään yleisimmin 6XXX-sarjan alumiinin hitsaamiseen. Tutustu valintaa tehdessäsi alumiinin lisäaineen valintataulukkoon tai -oppaaseen, jotta voit määrittää, miten lisäaineen valinta voi vaikuttaa seuraaviin seikkoihin:

• Halkeamisherkkyys
• Lujuus
• Halkeamisherkkyys
• Korroosionkestävyys
• Korroosionkestävyys
• El-temperature service
• Color match after anodizing
• Postweld heat treatment
• Toughness

4XXX Series Filler Metals. Kun valitaan 4XXX-sarjan lisäainetta käytettäväksi 6XXX-alumiinin kanssa, 4043 ja 4943 ovat suosituimpia vaihtoehtoja.

4043-täytemetallilla on useita etuja, kuten erinomainen halkeilun- ja korroosionkestävyys, sen kyky sietää hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä, sen suorituskyky korkeissa lämpötiloissa 150-350 asteen F:n lämpötiloissa ja sitkeys. 4043 ei kuitenkaan sovi väriltään yhtä hyvin yhteen kuin 5XXX-lisäaineet, kun osa anodisoidaan hitsauksen jälkeen, ja sen lujuus on alhaisempi kuin 5XXX-lisäaineiden.

4943-lisäaineella on monia samoja ominaisuuksia kuin 4043:lla, mutta se reagoi lämpökäsittelyyn paremmin. Lisätty magnesium 4943-lisäaineessa antaa myös suuremman toistettavan lujuuden ilman, että perusaineen laimennukseen tukeudutaan kunnollisen hitsin aikaansaamiseksi.

Laimennusprosessi – jossa perusaineen alkuaineet yhdistyvät lisäaineen alkuaineisiin – vaikuttaa alumiinihitsin lopulliseen kemialliseen koostumukseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin, mukaan lukien lujuus. Vaikka laimennusta ja siitä johtuvaa hitsin lujuutta voidaan arvioida, lukuisat käyttäjän muuttujat, kuten polttimen kulma, liikenopeus ja virranvoimakkuus, vaikuttavat tunkeutumissyvyyteen, joka puolestaan vaikuttaa laimennukseen. Tämän seurauksena et välttämättä aina saa laskelmissasi arvioitua laimennusta. Käyttämällä 4943-lisäainemetalleja voidaan poistaa arvailut lujuuskysymyksestä.

4943-lisäaineella voidaan saada aikaan hitsi, jonka vetolujuus ja leikkauslujuus ovat noin 25 prosenttia korkeammat hitsatussa tilassa. Tämä lisäaine käyttää samaa jännitettä ja langansyöttönopeutta kuin 4043. Sillä on korkea juoksevuus, alhainen kutistumisnopeus ja vähemmän hitsaushuurua kuin 4043:lla. Sitä voidaan käyttää myös hitsattaessa 1XXX-, 3XXX- ja 5XXX-perusmateriaaleja, joissa on alle 3 prosenttia magnesiumia (kuten 5052), sekä 6XXX-perusmateriaaleja.

Yleisesti 4XXX-sarjan lisäaineet tuottavat vähemmän hitsin värimuutoksia ja likaa verrattuna 5XXX-sarjan lisäaineisiin, mikä voi auttaa vähentämään hitsauksen jälkeiseen puhdistukseen kuluvaa aikaa ja rahaa.

5XXX-sarjan lisäaineet. On olemassa lukuisia 5XXX-sarjan lisäainemetallivaihtoehtoja, joita voit käyttää 6XXX-alumiinipohjamateriaalin hitsaamiseen. Kaksi yleistä vaihtoehtoa ovat 5356 ja 5556.

Hitattaessa 6XXX-sarjaa 5356-lisäaine tarjoaa hyvän halkeilunkestävyyden ja lujuuden, erinomaisen sitkeyden, hyväksyttävän korroosionkestävyyden, erinomaisen värisovittuvuuden anodisoinnin jälkeen ja erinomaisen sitkeyden. Huomaa, että nämä lisäaineet eivät kestä hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä tai korkean lämpötilan (150-350 astetta) sovelluksia.

5556-lisäainemetalleilla on samanlainen halkeilunkestävyys, sitkeys ja korroosionkestävyys kuin 5356:lla, mutta niillä on myös vielä suurempi lujuus. Kuten 5356-seokset, 5556-lisäainemetallit eivät siedä korkean lämpötilan sovelluksia tai hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä, mutta ne sopivat hyvin väriin anodisoinnin jälkeen.

Toinen 5XXX-sarjan lisäaine, 5554, on ainoa 5XXX-sarjan lisäaine, joka kestää korkean lämpötilan sovelluksia ja hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä, mutta sitä ei käytetä yhtä laajasti.

Parhaan vastineen löytäminen

Alumiiniin käytettävää lisäainetta valitessasi huomaat, ettei ole olemassa yhtä ainoaa sopivaa ratkaisua. Käyttöolosuhteet ja hitsattavan osan lopullinen käyttötarkoitus ovat ratkaisevia tekijöitä oikean valinnan tekemisessä.

Konsultoi luotettavaa lisäainevalmistajaa tai hitsausjälleenmyyjää saadaksesi tukea ja määrittääksesi, mikä lisäaineluokitus on paras vaihtoehto.

Ja vaikka yksi lisäainemetalli voi tarjota suuremman lujuuden tai sitkeyden, toinen voi tarjota paremman korroosionkestävyyden tai sitkeyden. Tavoitteena on valita alumiiniseos, joka tuottaa hitsin, joka pystyy parhaiten täyttämään tuotteen ja sen käyttötarkoituksen vaatimukset.