Lo sapevate che l’alluminio contribuisce all’8% della crosta terrestre? Non solo questo materiale fa parte del terreno su cui ci troviamo, ma costituisce anche molte delle cose che ci circondano nella nostra vita quotidiana.

Tra i suoi molti vantaggi, l’alluminio ha proprietà di formabilità, tenacità, resistenza alla corrosione, leggerezza, forza, elasticità e assorbimento di energia. Per esempio, nella produzione di semirimorchi – un’applicazione in cui la leggerezza è importante – la fabbricazione di varie parti in alluminio rispetto all’acciaio dolce può ridurre il peso in modo significativo, come 1.000 libbre per una parete laterale, 187 libbre per una porta posteriore, 60 libbre per un tetto della cabina e 30 libbre per ruota.

Questo materiale, tuttavia, non è privo di sfide quando si tratta di saldatura. A causa della bassa temperatura di fusione dell’alluminio e dell’alta conducibilità termica, bisogna fare molta attenzione per evitare il burn-through sugli spessori sottili e per assicurare una fusione o una penetrazione adeguata sugli spessori più spessi.

Quando l’applicazione richiede l’alluminio, il materiale base della serie 6XXX è una scelta comune grazie alla sua versatilità per molte applicazioni. Una lega specifica, la 6061-T6, è usata frequentemente in applicazioni come la costruzione navale, la produzione automobilistica e la costruzione di rimorchi.

Quindi che tipo di metalli d’apporto si dovrebbero usare con l’alluminio serie 6XXX? La risposta è: metalli d’apporto della serie 4XXX o 5XXX. Ma tenete a mente che l’uso finale e i requisiti della parte che state saldando sono ancora i fattori più importanti.

ostacoli comuni con i materiali di base 6XXX

Le proprietà meccaniche dei materiali di base della serie 6XXX li rendono più sensibili alle diverse variabili di saldatura, come l’apporto di calore e il design del giunto, rispetto ai materiali della serie 5XXX.

Per esempio, i materiali di base della serie 6XXX hanno il 30% in più di conduttività termica rispetto ai metalli di base della serie 5XXX, rendendo più difficile produrre saldature di qualità in modo coerente. La maggiore conduttività termica delle leghe 6XXX richiede un apporto di calore maggiore per ottenere la stessa penetrazione, che a sua volta può rendere il materiale più incline alla distorsione.

L’utilizzo del trattamento termico con i metalli base della serie 6XXX è un modo per affrontare alcune delle sfide del materiale. Quando i materiali di base 6XXX sono saldati, la microstruttura della zona interessata dal calore (HAZ) è degradata e le proprietà meccaniche possono essere ridotte dal 30 al 50%. Se il materiale era di tempra T6 prima della saldatura, può essere sottoposto a trattamento termico in soluzione e invecchiato dopo la saldatura, il che lo riporterebbe a una tempra T6.

Inoltre, è importante rimuovere lo strato di ossido prima di saldare qualsiasi tipo di alluminio, inclusa la serie 6XXX. Usare una spazzola di acciaio inossidabile designata per questo unico scopo. Altrimenti, l’apporto di calore necessario per penetrare lo strato di ossido durante la saldatura può bruciare il materiale di base.

Scegliere il giusto metallo d’apporto

Quando si seleziona un metallo d’apporto per l’alluminio serie 6XXX, è fondamentale capire come verrà usata la saldatura finita. Il risultato desiderato influenza la scelta. Sarà esposto a temperature elevate sostenute? Resistenza, duttilità e tenacità sono requisiti chiave? Determinare quali proprietà sono più importanti per la saldatura finita e selezionare il metallo d’apporto in base a queste priorità.

C’è un dare e avere quando si scelgono i metalli d’apporto – alcuni metalli d’apporto forniscono proprietà specifiche nella saldatura finale, come l’alta resistenza, la resistenza alle cricche o la capacità di essere anodizzati. Un metallo d’apporto della serie 4XXX, per esempio, elimina la possibilità di una corrispondenza di colore dopo l’anodizzazione del materiale, ma permette di trattare termicamente la saldatura. Al contrario, un metallo d’apporto della serie 5XXX permette l’abbinamento del colore dopo l’anodizzazione, ma non permette il trattamento termico post-saldatura (con l’eccezione del 5554).

I metalli d’apporto delle serie 4XXX e 5XXX sono più comunemente usati per saldare l’alluminio della serie 6XXX. Consultare una tabella di selezione del metallo d’apporto in alluminio o una guida quando si effettua la scelta per determinare come la selezione del metallo d’apporto può influenzare quanto segue:

• Sensibilità alla frattura
• Resistenza
• Duttilità
• Resistenza alla corrosione
• Elevata-
• Abbinamento del colore dopo l’anodizzazione
• Trattamento termico post-saldatura
• Durezza

Metalli d’apporto serie 4XXX. Quando si seleziona un metallo d’apporto della serie 4XXX per l’uso con l’alluminio 6XXX, 4043 e 4943 sono le scelte più popolari.

4043 metallo d’apporto ha diversi vantaggi come l’eccellente resistenza alla cricca e alla corrosione, la sua capacità di tollerare il trattamento termico post-saldatura, le sue prestazioni in applicazioni ad alta temperatura da 150 a 350 gradi F, e la duttilità. Tuttavia, il 4043 non si abbina al colore come fanno i riempitivi 5XXX quando la parte viene anodizzata dopo la saldatura, e la sua resistenza è inferiore a quella dei metalli d’apporto 5XXX.

Il metallo d’apporto 4943 ha molte delle stesse caratteristiche del 4043, ma risponde meglio al trattamento termico. Il magnesio aggiunto nel metallo d’apporto 4943 fornisce anche una maggiore resistenza ripetibile senza fare affidamento sulla diluizione del materiale di base per creare una buona saldatura.

Il processo di diluizione – in cui gli elementi del materiale di base si combinano con quelli del metallo d’apporto – influenza la composizione chimica finale di una saldatura di alluminio e le proprietà meccaniche, compresa la resistenza. Mentre è possibile stimare la diluizione e la forza di saldatura risultante, numerose variabili dell’operatore, come l’angolo della torcia, la velocità di avanzamento e l’amperaggio, influenzano la profondità di penetrazione, che a sua volta influenza la diluizione. Di conseguenza, non sempre si può ottenere la diluizione stimata secondo i propri calcoli. L’uso di metalli d’apporto 4943 può togliere la congettura dalla questione della resistenza.

Con il metallo d’apporto 4943 si può produrre una saldatura con circa il 25% in più di resistenza alla trazione e al taglio nella condizione di saldatura. Questo metallo d’apporto utilizza la stessa tensione e velocità di avanzamento del filo del 4043. Ha un’alta fluidità, un basso tasso di restringimento e fumi di saldatura inferiori rispetto al 4043. Può anche essere usato per saldare materiali di base 1XXX, 3XXX e 5XXX con meno del 3% di magnesio (come il 5052), così come i metalli di base 6XXX.

In generale, i metalli d’apporto della serie 4XXX producono meno scolorimenti e macchie di saldatura rispetto ai metalli d’apporto della serie 5XXX, il che può aiutare a ridurre il tempo e il denaro da spendere per la pulizia dopo la saldatura.

Metalli d’apporto della serie 5XXX. Ci sono numerose opzioni di metallo d’apporto 5XXX che si possono usare per saldare materiale di base in alluminio 6XXX. Due scelte comuni sono 5356 e 5556.

Quando si salda la serie 6XXX, il metallo d’apporto 5356 offre buona resistenza alle cricche e forza, eccellente duttilità, accettabile resistenza alla corrosione, eccellente capacità di abbinamento dei colori dopo l’anodizzazione, ed eccellente tenacità. Si noti che questi metalli d’apporto non possono gestire il trattamento termico post-saldatura o le applicazioni ad alta temperatura (150-350 gradi).

I metalli d’apporto 53556 hanno una resistenza alla fessurazione, una duttilità e una resistenza alla corrosione simili a quelle del 5356, ma offrono anche una resistenza ancora maggiore. Come le leghe 5356, i metalli d’apporto 5556 non possono tollerare le applicazioni ad alta temperatura o il trattamento termico post-saldatura, ma si abbinano bene al colore dopo l’anodizzazione.

Un altro metallo d’apporto della serie 5XXX-5554-è l’unico riempitivo della serie 5XXX che può tollerare le applicazioni ad alta temperatura e il trattamento termico post-saldatura, ma non è altrettanto usato.

Trovare il miglior abbinamento

Nella scelta di un metallo d’apporto per l’alluminio, scoprirete che non esiste una soluzione unica per tutti. Le condizioni operative e l’uso finale della parte saldata sono fattori critici per fare la scelta giusta.

Consultare un produttore di metallo d’apporto di fiducia o un distributore di saldatura per il supporto e per determinare quale classificazione di metallo d’apporto è l’opzione migliore.

Mentre un metallo d’apporto può fornire una maggiore resistenza o tenacità, un altro può fornire una migliore resistenza alla corrosione o duttilità. L’obiettivo è quello di scegliere una lega di alluminio che produca una saldatura più capace di soddisfare i requisiti del prodotto e del suo uso previsto.