Czy wiesz, że aluminium stanowi 8 procent skorupy ziemskiej? Materiał ten jest nie tylko częścią gruntu, na którym stoimy, ale również tworzy wiele rzeczy, które otaczają nas w naszym codziennym życiu.

Wśród wielu korzyści, aluminium posiada formowalność, wytrzymałość, odporność na korozję, lekkość, siłę, elastyczność i właściwości pochłaniania energii. Na przykład, w produkcji naczep – aplikacji, w której lekkość jest ważna – wytwarzanie różnych części z aluminium w przeciwieństwie do stali miękkiej może znacznie zmniejszyć wagę, np. 1000 funtów dla ściany bocznej, 187 funtów dla tylnych drzwi, 60 funtów dla dachu kabiny i 30 funtów na koło.

Ten materiał nie jest jednak pozbawiony wyzwań, jeśli chodzi o spawanie. Ze względu na niską temperaturę topnienia aluminium i wysoką przewodność cieplną, należy zachować szczególną ostrożność, aby zapobiec przepaleniu na cienkich powierzchniach i zapewnić odpowiednie wtopienie lub penetrację na grubszych powierzchniach.

Gdy aplikacja wymaga zastosowania aluminium, materiał bazowy serii 6XXX jest częstym wyborem ze względu na jego wszechstronność w wielu zastosowaniach. Jeden konkretny stop, 6061-T6, jest często używany w takich zastosowaniach, jak budowa statków, produkcja samochodów i budowa przyczep.

Więc jakiego typu wypełniaczy należy używać z aluminium serii 6XXX? Odpowiedź brzmi: metale wypełniające serii 4XXX lub 5XXX. Należy jednak pamiętać, że ostateczne zastosowanie i wymagania dotyczące spawanej części są nadal najważniejszymi czynnikami.

Wspólne przeszkody z materiałami bazowymi 6XXX

Właściwości mechaniczne materiałów bazowych serii 6XXX w stanie po spawaniu sprawiają, że są one bardziej wrażliwe na różne zmienne spawalnicze, takie jak dopływ ciepła i konstrukcja spoiny, w porównaniu z materiałami serii 5XXX.

Na przykład, materiały podstawowe serii 6XXX mają o 30 procent większą przewodność cieplną niż metale podstawowe serii 5XXX, co utrudnia konsekwentne wykonywanie wysokiej jakości spoin. Wyższa przewodność cieplna stopów 6XXX wymaga wyższego nakładu ciepła, aby uzyskać taką samą penetrację, co z kolei może sprawić, że materiał będzie bardziej podatny na odkształcenia.

Stosowanie obróbki cieplnej z metalami nieszlachetnymi serii 6XXX jest jednym ze sposobów na rozwiązanie niektórych problemów związanych z tym materiałem. Kiedy materiały podstawowe 6XXX są spawane, mikrostruktura strefy wpływu ciepła (HAZ) ulega degradacji, a właściwości mechaniczne mogą być zmniejszone o 30 do 50 procent. Jeśli przed spawaniem materiał miał temperaturę T6, można go poddać obróbce cieplnej w roztworze i starzeniu po spawaniu, co przywróci mu temperaturę T6.

Jest również ważne, aby usunąć warstwę tlenku przed spawaniem każdego rodzaju aluminium, w tym serii 6XXX. Należy użyć szczotki ze stali nierdzewnej przeznaczonej wyłącznie do tego celu. W przeciwnym razie, energia cieplna wymagana do przebicia warstwy tlenku podczas spawania może przepalić materiał podstawowy.

Wybór odpowiedniego materiału wypełniającego

Podczas wyboru materiału wypełniającego dla aluminium serii 6XXX, kluczowe jest zrozumienie, w jaki sposób będzie wykorzystywana gotowa spoina. Pożądany wynik wpływa na wybór. Czy będzie on narażony na długotrwałe działanie podwyższonych temperatur? Czy wytrzymałość, plastyczność i ciągliwość są kluczowymi wymaganiami? Określ, które właściwości są najważniejsze dla gotowej spoiny i wybierz spoiwo zgodnie z tymi priorytetami.

Przy wyborze wypełniaczy należy wziąć pod uwagę, że niektóre z nich zapewniają określone właściwości końcowej spoiny, takie jak wysoka wytrzymałość, odporność na pękanie lub możliwość anodowania. Na przykład spoiwo z serii 4XXX eliminuje możliwość dopasowania koloru po anodowaniu materiału, ale pozwala na obróbkę cieplną spoiny. I odwrotnie, seria 5XXX pozwala na dopasowanie koloru po anodowaniu, ale nie pozwala na obróbkę cieplną po spawaniu (z wyjątkiem 5554).

Wypełniacze z serii 4XXX i 5XXX są najczęściej używane do spawania aluminium serii 6XXX. Sprawdź tabelę lub przewodnik wyboru metalu wypełniacza do aluminium podczas dokonywania wyboru, aby określić, w jaki sposób wybór metalu wypełniacza może wpłynąć na następujące elementy:

• Wrażliwość na pękanie
• Wytrzymałość
• Wytrzymałość
• Odporność na korozję
• Podwyższona-…temperatury
• Zgodność koloru po anodowaniu
• Obróbka cieplna po spawaniu
• Twardość

Metale wypełniające serii 4XXX. Przy wyborze metalu wypełniacza serii 4XXX do zastosowania z aluminium 6XXX, najpopularniejsze są 4043 i 4943.

4043 metal wypełniacz ma kilka zalet, takich jak doskonałe pęknięcia i odporność na korozję, jego zdolność do tolerowania obróbki cieplnej po spawaniu, jego wydajność w wysokich temperaturach 150 do 350 stopni F, i plastyczność. Jednak 4043 nie pasuje kolorystycznie tak dobrze jak wypełniacze 5XXX, gdy część jest anodyzowana po spawaniu, a jego wytrzymałość jest niższa niż wypełniaczy 5XXX.

4943 metal wypełniacz ma wiele z tych samych cech jak 4043, ale reaguje na obróbkę cieplną lepiej. Dodatek magnezu w 4943 metalu wypełniacza zapewnia również wyższą powtarzalną wytrzymałość bez konieczności rozcieńczania materiału podstawowego, aby stworzyć solidną spoinę.

Proces rozcieńczania – w którym elementy w materiale podstawowym łączą się z tymi w metalu wypełniacza – wpływa na ostateczny skład chemiczny spoiny aluminiowej i właściwości mechaniczne, w tym wytrzymałość. Chociaż można oszacować rozcieńczenie i wynikającą z niego wytrzymałość spoiny, wiele zmiennych parametrów pracy operatora, takich jak kąt palnika, prędkość przesuwu i natężenie prądu, wpływa na głębokość wtopienia, co z kolei wpływa na rozcieńczenie. W rezultacie, nie zawsze można uzyskać szacowane rozcieńczenie na podstawie obliczeń. Stosowanie wypełniaczy 4943 może wyeliminować zgadywanie w kwestii wytrzymałości.

Z 4943 metalu wypełniacza można produkować spoiny z około 25 procent wyższą wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na ścinanie w stanie po spawaniu. Ten metal wypełniający wykorzystuje to samo napięcie i prędkość podawania drutu co 4043. Charakteryzuje się wysoką płynnością, niskim współczynnikiem skurczu i niższym oparami spawalniczymi w porównaniu do 4043. Może być również stosowany do spawania materiałów podstawowych 1XXX, 3XXX i 5XXX z zawartością magnezu mniejszą niż 3 procent (takich jak 5052), a także metali podstawowych 6XXX.

Ogólnie, spoiwa serii 4XXX wytwarzają mniej przebarwień spoiny i brudu w porównaniu do spoiw serii 5XXX, co może pomóc zredukować czas i pieniądze, które trzeba wydać na czyszczenie po spawaniu.

Wypełniacze serii 5XXX. Istnieje wiele opcji wypełniaczy 5XXX, które można wykorzystać do spawania aluminium 6XXX. Dwa często wybierane to 5356 i 5556.

Przy spawaniu serii 6XXX, spoiwo 5356 oferuje dobrą odporność na pękanie i wytrzymałość, doskonałą plastyczność, akceptowalną odporność na korozję, doskonałą możliwość dopasowania koloru po anodowaniu i doskonałą ciągliwość. Należy pamiętać, że te metale nie mogą obsługiwać obróbki cieplnej po spawaniu lub zastosowań wysokotemperaturowych (150-350 stopni).

5556 metale wypełniacza mają podobną odporność na pękanie, plastyczność i odporność na korozję do 5356, ale oferują również jeszcze większą wytrzymałość. Podobnie jak stopy 5356, stopy 5556 nie tolerują wysokiej temperatury lub obróbki cieplnej po spawaniu, ale dobrze dopasowują się kolorystycznie po anodowaniu.

Inny wypełniacz serii 5XXX-5554-jest jedynym wypełniaczem serii 5XXX, który może tolerować wysokie temperatury i obróbkę cieplną po spawaniu, ale nie jest tak szeroko stosowany.

Znalezienie najlepszego dopasowania

W wyborze metalu wypełniacza do aluminium, przekonasz się, że nie ma jednego rozmiaru pasującego do wszystkich rozwiązań. Warunki pracy i końcowe zastosowanie spawanej części są krytycznymi czynnikami przy dokonywaniu właściwego wyboru.

Konsultuj się z zaufanym producentem lub dystrybutorem materiałów spawalniczych w celu uzyskania wsparcia i określenia, która klasyfikacja metalu wypełniającego jest najlepszą opcją.

Podczas gdy jeden metal wypełniacza może zapewnić wyższą wytrzymałość lub ciągliwość, inny może zapewnić lepszą odporność na korozję lub plastyczność. Celem jest wybór stopu aluminium, który wytwarza spoinę najbardziej zdolną do spełnienia wymagań produktu i jego zamierzonego użycia.