مع نمو الألومنيوم في صناعة تصنيع اللحام ، وقبوله كبديل ممتاز للصلب للعديد من التطبيقات ، هناك متطلبات متزايدة للمشاركين في تطوير مشاريع الألمنيوم لتصبح أكثر دراية بهذه المجموعة من المواد. لفهم الألومنيوم تمامًا ، يُنصح بالبدء في التعرف على نظام تحديد / التعيين الألمنيوم ، والعديد من سبائك الألومنيوم المتاحة وخصائصها.

نظام سبائك الألومنيوم ونظام التعيين- في أمريكا الشمالية ، تكون شركة الألمنيوم مسؤولة عن تخصيص وتسجيل سبائك الألومنيوم. يوجد حاليًا أكثر من 400 من سبائك الألومنيوم المصنوعة من الألومنيوم والألواح المطبوعة وأكثر من 200 من سبائك الألومنيوم في شكل المسبوكات والسبائك المسجلة في جمعية الألومنيوم. وترد حدود التكوين الكيميائي للسبائك لجميع هذه السبائك المسجلة في جمعية الألومنيومكتاب تيلبعنوان "تسميات السبائك الدولية وحدود التركيب الكيميائي للألومنيوم المطاوع والسبائك المصنوعة من الألومنيوم" وفيهمكتاب ورديبعنوان "التسميات وحدود التكوين الكيميائي لسبائك الألومنيوم في شكل المسبوكات والبوينات. يمكن أن تكون هذه المنشورات مفيدة للغاية لمهندس اللحام عند تطوير إجراءات اللحام ، وعندما يكون النظر في الكيمياء وارتباطها بحساسية الكراك ذات أهمية.

يمكن تصنيف سبائك الألومنيوم إلى عدد من المجموعات بناءً على خصائص المادة المعينة مثل قدرتها على الاستجابة للمعالجة الحرارية والميكانيكية وعنصر السبائك الأولية المضافة إلى سبيكة الألمنيوم. عندما ننظر في نظام الترقيم / التعريف المستخدم لسبائك الألومنيوم ، يتم تحديد الخصائص المذكورة أعلاه. الألومنيوم المطاوع والمرور لها أنظمة مختلفة من الهوية. النظام المطاوع هو نظام مكون من 4 أرقام ، ويتميز المسبوكات بنظام مكان مكون من 3 أرقام.

نظام تعيين سبيكة مطار- سننظر أولاً في نظام تحديد سبيكة الألمنيوم المصنوع من 4 أرقام. الرقم الأول (Xيشير XXX) إلى عنصر السبائك الرئيسي ، الذي تمت إضافته إلى سبيكة الألمنيوم وغالبًا ما يتم استخدامه لوصف سلسلة سبيكة الألمنيوم ، IE ، Series Series ، 2000 ، سلسلة 3000 ، ما يصل إلى 8000 سلسلة (انظر الجدول 1).

رقم واحد واحد (xXXX) ، إذا كان مختلفًا عن 0 ، يشير إلى تعديل السبائك المحددة ، والرقم الثالث والرابع (xxXX) هي أرقام تعسفية ممنوحة لتحديد سبيكة محددة في السلسلة. مثال: في السبائك 5183 ، يشير الرقم 5 إلى أنه من سلسلة سبيكة المغنيسيوم ، يشير 1 إلى أنه 1^stتعديل السبائك الأصلية 5083 ، ويحددها 83 في سلسلة 5xxx.

الاستثناء الوحيد لنظام ترقيم السبائك هذا هو مع سبائك الألومنيوم من سلسلة 1xxx (الألومنيوم النقي) في هذه الحالة ، يوفر آخر 2 رقمين نسبة الألومنيوم الدنيا التي تتجاوز 99 ٪ ، أي سبيكة 13(50)(99.50 ٪ الحد الأدنى من الألمنيوم).

نظام تعيين سبيكة الألمنيوم المطاوع

الجدول 1

يلقي تعيين سبيكة- يعتمد نظام تسمية سبيكة المصبوب على تسمية عشرية من 3 أرقام زائد xxx.x (أي 356.0). الرقم الأول (Xيشير xx.x) إلى عنصر السبائك الرئيسي ، الذي تمت إضافته إلى سبيكة الألمنيوم (انظر الجدول 2).

يلقي نظام تعيين سبيكة الألمنيوم

الجدول 2

الرقمين الثاني والثالث (xXX.x) هي أرقام تعسفية تُعطى لتحديد سبيكة محددة في السلسلة. يشير الرقم التالي للنقطة العشرية إلى ما إذا كانت السبائك عبارة عن صب (.0) أو سبيكة (.1 أو .2). تشير بادئة الرسالة الرأسمالية إلى تعديل سبيكة محددة.
مثال: السبائك - A356.0 العاصمة أ (Aيشير xxx.x) إلى تعديل السبائك 356.0. الرقم 3 (أ3يشير xx.x) إلى أنه من سلسلة السيليكون بالإضافة إلى سلسلة النحاس و/أو المغنيسيوم. 56 في (الفأس56.0) يحدد السبائك داخل سلسلة 3xx.x ، و .0 (AXXX.0) يشير إلى أنه صب الشكل النهائي وليس سبيكة.

نظام تعيين مزاج الألومنيوم -إذا نظرنا إلى سلسلة مختلفة من سبائك الألومنيوم ، فسنرى أن هناك اختلافات كبيرة في خصائصها وتطبيقها. النقطة الأولى التي يجب إدراكها ، بعد فهم نظام تحديد الهوية ، هي أن هناك نوعان مختلفان بشكل واضح من الألومنيوم ضمن السلسلة المذكورة أعلاه. هذه هي سبائك الألومنيوم القابلة للعلاج بالحرارة (تلك التي يمكن أن تكتسب قوة من خلال إضافة الحرارة) وسبائك الألومنيوم غير القابلة للعلاج. هذا التمييز مهم بشكل خاص عند النظر في تأثيرات لحام القوس على هذين النوعين من المواد.

سبيكة الألومنيوم 1xxx و 3xxx و 5xxx من الألومنيوم المطاوع غير قابلة للعلاج وتكون قابلة للضغط فقط. يمكن علاج سبائك الألومنيوم 2xxx و 6xxx و 7xxx المطاوع بالحرارة وسلسلة 4xxx تتكون من سبائك قابلة للعلاج غير قابلة للعلاج وغير قابلة للعلاج. سلسلة 2xx.x ، 3xx.x ، 4xx.x و 7xx.x سبيكة يلقيون يمكن علاجها. لا يتم تطبيق تصلب الإجهاد بشكل عام على المسبوكات.

تكتسب السبائك القابلة للعلاج الحرارية خصائصها الميكانيكية المثلى من خلال عملية المعالجة الحرارية ، والعلاجات الحرارية الأكثر شيوعًا هي المعالجة الحرارية والشيخوخة الاصطناعية. المعالجة الحرارية للمحلول هي عملية تسخين السبائك إلى درجة حرارة مرتفعة (حوالي 990 درجة فهرنهايت) من أجل وضع عناصر السبائك أو المركبات في محلول. ويلي ذلك التبريد ، عادة في الماء ، لإنتاج محلول غير مشبع في درجة حرارة الغرفة. وعادة ما يتبع المعالجة الحرارية محلول الشيخوخة. الشيخوخة هي هطول الأمطار لجزء من العناصر أو المركبات من محلول غير مشبع من أجل تحقيق خصائص مرغوبة.

اكتسبت السبائك غير القابلة للعلاج غير القابلة للحرارة خصائصها الميكانيكية المثلى من خلال تصلب الإجهاد. تصلب الإجهاد هو طريقة زيادة القوة من خلال تطبيق العمل البارد. T6 ، 6063-T4، 5052-H32، 5083-H112.

تسميات المزاج الأساسية

الجدول 3

علاوة على تسمية المزاج الأساسية ، هناك فئتان للتقسيم الفرعي ، واحدة تتناول مزاج "H" - تصلب الإجهاد ، والآخر يعالج "T" مزاج - المعالجة حرارياً.

التقسيمات الفرعية لـ H Demer - سلالة تصلب

الرقم الأول بعد H يشير إلى العملية الأساسية:
H1- سلالة صلبة فقط.
H2- سلالة صلبة وتوصل جزئيا.
H3- سلالة تصلب واستقر.
H4- سلالة صلبة ورنيش أو رسمت.

الرقم الثاني بعد H يشير إلى درجة تصلب الإجهاد:
HX2- ربع HAR HX4- نصف هكس الصلب6-ثلاثة أرباع صعبة
HX8- HX الصلب الكامل9- من الصعب للغاية

التقسيمات الفرعية لـ T Right - عولجت حراريًا

T1- بطبيعة الحال ، تتراوح أعمارهم بعد التبريد من عملية تشكيل درجة الحرارة المرتفعة ، مثل البثق.
T2- عمل البرد بعد التبريد من عملية تشكيل درجة الحرارة المرتفعة ثم العمر بشكل طبيعي.
T3- محلول المعالجة بالحرارة ، وعملت البرد وعمرها بشكل طبيعي.
T4- محلول المعالجة بالحرارة وعمرها بشكل طبيعي.
T5- العمر بشكل مصطنع بعد التبريد من عملية تشكيل درجة الحرارة المرتفعة.
T6- محلول المعالجة بالحرارة وعلى سن مصطنعة.
T7- محلول المعالجة بالحرارة واستقرت (مفرط).
T8- محلول المعالجة بالحرارة ، وعملت البرد وعمرها بشكل مصطنع.
T9- الحلول المعالجة بالحرارة ، وعملت بشكل مصطنع والبرد.
T10- عمل البرد بعد التبريد من عملية تشكيل درجة الحرارة المرتفعة ثم العمر بشكل مصطنع.

أرقام إضافية تشير إلى تخفيف الإجهاد.
أمثلة:
TX51أو TXX51- الإجهاد مرتاح من خلال التمدد.
TX52أو TXX52- الإجهاد مرتاح عن طريق الضغط.

سبائك الألومنيوم وخصائصها- إذا نظرنا إلى سلسلة سبعة من سبائك الألمنيوم المطاوع ، فسنقدر خلافاتهم ونفهم تطبيقاتها وخصائصها.

1xxx سلسلة سبائك-(غير قابلة للعلاج-مع قوة الشد النهائية من 10 إلى 27 KSI) يشار إلى هذه السلسلة غالبًا على أنها سلسلة الألومنيوم النقية لأنها مطلوبة للحصول على الحد الأدنى من الألومنيوم 99.0 ٪. هم قابلين لحام. ومع ذلك ، بسبب نطاق ذوبان الضيق الخاص بهم ، فإنها تتطلب اعتبارات معينة من أجل إنتاج إجراءات لحام مقبولة. عند النظر في التصنيع ، يتم اختيار هذه السبائك في المقام الأول لمقاومة التآكل المتفوقة كما هو الحال في الخزانات الكيميائية المتخصصة والأنابيب ، أو لموصلها الكهربائي الممتاز كما في تطبيقات شريط الحافلات. هذه السبائك لها خصائص ميكانيكية سيئة نسبيا ونادرا ما يتم النظر فيها للتطبيقات الهيكلية العامة. غالبًا ما يتم لحام هذه السبائك الأساسية بمواد الحشو المطابقة أو مع سبائك حشو 4xxx تعتمد على متطلبات التطبيق والأداء.

سبائك سلسلة 2xxx- (قابلة للعلاج الحرارة - مع قوة الشد النهائية من 27 إلى 62 كيلوغرام) هذه هي سبائك الألومنيوم / النحاس (إضافات النحاس التي تتراوح من 0.7 إلى 6.8 ٪) ، وهي سبائك عالية الأداء عالية الأداء التي تستخدم غالبًا لتطبيقات الفضاء والطائرات. لديهم قوة ممتازة على نطاق واسع من درجة الحرارة. تعتبر بعض هذه السبائك غير قابلة للذات من خلال عمليات اللحام القوس بسبب حساسيةها للتكسير الساخن وتآكل الإجهاد ؛ ومع ذلك ، فإن الآخرين يتم لحام القوس بنجاح كبير مع إجراءات اللحام الصحيحة. غالبًا ما يتم لحام هذه المواد الأساسية مع سبائك حشو سلسلة عالية القوة 2xxx مصممة لتتناسب مع أدائها ، ولكن يمكن اللحام في بعض الأحيان مع حشو سلسلة 4xxx التي تحتوي على السيليكون أو السيليكون والنحاس ، اعتمادًا على متطلبات التطبيق والخدمة.

سبائك سلسلة 3xxx-(غير قابلة للعلاج-مع قوة الشد النهائية من 16 إلى 41 KSI) هذه هي سبائك الألومنيوم / المنغنيز (الإضافات المنغنيز التي تتراوح من 0.05 إلى 1.8 ٪) ولديها قوة معتدلة ، وتتمتع بمقاومة جيدة للتآكل ، وتشكيل جيد ومناسبة للاستخدام في درجات حرارة مرتفعة. كان أحد الاستخدامات الأولى هو الأواني والمقالي ، وهي المكون الرئيسي اليوم للمبادلات الحرارية في المركبات ومحطات الطاقة. ومع ذلك ، فإن قوتها المعتدلة تمنع في كثير من الأحيان النظر في التطبيقات الهيكلية. يتم لحام هذه السبائك الأساسية بسبائك حشو سلسلة 1xxx و 4xxx و 5xxx ، ويعتمد على كيمياءها المحددة ومتطلبات التطبيق والخدمة الخاصة.

سبائك سلسلة 4xxx-(قابلة للعلاج الحرارية وغير القابلة للعلاج-مع قوة الشد النهائية من 25 إلى 55 كيلوغرام) هذه هي سبائك الألومنيوم / السيليكون (إضافات السيليكون تتراوح من 0.6 إلى 21.5 ٪) وهي السلسلة الوحيدة التي تحتوي على كل من سبائك قابلة للعلاج غير قابلة للمعالجة. السيليكون ، عند إضافته إلى الألومنيوم ، يقلل من نقطة الانصهار ويحسن سيوته عند الصلص. هذه الخصائص مرغوبة لمواد الحشو المستخدمة لكل من اللحام والبلاط. وبالتالي ، تم العثور على هذه السلسلة من السبائك في الغالب كمواد حشو. السيليكون ، بشكل مستقل في الألومنيوم ، غير قابل للعلاج. ومع ذلك ، فقد تم تصميم عدد من سبائك السيليكون هذه للحصول على إضافات من المغنيسيوم أو النحاس ، مما يوفر لهم القدرة على الاستجابة بشكل إيجابي للمعالجة الحرارية. عادةً ما يتم استخدام سبائك الحشو القابلة للعلاج الحرارية هذه فقط عندما يتعرض مكون ملحوم للعلاجات الحرارية بعد اللحام.

5xxx سلسلة سبائك-(غير قابلة للعلاج-مع قوة الشد النهائية من 18 إلى 51 KSI) هذه هي سبائك الألومنيوم / المغنيسيوم (إضافات المغنيسيوم التي تتراوح من 0.2 إلى 6.2 ٪) ولها أعلى قوة من السبائك غير القابلة للعلاج. بالإضافة إلى ذلك ، فإن سلسلة السبائك هذه قابلة لحام بسهولة ، ولهذه الأسباب يتم استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات مثل بناء السفن والنقل وأوعية الضغط والجسور والمباني. غالبًا ما يتم لحام سبائك قاعدة المغنيسيوم مع سبائك الحشو ، والتي يتم اختيارها بعد النظر في محتوى المغنيسيوم للمواد الأساسية ، وظروف التطبيق والخدمة للمكون الملحوم. لا ينصح سبائك في هذه السلسلة بأكثر من 3.0 ٪ من المغنيسيوم لخدمة درجة الحرارة المرتفعة فوق 150 درجة فهرنهايت بسبب إمكاناتها في التوعية والتعرض اللاحق لتكسير التآكل. غالبًا ما يتم لحام السبائك الأساسية التي تقل عن حوالي 2.5 ٪ من المغنيسيوم بنجاح مع سبائك حشو سلسلة 5 × XXX أو 4XXX. يتم التعرف على سبيكة الأساس 5052 عمومًا باعتبارها سبيكة قاعدة محتوى المغنيسيوم القصوى التي يمكن لحامها مع سبيكة حشو سلسلة 4xxx. نظرًا للمشاكل المرتبطة بالذوبان الناقص والخصائص الميكانيكية المرتبطة بالضعف ، لا ينصح بالمواد اللحام في سلسلة السبائك هذه ، والتي تحتوي على كميات أعلى من المغنيسيوم مع مواد سلسلة 4xxx. يتم لحام مواد قاعدة المغنيسيوم العليا فقط مع سبائك حشو 5xxx ، والتي تتطابق عمومًا مع تكوين سبيكة الأساس.

6xxx سلسلة سبائك- (قابلة للعلاج الحراري - مع قوة الشد النهائية من 18 إلى 58 كيلوغرام) هذه هي سبائك الألومنيوم / المغنيسيوم - السيليكون (الإضافات المغنيسيوم والسيليكون حوالي 1.0 ٪) ويتم العثور عليها على نطاق واسع في جميع أنحاء صناعة تصنيع اللحام ، وتستخدم في الغالب في شكل عمليات الإنجاز ، ومدمجة في العديد من المكونات الهيكلية. تنتج إضافة المغنيسيوم والسيليكون إلى الألمنيوم مركبًا من مبيدات المغنيسيوم ، مما يوفر هذه المادة قدرتها على أن تصبح حلًا معالجة بالحرارة لتحسين القوة. هذه السبائك حساسة لتصلب التصلب بشكل طبيعي ، ولهذا السبب ، لا ينبغي أن يتم لحام القوس تلقائيًا (بدون مادة حشو). تعد إضافة كميات كافية من مواد الحشو أثناء عملية اللحام القوس ضرورية من أجل توفير تخفيف المواد الأساسية ، وبالتالي منع مشكلة التكسير الساخنة. يتم لحامها بمواد حشو 4xxx و 5xxx ، والتي تعتمد على متطلبات التطبيق والخدمة.

سبائك 7xxx سلسلة- (قابلة للعلاج بالحرارة - مع قوة الشد النهائية من 32 إلى 88 KSI) هذه هي سبائك الألومنيوم / الزنك (إضافات الزنك التي تتراوح من 0.8 إلى 12.0 ٪) وتتألف من بعض سبائك الألمنيوم ذات القوة. غالبًا ما تستخدم هذه السبائك في التطبيقات عالية الأداء مثل الطائرات والفضاء والمعدات الرياضية التنافسية. مثل سلسلة 2xxx من السبائك ، تشتمل هذه السلسلة على سبائك تعتبر مرشحين غير مناسبين لحام القوس ، وغيرها ، والتي غالباً ما يتم لحامها بنجاح. إن السبائك الملحومة بشكل شائع في هذه السلسلة ، مثل 7005 ، يتم لحامها في الغالب مع سبائك حشو سلسلة 5xxx.

ملخص- تشتمل سبائك الألومنيوم اليوم ، إلى جانب اختلافاتها المختلفة ، على مجموعة واسعة ومتعددة الاستخدامات من مواد التصنيع. بالنسبة لتصميم المنتج الأمثل وتطوير إجراءات اللحام الناجحة ، من المهم فهم الاختلافات بين العديد من السبائك المتاحة وخصائص أدائها المختلفة وقابلية اللحام. عند تطوير إجراءات لحام القوس لهذه السبائك المختلفة ، يجب النظر في سبيكة محددة يتم لحامها. غالبًا ما يقال أن لحام القوس للألمنيوم ليس صعبًا ، "إنه مختلف تمامًا". أعتقد أن جزءًا مهمًا من فهم هذه الاختلافات هو التعرف على مختلف السبائك وخصائصها ونظام تحديد الهوية.