עם צמיחת האלומיניום בתעשיית ייצור הריתוך, וקבלתו כחלופה מצוינת לפלדה ליישומים רבים, יש דרישות הולכות וגוברות עבור המעורבים בפיתוח פרויקטים של אלומיניום כדי להכיר יותר קבוצת חומרים זו. כדי להבין באופן מלא את האלומיניום, רצוי להתחיל להכיר את מערכת הזיהוי / ייעוד האלומיניום, סגסוגות האלומיניום הרבות הזמינות ומאפייניה.

מערכת המזג והייעוד של סגסוגת האלומיניום- בצפון אמריקה, איגוד האלומיניום בע"מ אחראית להקצאה ורישום סגסוגות אלומיניום. נכון לעכשיו ישנם מעל 400 סגסוגות אלומיניום מחושל וסגסוגות אלומיניום מחושלות ומעל 200 סגסוגות אלומיניום בצורה של יציקות ואדמות הרשומות באיגוד האלומיניום. גבולות ההרכב הכימי של הסגסוגת עבור כל הסגסוגות הרשומות הללו כלולות באגודת האלומיניוםספר טילתחת הכותרת "ייעודי סגסוגת בינלאומיים ומגבלות קומפוזיציה כימית לאלומיניום מחושל וסגסוגות אלומיניום יצוקות" ובתוך שלהםספר ורודתחת הכותרת "ייעוד ומגבלות הרכב כימי לסגסוגות אלומיניום בצורה של יציקות ומטילים. פרסומים אלה יכולים להיות שימושיים ביותר למהנדס הריתוך בעת פיתוח נהלי ריתוך, וכאשר יש חשיבות לשיקול הכימיה והקשר שלה עם רגישות לסדק.

ניתן לסווג סגסוגות אלומיניום למספר קבוצות המבוססות על מאפייני החומר הספציפי כמו יכולתו להגיב לטיפול תרמי ומכני ואלמנט הסגסוגת העיקרי שנוסף לסגסוגת האלומיניום. כאשר אנו שוקלים את מערכת המספור / זיהוי המשמשת לסגסוגות אלומיניום, המאפיינים לעיל מזוהים. לאלומיניום המחושל והצוקות יש מערכות זיהוי שונות. מערכת המחושל היא מערכת בת 4 ספרות והיצקות בעלות מערכת מקום תלת ספרתי ועיצי 1.

מערכת ייעוד סגסוגת מחושל- נשקול תחילה את מערכת הזיהוי של סגסוגת אלומיניום עם 4 ספרות. הספרה הראשונה (Xxxx) מציין את האלמנט הסגסוגת העיקרי, שנוסף לסגסוגת האלומיניום ומשמש לעתים קרובות לתיאור סדרת סגסוגת האלומיניום, IE, 1000 סדרה, 2000 סדרה, 3000 סדרות, עד 8000 סדרות (ראו טבלה 1).

הספרה היחידה השנייה (xXxx), אם שונה מ- 0, מציין שינוי של הסגסוגת הספציפית, והספרות השלישית והרביעית (xxXX) הם מספרים שרירותיים שניתנו כדי לזהות סגסוגת ספציפית בסדרה. דוגמה: בסגסוגת 5183, המספר 5 מציין שהוא מסדרת סגסוגת המגנזיום, ה- 1 מציין שהוא 1^stשינוי בסגסוגת המקורית 5083, ו- 83 מזהה אותו בסדרת 5xxx.

היוצא מן הכלל היחיד למערכת מספור סגסוגת זו הוא עם סגסוגות האלומיניום של סדרת 1xxx (אלומיניום טהור) ובמקרה זה, שתי הספרות האחרונות מספקות את אחוז האלומיניום המינימלי מעל 99%, כלומר סגסוגת 13(50)(99.50% אלומיניום מינימלי).

מערכת ייעוד סגסוגת אלומיניום מחושל

טבלה 1

ייעוד סגסוגת יצוק- מערכת הייעוד לסגסוגת צוותים מבוססת על ייעוד עשרוני בן 3 ספרות xxx.x (כלומר 356.0). הספרה הראשונה (Xxx.x) מציין את האלמנט הסגסוגת העיקרי, שנוסף לסגסוגת האלומיניום (ראה טבלה 2).

מערכת ייעוד סגסוגת אלומיניום יצוקה

טבלה 2

הספרות השנייה והשלישית (xXX.x) הם מספרים שרירותיים שניתנו כדי לזהות סגסוגת ספציפית בסדרה. המספר בעקבות הנקודה העשרונית מציין אם הסגסוגת היא יציקה (.0) או מטיל (.1 או .2). קידומת מכתב הון מציינת שינוי לסגסוגת ספציפית.
דוגמה: סגסוגת - A356.0 הבירה A (Axxx.x) מציין שינוי של סגסוגת 356.0. המספר 3 (א3xx.x) מציין שהוא מסדרת הסיליקון פלוס נחושת ו/או מגנזיום. 56 פנימה (AX56.0) מזהה את הסגסוגת בסדרה 3xx.x, ואת .0 (Axxx.0) מציין שמדובר בצורת צורה סופית ולא מטיל.

מערכת ייעוד טמפרטורת האלומיניום -אם ניקח בחשבון את הסדרה השונה של סגסוגות אלומיניום, נראה כי ישנם הבדלים ניכרים במאפייניה ובאופן כתוצאה מכך. הנקודה הראשונה להכיר, לאחר הבנת מערכת הזיהוי, היא שישנם שני סוגים שונים של אלומיניום בסדרה שהוזכרה לעיל. אלה סגסוגות האלומיניום הניתנות לטיפול בחום (אלה שיכולות להשיג כוח באמצעות הוספת חום) וסגסוגות אלומיניום שאינן הניתנות לטיפול. הבחנה זו חשובה במיוחד כאשר שוקלים את ההשפעות של ריתוך קשת על שני סוגים אלה של חומרים.

סגסוגות אלומיניום מחושלות של 1xxx, 3xxx ו- 5xxx סגסוגות אלומיניום אינן ניתנות לטיפול בהן וניתן להתקשות רק. סגסוגות אלומיניום מחושלות של 2XXX, 6XXX ו- 7XXX סגסוגות אלומיניום מחושלות ניתנות לטיפול בחום וסדרת 4XXX מורכבת מסגסוגות הניתנות לטיפול בחום וגם לא הניתנות לטיפול. ניתן לטפל בחום 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x ו- 7xx.x התקשות המתח לא מיושמת בדרך כלל על יציקות.

הסגסוגות הניתנות לטיפול בחום רוכשות את התכונות המכניות האופטימליות שלהן באמצעות תהליך של טיפול תרמי, כאשר הטיפולים התרמיים הנפוצים ביותר הם טיפול בחום פתרונות והזדקנות מלאכותית. טיפול בחום בפתרון הוא תהליך חימום הסגסוגת לטמפרטורה מוגברת (סביב 990 מעלות צלזיוס) על מנת להכניס את האלמנטים או התרכובות הסגסוגת לתמיסה. אחריה מרווה, בדרך כלל במים, לייצר תמיסה רווית -על בטמפרטורת החדר. בדרך כלל הטיפול בחום פתרון בדרך כלל מתרחש. הזדקנות היא משקעים של חלק מהיסודות או התרכובות מתמיסה על -רווי על מנת להניב תכונות רצויות.

הסגסוגות שאינן חוממות הניתנות לטיפול רוכשות את התכונות המכניות האופטימליות שלהן באמצעות התקשות מתח. התקשות המתח היא שיטת הגדלת הכוח באמצעות יישום עבודה קרה. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

את ייעודי המזג הבסיסי

טבלה 3

בהמשך לייעוד המזג הבסיסי, ישנן שתי קטגוריות חלוקת משנה, האחת המתייחסת למזג "H" - התקשות המתח, והשנייה מתייחסת למזג "T" - ייעוד מטופל תרמית.

מחלקות משנה של מזג H - המתח התקשה

הספרה הראשונה לאחר ה- H מציינת פעולה בסיסית:
H1- מאמץ התקשה בלבד.
H2- מאמץ התקשה ובטלה חלקית.
H3- מאמץ מוקשה ומתייצב.
H4- מאמץ מוקשה ולכה או צבוע.

הספרה השנייה לאחר ה- H מציינת את מידת התקשות המתח:
HX2- רבע HX HX4- חצי HX HX6-שלושה רבעים קשה
HX8- HX קשה מלא9- קשה במיוחד

מחלקות משנה של Tember - מטופלות תרמית

T1- מיושן באופן טבעי לאחר קירור מתהליך עיצוב טמפרטורה גבוה, כמו חוץ.
T2- קור עבד לאחר קירור מתהליך עיצוב טמפרטורה גבוה ואז בגיל באופן טבעי.
T3- פתרון שטופלו בחום, קור עבד ומיושן באופן טבעי.
T4- פתרון מטופל בחום ומגיל באופן טבעי.
T5- מיושן באופן מלאכותי לאחר קירור מתהליך עיצוב טמפרטורה גבוה.
T6- פתרון מטופל בחום ומגיל מלאכותי.
T7- פתרון מטופל בחום ומייצב (מוגזם).
T8- פתרון שטופלו בחום, עבד קר ומיושן באופן מלאכותי.
T9- פתרון מטופלים בחום, בגילאים מלאכותיים וקור עבד.
T10- קור עבד לאחר קירור מתהליך עיצוב טמפרטורה מוגבר ואז בגיל באופן מלאכותי.

ספרות נוספות מצביעות על הקלה במתח.
דוגמאות:
TX51או TXX51- מתח הקלה על ידי מתיחות.
TX52או TXX52- לחץ הקלה על ידי דחיסה.

סגסוגות אלומיניום ותכונותיהן- אם ניקח בחשבון את שבע סדרות סגסוגות אלומיניום יצוק, אנו נעריך את ההבדלים ביניהם ונבין את היישומים והמאפיינים שלהם.

סגסוגות סדרות 1xxx-(לא ניתן לטפל בחום-עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 10 עד 27 ק"ס) סדרה זו מכונה לעתים קרובות סדרת האלומיניום הטהורה מכיוון שהיא נדרשת להיות 99.0% אלומיניום מינימלי. הם ניתנים לריתוך. עם זאת, בגלל טווח ההיתוך הצר שלהם, הם דורשים שיקולים מסוימים על מנת לייצר נהלי ריתוך מקובלים. כאשר הם נחשבים לייצור, סגסוגות אלה נבחרות בעיקר לצורך עמידות בפני קורוזיה מעולה כמו במכלים כימיים מיוחדים וצנרת, או למוליכות החשמלית המצוינת שלהם כמו ביישומי סרגל אוטובוס. לסגסוגות אלה יש תכונות מכניות גרועות יחסית ולעיתים רחוקות ייחשבו ליישומים מבניים כלליים. סגסוגות בסיס אלה מרותכות לרוב עם חומר מילוי תואם או עם סגסוגות מילוי 4xxx התלויות בדרישות היישום והביצועים.

סגסוגות סדרות 2xxx- (ניתן לטפל בחום - עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 27 עד 62 KSI) מדובר בסגסוגות אלומיניום / נחושת (תוספות נחושת הנעות בין 0.7 ל 6.8%), והן סגסוגות בעלות ביצועים גבוהים המשמשים לרוב ליישומי אווירה וחלל. יש להם כוח מצוין על פני מגוון רחב של טמפרטורה. חלק מהסגסוגות הללו נחשבות שאינן ניתנות לניתוח על ידי תהליכי ריתוך קשת בגלל רגישותם לפיצוח חם ולסדק קורוזיה מתח; עם זאת, אחרים מרותכים קשת בהצלחה רבה עם נהלי הריתוך הנכונים. חומרי בסיס אלה מרותכים לרוב עם סגסוגות מילוי סדרת 2XXX בעלות חוזק גבוה 2xxx שנועדו להתאים את הביצועים שלהם, אך לעיתים ניתן לרתך אותם עם חומרי המילוי של 4XXX המכילים סיליקון או סיליקון ונחושת, תלויים בדרישות היישום והשירות.

סגסוגות סדרות 3xxx-(לא ניתן לטפל בחוממה-עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 16 עד 41 קילוגרם) אלה הם סגסוגות האלומיניום / המנגן (תוספות מנגן שנעות בין 0.05 ל 1.8%) והן בעלות חוזק בינוני, יש עמידות בפני קורוזיה טובה, יכולת טובה ומתאימה לשימוש בטמפרטורות מוגברות. אחד השימושים הראשונים שלהם היה סירים ומחבתות, והם המרכיב העיקרי כיום עבור מחליפי חום ברכבים ותחנות כוח. עם זאת, כוחם המתון מונע לעתים קרובות את שיקולם ביישומים מבניים. סגסוגות בסיס אלה מרותכות בסגסוגות מילוי מסדרת 1XXX, 4XXX ו- 5XXX, תלויות בכימיה הספציפית שלהם ובדרישות היישום והשירות הספציפיות שלהם.

סגסוגות סדרות 4xxx-(ניתן לטפל בחום ולא ניתן לטפל בחום-עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 25 עד 55 קילוגרם) אלה הם סגסוגות האלומיניום / סיליקון (תוספות סיליקון שנעות בין 0.6 ל 21.5%) והן הסדרה היחידה המכילות סגסוגות הניתנות לטיפול בחום וגם לא הניתנות לחימום. סיליקון, כאשר הוא מוסיף לאלומיניום, מקטין את נקודת ההיתוך שלו ומשפר את נזילותו כאשר הוא מותך. מאפיינים אלה רצויים לחומרי מילוי המשמשים הן לריתוך היתוך והן לליחה. כתוצאה מכך, סדרת סגסוגות זו נמצאת בעיקר כחומר מילוי. סיליקון, באופן עצמאי באלומיניום, אינו ניתן לטפל בחום; עם זאת, מספר סגסוגות סיליקון אלה תוכננו להיות תוספות של מגנזיום או נחושת, מה שמספק להם את היכולת להגיב לטובה לטיפול בחום בפתרונות. בדרך כלל, סגסוגות מילוי הניתנות לטיפול בחום משמשות רק כאשר יש לרכוש רכיב מרותך לטיפולים תרמיים לאחר הריתוך.

סגסוגות סדרות 5xxx-(לא ניתן לטפל בחוממה-עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 18 עד 51 קילוגרם) אלה הם סגסוגות האלומיניום / המגנזיום (תוספות מגנזיום שנעות בין 0.2 ל 6.2%) ובעלות החוזק הגבוה ביותר של הסגסוגות שאינן הניתנות לטיפול. בנוסף, סדרת סגסוגת זו ניתנת לריתוך בקלות, ומסיבות אלה הן משמשות למגוון רחב של יישומים כמו בניית ספינות, תחבורה, כלי לחץ, גשרים ומבנים. סגסוגות בסיס המגנזיום מרותכות לרוב בסגסוגות מילוי, הנבחרות לאחר התחשבות בתכולת המגנזיום של חומר הבסיס, ותנאי היישום והשירות של הרכיב המרותך. סגסוגות בסדרה זו עם יותר מ- 3.0% מגנזיום אינן מומלצות לשירות טמפרטורה גבוה מעל 150 מעלות F בגלל פוטנציאל הרגישות שלהם ורגישות לאחר מכן לפיצוח קורוזיה של מתח. סגסוגות בסיס עם פחות מכ- 2.5% מגנזיום מרותכים לרוב בהצלחה עם סגסוגות המילוי של סדרת 5xxx או 4xxx. סגסוגת הבסיס 5052 מוכרת בדרך כלל כסגסוגת בסיס התוכן של מגנזיום המרבי שניתן לרתך באמצעות סגסוגת מילוי סדרת 4xxx. בגלל בעיות הקשורות להיתוך אאוטקטי ולתכונות מכניות מרותפות כגדולות, לא מומלץ לרתך בסדרה סגסוגת זו, המכילות כמויות גבוהות יותר של מגנזיום עם חומרי מילוי סדרת 4xxx. חומרי בסיס המגנזיום הגבוהים יותר מרותכים רק עם סגסוגות מילוי 5xxx, אשר בדרך כלל תואמות את הרכב סגסוגת הבסיס.

סגסוגות סדרות 6xxx- (הניתן לטיפול בחום - עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 18 עד 58 ק"ג) אלה הם סגסוגות הסיליקון של אלומיניום / מגנזיום (תוספות סיליקון (מגנזיום וסיליקון של כ- 1.0%) ומשולבים באופן נרחב בכל ענף ייצור הריתוך, המשמשים בעיקר בצורה של חילוץ, ומשולבים בתעשיית המבנים רבים. תוספת של מגנזיום וסיליקון לאלומיניום מייצרת תרכובת של קוטלי קוטל מגנזיום, המספקת לחומר זה את יכולתו להפוך לחום תמיסה לטפל בחוזק משופר. סגסוגות אלה הן רגישות לסדק באופן טבעי, ומסיבה זו, אין לרתך אותם באופן אוטוגני (ללא חומר מילוי). תוספת של כמויות נאותות של חומר מילוי בתהליך ריתוך הקשת חיונית על מנת לספק דילול של חומר הבסיס, ובכך למנוע את בעיית הסדק החם. הם מרותכים עם חומרי מילוי 4xxx ו- 5xxx, התלויים בדרישות היישום והשירות.

סגסוגות סדרות 7xxx- (ניתן לטפל בחום - עם חוזק מתיחה אולטימטיבי של 32 עד 88 קילוגרם) אלה הם סגסוגות האלומיניום / אבץ (תוספות אבץ שנעות בין 0.8 ל 12.0%) וכוללות כמה מסגסוגות האלומיניום החוזקות הגבוהות ביותר. סגסוגות אלה משמשות לרוב ביישומים בעלי ביצועים גבוהים כמו מטוסים, תעופה וחלל וציוד ספורט תחרותי. בדומה לסדרת הסגסוגות 2xxx, סדרה זו משלבת סגסוגות הנחשבות למועמדים לא מתאימים לריתוך קשת, ואחרים, שלעתים קרובות מרותכים קשת בהצלחה. הסגסוגות המרותכות בדרך כלל בסדרה זו, כמו 7005, מרותכים בעיקר עם סגסוגות המילוי של סדרת 5xxx.

תַקצִיר- סגסוגות האלומיניום של ימינו, יחד עם המזמנים השונים שלהם, כוללים מגוון רחב ורב -תכליתי של חומרי ייצור. לקבלת תכנון מוצר אופטימלי ופיתוח נוהל ריתוך מוצלח, חשוב להבין את ההבדלים בין הסגסוגות הרבות הקיימות לבין מאפייני הביצועים והריתוך השונים שלהם. בעת פיתוח נהלי ריתוך קשת לסגסוגות שונות אלה, יש לקחת בחשבון את הסגסוגת הספציפית המרתכת. לעתים קרובות נאמר כי ריתוך קשת של אלומיניום אינו קשה, "זה פשוט שונה". אני מאמין שחלק חשוב בהבנת ההבדלים הללו הוא להכיר את הסגסוגות השונות, המאפיינים שלהם ומערכת הזיהוי שלהם.