Alumīnija veidņu remonts: kā izvēlēties pareizo alumīnija metināšanas stiepli un metināšanas tehnoloģiju

Alumīnija metināšanas tehnoloģija

Alumīnija instrumentu izmantošana kļūst arvien izplatītāka. Pareizi izvēloties metināšanas stiepli un pareizo metināšanas paņēmienu, veidne tiks labota.

Tiklīdz alumīnijs tiek stingri uzskatīts par instrumentu materiālu prototipu, tas pakāpeniski ir kļuvis par veidņu ražošanas iespēju. Apsverot šo iespēju, ir svarīgi vispirms izpētīt atšķirību starp tēraudu un alumīniju un pēc tam noteikt, kā izmantot palielinātu alumīnija siltumvadītspēju, nemazinot detaļas kvalitāti. Ir arī svarīgi apsvērt jautājumus, kas saistīti ar pelējuma uzturēšanu. Ar alumīnija veidnēm ir samērā viegli izgatavot augstas kvalitātes detaļas, taču šo veidņu labošana var radīt problēmas. Lai nodrošinātu veiksmīgu alumīnija veidņu remontu, ir jāsaprot atšķirības starp tērauda un alumīnija un alumīnija sakausējumu iespējām, kā arī zināšanas par metināšanas stieplēm un pareizām metināšanas metodēm.

Materiāli: alumīnijs un tērauds

Mūsdienās pieejamie augstas stiprības alumīnija sakausējumi ir reāla alternatīva instrumentu tēraudam. Alumīnijs galvenokārt tiek izmantots prototipu ražošanai zemo izmaksu dēļ, tāpēc alumīnijam ir arī citas priekšrocības, padarot to par reālu iespēju veidņu ražošanai.

Pirmkārt, dažādu galveno materiāla īpašību dēļ alumīnija veidņu izmaksas ir tikai aptuveni puse no tērauda veidņu izmaksām, un tās var piegādāt apmēram pusē laika. Piemēram, kaut arī tērauds ir daudz stiprāks par alumīniju, alumīnijs sver tikai trešdaļu no alumīnija, un dažus alumīnija materiālus var pārstrādāt, lai iegūtu izturību, kas salīdzināma ar tēraudu. Tā kā alumīnijs ir mīkstāks nekā tērauds, to ir vieglāk sagriezt. Augstas izturības un neliela svara kombinācija padara alumīniju par plašu pielietojumu, ko var plaši izmantot aviācijā, automobiļos un rūpniecībā.

Vēl viena alumīnija priekšrocība salīdzinājumā ar tēraudu ir tā augstā izturība pret koroziju. Kad alumīnijs tiek pakļauts gaisam, veidojas plāns alumīnija oksīda slānis, kas uzlabo izturību pret koroziju. Turklāt, pazeminoties temperatūrai, alumīnijs nekļūst trausls kā tērauds. Faktiski tas var palielināt stiepes izturību un saglabāt izturību.

Kā mēs visi zinām, alumīnija siltumvadītspēja un elektriskā vadītspēja ir sešas reizes lielāka par tērauda. Alumīnija siltumvadītspējai ir būtiska loma metināšanā un veidņu atjaunošanā, lai metināšana ātrāk sacietētu. Tas arī palīdz sasniegt vairāk" praktisku" metinot, labāk nostipriniet metālu vietā un vienkāršojiet apkopi uz vietas. Augsta siltumvadītspēja nozīmē, ka siltuma enerģija, kas pielietota vienai metāla daļai, tiks ātri pārnesta uz citām detaļām. Tas uztur materiālu stabilu, vienlaikus uzturot augstu temperatūru. Tomēr, lai izvairītos no detaļu nolietošanās, alumīnijs ātrāk jāmetina ar intensīvāku karstumu, jo siltums ātri izkliedēsies.

Sakausējuma izvēle

Ja nākamajā veidņu projektā izvēlaties izmantot alumīniju, ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo alumīnija sakausējumu. Elementu pievienošana, ieskaitot varu, magniju un cinku, alumīnija matricai rada sakausējumus. Katrs pievienotais elements palīdzēs uzlabot alumīnija unikālās derīgās īpašības.

Ir divas galvenās alumīnija sakausējumu kategorijas: kalšana un liešana. Kalti sakausējumi vispirms tiek sakausēti tērauda stieņos un pēc tam mehāniski apstrādāti ar karstās vai aukstās velmēšanas metodēm, piemēram, velmēšanu, kalšanu, ekstrudēšanu un formēšanu, lai iegūtu vēlamo formu. Velmēšanu izmanto alumīnija loksņu, foliju vai plākšņu ražošanai; kalšana tiek izmantota, lai iegūtu sarežģītas formas ar izcilām īpašībām, un ekstrūzija tiek izmantota cauruļu vai stieņu ražošanai. Liešanas sakausējums tiek tieši liets vēlamajā formā, padarot to ļoti piemērotu sarežģītu formu pielietošanai.

Kalti un lietie sakausējumi tiek klasificēti kā termiski un termiski neapstrādāti. Termiski apstrādātajos sakausējumos ir leģējoši elementi, kas, termiski apstrādājot, palielina materiāla stiprību un šķīdību, bet termiski ietekmētā zona (HAZ) parasti netiek pilnībā atkvēlināta, kas ietekmē jebkura metinājuma stiprību. Sakausējumi, kas nav termiski apstrādāti, tiek stiprināti ar aukstās apstrādes metodēm.

Šīs klasifikācijas ir svarīgi apsvērumi attiecībā uz alumīnija sakausējumu veidņu metināmību un apkopi. Daži materiāli ir piemērotāki specifiskiem metināšanas procesiem, tāpēc, kad veidņu ražotājs nosaka metināšanas materiālu, jāņem vērā arī metināšanas metode.

Daži parasti izmantojamie alumīnija sakausējumi tiek ražoti no 7000 sērijas saimes. Šie sakausējumi ir pievilcīgi modeļiem, jo ​​tiem parasti ir augsta izturība, kas salīdzināma ar tēraudu, un tie ir izturīgāki nekā citas sērijas. Cinks ir galvenais leģējošais elements šajos alumīnija sakausējumos. To lieto kombinācijā ar citiem elementiem (piemēram, magniju un varu), lai apkārtējā temperatūrā palīdzētu tam kļūt par spēcīgu sakausējumu. Cinka pievienošana arī padara alumīnija karstumu ārstējamu, tādējādi sacietējot nogulsnēm - karsēšanas paņēmienu, ko izmanto, lai palielinātu ražas stiprību. Cietinot ar nokrišņiem, 7000 sērijas sakausējumi var sasniegt stiepes izturību līdz 700 MPa (megapaskāli), kas ir augstākā no jebkura alumīnija sakausējuma. Pēc leģējošo elementu izkliedēšanas, velmējot un kaljot, termiskā apstrāde ir efektīvāka. Šo trīs procesu kombinācija noteiks īpašības, kas vajadzīgas augstas stiprības alumīnijam. Lai arī 7000 sērijas sakausējumiem ir laba noguruma izturība un apstrādājamība, tiem ir sliktāka izturība pret koroziju nekā citiem alumīnija sakausējumiem, tāpēc tie ir jutīgi pret sprieguma korozijas plaisāšanu un ir grūti metināmi.

Citas populāras izvēles veidņu ražošanā ir 2000, 5000 un 6000 sēriju sakausējumi. Pievienojot varu, 2000 sērijas nogulsnes var sacietēt tāpat kā 7000 sērijās, piešķirot tām līdzīgu izturību kā tēraudam, bet 2000 sērijas sakausējumiem ir zemāka izturība pret koroziju, tāpēc, salīdzinot ar tiem, tie ir vairāk pakļauti sprieguma korozijas plaisāšanai. Šīs 7000 sērijas nestabilitātes dēļ daudzus 2000 sēriju sakausējumus uzskata par metinātiem.

Magnijs tiek pievienots 5000 sērijas sakausējumiem. Magnijs var nodrošināt cietā šķīduma stiprināšanu un uzlabotas deformācijas sacietēšanas īpašības, lai alumīnija sakausējumos tiem būtu augsta izturība pret termisko apstrādi. Šo īpašību dēļ 5000 sērijas sakausējumus ir ļoti grūti izspiest un tie ir dārgi. Tie galvenokārt tiek izgatavoti loksnēs un plāksnēs, un tikai dažreiz tos izmanto kā veidņu daļas.

6000 sērijas alumīnijs ir leģēts ar magniju un silīciju, lai iegūtu karstumizturīgu, stipru un viegli ekstrudējamu sakausējumu ar labu korozijas izturību. Lai gan 6000 sērijas sakausējumi ir viens no parasti izmantotajiem universālā sakausējuma veidiem, tie nevar sasniegt 2000 un 7000 sērijas sakausējumu augsto stiprību.

Šīs citas sakausējumu sērijas parasti ražo tajā pašā rūpnīcā, kas ražo 7000 sērijas sakausējumu sērijas sagataves, taču, lai palielinātu izturību, tās nav velmētas, kaltas un termiski apstrādātas. Tā vietā liejiet šos sakausējumus tieši to galīgajā formā, lai viņi varētu iegūt to īpašības, ieskaitot stiprību un metināmību, no sakausējuma sastāva, nevis ražošanas procesa laikā. Tā kā lietie sakausējumi nav jāapvelk vai jāizkalj plāksnes vai loksnes formā, to var ekonomiskāk izmantot sarežģītām izstrādājumu formām. Tomēr tiem nebūs tādas pašas stiprības kā velmētiem vai kaltiem līdzīgiem izstrādājumiem. Lietie sakausējumi ir populāra izvēle prototipa ražošanai, jo tie maksā apmēram pusi no 7000 sērijas sakausējumu izmaksām. Prototipiem ir pieņemami vājāki sakausējumi. Var panākt arī modificētus 2000 sērijas sakausējumus velmētā vai kaltā veidā, lai panāktu labu līdzsvaru starp stiprības un metināšanas īpašībām. Abu veidu sakausējumus ir viegli metināt atbilstoši to attiecīgajām īpašībām.

Katrai sakausējumu sērijai raksturīgā ideālā kvalitāte noteiks to piemērotos ražošanas veidus. Lielās izturības dēļ 7000 sērijas sakausējumus parasti izmanto augstas veiktspējas lietojumos, piemēram, kosmiskajā aviācijā, bruņumašīnās un sporta aprīkojumā. 2000 sērijas sakausējumi ar salīdzināmas stiprības pakāpi parasti tiek izmantoti lidaparātos vai kosmiskajā aviācijā, savukārt 5000 sērijas sakausējumiem ir augstāka metināmība un apstrādājama izturība, kas nav saistīta ar karstumu, padarot tos noderīgus dažādās konstrukcijās, piemēram, tiltos, Kuģu būve un spiedtvertnes. 6000 sērijas sakausējumi ir vienkāršas un ekonomiskas sakausējumu presēšanas metodes, padarot tās piemērotas gan metināšanai, gan dažādām ekstrūzijas formām.

Alumīnija sakausējuma metināšanas stieples izvēle

Dažādiem alumīnija sakausējumiem nepieciešami dažādi metināšanas stieples, lai panāktu veiksmīgu metināšanu. Metināšanas stieples parametriem jāatbilst konkrētā metināmā sakausējuma parametriem, un jāņem vērā arī krāsu saskaņošanas iespējas, stiprība un ietekme uz metināšanas stieples karstuma skarto zonu. Lai metināšana būtu efektīva, metināšanas stieplei jābūt kušanas temperatūrai, kas ir līdzīga tā pamatmateriāla kušanas temperatūrai. Piemēram, alumīnija sakausējums ar augstu magnija saturu jāmetina ar pildījuma sakausējumu, kas satur arī augstu magnija saturu. Katram metināšanas stieples veidam ir savs dinamiskais ķīmiskais sastāvs, kas dos efektīvākus rezultātus alumīnija sakausējumiem ar līdzīgām īpašībām. Papildus ražošanas efektivitātes uzlabošanai būtu jāsamazina arī metināšanas kropļojumi.

Ražošanas veidņu, kas izgatavotas no vairākiem 7000 sērijas sakausējumiem, uzturēšana ir izaicinoša, jo to jutība pret termisko plaisāšanu vai stresa korozijas plaisāšanu neļauj tām metināt, izmantojot loka metināšanas tehnoloģiju. Izņēmumi no šī noteikuma ir 7003 un 7005 presēti sakausējumi un 7039 plākšņu sakausējumi. Kvalificētus 7000 sērijas sakausējumus var metināt, izmantojot 5356 vai 2319 sakausējuma metināšanas stiepli, no kuriem abiem var iegūt pieņemamas stiprības porainas šuves, kuras var pielāgot alumīnija viengabalainībai. sakausējums. 5356 parasti tiek izmantots šajos metināšanas stieplēs, jo tas ir stingrs un var nodrošināt pieņemamu stiprību un nepārtrauktu padevi, savukārt 2319 ir apstrādājams ar karstumu, tam ir augsta izturība un laba elastība. 5356 metināšana Vadam ir arī pildviela ar 5% magnija saturu, kas var samazināt jutību pret metināšanas plaisām. Jo lielāks magnija saturs, jo mazāks plaisāšanas risks.

Divas rūpnīcas, kas ražo 7000 sērijas alumīnija sakausējumus, ir palīdzējušas izstrādāt patentētus sakausējumu metināšanas vadus, kas paredzēti 7000 sērijas alumīnija sakausējumiem. Šie izstrādājumi nav plaši izmantoti, taču visi agrīnie testa rezultāti liecina, ka salīdzinājumā ar 2319 un 5356 metināšanas stieplēm ir uzlabota krāsu atbilstība. Tomēr šiem jaunajiem vadiem termiski ietekmētā zona ap metinājumu labošanas zonu ir kopīga visiem termiski apstrādātajiem sakausējumiem visos remonta procesos.

Metināšanas stieple ir piemērota metināšanas veidnēm, kas izgatavotas no 2000 sērijas sakausējumiem. Kaltu 2000 sērijas sakausējumus var termiski apstrādāt, lai iegūtu lielāku stiepes izturību, kas var būt pat 448 MPa. Tie veido sakausējumus ar varu un palīdz radīt labākas metināšanas īpašības. Pārbaudes ir parādījušas, ka 2319 metināšanas stieplei ir lieliska metināšanas kvalitāte un krāsas atbilstība. Ja krāsu saskaņošana ir ļoti svarīga, tā kļūst par populāru izvēli. 2000 sērijas sakausējumiem ir augstākas novecošanās un rūdīšanas īpašības, tāpēc tiem ir augstāka termiskā noguruma pretestība nekā 7000 sērijas sakausējumiem, kas nozīmē, ka siltums, ko rada metināšana neizraisīs metinātā materiāla izturības samazināšanos.

6000 sērijas sakausējumi ir apstrādāti ar karstumu apstrādāti sakausējumi, kas ap metināšanas zonu parāda karstuma ietekmēto zonu. Piemērots metināšanas vads 6000 sērijas alumīnija sakausējuma metināšanai ir 4043, kas ir viens no viegli apstrādājamajiem metināšanas stieplēm. Tam ir zemāka kušanas temperatūra un labāka plūstamība, tāpēc tas ir mazāk jutīgs pret metināšanas plaisām. Šī metināšanas stieple ir piemērota kritiskām vajadzībām, ja metināšanas vietas stiprība un krāsa ir saskaņota. Tomēr, ja pamatmateriāls pēc remonta tiks anodēts, 5356 metināšanas stieple ir labāka izvēle, un tā radīs ciešāku krāsu saderību, jo 4043 pēc anodēšanas kļūs tumši pelēks.

Tā kā lietie sakausējumi nodrošina spēcīgāku graudu struktūru, un kaltajiem sakausējumiem ir lielāka porainība, tie, visticamāk, demonstrēs labāku metināto šuvju labojamību. Ideāla 5000 sērijas alumīnija sakausējuma izvēle ir 5356 metināšanas stieple, savukārt 2319 metināšanas stieple ir piemērota 2000 sērijas sakausējumam. Šie metināšanas stieples nodrošina izcilu krāsu saderību ar sakausējumu to zemā silīcija satura dēļ, kas saglabā anodēta sudraba sajaukšanas efektu acīmredzamas un nepievilcīgas melnas krāsas vietā. Lietotam sakausējumam, kas nav termiski apstrādāts, ap metinājumu nav termiski ietekmētas zonas, tāpēc metinājuma laukums nav redzams uz veidnes gatavās virsmas.

Alumīnija veidņu remonta prasmes

Kad ir izvēlēta piemērota metināšanas stieple, uzmanība jāpievērš atbilstošajai metināmā veidnes tehnoloģijai. Tas ir svarīgs faktors veiksmīgai metinājumu labošanai. Piemērota tehnoloģija ietver ne tikai faktisko metināšanu, bet arī vairāk tehnoloģiju. Jāņem vērā arī vides apstākļi un materiāla iepriekšēja uzsildīšana, kas novērsīs kondensāciju un uzlabos tā metināmību.

Parasti alumīnija metināšanai tiek izmantota maiņstrāva (AC), bet līdzstrāva (DC) var radīt labākus rezultātus, salabojot veidņu sakausējumus. Maiņstrāva un līdzstrāva norāda uz strāvas polaritāti, kad tā plūst caur elektrodiem. Elektroda izvēle ar pareizu polaritāti ievērojami ietekmēs metinājuma šuvju izturību un kvalitāti.

Kā minēts iepriekš, kad alumīnijs tiek pakļauts gaisam, veidojas plāns alumīnija oksīda slānis. Ja oksīda slānis netiks noņemts, tas nelabvēlīgi ietekmēs pareizu metināšanas saplūšanu un plūstamību. Šī slāņa noņemšanai nepieciešamā temperatūra ir daudz augstāka nekā temperatūra, kas nepieciešama alumīnija pamatnes izkausēšanai. Maiņstrāva pusi reizes plūst vienā virzienā un pusi otrā virzienā. Tā kā maiņstrāva bieži maina polaritāti (polaritāte tiek mainīta 120 reizes sekundē ar strāvu 60 Hz), vispirms tiek noņemts oksīda slānis, ļaujot parastajam metālam ātrāk izkausēt un izkausēt. Lai iegūtu labus rezultātus, ir nepieciešama vienāda un līdzsvarota strāva abos virzienos.

Līdzstrāva plūst tikai vienā virzienā, veidojot nemainīgu polaritāti. Ar līdzstrāvas impulsu metinātas šuves radīs loka impulsus starp lielu maksimālo un zemo fona strāvu, kas sašaurinās siltuma ietekmēto zonu un pamatmateriālam pielietoto siltumu, tādējādi saglabājot metāla sākotnējo sniegumu. Izmantojot maiņstrāvas impulsa metinājumus, metinātajā apgabalā tiek iegūta lielāka porainība un slikta krāsu saderība. Ja tiek izmantota pārāk zema metināšanas strāva, kad gāzi aiztur metināšanas turbulence, var rasties porainība. Alumīnijam metināšana jāveic ātri, lai novērstu karstuma iekļūšanu mātes blokā. Ja izpilde ir pārāk lēna, palielināsies pārdegšanas risks.

Palielinoties alumīnija instrumentu izmantošanai, samazināsies detaļu izmaksas, kas savukārt padarīs alumīnija instrumentu izmantošanu biežāku. Pareiza metināšanas stieples un tehnoloģijas izvēle atvieglos potenciāli sarežģītos procesus un nodrošinās izcilus metināšanas rezultātus.