Alüminyum kalıp onarımı: Doğru alüminyum kaynak teli ve kaynak teknolojisi nasıl seçilir

Alüminyum kaynak teknolojisi

Alüminyum aletlerin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Doğru kaynak telini ve doğru kaynak tekniğini seçmek kalıbı etkili bir şekilde onaracaktır.

Kesinlikle bir prototip alet malzemesi olarak kabul edildiğinde, alüminyum kalıp üretimi için yavaş yavaş bir seçenek haline gelmiştir. Bu seçeneği değerlendirirken, önce çelik ve alüminyum arasındaki farka bakmak ve daha sonra parçanın kalitesini düşürmeden alüminyumun artan termal iletkenliğinin nasıl kullanılacağını belirlemek önemlidir. Kalıp bakımı ile ilgili konuların da göz önünde bulundurulması önemlidir. Alüminyum kalıplarla yüksek kaliteli parçalar üretmek nispeten kolaydır, ancak bu kalıpların onarımı zor olabilir. Alüminyum kalıpların başarılı bir şekilde onarılmasını sağlamak için, çelik ve alüminyum ve alüminyum alaşımı seçenekleri arasındaki farkların yanı sıra kaynak telleri ve uygun kaynak teknikleri hakkında bilgi sahibi olmak gerekir.

Malzemeler: Alüminyum ve Çelik

Bugün mevcut olan yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları takım çeliğine uygun bir alternatiftir. Alüminyum esas olarak düşük maliyeti nedeniyle prototip üretmek için kullanılır, bu nedenle alüminyumun başka avantajları vardır, bu da onu kalıp üretmek için uygun bir seçenek haline getirir.

İlk olarak, çeşitli önemli malzeme özellikleri nedeniyle, alüminyum kalıpların maliyeti çelik kalıpların maliyetinin sadece yarısı kadardır ve yaklaşık yarı sürede teslim edilebilir. Örneğin, çelik alüminyumdan çok daha güçlü olmasına rağmen, alüminyum alüminyumun sadece üçte birini ağırlaştırır ve çeliğe benzer mukavemet üretmek için bazı alüminyum malzemeler işlenebilir. Alüminyum çelikten daha yumuşak olduğu için kesilmesi daha kolaydır. Yüksek mukavemet ve düşük ağırlık kombinasyonu, alüminyumun havacılık, otomobil ve endüstride yaygın olarak kullanılabilen çok çeşitli kullanımlara sahip olmasını sağlar.

Alüminyumun çeliğe göre bir diğer avantajı yüksek korozyon direncidir. Alüminyum havaya maruz kaldığında, korozyon direncini arttıran ince bir alüminyum oksit tabakası oluşur. Ek olarak, sıcaklık azaldıkça, alüminyum çelik gibi kırılgan hale gelmez. Aslında, gerilme mukavemetini artırabilir ve tokluğu koruyabilir.

Hepimizin bildiği gibi, alüminyumun termal iletkenliği ve elektriksel iletkenliği çeliğin altı katıdır. Alüminyumun termal iletkenliği kaynak ve kalıp onarımında hayati bir rol oynar, böylece kaynak daha hızlı kürlenir. Bu aynı zamanda daha fazla&"pratik GG" elde edilmesine yardımcı olur; kaynak yapın, metali yerine daha iyi sabitleyin ve yerinde bakımı basitleştirin. Yüksek termal iletkenlik, metalin bir kısmına uygulanan ısı enerjisinin diğer parçalara hızlı bir şekilde aktarılacağı anlamına gelir. Bu, yüksek bir sıcaklığı korurken malzemeyi sabit tutar. Bununla birlikte, parçaların bozulmasını önlemek için, alüminyumun daha hızlı bir şekilde daha yoğun ısı ile kaynaklanması gerekir, çünkü ısı hızlı bir şekilde dağılacaktır.

Alaşım seçimi

Bir sonraki kalıp projesinde alüminyum kullanmayı seçerseniz, doğru alüminyum alaşımını seçmek çok önemlidir. Alüminyum matrise bakır, magnezyum ve çinko içeren elementler eklemek alaşımlar üretir. Eklenen her eleman, alüminyumun benzersiz faydalı özelliklerini geliştirmeye yardımcı olacaktır.

Alüminyum alaşımlarının iki ana kategorisi vardır: dövme ve döküm. Dövme alaşımlar önce çelik kütüklere dökülür ve daha sonra istenen şekle ulaşmak için haddeleme, dövme, ekstrüzyon ve şekillendirme gibi sıcak veya soğuk haddeleme yöntemleriyle mekanik olarak işlenir. Haddeleme, alüminyum levhalar, folyolar veya plakalar üretmek için kullanılır; dövme, mükemmel özelliklere sahip karmaşık şekiller üretmek için kullanılır ve ekstrüzyon, tüpler veya çubuklar üretmek için kullanılır. Döküm alaşımı doğrudan istenen şekle dökülür, bu da karmaşık şekillerin uygulanması için çok uygundur.

Dövme ve dökme alaşımlar ayrıca ısıyla işlenebilir ve ısıyla işlenemez olarak sınıflandırılır. Isıyla işlenebilir alaşımlar, ısıl işlem yoluyla malzemenin mukavemetini ve çözünürlüğünü arttıran alaşım elementleri içerir, ancak ısıdan etkilenen bölge (HAZ) genellikle herhangi bir kaynağın mukavemetini etkileyen tamamen tavlanmamıştır. Isıl işlem görmeyen alaşımlar soğuk işleme yöntemleri ile güçlendirilir.

Bu sınıflandırmalar, alüminyum alaşımlı kalıpların kaynaklanabilirliği ve sürdürülebilirliği ile ilgili önemli hususlardır. Bazı malzemeler belirli kaynak işlemleri için daha uygundur, bu nedenle kalıp üreticisi kaynak malzemesini belirlediğinde kaynak yöntemi de dikkate alınmalıdır.

Yaygın olarak kullanılan bazı alüminyum alaşımları 7000 serisi ailesinden üretilmektedir. Bu alaşımlar kalıpçılar için caziptir, çünkü genellikle çelikle karşılaştırılabilir yüksek mukavemete sahiptirler ve diğer serilere göre daha dayanıklıdırlar. Çinko, bu alüminyum alaşımlarındaki ana alaşım elementidir. Ortam sıcaklığında güçlü bir alaşım haline gelmesine yardımcı olmak için diğer elementlerle (magnezyum ve bakır gibi) birlikte kullanılır. Çinko eklenmesi ayrıca alüminyum ısısını işlemden geçirir, böylece çökeltiyi sertleştirir, akma dayanımını arttırmak için kullanılan bir ısıtma tekniği. Çökelme sertleşmesi ile 7000 serisi alaşımlar, herhangi bir alüminyum alaşımından en yüksek olan 700 MPa'ya (megapaskal) kadar bir gerilme mukavemetine ulaşabilir. Alaşım elementlerini haddeleme ve dövme yoluyla dağıttıktan sonra ısıl işlem daha etkilidir. Bu üç işlemin birleşimi, yüksek mukavemetli alüminyum için gerekli özellikleri oluşturacaktır. 7000 serisi alaşımlar iyi yorulma mukavemetine ve işlenebilirliğine sahip olmalarına rağmen, diğer alüminyum alaşımlarından daha zayıf korozyon direncine sahiptirler, bu nedenle gerilme korozyonu çatlamasına karşı hassastırlar ve kaynak yapmak zordur.

Üretim kalıbı uygulamaları için diğer popüler seçenekler 2000, 5000 ve 6000 serilerinin alaşımlarıdır. Bakır ekleyerek, 2000 serilerindekiler 7000 serisinde olduğu gibi çökelme ile sertleştirilebilir, bu da onlara çeliğe benzer mukavemet verir, ancak 2000 serisindeki alaşımlar daha düşük korozyon direncine sahiptir, yani bunlarla karşılaştırıldığında, stres korozyon çatlağına daha duyarlıdırlar. 7000 serisindeki bu kırılganlık nedeniyle, birçok 2000 serisi alaşımın kaynak yapılamaz olduğu düşünülmektedir.

5000 serisi alaşımlara magnezyum eklenir. Magnezyum, alüminyum alaşımlarında yüksek ısıl işlem uygulanma mukavemetine sahip olmaları için katı çözelti güçlendirme ve geliştirilmiş gerinim sertleştirme özellikleri sağlayabilir. Bu özellikler nedeniyle, 5000 serisi alaşımların ekstrüde edilmesi çok zordur ve pahalıdır. Esas olarak levhalara ve plakalara yapılırlar ve sadece ara sıra kalıplanmış parçalar olarak kullanılırlar.

6000 serisindeki alüminyum, iyi korozyon direncine sahip ısıya dayanıklı, güçlü ve ekstrüde edilmesi kolay bir alaşım yapmak için magnezyum ve silikon ile alaşımlanmıştır. 6000 serisi alaşımlar, yaygın olarak kullanılan genel amaçlı alaşımlardan biri olmasına rağmen, 2000 ve 7000 serisi alaşımların yüksek mukavemetine ulaşamazlar.

Bu diğer alaşımlı seriler genellikle 7000 serisi alaşımlı seri kütükleri üreten aynı fabrika tarafından üretilir, ancak mukavemeti artırmak için haddelenmez, dövülmez ve ısıl işlemden geçirilmez. Bunun yerine, bu alaşımları doğrudan nihai formlarına dökün, böylece dayanıklılık ve kaynaklanabilirlik de dahil olmak üzere özelliklerini imalat prosesi yerine alaşım bileşiminden elde edebilirler. Dökme alaşımın bir plaka veya levha şekline getirilmesi veya dövülmesi gerekmediğinden, karmaşık ürün şekilleri için daha ekonomik olarak kullanılabilir. Bununla birlikte, haddelenmiş veya dövme benzer ürünlerle aynı güce sahip olmayacaklardır. Döküm alaşımları, 7000 serisi alaşımların maliyetinin yaklaşık yarısına mal olduğu için prototip üretimi için popüler bir seçimdir. Prototipler için daha zayıf alaşımlar kabul edilebilir. Mukavemet ve kaynak özellikleri arasında iyi bir denge sağlamak için haddelenmiş veya dövülmüş formda değiştirilmiş 2000 serisi alaşımlar da sağlanabilir. Her iki alaşım tipinin de ilgili özelliklerine göre kaynaklanması kolaydır.

Her bir alaşım serisinde bulunan ideal kalite, uygun üretim uygulamalarını belirleyecektir. Yüksek mukavemeti nedeniyle, 7000 serisi alaşımlar havacılık, zırhlı araçlar ve spor malzemeleri gibi yüksek performanslı uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Karşılaştırılabilir mukavemete sahip 2000 serisi alaşımlar uçak veya havacılık uygulamalarında yaygın olarak kullanılırken, 5000 serisi alaşımlar daha yüksek kaynaklanabilirlik ve ısıl işlem görmeyen mukavemete sahiptir, bu da köprüler, binalar, kamyonlar, vb.

Alüminyum alaşımlı kaynak teli seçimi

Farklı alüminyum alaşımları, başarılı bir kaynak elde etmek için farklı kaynak telleri gerektirir. Kaynak telinin özellikleri, kaynak yapılacak özel alaşımın özelliklerine uymalı ve kaynak telinin ısıdan etkilenen bölgesi üzerindeki renk eşleme yeteneği, gücü ve etkisi de dikkate alınmalıdır. Ayrıca, etkili kaynak yapabilmek için kaynak telinin temel malzemesine benzer bir erime sıcaklığına sahip olması gerekir. Örneğin, yüksek magnezyum içeriğine sahip bir alüminyum alaşımı, yüksek magnezyum içeriği de içeren bir dolgu alaşımı ile kaynaklanmalıdır. Her kaynak teli, benzer özelliklere sahip alüminyum alaşımları için daha etkili sonuçlar üretecek olan kendi dinamik kimyasal bileşimine sahiptir. Üretim verimliliğini artırmaya ek olarak, kaynak bozulması da azaltılmalıdır.

Birkaç 7000 serisi alaşım ile yapılan üretim kalıplarının bakımı zordur, çünkü ısıl çatlamaya veya gerilme korozyon çatlağına duyarlılıkları ark kaynağı teknolojisi kullanarak kaynak yapmalarını önler. Bu kuralın istisnaları 7003 ve 7005 ekstrüde edilmiş alaşımlar ve 7039 plaka alaşımlarıdır. Nitelikli 7000 serisi alaşımlar, her ikisi de alüminyumun bütünlüğüyle eşleştirilebilen kabul edilebilir mukavemetli gözeneksiz kaynaklar üretebilen 5356 veya 2319 alaşımlı kaynak teli kullanılarak kaynaklanabilir. 5356 bu kaynak tellerinde yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü serttir ve kabul edilebilir mukavemet ve sürekli besleme sağlayabilirken, 2319 ısıyla işlenebilir ve yüksek mukavemete ve iyi sünekliğe sahiptir. 5356 kaynak tel ayrıca kaynak çatlaklarına karşı hassasiyeti azaltabilen% 5 magnezyum içeriğine sahip bir dolgu maddesine sahiptir. Magnezyum içeriği ne kadar yüksek olursa, çatlama riski o kadar düşük olur.

7000 serisi alüminyum alaşımları üreten iki fabrika, 7000 serisi alüminyum alaşımları için tasarlanmış tescilli alaşımlı kaynak tellerinin geliştirilmesine yardımcı oldu. Bu ürünler yaygın olarak kullanılmamıştır, ancak tüm erken test sonuçları, renk eşleşmesinin 2319 ve 5356 kaynak tellerine kıyasla iyileştirildiğini göstermektedir. Bununla birlikte, bu yeni teller için, kaynak onarım alanı çevresindeki ısıdan etkilenen bölge, tüm onarım işlemlerindeki ısıl işlem görmüş alaşımlar için ortaktır.

2319 kaynak teli, 2000 serisi alaşımlardan yapılan kaynak kalıpları için uygundur. Dövme 2000 serisi alaşımlar, 448 MPa kadar yüksek olabilen daha yüksek bir gerilme mukavemeti elde etmek için ısıl işlemden geçirilebilir. Bakır içeren alaşımlar oluştururlar ve daha iyi kaynak özellikleri üretmeye yardımcı olurlar. Testler, 2319 kaynak telinin mükemmel kaynak kalitesi ve renk eşleşmesine sahip olduğunu göstermiştir. Renk eşleşmesi çok önemli olduğunda, popüler bir seçim haline gelir. 2000 serisi alaşımlar daha yüksek yaşlanma ve tavlama özelliklerine sahiptir, bu nedenle 7000 serisi alaşımlardan daha yüksek ısıl yorulma direncine sahiptir, yani üretilen ısı Kaynak işlemi, kaynaklı malzemenin mukavemetinin azalmasına neden olmaz.

6000 serisi alaşımlar, kaynak alanı çevresinde ısıdan etkilenen bir bölge gösteren ısıyla işlenebilir ferforje alaşımlardır. 6000 serisi alüminyum alaşımın kaynağı için uygun kaynak teli, kullanımı kolay kaynak tellerinden biri olan 4043 'dır. Daha düşük bir erime noktasına ve daha iyi akışkanlığa sahiptir, bu nedenle kaynak çatlaklarına daha az duyarlıdır. Bu kaynak teli, kaynak alanının mukavemetinin ve renginin eşleştiği kritik uygulamalar için uygundur. Bununla birlikte, ana malzeme onarımdan sonra anodize edilecekse, 5356 kaynak teli daha iyi bir seçimdir ve daha yakın bir renk eşleşmesi üretecektir, çünkü 4043 eloksal işleminden sonra koyu gri olacaktır.

Dökme alaşımlar daha güçlü bir tane yapısı sağladığından ve dövme alaşımlar daha yüksek gözenekliliğe sahip olduklarından, daha güçlü kaynak onarılabilirliği sergileme olasılıkları daha yüksektir. 5000 serisi alüminyum alaşımı için ideal seçim 5356 kaynak teli iken, 2319 kaynak teli 2000 serisi alaşımı için uygundur. Bu kaynak telleri, belirgin ve çekici olmayan siyah yerine anodize gümüş karıştırma etkisini koruyan düşük silikon içeriği nedeniyle alaşım ile mükemmel renk uyumu sağlar. Isıl işlem görmemiş bir ürün olarak, döküm alaşımın kaynak çevresinde ısıdan etkilenen bir bölgesi yoktur, bu nedenle kaynak alanı kalıbın bitmiş yüzeyinde görünmez.

Alüminyum kalıp onarım becerileri

Uygun kaynak teli seçildikten sonra, odak, kaynak yapılacak kalıbın uygun teknolojisine kaydırılmalıdır. Bu, başarılı kaynak onarımı için önemli bir faktördür. Uygun teknoloji sadece gerçek kaynağı değil, aynı zamanda daha fazla teknolojiyi içerir. Ayrıca, yoğuşmayı ortadan kaldıracak ve kaynaklanabilirliğini artıracak olan ortam koşullarını ve malzemenin ön ısıtmasını da dikkate almalıdır.

Genel olarak, alüminyumu kaynaklamak için alternatif akım (AC) kullanılır, ancak doğru akım (DC) kalıp alaşımlarını onarırken daha iyi sonuçlar verebilir. AC ve DC, elektrotlardan akarken akımın polaritesini ifade eder. Elektrodun uygun polarite ile seçilmesi, kaynağın gücü ve kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.

Daha önce belirtildiği gibi, alüminyum havaya maruz kaldığında, ince bir alüminyum oksit tabakası oluşur. Oksit tabakası çıkarılmazsa, uygun kaynak füzyonunu ve akışkanlığını olumsuz yönde etkiler. Bu tabakayı çıkarmak için gereken sıcaklık, baz alüminyumun eritilmesi için gereken sıcaklıktan çok daha yüksektir. Alternatif akım, zamanın yarısını bir yönde, yarısı da diğer yönde akar. Alternatif akım sıklıkla polariteyi değiştirdiğinden (polarite, 60 Hz akımında saniyede 120 kez değiştirilir), oksit katman ilk önce çıkarılır, böylece ana metal daha hızlı erir ve erir. İyi sonuçlar elde etmek için her iki yönde de eşit ve dengeli bir akım gereklidir.

Doğru akım yalnızca bir yönde akar ve sabit bir kutup oluşturur. DC darbeli kaynaklar, yüksek pik ve düşük arka plan akımları arasında ark etkilenir, bu da ısıdan etkilenen bölgeyi ve ana malzemeye uygulanan ısıyı daraltır, böylece metalin orijinal performansını korur. AC darbe kaynaklarının kullanılması, kaynaklı alanda daha fazla gözenekliliğe ve kötü renk eşleşmesine neden olur. Çok düşük bir kaynak akımı kullanıldığında, gaz kaynak türbülansı tarafından sürüklendiğinde gözeneklilik oluşabilir. Alüminyumda, ısının ana bloğa girmesini önlemek için kaynak hızlı bir şekilde yapılmalıdır. Yürütme çok yavaşsa, aşırı yanma riski artacaktır.

Alüminyum aletlerin kullanımı arttıkça parçaların maliyeti düşecek ve bu da alüminyum aletlerin kullanımını daha yaygın hale getirecektir. Doğru kaynak telini ve teknolojisini seçmek potansiyel olarak zor süreçleri kolaylaştıracak ve mükemmel kaynak sonuçları sağlayacaktır.