1. خصوصیات اساسی 5083 آلومینیوم که بر جوشکاری آن تأثیر می گذارد چیست؟
5083 آلومینیوم یک آلیاژ غیر قابل درمان از سری 5xxx است که در درجه اول از منیزیم (4.0-4.9 ٪) به عنوان عنصر اصلی آلیاژ آن تشکیل شده است. این ترکیب مقاومت به خوردگی استثنایی ، به ویژه در محیط های دریایی و نسبت قدرت به وزن خوب را به آن می بخشد. در صورت عدم کنترل صحیح ، محتوای بالای منیزیم با افزایش حساسیت به ترک خوردگی داغ ، بر جوشکاری تأثیر می گذارد. بر خلاف فولاد ، آلومینیوم دارای هدایت حرارتی بالاتری است (حدود 5 برابر فولاد) و این بدان معناست که گرما در هنگام جوشکاری به سرعت از بین می رود و به گرمای بالاتر نیاز دارد. لایه اکسید بر روی سطح آلومینیوم (Al₂o₃) در مقایسه با 1200 درجه F فلز پایه در 3700 درجه F ذوب می شود ، که نیاز به تمیز کردن کامل قبل از جوشکاری. 5083 همچنین نقطه ذوب نسبتاً کم دارد (تقریباً {15} درجه F) اما قدرت را در دمای کرایوژنیک ایجاد می کند و باعث می شود تا ساخت مخزن LNG محبوب شود. ویژگی های سخت کننده کار آلیاژ به معنای اتصالات جوش داده شده است که اغلب از قدرت فلز والدین زیر هم برخورد می کنند و نیاز به صلاحیت دقیق روش دارند. درک این خصوصیات بسیار مهم است زیرا آنها آماده سازی قبل از جوش را دیکته می کنند (باید اکسید شیمیایی/مکانیکی را از بین ببرند) ، کنترل دمای بینش (محدود به 150 درجه F حداکثر) و انتخاب فلز پرکننده (به طور معمول ER5356 یا ER5183 برای مطابقت با مقاومت به خوردگی).
2. روش جوشکاری MIG چگونه در 5083 آلومینیوم در مقابل فولاد اعمال می شود؟
فرآیند جوشکاری MIG برای 5083 آلومینیوم اساساً با فولاد در هفت جنبه اصلی متفاوت است: اول ، آلومینیوم برای شکستن لایه اکسید به جریان متناوب (AC) یا قطبیت مثبت الکترود DC نیاز دارد ، در حالی که فولاد از الکترود DC منفی استفاده می کند. دوم ، هدایت حرارتی بالا آلومینیوم نیاز به آمپراژ بالاتری دارد (حدود 30 ٪ بیشتر از ضخامت فولاد معادل آن) اما با سرعت سفر سریعتر برای جلوگیری از ایجاد بیش از حد گرمای. سوم ، سیستم تغذیه سیم باید از اسلحه های فشار یا اسلحه قرقره استفاده کند زیرا سیم آلومینیومی نرم تمایل به پرندگان در فیدرهای معمولی دارد. چهارم ، محافظت از تغییرات گاز از مخلوط های Co₂/AR برای فولاد به آرگون خالص (یا مخلوط آرگون/هلیوم برای بخش های ضخیم تر) برای اطمینان از مشخصات مناسب مهره و به حداقل رساندن تخلخل. پنجم ، قبل از تمیز کردن از نظر تصاعدی بسیار مهم است - آلومینیوم پس از تخریب نیاز به مسواک زدن به فولاد ضد زنگ دارد ، در حالی که فولاد آلودگی سطح بیشتری را تحمل می کند. ششم ، backpurge برای جلوگیری از اکسیداسیون ریشه ، برخلاف اکثر کاربردهای فولاد کربن ، برای آلومینیوم لازم است. هفتم ، درمان پس از جوش به طور قابل توجهی متفاوت است - جوش های آلومینیومی به دلیل فشارهای باقیمانده بالاتر در مقایسه با فولاد ممکن است به تسکین استرس مکانیکی نیاز داشته باشند.
3. شایع ترین نقص در جوشکاری آلومینیوم 5083 و چگونگی جلوگیری از آنها چیست؟
پنج نقص غالب در 5083 جوش آلومینیوم عبارتند از: تخلخل ، ترک خوردگی داغ ، عدم وجود همجوشی ، ورود اکسید و اعوجاج. ساقه تخلخل ناشی از جذب هیدروژن (از رطوبت یا آلاینده ها) است و با تمیز کردن دقیق با استون و به دنبال آن مسواک زدن به فولاد ضد زنگ ، به علاوه استفاده از گاز محافظ فوق العاده خشک (از گاز ضد زنگ) جلوگیری می شود (<20ppm moisture). Hot cracking occurs along grain boundaries when low-melting constituents form during solidification; countermeasures include using appropriate filler metals (ER5183 resists cracking better than ER5356 for thick sections), controlling heat input (0.8-1.2 kJ/mm optimal), and avoiding excessive restraint. Lack of fusion arises from improper heat control or travel speed - solutions involve increasing amperage 10-15% over steel settings and maintaining tight joint fit-up (max 1mm root gap). Oxide inclusion requires thorough pre-weld cleaning and possibly AC TIG welding for critical applications. Distortion control demands strategic sequencing (backstep welding technique), proper clamping, and sometimes pre-setting joints opposite to expected warpage. Additionally, all tools must be aluminum-dedicated to prevent copper/iron contamination causing galvanic corrosion.
4. چرا انتخاب فلز پرکننده برای جوشکاری آلومینیوم 5083 بسیار مهم است و گزینه ها چیست؟
انتخاب فلز پرکننده خصوصیات مکانیکی مفصل جوش داده شده ، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر ترک را دیکته می کند. برای 5083 فلز پایه ، سه گزینه اصلی ER5356 (متداول ترین) ، ER5183 (گزینه حق بیمه) و ER5556 (برای سرویس دما بالا) است. ER5356 حاوی 5 ٪ میلی گرم است ، در حالی که انعطاف پذیری خوب و استحکام متوسط را ارائه می دهد ، مقاومت در برابر خوردگی فلز پایه است. این برای اکثر کاربردهای دریایی مناسب است اما ممکن است در بخش های ضخیم محدود ترک خوردگی داغ داشته باشد. ER5183 با 4.5 ٪ میلی گرم و 0.1 ٪ منگنز مقاومت بهتری در برابر ترک و مقاومت کمی به عنوان جوش داده شده (290MPa) ارائه می دهد ، و این امر را برای خدمات کرایوژنیک ترجیح می دهد. ER5556 برای افزایش عملکرد درجه حرارت بالا تا 150 درجه F ، 0.5 ٪ منگنز اضافه می کند. موارد ویژه ممکن است از ER4043 (مبتنی بر SI) برای بهبود سیالیت در اتصالات پیچیده استفاده کند ، اگرچه این امر مقاومت به خوردگی را ایجاد می کند و مراحل شکننده MG₂SI را ایجاد می کند. فرآیند انتخاب باید محیط خدمات (دریایی در مقابل شیمیایی) ، خصوصیات مکانیکی مورد نیاز ، برنامه های عملیات حرارتی پس از جوش (هیچ یک برای پرکننده 5xxx) و الزامات نظارتی (به عنوان مثال ، بخش ASME IX برای کشتی های فشار) را در نظر بگیرد. پرکننده های ناسازگار می توانند سلولهای گالوانیک ایجاد کنند یا جوش را به ترک خوردگی استرس حساس کنند.
5. برای 5083 ساختار جوش داده شده آلومینیوم ، چه درمان های پس از جوش توصیه می شود؟
درمان پس از جوش از 5083 آلومینیوم سه هدف اصلی: تسکین استرس ، تقویت خاصیت و محافظت از خوردگی. تسکین استرس مکانیکی از طریق پوست یا لرزش نسبت به روشهای حرارتی ترجیح داده می شود زیرا 5083 قابل درمان با گرما نیست. شلیک شات با دانه های شیشه ای با قطر 0.2-0.4 میلی متر در 20-30 psi استرسهای فشاری را ایجاد می کند که با فشار خونریزی جوش می شود و باعث افزایش عمر خستگی تا 50 ٪ می شود. برای محافظت در برابر خوردگی ، انفعال شیمیایی با گزینه های غیر کرومات یا غیر کرومات جدیدتر (مبتنی بر سریم) لایه اکسید را بازسازی می کند. کاربردهای بحرانی دریایی ممکن است نیاز به آنودایز کردن (آنودایز کردن سخت برای سطوح سایش) داشته باشد. آزمایش غیر مخرب گسترده تر از فولاد است - فراتر از نفوذ بصری و رنگ ، آزمایش اولتراسونیک باید ساختار دانه درشت آلومینیوم را که نیاز به پروب های تخصصی (عنصر دوگانه یا آرایه فاز) دارد ، به خود اختصاص دهد. برای اجزای زیبایی شناسی ، پولیش مکانیکی با ساینده های به تدریج ریز (پایان دادن به 600 گریت) به پایان می رسد ، در حالی که پولیش الکتروشیمیایی برای هندسه های پیچیده کار می کند. ذخیره مجامع جوش داده شده باید از تماس با سایر فلزات خودداری کرده و رطوبت کم را برای جلوگیری از خوردگی شکاف قبل از نصب نهایی حفظ کند.
