Com o crescimento do alumínio na indústria de fabricação de soldagem e sua aceitação como uma excelente alternativa ao aço para muitas aplicações, há requisitos crescentes para aqueles envolvidos no desenvolvimento de projetos de alumínio para se familiarizar com esse grupo de materiais. Para entender completamente o alumínio, é aconselhável começar se familiarizando com o sistema de identificação / designação de alumínio, as muitas ligas de alumínio disponíveis e suas características.

O temperamento de liga de alumínio e sistema de designação- Na América do Norte, a Aluminium Association Inc. é responsável pela alocação e registro de ligas de alumínio. Atualmente, existem mais de 400 ligas de alumínio forjado e de alumínio forjado e mais de 200 ligas de alumínio na forma de peças fundidas e lingotes registrados na Associação de Alumínio. Os limites de composição química da liga para todas essas ligas registradas estão contidas na associação de alumínioLIVRO DE ACEARintitulado “Designações internacionais de liga e limites de composição química para alumínio forjado e ligas de alumínio forjado” e em seusLivro rosaIntitulado “Designações e limites de composição química para ligas de alumínio na forma de peças fundidas e lingote. Essas publicações podem ser extremamente úteis para o engenheiro de soldagem ao desenvolver procedimentos de soldagem e quando a consideração da química e sua associação com a sensibilidade à trinca são importantes.

As ligas de alumínio podem ser categorizadas em vários grupos com base nas características do material específico, como sua capacidade de responder ao tratamento térmico e mecânico e o elemento de liga primária adicionado à liga de alumínio. Quando consideramos o sistema de numeração / identificação usado para ligas de alumínio, as características acima são identificadas. Os alumínio forjado e fundido têm diferentes sistemas de identificação. O sistema forjado é um sistema de 4 dígitos e as peças fundidas com um sistema de lugar de três dígitos e 1 decimal.

Sistema de designação de liga forjada- Consideraremos primeiro o sistema de identificação de liga de alumínio forjado de 4 dígitos. O primeiro dígito (Xxxx) indica o principal elemento de liga, que foi adicionado à liga de alumínio e é frequentemente usado para descrever a série de ligas de alumínio, ou seja, 1000 séries, série 2000, 3000 séries, até 8000 séries (consulte a Tabela 1).

O segundo único dígito (xXxx), se diferente de 0, indica uma modificação da liga específica, e o terceiro e o quarto dígitos (xxXX) são números arbitrários fornecidos para identificar uma liga específica na série. Exemplo: Na liga 5183, o número 5 indica que é da série de ligas de magnésio, o 1 indica que é o 1^stA modificação na liga original 5083 e o 83 a identifica na série 5xxx.

A única exceção a este sistema de numeração de liga é com as ligas de alumínio da série 1xxx (alumínio puro).(50)(99,50% de alumínio mínimo).

Sistema de designação de liga de alumínio forjado

Tabela 1

Designação de liga fundida- O sistema de designação de liga fundido é baseado em uma designação decimal de 3 dígitos XXX.X (ou seja, 356.0). O primeiro dígito (Xxx.x) indica o principal elemento de liga, que foi adicionado à liga de alumínio (consulte a Tabela 2).

Sistema de designação de liga de alumínio fundido fundido

Tabela 2

O segundo e o terceiro dígitos (xXX.x) são números arbitrários dados para identificar uma liga específica na série. O número após o ponto decimal indica se a liga é uma fundição (0,0) ou um lingote (.1 ou .2). Um prefixo da letra maiúscula indica uma modificação para uma liga específica.
Exemplo: Alloy - A356.0 A capital A (Axxx.x) indica uma modificação da liga 356.0. O número 3 (A3xx.x) indica que é da série de silício mais cobre e/ou magnésio. O 56 em (machado56.0) identifica a liga dentro da série 3xx.x e o 0,0 (axxx.0) indica que é uma forma final de fundição e não um lingote.

O sistema de designação de temperamento de alumínio -Se considerarmos as diferentes séries de ligas de alumínio, veremos que existem diferenças consideráveis ​​em suas características e consequente aplicação. O primeiro ponto a reconhecer, depois de entender o sistema de identificação, é que existem dois tipos distintos de alumínio na série mencionada acima. Estas são as ligas de alumínio tratáveis ​​térmicas (aquelas que podem ganhar força através da adição de calor) e as ligas de alumínio tratáveis ​​não aquecidas. Essa distinção é particularmente importante ao considerar os efeitos da soldagem de arco nesses dois tipos de materiais.

As ligas de alumínio forjado 1xxx, 3xxx e 5xxx são tratáveis ​​e são apenas endurecíveis. As ligas de alumínio forjado 2xxx, 6xxx e 7xxx são tratáveis ​​com térmicas e a série 4xxx consiste em ligas tratáveis ​​com times tratáveis ​​e não triatáveis. As ligas fundidas 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x e 7xx.x séries são tratáveis ​​térmicas. O endurecimento da tensão geralmente não é aplicado a peças fundidas.

As ligas tratáveis ​​térmicas adquirem suas propriedades mecânicas ideais através de um processo de tratamento térmico, os tratamentos térmicos mais comuns são o tratamento térmico da solução e o envelhecimento artificial. Solução O tratamento térmico é o processo de aquecimento da liga a uma temperatura elevada (cerca de 990 graus. F), a fim de colocar os elementos ou compostos de liga em solução. Isto é seguido pela extinção, geralmente na água, para produzir uma solução supersaturada à temperatura ambiente. O tratamento térmico da solução é geralmente seguido pelo envelhecimento. O envelhecimento é a precipitação de uma parte dos elementos ou compostos de uma solução supersaturada, a fim de produzir propriedades desejáveis.

As ligas tratáveis ​​sem calor adquirem suas propriedades mecânicas ótimas através do endurecimento por tensão. O endurecimento por tensão é o método de aumentar a força através da aplicação de trabalho de frio.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

As designações básicas de temperamento

Tabela 3

Além da designação básica do temperamento, existem duas categorias de subdivisão, uma abordando o endurecimento do temperamento "H" e o outro abordando a designação "T" temperada - tratada termicamente.

Subdivisões de H temperamento - tensão endurecida

O primeiro dígito após o H indica uma operação básica:
H1- apenas tensão endurecida.
H2- tensão endurecida e parcialmente recozida.
H3- tensão endurecida e estabilizada.
H4- tensão endurecida e lacada ou pintada.

O segundo dígito após o H indica o grau de endurecimento por tensão:
HX2- Quarter Hard HX4- Meio HX HX6-Três quartos com força
HX8- HX HURO COMPLETO9- Extra difícil

Subdivisões de T temperamento - tratado termicamente

T1- envelhecido naturalmente após o resfriamento de um processo elevado de modelagem de temperatura, como a extrusão.
T2- O frio funcionou após o resfriamento de um processo elevado de modelagem de temperatura e depois envelhecido naturalmente.
T3- Solução tratada térmico, frio funcionou e envelhecido naturalmente.
T4- Solução tratada térmico e envelhecida naturalmente.
T5- envelhecimento artificial após o resfriamento de um processo elevado de modelagem de temperatura.
T6- Solução tratada térmico e envelhecimento artificial.
T7- Solução tratada termicamente e estabilizada (superada).
T8- Solução tratada térmico, frio trabalhado e envelhecido artificialmente.
T9- Solução tratada térmico, envelhecimento artificial e frio funcionou.
T10- O frio trabalhou após o resfriamento de um processo elevado de modelagem de temperatura e depois envelhecido artificialmente.

Dígitos adicionais indicam alívio do estresse.
Exemplos:
TX51ou txx51- O estresse aliviado ao alongar.
TX52ou txx52- O estresse aliviado pela compactação.

Ligas de alumínio e suas características- Se considerarmos as sete séries de ligas de alumínio forjado, apreciaremos suas diferenças e entenderemos suas aplicações e características.

Ligas da série 1xxx-(tratável sem calor-com resistência à tração final de 10 a 27 ksi) Esta série é frequentemente chamada de série de alumínio puro, porque é necessário ter 99,0% de alumínio mínimo. Eles são soldáveis. No entanto, devido à sua faixa de fusão estreita, eles exigem certas considerações para produzir procedimentos aceitáveis ​​de soldagem. Quando considerados para fabricação, essas ligas são selecionadas principalmente para sua resistência superior à corrosão, como em tanques químicos especializados e tubulações, ou por sua excelente condutividade elétrica como em aplicações de barras de barramento. Essas ligas têm propriedades mecânicas relativamente ruins e raramente seriam consideradas para aplicações estruturais gerais. Essas ligas básicas geralmente são soldadas com material de enchimento correspondente ou com ligas de preenchimento 4xxx, dependentes de requisitos de aplicação e desempenho.

Ligas da série 2xxx- (tratável térmico - com resistência à tração final de 27 a 62 ksi) Estes são ligas de alumínio / cobre (adições de cobre que variam de 0,7 a 6,8%) e são ligas de alta resistência e de alto desempenho que são frequentemente usadas para aplicações aeroespaciais e de aeronaves. Eles têm excelente força em uma ampla gama de temperatura. Algumas dessas ligas são consideradas não-vincáveis ​​pelos processos de soldagem de arco devido à sua suscetibilidade a rachaduras a quente e rachaduras na corrosão do estresse; No entanto, outros são soldados com muito sucesso com os procedimentos de soldagem corretos. Esses materiais básicos geralmente são soldados com ligas de enchimento de alta resistência da série 2xxx projetadas para combinar com seu desempenho, mas às vezes podem ser soldadas com os preenchimentos da série 4xxx que contêm silício ou silício e cobre, dependentes dos requisitos de aplicação e serviço.

Ligas da série 3xxx-(tratável sem calor-com resistência à tração final de 16 a 41 ksi) Essas são as ligas de alumínio / manganês (adições de manganês variando de 0,05 a 1,8%) e têm força moderada, têm boa resistência à corrosão, boa formabilidade e são adequadas para uso em temperaturas elevadas. Um de seus primeiros usos foram panelas e panelas, e eles são o principal componente hoje para trocadores de calor em veículos e usinas de energia. Sua força moderada, no entanto, geralmente impede sua consideração para aplicações estruturais. Essas ligas básicas são soldadas com ligas de preenchimento 1xxx, 4xxx e 5xxx, dependentes de seus requisitos específicos de química e aplicação e serviço específicos.

Ligas da série 4xxx-(tratável térmico e não tratamento tratável-com resistência à tração final de 25 a 55 ksi) Essas são as ligas de alumínio / silício (adições de silício variando de 0,6 a 21,5%) e são a única série que contém ligas tratáveis ​​com tratáveis ​​térmicas e não aquecidas. O silício, quando adicionado ao alumínio, reduz seu ponto de fusão e melhora sua fluidez quando derretido. Essas características são desejáveis ​​para materiais de enchimento usados ​​para soldagem e brasagem de fusão. Consequentemente, esta série de ligas é predominantemente encontrada como material de enchimento. O silício, independentemente do alumínio, é tratável não ao calor; No entanto, várias dessas ligas de silício foram projetadas para ter adições de magnésio ou cobre, o que lhes fornece a capacidade de responder favoravelmente ao tratamento térmico da solução. Normalmente, essas ligas de enchimento tratáveis ​​térmicas são usadas apenas quando um componente soldado deve ser submetido a tratamentos térmicos pós -solda.

Ligas da série 5xxx-(tratável sem calor-com resistência à tração final de 18 a 51 ksi) Essas são as ligas de alumínio / magnésio (adições de magnésio variando de 0,2 a 6,2%) e têm a maior resistência das ligas tratáveis ​​não calorosas. Além disso, esta série de ligas é facilmente soldável e, por esses motivos, eles são usados ​​para uma ampla variedade de aplicações, como construção naval, transporte, vasos de pressão, pontes e edifícios. As ligas base de magnésio são frequentemente soldadas com ligas de enchimento, que são selecionadas após a consideração do conteúdo de magnésio do material base e das condições de aplicação e serviço do componente soldado. As ligas desta série com mais de 3,0% de magnésio não são recomendadas para um serviço de temperatura elevado acima de 150 graus F devido ao seu potencial de sensibilização e subsequente suscetibilidade ao estresse por trincas da corrosão. As ligas base com menos de aproximadamente 2,5% de magnésio são frequentemente soldadas com sucesso com as ligas de preenchimento da série 5xxx ou 4xxx. A liga base 5052 é geralmente reconhecida como a liga de base máxima de conteúdo de magnésio que pode ser soldada com uma liga de preenchimento da série 4xxx. Devido a problemas associados à fusão eutética e às propriedades mecânicas mal-soldadas associadas, não é recomendável soldar material nesta série de ligas, que contêm maiores quantidades de magnésio com os preenchimentos da série 4xxx. Os materiais de base de magnésio mais altos são soldados apenas com ligas de preenchimento 5xxx, que geralmente correspondem à composição da liga base.

Ligas da série 6xxx- (tratável térmico - com resistência à tração final de 18 a 58 ksi) Estes são as ligas de alumínio / magnésio - silício (adições de magnésio e silício de cerca de 1,0%) e são amplamente encontradas em toda a indústria de fabricação de soldagem, usadas predominantemente na forma de extrusões e incorporadas em muitos componentes estruturais. A adição de magnésio e silício ao alumínio produz um composto de silicida de magnésio, que fornece a esse material sua capacidade de se tornar tratado pelo calor da solução para melhorar a resistência. Essas ligas são naturalmente sensíveis à trinca de solidificação e, por esse motivo, não devem ser soldadas de arco (sem material de enchimento). A adição de quantidades adequadas de material de preenchimento durante o processo de soldagem do ARC é essencial para fornecer diluição do material base, impedindo assim o problema de rachaduras quentes. Eles são soldados com materiais de preenchimento 4xxx e 5xxx, dependentes dos requisitos de aplicação e serviço.

Ligas da série 7xxx- (tratável térmico - com resistência à tração final de 32 a 88 ksi) Essas são as ligas de alumínio / zinco (adições de zinco que variam de 0,8 a 12,0%) e compreendem algumas das ligas de alumínio com maior resistência. Essas ligas são frequentemente usadas em aplicações de alto desempenho, como aeronaves, aeroespacial e equipamentos esportivos competitivos. Como a série de ligas 2xxx, esta série incorpora ligas que são consideradas candidatos inadequados para soldagem de arco e outras, que geralmente são soldadas com sucesso. As ligas comumente soldadas nesta série, como 7005, são predominantemente soldadas com as ligas de preenchimento da série 5xxx.

Resumo- As ligas de alumínio de hoje, juntamente com seus vários temperamentos, compreendem uma ampla e versátil gama de materiais de fabricação. Para o design ideal do produto e o desenvolvimento bem -sucedido de procedimentos de soldagem, é importante entender as diferenças entre as muitas ligas disponíveis e suas várias características de desempenho e soldabilidade. Ao desenvolver procedimentos de soldagem de arco para essas diferentes ligas, deve -se considerar a liga específica que está sendo soldada. Costuma -se dizer que a soldagem do alumínio não é difícil, "é apenas diferente". Acredito que uma parte importante do entendimento dessas diferenças é se familiarizar com as várias ligas, suas características e seu sistema de identificação.