Когато проектират изработени метални части, инженерите често избират 3003 H18 алуминий, тъй като той предлага най-високата здравина и повърхностна твърдост, налични в рамките на силно корозионно-устойчивата серия сплави 3003. Обаче възниква критичен инженерен проблем, когато тези компоненти с висока-якост трябва да бъдат съединени заедно: какво се случва, когато приложите заваръчна горелка, за да опънете напълно-втвърдения алуминий?
Заваряем ли е алуминий 3003 H18? Да, самата сплав има отлична заваряемост и лесно приема добавъчен метал, без да се напуква. Въпреки това, заваряването на 3003 H18 силно не се препоръчва за-носещи конструкции. Интензивната топлина на процеса на заваряване напълно унищожава студената-обработена якост на материала в зоната-засегната от топлина (HAZ). След заваряване металът, който непосредствено заобикаля заваръчното съединение, се омекотява драстично, връщайки се до състояние, подобно на напълно загрятата "О" температура.
Това техническо ръководство обяснява металургичната механика на зоната, засегната от топлина-, описва подробно специфичните загуби на якост, които можете да очаквате, сравнява заваряемостта при различни температури и предоставя практически инженерни насоки за безопасно заваряване на алуминий 3003.
Какво е алуминиева плоча 3003 H18?
За да разберем защо заваряването създава структурна слаба точка, трябва да определим основното състояние на материала.
Алуминият 3003 принадлежи към серията 3xxx, което показва, че е алуминиева-манганова (Al-Mn) сплав. Той е световно признат със своята изключителна устойчивост на химическа и атмосферна корозия. Най-важното е, че това е сплав, която-не подлежи на-термична обработка. Силата му не може да се манипулира с помощта на пещ за стареене.
Обозначението H18 се отнася стриктно до неговия физически характер. Това е „пълно-твърдо“ състояние. Във валцовата фабрика алуминият се валцува непрекъснато студено-при стайна температура до максималното си търговско намаляване. Тази механична компресия създава огромна плътност на вътрешни дислокации, което води до най-високата възможна якост на опън и граница на провлачване за сплавта 3003, но я оставя с почти нулева пластичност.
Заваряем ли е алуминий 3003 H18?
От чисто производствена гледна точка, 3003 H18 е изключително лесен за заваряване. Тече добре, не страда от склонност към горещо-напукване и се свързва идеално със стандартните добавъчни метали.
Въпреки това, от инженерна и структурна гледна точка, заваряването на 3003 H18 проваля целта на закупуването на темперамент H18 на първо място. Вие купувате H18 заради високата му граница на провлачване. В момента, в който запалите заваръчна дъга, вие трайно изтривате тази сила по целия заваръчен шев.
Защо заваряването унищожава силата на 3003 H18
Силата на 3003 H18 е съхранената механична кинетична енергия. Екстремната топлина при заваряване с волфрамов инертен газ (TIG) или метален инертен газ (MIG) действа като локализирана пещ за отгряване.
Когато заваръчната горелка загрее метала над температурата му на рекристализация, силно компресираната, напрегната вътрешна зърнеста структура на температурата H18 се отпуска. Металът в топлинно-засегнатата зона (HAZ)-областта непосредствено до заваръчната вана-образува изцяло нова зърнеста-структура без напрежение.
Този процес преобразува HAZ от напълно-твърдо (H18) състояние в напълно меко, темперирано (O темпериране) състояние. Въпреки че вашият основен метал все още може да има граница на провлачване от 130 MPa, тясната лента от метал точно до заваръчния шев ще падне до граница на провлачване от приблизително 40 MPa.
Анализ на ефективността на заваряване на 3003 алуминиев лист
За да определят количествено тежестта на тази структурна деградация, инженерите разчитат на механични тестове преди и след процеса на заваряване. Таблицата по-долу очертава физическата трансформация в зоната, засегната от топлина-.
| Параметър на свойството | Преди заваряване (3003 H18) | След заваряване (в ЗТВ) |
| Якост на опън | Висока (140 – 180 MPa) | Силно намален (~110 MPa) |
| Сила на провлачване | Висока (120 – 150 MPa) | Силно намален (~40 MPa) |
| Твърдост (по Бринел) | Висока (~ 40 – 55 HB) | Ниска (~ 25 HB) |
| Пластичност (удължение) | Много ниско (~ 1% - 4%) | Dramatically Increased (> 25%) |
| Микроструктура | Плътно компресиран | Прекристализиран и отпуснат |
Анализ на данни за производство:
Ако проектирате съд под налягане, изчислявайки дебелината на стената въз основа на границата на провлачване от 120 MPa на 3003 H18, съдът ще се повреди. Той ще се раздуе и ще се спука точно в HAZ, където границата на провлачване е спаднала до 40 MPa.
Инженерен казус: Повреда на резервоара за съхранение
Производител на промишлено оборудване проектира правоъгълен резервоар за съхранение на течност. За да запазят стените на резервоара тънки и да намалят теглото, те са закупили алуминиеви плочи 3003 H18. Екипът за производство TIG заварява шевовете. Когато резервоарът беше напълнен с вода за изпитване на хидростатично налягане, заваръчните фуги не се напукаха, но металът, непосредствено успореден на заваръчните шевове, се разтегна, изпъкна и накрая се разкъса.
Производителят се свърза с нашия металургичен екип. Анализът беше прост: процесът на ВИГ заваряване локално загряваше материала H18. Прехвърлихме тяхното снабдяване към 5052 алуминий, морска -сплав, чиято основна якост разчита на магнезиева сплав, а не само на студено валцуване, което позволява на заварената конструкция да поддържа необходимото налягане.
Проектирате ли заварена конструкция и разчитате на високата якост на студеновалцуваната закалка? Това е критичен инженерен риск. Свържете се с нашия технически екип днес за безплатна оценка на заваряемостта. Можем да доставим тестови проби от алуминий 3003 O, 3003 H14 и 5052, така че вашият производствен екип да може да тества съвместната ефективност, преди да се ангажирате с масова поръчка.
Препоръчителни методи за заваряване на алуминиеви сплави 3003
Ако трябва да заварявате 3003 алуминий-независимо от температурата му-прилагат се стандартни индустриални практики.
Приложими процеси на заваряване:
- TIG заваряване (GTAW): Идеално за тънки алуминиеви листове 3003. Той предлага прецизен контрол на топлината, който помага да се намали до минимум ширината на засегнатата от топлина-зона, въпреки че не може да предотврати изцяло омекването.
- MIG заваряване (GMAW): Предпочита се за по-дебели 3003 алуминиеви плочи. Той е по-бърз и осигурява отлично проникване за структурни фуги.
Стандартни добавъчни метали:
- ER1100: Използва се, когато съвпадението на химическия състав на основния метал и максимизирането на устойчивостта на корозия е най-висок приоритет.
- ER4043: Най-често срещаният и силно препоръчителен пълнител за 3003. Добавянето на силиций понижава точката на топене и осигурява отлична течливост, намалявайки риска от напукване на заваръчните шевове.
- ER5356: Може да се използва, но обикновено 4043 се предпочита за 3003 неблагородни метали, освен ако последващото анодизиране не изисква съответствие на цветовете.
3003 H18 срещу H14 срещу O Алуминиева заваряемост
За да предотвратят структурна повреда, мениджърите по доставките трябва да изберат правилната температура за заварени приложения. Таблицата по-долу показва защо по-меките темпераменти са предпочитани за тежко производство.
| темперамент | Първоначална сила | Якост на HAZ след -заваряване | Запазване на силата / съвместна ефективност |
| 3003 O (отгрят) | ниско | ниско | 100%(Материалът вече е мек, така че топлината причинява нулево механично разграждане.) |
| 3003 H14 (Половин-твърд) | Среден | ниско | Умерена загуба(Значителен спад, но по-малко драматичен от H18.) |
| 3003 H18 (Пълен-твърд) | високо | ниско | Тежка загуба(Максималната възможна структурна деградация.) |
Заключение: За силно заварени конструкции алуминиевият лист 3003 O е технически най-предвидим, тъй като свойствата му остават еднакви. Въпреки това, алуминиевата намотка 3003 H14 е най-често срещаният компромис в индустрията, предлагайки известна твърдост за работа, като същевременно приема, че заваръчните шевове ще представляват по-меки структурни точки.
Индустриални приложения
Въз основа на механизма за омекотяване на HAZ, 3003 H18 е строго ограничен в обхвата на приложение.
НЕ заварявайте 3003 H18, ако:
- Компонентът ще бъде подложен на високи физически натоварвания, вибрации или вътрешно налягане (напр. съдове под налягане, повдигащи скоби, структурна рамка).
- Вашите инженерни изчисления разчитат на границата на провлачване H18, за да се предотврати деформация на компонентите.
Приемливи приложения за 3003 H18:
- Компоненти, които са механично закрепени (занитени или болтове), а не заварени.
- Плоски архитектурни панели, ROPP капачки за бутилки и твърди опаковъчни материали, където се изисква висока повърхностна твърдост, но не е необходимо свързване.
Връзката между термичната обработка и заварения алуминий
Често срещан въпрос от производителите е: „Мога ли да заваря 3003 H18 и след това да го-обработя топлинно, за да си върна здравината?“
Отговорът е еднозначно не. Тъй като 3003 е -термично-сплав, не можете да поставите заварения възел в пещ за стареене, за да втвърдите HAZ. След като заваръчната горелка закали метала, единственият физически начин за възстановяване на неговата H18 якост е да премине целият заваръчен възел през студена-валцова мелница-, което е практически невъзможно. Ако вашият заварен възел изисква висока якост, трябва да преминете към термично-сплав като 6061, която може да бъде заварена в меко състояние и впоследствие изкуствено състарена до температура T6.
Вашият сертифициран доставчик за-готов алуминий
Определянето на материал с висока якост само за да се унищожи тази якост на масата за заваряване е скъпа грешка при доставката. Имате нужда от партньор по веригата за доставки, който разбира металургичната реалност на фабричното производство.
Работим като-промишлен доставчик на алуминий с голям капацитет, предоставяйки материали, които отговарят стриктно на международните стандарти ASTM B209. Независимо дали вашата производствена линия изисква алуминиев лист 3003 O за силно предсказуеми заварени възли, 3003 H14 за обща работа с ламарина или 3003 H18 за механично закрепени твърди панели, ние притежаваме прецизните производствени възможности, за да изпълним точните ви изисквания. Всяка пратка включва изчерпателни Сертификати за изпитване на мелница (MTC), гарантиращи механичните свойства, от които се нуждаете, за да произвеждате безопасно.
Готови ли сте да приведете в съответствие вашите спецификации на материалите с вашите действителни производствени процеси? Ние поддържаме голям инвентар от алуминий 3003 във всякакъв вид, готов за персонализирано рязане, обработка на-на-дължина и незабавен глобален износ. Изпратете ни вашите необходими дебелини, размери и изисквания за заваряване днес. Нашите експертни инженери по експортни продажби ще прегледат вашата кандидатура и ще предоставят прозрачна, фабрична-директна оферта в рамките на часове. Свържете се с нас сега, за да осигурите доставката на алуминий.
