مطالعه ای از جوش آلیومینیوم برای اتصال قوی تر

آلیاژ های آلومینیوم به دلیل نسبت استثنایی قدرت به وزن در صنایع هوافضا، تولید خودرو، کشتی سازی و ساخت و ساز ضروری شده اند.جوش به عنوان فرآیند اتصال حیاتی برای اجزای آلومینیومی عمل می کند، با کیفیت جوش که به طور مستقیم بر یکپارچگی ساختاری و ایمنی تأثیر می گذارد. با این حال، جوش آلومینیوم چالش های منحصر به فرد را ارائه می دهد زیرا چرخه های حرارتی در طول فرآیند به طور قابل توجهی میکروسروکتورها را تغییر می دهد.در نهایت تعیین قدرت نهایی مجموعه های جوشیده شده.

آلیاژ های آلومینیومی بر اساس مکانیسم های تقویت کننده آنها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: آلیاژ های غیر قابل درمان گرما و آلیاژ های قابل درمان گرما.درک این تفاوت های اساسی پایه ای برای تسلط بر تکنولوژی جوش آلومینیوم است.

این آلیاژ ها از طریق دو مکانیسم قدرت خود را افزایش می دهند:

• تقویت محلول جامد:عناصر آلیاژ در ماتریس آلومینیوم حل می شوند و باعث تحریف شبکه می شوند که مانع از حرکت انحلال می شود. سری های رایج شامل 1xxx (آلومینیوم خالص) ، 3xxx (Al-Mn) ، 4xxx (Al-Si) ،و 5xxx (Al-Mg).
• کار سخت کردن:تغییر شکل پلاستیکی از طریق فرآیندهایی مانند رولینگ یا کشش، تراکم خلع را افزایش می دهد و قدرت را افزایش می دهد.نام هایی که با "H" شروع می شوند نشان دهنده سطوح سخت شدن از سه چهارم سخت (HX2) تا فوق سخت (HX9) است..

1. درمان با محلول:گرم کردن به ۴۵۰ تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد عناصر آلیاژ را به طور کامل حل می کند
2. خاموش کردن:سرد شدن سریع محلول جامد فوق اشباع شده را حفظ می کند
3. پیری:بارندگی ذرات نازک در درجه حرارت 120 تا 200 درجه سانتیگراد، قدرت را افزایش می دهد

سری های مهم قابل درمان گرما شامل 2xxx (Al-Cu) ، 6xxx (Al-Mg-Si) و 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu) است که آلیاژ های 7xxx بالاترین قدرت را ارائه می دهند.

چرخه های حرارتی در طول جوش یک منطقه تحت تاثیر گرما (HAZ) ایجاد می کنند که تغییرات میکروسروکی خواص مکانیکی را کاهش می دهد.

واردات گرما جوش باعث گرم شدن HAZ می شود، اثرات سخت شدن کار را از بین می برد و مقاومت را متناسب با قرار گرفتن در معرض گرما کاهش می دهد.

این آلیاژ ها تجربه می کنند:

• شستن قسمتی:حل مجدد رسوبات
• بیش از حد:خشکی رسوبات باقیمانده

پارامترهای کنترل انتقادی شامل کل ورودی حرارت، دمای پیش گرم و دمای میان مسیر برای به حداقل رساندن از دست دادن قدرت است.

این آلیاژ ساختاری رایج به طور معمول کاهش قدرت را از 45,000 psi (310 MPa) به حدود 27,000 psi (186 MPa) پس از جوش به دلیل تغییرات میکروسروتکل HAZ نشان می دهد.درمان گرمایی پس از جوش می تواند خواص را بازگرداند، اما نیاز به انتخاب دقیق فلز پرکننده دارد.

آلیاژ های پرکننده تخصصی مانند 4643 (تعدیل شده از 4043 با کاهش سیلیکون و اضافه شدن منیزیم) پاسخ مناسب به درمان حرارتی پس از جوش هنگام پیوستن آلیاژ های سری 6xxx را فراهم می کند.معیارهای انتخاب باید در نظر بگیرند:

• سازگاری با فلزات معمولی
• الزامات فرآیند جوش
• محیط خدمات
• برنامه های درمان پس از جوش

مدیریت دقیق جریان، ولتاژ، سرعت حرکت و گاز محافظ، ورودی حرارتی و ثبات قوس را بهینه می کند.

گرم کردن مناسب و کنترل دمای میان مسیر، گرادیانت های حرارتی HAZ را به حداقل می رساند.

درمان محلول و پس از آن خاموش کردن و پیری می تواند ویژگی های فلز نزدیک به مادر را در صورت اجرا به درستی بازگرداند.

ارزیابی جامع شامل موارد زیر است:

• بازرسی بصری
• آزمایش غیر مخرب (RT، UT، MT)
• آزمایش مکانیکی
• معاینه فلزی

درک اثرات چرخه حرارتی بر روی میکروسtruktور امکان انتخاب مناسب پارامترهای جوش، فلزات پرکننده و درمان های پس از جوش را برای حفظ یکپارچگی مفصل آلومینیوم فراهم می کند.این دانش مهندسان را قادر می سازد تا محصولات قابل اطمینان را تولید کنند.، ساختارهای جوشیده با عملکرد بالا

روندهای نوظهور شامل فرآیندهای پیشرفته مانند جوش لیزر و اصطکاک، سیستم های جوش هوشمند، توسعه آلیاژ جدید،و بهینه سازی مداوم فرآیند از طریق مدل سازی محاسباتی.