알루미늄 용접 자동화
알루미늄은 용접하기 가장 어려운 합금입니다. 알루미늄 산화물은 1200oF에서 녹는 알루미늄과 비교하여 3700oF에서 녹습니다. 이 때문에 산화알루미늄은 용접하기 전에 표면에서 철저히 청소해야 합니다. 알루미늄은 열처리 가능한 합금과 열처리 불가능한 합금으로 제공됩니다. 열처리 가능한 알루미늄 합금은 노화라는 과정을 통해 강도를 얻습니다. 과노화로 인해 알루미늄을 용접할 때 인장 강도의 현저한 감소가 발생할 수 있습니다.
주요 알루미늄 합금 원소의 9개 그룹:
지정
| 주요 합금 원소
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1xxx
| 비합금(순수)>99% Al
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2xxx
| 구리는 주요 합금 원소이지만 다른 원소(마그네슘)가 지정될 수 있습니다.
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3xxx
| 망간은 주요 합금 원소입니다.
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4xxx
| 실리콘은 주요 합금 원소입니다.
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5xxx
| 마그네슘은 주요 합금 원소입니다.
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6xxx
| 마그네슘과 실리콘은 주요 합금 원소입니다.
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7xxx
| 아연이 주요 합금 원소이지만 구리, 마그네슘, 크롬 및 지르코늄과 같은 다른 원소가 명시될 수 있습니다.
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8xxx
| 기타 원소(주석 및 일부 리튬 성분 포함)
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9xxx
| 향후 사용을 위해 예약됨
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알루미늄 용접에 영향을 미치는 요인:
- 알루미늄 산화물 코팅
- 열전도율
- 열팽창 계수
- 용융 특성
단조 알루미늄 합금
1xxx 시리즈
이러한 등급의 알루미늄은 내식성이 우수하고 열 및 전기 전도성이 높으며 기계적 특성이 낮고 작업성이 뛰어난 것이 특징입니다.
변형 경화에 의해 강도가 약간 증가할 수 있습니다. 주요 불순물은 철과 규소입니다.
2xxx 시리즈
이러한 합금은 최적의 특성을 얻기 위해 용체화 열처리가 필요합니다. 용체화 열처리 조건에서 기계적 특성은 저탄소강과 유사하거나 때로는 초과합니다.
경우에 따라 석출 열처리(에이징)를 사용하여 기계적 특성을 더욱 향상시킵니다. 이 처리는 연신율 손실과 함께 항복 강도를 증가시킵니다. 인장 강도에 미치는 영향은 그다지 크지 않습니다.
2xxx 시리즈의 합금은 대부분의 다른 알루미늄 합금만큼 내식성이 좋지 않으며 특정 조건에서 입계 부식이 발생할 수 있습니다.
2xxx 시리즈의 합금은 적당한 온도에서 약간의 강도가 필요할 때 좋습니다. 이러한 합금은 용접성이 제한적이지만 이 시리즈의 일부 합금은 가공성이 우수합니다.
3xxx 시리즈
이러한 합금은 일반적으로 열처리가 불가능하지만 1xxx 계열 합금보다 강도가 약 20% 더 높습니다.
제한된 비율의 망간(최대 약 1.5%)만 알루미늄에 효과적으로 첨가할 수 있기 때문에 망간은 몇 가지 합금에서만 주요 원소로 사용됩니다.
4xxx 시리즈
4xxx 시리즈 합금의 주요 합금 원소는 실리콘이며, 충분한 양(최대 12%)을 첨가하여 용융 범위를 상당히 낮출 수 있습니다.
이러한 이유로 알루미늄-실리콘 합금은 모재보다 낮은 용융 범위가 요구되는 용접 와이어 및 알루미늄 접합용 브레이징 합금으로 사용됩니다.
상당한 양의 실리콘을 함유한 합금은 양극 산화 마감재를 적용할 때 짙은 회색에서 목탄색으로 변하므로 건축용으로 많이 사용됩니다.
5xxx 시리즈
주요 합금 원소는 마그네슘이며 이를 주요 합금 원소로 사용하거나 망간과 함께 사용하면 중강도에서 고강도의 가공 경화 합금이 됩니다.
마그네슘은 경화제로서 망간보다 훨씬 더 효과적이며 약 0.8% Mg는 1.25% Mn과 동일하며 상당히 많은 양을 첨가할 수 있습니다.
이 계열의 합금은 용접 특성이 비교적 양호하고 해양 환경에서 비교적 내식성이 우수합니다.
그러나 응력 부식 균열에 대한 민감성을 피하기 위해 고급 마그네슘 합금에 허용되는 냉간 가공의 양과 작동 온도에 제한을 두어야 합니다.
6xxx 시리즈
6xxx 시리즈의 합금에는 규소와 마그네슘이 규소 마그네슘(Mg2Si) 형성에 필요한 비율만큼 포함되어 있어 열처리가 가능합니다.
대부분의 2xxx 및 7xxx 합금만큼 강하지는 않지만 6xxx 계열 합금은 상대적으로 양호한 성형성, 용접성, 기계 가공성 및 상대적으로 양호한 내식성을 가지며 중간 강도를 가집니다.
이 열처리 가능 그룹의 합금은 때때로 T4 템퍼(용체화 열처리되지만 석출 열처리는 아님)에서 형성되고 석출 열처리에 의해 완전한 T6 특성으로 성형된 후 강화됩니다.
7xxx 시리즈
1~8% 양의 아연은 7xxx 시리즈 합금의 주요 합금 원소이며, 더 적은 비율의 마그네슘과 결합하면 중강도에서 고강도의 열처리 가능한 합금이 됩니다.
일반적으로 구리 및 크롬과 같은 다른 원소도 소량 첨가됩니다.
일부 7xxx 시리즈 합금은 기체 구조 및 기타 고응력 부품에 사용되었습니다.
더 높은 강도의 7xxx 합금은 응력 부식 균열에 대한 저항력이 감소하고 종종 강도, 내식성 및 파괴 인성의 더 나은 조합을 제공하기 위해 과도하게 숙성된 템퍼링에 사용됩니다.
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