자동화 알루미늄 용접: 정밀도, 효율성, 품질

알루미늄은 용접하기 가장 어려운 합금입니다. 알루미늄 산화물은 3700°F(약 2038°C)에서 녹는 반면 알루미늄은 1200°F(약 649°C)에서 녹습니다. 이 때문에 용접 전 표면에서 알루미늄 산화물을 철저히 제거해야 합니다. 알루미늄은 열처리형과 비열처리형 합금으로 나뉩니다. 열처리형 알루미늄 합금은 에이징(aging)이라는 공정을 통해 강도를 얻습니다. 알루미늄 용접 시 과도한 에이징으로 인장 강도가 크게 감소할 수 있습니다.

알루미늄 주요 합금 원소 9그룹

알루미늄 용접에 영향을 미치는 요인

• 알루미늄 산화물 코팅
• 열전도성
• 열팽창 계수
• 용융 특성

단조 알루미늄 합금

1xxx 시리즈

이 등급의 알루미늄은 우수한 내식성, 높은 열 및 전기 전도성, 낮은 기계적 특성, 우수한 가공성이 특징입니다.

변형 경화로 중간 정도의 강도 증가를 얻을 수 있습니다. 주요 불순물은 철과 실리콘입니다.

2xxx 시리즈

이 합금들은 최적의 특성을 얻기 위해 용체 열처리가 필요합니다. 용체 열처리 상태에서 기계적 특성은 저탄소강과 유사하거나 때로는 초과합니다.

일부 경우 침전 열처리(에이징)로 기계적 특성을 추가로 높입니다. 이 처리는 항복 강도를 증가시키나 신장률 손실을 수반하며 인장 강도에 미치는 영향은 덜합니다.

2xxx 시리즈 합금은 대부분 다른 알루미늄 합금만큼 좋은 내식성을 가지지 않으며, 특정 조건에서 입계 부식에 취약할 수 있습니다.

이 시리즈 합금은 중간 온도에서 어느 정도 강도가 필요할 때 좋습니다. 이 합금들은 제한된 용접성을 가지지만, 일부는 우수한 가공성을 가집니다.

3xxx 시리즈

이 합금들은 일반적으로 비열처리형이지만 1xxx 시리즈 합금보다 약 20% 더 높은 강도를 가집니다.

알루미늄에 효과적으로 첨가할 수 있는 망간 비율이 제한적(최대 약 1.5%)이므로 망간은 소수의 합금에서만 주요 원소로 사용됩니다.

4xxx 시리즈

4xxx 시리즈 합금의 주요 합금 원소는 실리콘으로, 충분한 양(최대 12%)으로 첨가되어 녹는 범위를 크게 낮춥니다.

이 때문에 알루미늄-실리콘 합금은 베이스 메탈보다 낮은 녹는 범위가 필요한 알루미늄 접합용 용접 와이어와 브레이징 합금으로 사용됩니다.

상당한 양의 실리콘을 함유한 합금은 양극 산화 마감 시 어두운 회색에서 숯 검정이 되어 건축용 애플리케이션에 수요가 있습니다.

5xxx 시리즈

주요 합금 원소는 마그네슘으로, 주요 합금 원소로 사용되거나 망간과 함께 사용될 때 중간~고강도 변형 경화 합금이 됩니다.

마그네슘은 망간보다 경화제로서 상당히 더 효과적입니다. 약 0.8% Mg이 1.25% Mn과 동일하며, 훨씬 더 높은 양으로 첨가될 수 있습니다.

이 시리즈 합금들은 비교적 좋은 용접 특성과 해양 분위기에서 비교적 좋은 내식성을 가집니다.

그러나 더 높은 마그네슘 합금의 응력 부식 균열 감수성을 피하기 위해 냉간 가공량과 허용 작동 온도에 제한을 두어야 합니다.

6xxx 시리즈

6xxx 시리즈 합금들은 마그네슘 실리사이드(Mg2Si) 형성에 필요한 비율로 약 실리콘과 마그네슘을 함유하여 열처리형이 됩니다.

대부분 2xxx와 7xxx 합금만큼 강하지는 않지만, 6xxx 시리즈 합금들은 비교적 좋은 성형성, 용접성, 가공성, 중간 강도로 비교적 좋은 내식성을 가집니다.

이 열처리형 그룹의 합금들은 때때로 T4 템퍼(용체 열처리되었으나 침전 열처리되지 않음)로 형성된 후 침전 열처리로 완전 T6 특성으로 강화됩니다.

7xxx 시리즈

1~8% 양의 아연이 7xxx 시리즈 합금의 주요 합금 원소이며, 더 작은 비율의 마그네슘과 결합하면 중간~고강도의 열처리형 합금이 됩니다.

보통 구리와 크롬 같은 기타 원소들도 소량 첨가됩니다.

일부 7xxx 시리즈 합금은 기체 구조물과 기타 고응력 부품에 사용되었습니다.

더 높은 강도의 7xxx 합금은 응력 부식 균열에 대한 저항성이 감소하며 종종 더 나은 강도, 내식성, 파괴 인성 조합을 제공하기 위해 오버에이징 템퍼로 사용됩니다.

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