Sem verkfræðilegt málmefni sem hefur hækkað hratt á undanförnum árum hafa álblöndur verið mikið notaðar í geimferðum, bifreiðum, skipum og öðrum sviðum vegna lítillar þéttleika, mikillar sérstyrks og sérstakra stífleika og góðrar tæringarþols. .
Hins vegar takmarka röð vandamála eins og léleg suðuhæfni og léleg frammistaða myndlags við suðu þróun burðarhluta úr áli. Þess vegna hefur suðutækni úr áli orðið ein helsta rannsóknarstefna margra fræðimanna heima og erlendis.
Yfirlit yfir eiginleika álblöndu
Ál er mjög létt málmefni með þéttleika sem er aðeins 2,7g/cm3, sem er um 36% af þéttleika stáls. Notkun álblöndu til að framleiða vélræna hluta getur dregið verulega úr þyngdinni og náð áhrifum létts, orkusparnaðar og losunarminnkunar.
Sérstakur styrkur og sérstakur stífleiki álblöndu er hærri en 45 stál og ABS plast. Notkun álefna er stuðlað að framleiðslu á samþættum íhlutum með miklar stífnikröfur.
Ál hefur framúrskarandi hitaleiðni, rafleiðni og tæringarþol. Frammistöðubreytur A380 álblöndu og annarra efna eru sýndar í töflu 1.
Álblöndur hafa góða vinnsluhæfni og endurvinnanleika. Ef gert er ráð fyrir að skurðþolsstuðull mest vinnanlega magnesíumblendisins sé 1 er skurðþol annarra málma sýnd í töflu 2. Sjá má að skurðþol álblöndu er minna en kopar, járns og annarra málma. efni og skurðarferlið er auðveldara.
Suðueiginleikar úr áli
Fyrir áhrifum af eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum álblöndunnar eru ákveðnir erfiðleikar í suðuferlinu. Núverandi ál suðu hefur aðallega eftirfarandi vandamál: hitauppstreymi, uppgufun afnáms, fastar innfellingar, hrun svitahola osfrv.:
Hitaálag
Álblöndur hafa hærri hitastækkunarstuðul og lægri mýktarstuðul. Meðan á suðuferlinu stendur, vegna mikillar aflögunar og stórs línulegrar stækkunarstuðuls álblöndunnar, er rúmmálsrýrnunarhraði við storknun um 6% og kælihraði og aðalkristöllunarhraði bráðnu laugarinnar er hratt, sem leiðir til innra álag suðunnar og stífni suðusamskeytisins. Stærra, það er auðvelt að mynda mikla innri streitu í álsamskeyti, sem veldur miklu suðuálagi og aflögun, myndar sprungur, bylgjuaflögun og aðra galla.
Ablative uppgufun
Bræðslumark áls er 660 gráður og suðumarkið er 2647 gráður, sem er lægra en önnur málmefni eins og kopar og járn. Í suðuferlinu, ef suðuhitastigið er of hátt, er auðvelt að springa og mynda skvett, sérstaklega í háorkugeislasuðu, eins og sýnt er á mynd 1. Auk þess hafa sumir álfelgur sem bætt er við álblönduna. lágt suðumark, sem auðvelt er að gufa upp og brenna við samstundis háan hitastig suðu, og skvettan sem myndast við sprenginguna mun einnig fjarlægja hluta af dropunum, sem óhjákvæmilega breytir suðusaumssvæðinu. Efnasamsetningin er ekki til þess fallin að stjórna frammistöðu soðnu samskeyti. Þess vegna, til að vega upp á móti háhitahreinsun, eru suðuvírar eða önnur suðuefni með hærra suðumarksefni en grunnmálmur oft notaður við suðu.
Sterkar innfellingar
Efnafræðilegir eiginleikar áls eru mjög virkir og oxast auðveldlega. Í suðuferlinu er yfirborð álblöndunnar oxað til að mynda Al2O3 með háu bræðslumarki (um 2050 gráður, en bræðslumark áls er 660 gráður, sem er mjög mismunandi). Oxíðin eru þétt og hafa mikla hörku og þeim er blandað saman í bráðnu álvökvanum með lágum þéttleika á bráðnu laugarsvæðinu, sem auðvelt er að mynda litla fasta gjallinnihald sem ekki er auðvelt að losa, sem hefur ekki aðeins áhrif á örbyggingu suðuna, en er einnig viðkvæmt fyrir rafefnafræðilegri tæringu, sem veldur því. Vélrænni eiginleikar soðna samskeyti minnka og Al2O3 nær yfir bráðnu laugina og grópinn, sem hefur alvarleg áhrif á suðu málmblöndur og dregur úr örbyggingu og eiginleikum soðnu samskeyti.
Stómahrun
Bræðslumark álblöndu er mun lægra en oxíðs þess og það er mjög virkt og auðvelt að oxa það. Á meðan á suðuferlinu stendur er álbræðið brætt við háan hita til að mynda bráðna laug. Álið á yfirborði bráðnu laugarinnar er oxað til að mynda oxíðfilmu sem hylur bráðnu laugina í föstu formi. Þar sem liturinn á bráðnu oxíðfilmunni er ekki mikið frábrugðinn bráðnu ástandi álblöndunnar og vegna þekju oxíðfilmunnar er erfitt að fylgjast með bráðnunarstigi bráðnu álblöndunnar meðan á suðuferlinu stendur. , þannig að það er auðvelt að valda of háu hitastigi og valda suðuhita. Stór hrun á svæðinu eyðileggja lögun og eiginleika suðumálmsins.
Undir virkni samstundis mikils krafts suðuhitagjafans er mikið magn af vetni leyst upp í málmblendisvökvanum. Eftir að suðu er lokið, þegar hitastig bráðnu laugarinnar lækkar, minnkar leysni gassins smám saman, sem verður aðalorsök svitahola meðan á suðuferlinu stendur. ástæða. Vegna hraðs storknunarhraða og lítillar þéttleika álblöndu myndast vetnishola af mismunandi stærðum við hraða storknun suðunnar. Þessar svitaholur munu halda áfram að safnast fyrir og stækka meðan á suðuferlinu stendur, mynda að lokum sýnilegar svitaholur og draga úr byggingareiginleikum samskeytisins. Auðvitað myndast myndun svitahola ekki endilega við suðuferlið. Vegna áhrifa steyputækninnar mun grunnmálmurinn sjálfur einnig mynda svitahola meðan á steypuferlinu stendur. Við suðu veldur stöðug breyting á varmainntaki og innri þrýstingi að upprunalegu svitaholurnar í grunnmálmnum stækka með hita eða sameinast hvert öðru til að mynda suðuhola. Með aukningu suðuhitainntaks munu svitaholurnar einnig aukast. Þess vegna, til að stjórna uppsprettu vetnis, þarf suðuefnið að gangast undir stranga þurrkunarmeðferð fyrir notkun. Við suðu ætti að auka strauminn á viðeigandi hátt til að lengja tilverutíma bráðnu laugarinnar og gefa vetni nægjanlegan tíma til að botna út og stjórna þannig myndun svitahola.
Flokkun suðutækni úr áli
Með stækkun notkunarsviðs álblöndur eru fleiri og fleiri vandamál lögð áhersla á. Með framvindu rannsókna hefur suðutækni úr áli tekið miklum framförum. Sem stendur eru aðallega wolfram argon bogasuðu (TIG), bráðið óvirkt gas suðu (MIG), leysisuðu (LBW), núningshræri suðu (FSW) Bíddu.
TIG suðu
Tungsten Inert Gas Welding (TIG) er dæmigerð óvirk gasbogasuðu og er algengasta suðuaðferðin. Við suðu eru wolfram rafskautið og suðuyfirborðið notað sem rafskaut og helíum eða argon gas er flutt á milli rafskautanna tveggja sem hlífðargas til að vernda ljósbogann og vírinn og grunnmálmur bráðna með tafarlausri háspennuútskrift, og álhlutar eru soðnir og myndaðir, og Weld viðgerðir og viðgerðir á steypugöllum.
Hafa aðallega eftirfarandi tæknilega eiginleika:
Auðvelt í notkun, sveigjanlegt og stjórnanlegt, aðlögunarhæft að ýmsum vinnuskilyrðum og litlum tilkostnaði;
Hitaáhrifasvæðið er þröngt, aflögun soðnu samskeytisins er lítil við nægilegt vírfóðrun og alhliða frammistaða samskeytisins er mikil;
Frammistaða suðuferlisins er góð og stöðug og suðusaumurinn er þéttur og fallegur.
MIG Welding
MIG (GMA-Gas Metal Arc Welding) og TIG eru báðar óvirkar gasvarðar suðu, munurinn er sá að TIG suðu notar wolfram rafskaut sem fast rafskaut á meðan MIG suðu notar sjálft fyllivírefnið sem rafskaut.
Hins vegar er notkunarferlið MIG-suðu úr áli mjög takmarkað, vegna þess að mjúkur álvírinn leiðir til lélegrar vírfæðingar og bráðna álið hefur tilhneigingu til að mynda fyrirbæri sem "hangur án þess að dreypa" við suðu, sem auðvelt er að valda dropum. skvetta. Kosturinn er sá að MIG-suðu er hraðari en TIG-suðu og suðuhreyfingarsviðið er lítið við suðu á stórum vinnuhlutum. Með því að stilla vírfóðrunarhraðann getur suðuskilvirkni náð nokkrum metrum á mínútu.
Lasersuðu
Lasergeislasuðu (Laser Beam Welding LBW) notar háorku leysirpúlsa til að hita efnið staðbundið á litlu svæði. Orka leysigeislunarinnar dreifist inn í efnið með hitaleiðni og efnið er brætt til að mynda sérstaka bráðna laug. Eftir storknun er efnið tengt sem eitt.
Kostir leysisuðu eru þeir að suðupunkturinn er lítill, aflhitagjafinn er einbeittur og hann hefur getu til að suða þykkar plötur, með þröngt hitaáhrifasvæði og litla suðuaflögun. Hins vegar, á sama tíma, leysir suðu hefur miklar kröfur um suðu staðsetningu, dýr suðubúnaður og hár suðukostnaður. Fyrir málmefni eins og ál og magnesíum er endurspeglun leysir mikil og bein suðu er erfið.
Geislunarefni með leysir með mismunandi aflþéttleika sýnir að þegar aflþéttleiki vinnustykkisins nær meira en 107W/cm2 mun málmurinn í hitunarsvæðinu gufa upp á mjög stuttum tíma og gasið rennur saman í lítið gat í bráðið laug, Þetta litla gat er miðstöð varmaflutnings og bráðin laug myndast nálægt litlu gatinu, sem er "keyhole" áhrif leysir djúpsuðu. Til að koma í veg fyrir vandamálið með ójafnri bráðnu laug af völdum þessa fyrirbæris er hægt að draga úr leysiorku, auka suðuhraða eða stjórna endurbræðslu á molasvæðinu til að fjarlægja loftbólur í samrunasvæðinu og draga úr myndun svitahola .
Friction stir welding
Friction stir welding (Friction stir Welding, FSW) er ný fastfasa samtengingartækni sem er mynduð á grundvelli hefðbundinnar núningssuðutækni. Við viðmótið sem á að sjóða, þegar hrærihausinn fer meðfram suðunni, eykst hitastig suðuefnisins, og mýkti málmurinn verður fyrir mikilli plastaflögun undir áhrifum vélrænnar hræringar og uppnáms og myndar þétta fastfasa tengingu eftir dreifing og endurkristöllun.
Í samanburði við hefðbundnar suðuaðferðir hefur FSW tæknin eftirfarandi kosti:
Lágt suðuhitastig og lítil suðuaflögun;
Vélrænni eiginleikar suðunnar eru góðir;
Suðuferlið er einfalt, hagkvæmt og umhverfisvænt.
