Korszerű alumínium ötvözetek és hegesztésük

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM MECHANIKAI TECHNOLÓGIAI TANSZÉK Korszerű alumínium ötvözetek és hegesztésük Tanulmány Kidolgozta: Dr. Török Imre 1 - Meilinger Ákos 2 1 egyetemi docens, 2 mérnöktanár Készült: a TÁMOP A-11/1/KONV Járműipari anyagfejlesztések projekt keretében A projekt szakmai vezetője: Dr. Tisza Miklós egyetemi tanár, tanszékvezető Miskolc

2 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés Korszerű alumínium ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek xxx jelű ötvözetek Alumínium és ötvözetei hegesztését befolyásoló anyagtulajdonságok Repedésérzékenységi hajlam Porozitási hajlam A felületi oxidhártya jelenléte A hőhatásövezet sajátosságai Az alumínium és ötvözetek hegeszthetősége szempontjából mérlegelendő szempontok Alumínium és ötvözeteinek kötési módszerei Korszerű ömlesztő-hegesztő eljárások Argonvédőgázas volframelektródos ívhegesztés Argonvédőgázas fogyóelektródás ívhegesztés Korszerű sajtoló-hegesztő eljárások Az alumínium és ötvözeteinek ellenállás-hegesztése Alumíniumötvözetek lineáris (kavaró) dörzshegesztése Összefoglalás Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék

3 1. Bevezetés Az alumínium és ötvözeteinek felhasználása napjainkban folyamatosan az acéloknál nagyobb mértékben növekszik. Ez alapvetően az alumíniumötvözetek járműipari alkalmazásnak köszönhető. Egyre bővülő felhasználása megjelenik a légi közlekedési, a hajóipari, a közúti (személyautó, haszongépjármű), vasúti járművek gyártásában egyaránt. Felhasználásuknak e területeken komoly kihívást jelent e területekre kifejlesztett nagyszilárdságú szerkezeti acélok, titán ötvözetek, magnézium ötvözetek stb. Az alumíniumötvözetekből készült szerkezetek csak akkor versenyképesek a kihívást jelentő fémötvözetekből készült szerkezetekkel, ha velük súlycsökkenést és/vagy élettartamnövekedést lehet elérni, továbbá a jó minőségű termékek előállításánál korszerű, reprodukálható és megbízható kötési technológiákat alkalmaznak [1, 2]. A járműipar területén az alumínium és ötvözetei anyagpalettáján egyaránt megtalálhatók az alakítással keményíthető, a nemesíthető, továbbá az öntészeti ötvözetek. Ezek között előgyártmányként lemezek, különféle profilok, öntött, illetve sajtolt és kovácsolt termékek szinte mindegyike előfordul. A szerkezeti elemekként megjelenő alumínium és ötvözeteiből készült előgyártmányok kötési technológiái között megjelenik az alak-, az erő-, illetve az anyagzáró kötések szinte mindegyike. Így a szerkezeti elemek gyártásában kitüntetett helyen a hegesztés is [3]. Jelen közleményben elemezzük az alumínium és ötvözetei hegesztését befolyásoló fontosabb anyagtulajdonságokat, bemutatjuk a hegesztő eljárások legkorszerűbb, ma alkalmazott eljárásváltozatait, továbbá néhány példán keresztül felvillantjuk a tanszék kutatási témáit, eredményeit e területen. 2. Korszerű alumínium ötvözetek Az alumínium ötvözetek száma rendkívül nagy. Jelölésükre egyaránt alkalmazunk számjelölési és vegyjelölési rendszert. Az ötvözetek szabványos (MSZ EN 573-1) csoportosítása a fő ötvözőelemek szerint: tiszta alumínium 1xxx (1000 jelű sorozat) Cu-ötvözésű 2xxx (2000 jelű sorozat) Mn-ötvözésű 3xxx (3000 jelű sorozat) Si-ötvözésű 4xxx (4000 jelű sorozat) Mg-ötvözésű 5xxx (5000 jelű sorozat) Mg és Si ötvözésű 6xxx (6000 jelű sorozat) Zn-ötvözésű 7xxx (7000 jelű sorozat) egyéb pl. Li-ötvözésű 8xxx (8000 jelű sorozat) xxx jelű ötvözetek 98,0-99,9 % Al tartalom mellett alapvetően vasat és szilíciumot tartalmaznak (ezeket a kohászati alapanyag szennyezőként hozza magával max. néhány tized tömeg % 3

4 mennyiségben, de esetenként szándékolt ötvözőként is adagolnak belőlük főként a Fe esetében és max 1 % mennyiségben). Jó alakíthatóság, korrózióállóság és vezetőképesség a jellemzőjük, így elsősorban mélyhúzható lemezként, fóliaként, villamos vezetékként kerülnek alkalmazásra. Az alábbiakban ezen csoport legfontosabb ötvözeteit soroljuk fel, kiemelve a hegeszthetőségi tulajdonságokat [23]: 1050: Al Si Cu Mn Mg V Egyéb 99,5 0,25 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 Felhasználás: extrudált termékek, élelmiszer és vegyipari berendezések. O H H H Hegeszthetőség: jellemzően jól hegeszthető az alapanyaggal megegyező hozaganyaggal, de a legjobb szilárdsági tulajdonságok eléréséhez érdemes nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) használni. A hozaganyag választásánál ügyelni kell arra, hogy kis mennyiségben titán tartalmazzon a szemcsefinomítás érdekében. 1060: Al Si Fe Cu Mn Mg Zn V Ti Egyéb 99,6 0,25 0,35 0,05 0,03 0,03 0,05 0,05 0,03 0,03 Felhasználás: vegyipari berendezések és vasúti tartálykocsik, ezen kívül számos olyan helyen, ahol a jó korrózióállóság követelmény. O H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető Al99,5Ti hozaganyaggal, amellyel a jó korróziós tulajdonsága is megőrizhető. A jobb szilárdsági tulajdonságok eléréséhez nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. 4

5 1100: Al Si+Fe Cu Mn Zn Egyéb 99,0 1,0 0,05-0,2 0,03 0,1 0,05 Felhasználás: minden olyan termék, ahol a jó korrózióállóság és a jó alakíthatóság fontos, de a nagy szilárdság nem követelmény, mint például élelmiszer- és vegyipari berendezések, különböző húzott és extrudált termékek. O H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető Al99,5Ti hozaganyaggal, amellyel a jó korróziós tulajdonsága is megőrizhető. A jobb szilárdsági tulajdonságok eléréséhez nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. 1145: Al Si+Fe Cu Mn Mg Zn V Ti Egyéb 99,45 0,55 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,03 Felhasználás: fóliák, szigetelések, hőcserélők. Erős korróziós ellenállással rendelkezik. O H Hegeszthetőség: jól hegeszthető Al99,5Ti hozaganyaggal, amellyel a jó korróziós tulajdonsága is megőrizhető. A jobb szilárdsági tulajdonságok eléréséhez nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. 1199: Al Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Egyéb 99,9 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,002 0,002 Felhasználás: fóliákhoz, illetve elektronikai termékek. 5

6 O Hegeszthetőség: jól hegeszthető Al99,5Ti hozaganyaggal, amellyel a jó korróziós tulajdonsága is megőrizhető. A jobb szilárdsági tulajdonságok eléréséhez nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. 1350: Al Si Fe Cu Mn Cr Zn V+Ti B Ga Egyéb 99,5 0,1 0,4 0,05 0,01 0,01 0,05 0,02 0,05 0,03 0,03 Felhasználás: huzalok, elektronikai termékek. O H H H H ,5 Hegeszthetőség: jól hegeszthető Al99,5Ti hozaganyaggal, amellyel a jó korróziós tulajdonsága is megőrizhető. A jobb szilárdsági tulajdonságok eléréséhez nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni xxx jelű ötvözetek Fő ötvözőjük a réz (ez általában 3 6 % között van, de lehet ennél lényegesen nagyobb is), ugyanakkor tartalmazhatnak még magnéziumot (0,4 2,5 %), mangánt (0,3 1,0 %), vasat (0,2 1,3 %), szilíciumot (0,2 1,2 %) és nikkelt (1,0 2,0 %). Nemesíthető ötvözetek, amelyek szilárdsága az összetétel és a hőkezelés függvényében széles tartományban változtatható. Az alábbiakban ezen csoport legfontosabb ötvözeteit soroljuk fel, kiemelve a hegeszthetőségi tulajdonságokat [23]: 2011: Si Fe Cu Zn Pb Egyéb Al 0,4 0,7 5,0 0,3 0,2 0,05 maradék Felhasználás: csavarok, forgácsolt termékek a nagy szilárdság és a jó forgácsolhatóság miatt. 6

7 T T T T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. 2014: Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Ti Egyéb Al 1,2 0,7 5,0 1,2 0,8 0,25 0,1 0,15 0,05 maradék Felhasználás: olyan helyeken, ahol a nagy szilárdság és keménység, illetve a nagy hőmérsékleten való üzemelés a fontos. Repülőgép alkatrészek, kerekek, fő szerkezeti elemek, egyes űrrepülőgép alkatrészek, katonai gépjárművek és hidak gyártása történik ilyen alumínium ötvözetből. O T T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 2017: Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Ti Egyéb Al 0,8 0,7 4,5 1,0 0,8 0,25 0,1 0,15 0,05 maradék Felhasználás: szegecsek, csavarok, nagyszilárdságú szerkezeti elemek a repülőgéiparban, gépgyártásban és katonai berendezések gyártásában. O T

8 Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 2024: Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Ti Egyéb Al 0,5 0,5 4,9 0,9 6,8 0,25 0,1 0,15 0,05 maradék Felhasználás: szegecsek, csavarok, nagyszilárdságú szerkezeti elemek a repülőgéiparban, gépgyártásban és katonai berendezések gyártásában. Kerekek, felnik O T T T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 2048: Si Fe Cu Mn Mg Zn Egyéb Al 0,15 0,2 3,8 0,6 1,8 0,25 0,05 maradék Felhasználás: nagyszilárdságú szerkezeti elemek a repülőgépiparban és katonai berendezések gyártásában. T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 8

9 2124: Si Fe Cu Mn Cr Mg Zn Ti Egyéb Al 0,2 0,3 4,9 0,9 0,1 1,8 0,25 0,15 0,05 maradék Felhasználás: nagyszilárdságú szerkezeti elemek a repülőgépiparban. T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 2218: Si Fe Cu Mn Cr Ni Zn Egyéb Al 0,9 1,0 4,5 0,2 0,1 2,3 0,25 0,05 maradék Felhasználás: repülőgép és diesel motorok dugattyúi, turbina járókerekek. T T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 2219: Si Fe Cu Mn Mg V Zn Ti Zr Egyéb Al 0,2 0,3 6,8 0,4 0,02 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 maradék Felhasználás: nagy szívóssággal rendelkezik -270 és +300 C között. Alkalmazzák különböző űrrepülőgép alkatrész gyártásához, illetve szuperszonikus repülőgépek szerkezeti elemeihez. 9

10 O T T T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. A kötés minősége jobb, mint a többi Al+Cu ötvözetnek. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében. 2618: Si Fe Cu Mg Ni Zn Ti Egyéb Al 0,25 1,3 2,7 1,8 1,2 0,1 0,1 0,05 maradék Felhasználás: repülőgép turbina alkatrészek, nagy üzemi hőmérsékletű alkatrészek. T Hegeszthetőség: a nagy réztartalom miatt a hegesztése nem ajánlott ömlesztő hegesztő eljárásokkal. Amennyiben ez elkerülhetetlen akkor a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni. Sajtolóhegesztő eljárásokkal elfogadható minőségű kötés készítése lehetséges. Hegesztés utáni hőkezelés ajánlott a korrózióállóság megőrzése érdekében xxx jelű ötvözetek Ezen anyagok fő ötvözője a mangán, amiből az eutektikus hőmérsékleten (657 o C) közel 2 %- ot képes oldatban tartani az alumínium mátrix. Ez gyakorlatilag az ötvözés felső korlátját is adja, mivel ennél nagyobb Mn tartalmaknál olyan vegyület fázisok képződnek, amelyek tulajdonságrontó hatásúak. Ezek az ötvözetek nemesítéssel nem keményíthetők, a mechanikai jellemzőket az alakítottság mértékével lehet befolyásolni. Az ötvözeteket a közepes szilárdság mellett a jó alakíthatóság, a hegeszthetőség és eloxálhatóság jellemzi, így fő felhasználási területeiket a csomagolástechnika, az edénygyártás, a tömegcikkipar és az építészet adja. Az alábbiakban néhány fontos ötvözetet sorolunk fel ebből a csoportból [23]: 3003: Si Fe Cu Mn Zn Egyéb Al 0,6 0,7 0,2 1,5 0,1 0,05 maradék 10

11 Felhasználás: minden olyan terméknél, ahol a jó alakíthatóság, jó hegeszthetőség és a kiváló korrózióállóság a fontos. Különböző élelmiszeripari és vegyipari berendezések, nyomástartó edények és csővezetékek. Építőipari tetőszerkezetek, hűtőegységek. O H H H H Hegeszthetőség: kifejezetten jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. 3004: Si Fe Cu Mn Mg Zn Egyéb Al 0,3 0,7 0,25 1,5 1,3 0,25 0,05 maradék Felhasználás: tároló edények, vegyipari berendezések, izzó foglalatok. O H H H H Hegeszthetőség: kifejezetten jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. 3105: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,6 0,7 0,3 0,8 0,8 0,2 0,4 0,1 0,05 maradék Felhasználás: Építőipari elemek, ereszcsatornák, mobil ház keretek. 11

12 O H H H H H Hegeszthetőség: kifejezetten jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez xxx jelű ötvözetek Ezen csoport ötvözetei szilíciumban gazdag anyagok, a Si tartalom elérheti akár a 17 %-ot is. A szilícium intermetallikus kiválások és elemi Si részecskék formájában van jelen és ennek okán ezek az ötvözetek meglehetősen ridegek és gyengén, vagy egyáltalán nem alakíthatóak. A kisebb Si tartalmú ötvözeteket forrasztható lemezek kialakításánál bevonatként (cladding alloy) használják, vagy hegesztő hozaganyagot készítenek belőlük [23]. 4032: Si Fe Cu Mg Cr Zn Ni Egyéb Al 13,5 1,0 1,3 1,3 0,1 0,4 1,3 0,05 maradék Felhasználás: nagy hőmérsékleten üzemelő alkatrészek, dugattyúk, hegesztési hozaganyag. T Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. A Si tartalom miatt az AlSi12 hozaganyagot előnyben kell részesíteni xxx jelű ötvözetek Fő ötvözőjük a magnézium, amelyből 0,5 7,0 %-ot tartalmazhatnak. Az ötvözetek szilárdságát a szilárd oldatban lévő Mg biztosítja, amely tovább növelhető az alakítási keményedéssel. Fő jellemzőjük a jó alakíthatóság, a hegeszthetőség, az eloxálhatóság és korrózióállóság ezek egyben a felhasználási területeket is meghatározzák, lévén az építészet, az autóipar, a hajógyártás és a vegyipar egyaránt igényli ezeket az ötvözeteket. Az alumínium 427 o C-on még 15,3 % Mg-ot képes oldatban tartani, ugyanakkor szobahőmérsékleten az 12

13 oldott Mg tartalom már csak 1,9 %, az ezt meghaladó mennyiség pedig Mg5Al8 intermetallikus fázis formájában a szemcsehatárokon és a lokális feszültséggyűjtő helyeken válik ki. Néhány fontosabb ötvözet ebből a csoportból [23]: 5005: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Egyéb Al 0,3 0,7 0,2 0,2 1,1 0,1 0,25 0,05 maradék Felhasználás: építőipari elemek, huzalok, konyhai eszközök, csővezetékek. O H H H H H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. 5050: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Egyéb Al 0,4 0,7 0,2 0,1 1,8 0,1 0,25 0,05 maradék Felhasználás: építőipari elemek, csővezetékek, autóipari olajvezetékek. O H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. 13

14 Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Az interkrisztallin- és a feszültség-korrózióval szembeni ellenállás nő, ha a Mg koncentráció nem lépi át a ~3%-ot. Olyan felhasználási körülmények között, ahol interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózió léphet fel, a varrat Mg koncentrációja az alapanyagokéhoz hasonló legyen, illetve ne legyen lényegesen magasabb. 5052: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Egyéb Al 0,25 0,4 0,1 0,1 2,8 0,35 0,25 0,05 maradék Felhasználás: építőipari elemek, hegesztett csövek, nyomástartó edények, szegecsek. O H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Az interkrisztallin- és a feszültség-korrózióval szembeni ellenállás nő, ha a Mg koncentráció nem lépi át a ~3%-ot. Olyan felhasználási körülmények között, ahol interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózió léphet fel, a varrat Mg koncentrációja az alapanyagokéhoz hasonló legyen, illetve ne legyen lényegesen magasabb. 5056: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Egyéb Al 0,3 0,4 0,1 0,5 5,6 0,2 0,1 0,05 maradék Felhasználás: építőipari elemek, hajóipar, extrudált profilok. O H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell 14

15 biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5083: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,4 0,4 0,1 1,0 4,9 0,25 0,25 0,15 0,05 maradék Felhasználás: autóipari, repülőgépipari, hajóipari alkatrészek, nyomástartó edények, rakéta alkatrészek, páncélok. O H H H H H Hegeszthetőség: nagyon jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5086: Si Fe Mn Mg Zn Ti Egyéb Al 0,4 0,5 0,7 4,5 0,25 0,15 0,05 maradék Felhasználás: autóipari, repülőgépipari, hajóipari alkatrészek, nyomástartó edények, vegyipari berendezések, páncélok. O H

16 H H Hegeszthetőség: nagyon jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5154: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,25 0,4 0,1 0,1 3,9 0,35 0,2 0,2 0,05 maradék Felhasználás: hajóipari alkatrészek és szerkezeti elemek, nyomástartó edények, vegyipari berendezések, hegesztett szerkezetek. O H H H H H Hegeszthetőség: nagyon jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5182: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,2 0,35 0,15 0,5 5,0 0,1 0,25 0,1 0,05 maradék Felhasználás: polcok, autókarosszéria elemek. 16

17 O H H H Hegeszthetőség: nagyon jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5454: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,25 0,4 0,1 1,0 3,0 0,2 0,25 0,2 0,05 maradék Felhasználás: hegesztett szerkezetek, nyomástartó berendezések, vegyipari berendezések, hajó alkatrészek. O H H H H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy 17

18 feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5456: Si Fe Cu Mn Mg Cr Ti Egyéb Al 0,25 0,4 0,1 1,0 5,5 0,25 0,2 0,05 maradék Felhasználás: hegesztett szerkezetek, nyomástartó edények, tengerészeti alkalmazások, tároló tartályok, páncélok. O H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Bizonyos körülmények között, pl. 65 C feletti üzemi hőmérséklet esetén a 3%-nál magasabb Mg tartalmú anyagok interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózióra hajlamosak lehetnek, aminek esélye a Mg koncentrációval illetve a hidegalakítás mértékével nő. Ügyelni kell a felkeveredés hatásaira. 5652: Si+Fe Cu Mn Mg Cr Zn Egyéb Al 0,4 0,04 0,01 2,8 0,35 0,1 0,05 maradék Felhasználás: tároló tartályok, vegyipari berendezések. O H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. Ezek az ötvözetek hegesztőanyag nélküli hegesztéskor 18

19 kristályosodási repedésre hajlamosak. Kerülni kell a nagy mechanikai feszültségek kialakulását, illetve a varrat Mg koncentrációja lehetőleg 3% felett legyen. 5657: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ga V Egyéb Al 0,08 0,1 0,1 0,03 1,0 0,05 0,03 0,05 0,02 maradék Felhasználás: autófelnik. H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. Ezek az ötvözetek hegesztőanyag nélküli hegesztéskor kristályosodási repedésre hajlamosak. Kerülni kell a nagy mechanikai feszültségek kialakulását, illetve a varrat Mg koncentrációja lehetőleg 3% felett legyen. 5754: Vegyi összetétel százalékosan megadva [24]: Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Ti Egyéb Al 0,4 0,4 0,1 0,5 3,6 0,2 0,3 0,15 0,05 maradék Felhasználás: hegesztett szerkezetek az energetikai-, vegyi- és élelmiszeriparban. Hajók, csónakok, vízi járművek vázszerkezetei, járműipari vázszerkezetek, szegecsek. O H H H H Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. Az interkrisztallin- és a feszültség-korrózióval szembeni ellenállás nő, ha a Mg koncentráció nem lépi át a ~3%-ot. Olyan felhasználási körülmények között, ahol interkrisztallin és / vagy feszültségkorrózió léphet fel, a varrat Mg koncentrációja az alapanyagokéhoz hasonló legyen, illetve ne legyen lényegesen magasabb. 19

20 2.6. 6xxx jelű ötvözetek Nemesítéssel keményíthetőek, köszönhetően a bennük egyenként 0,3-1,5 % mennyiségben lévő szilíciumnak és magnéziumnak. Ez a két ötvöző a magnézium-szilicid vegyületfázist hozza létre, amelyre nézve az alumínium mátrix nagy korlátolt oldékonysággal rendelkezik. Az oldóhőkezelést és gyors hűtés utáni öregítés hatására a túltelített szilárd oldatból megindul a zónás kiválás, az Mg 2 Si vékony tűk, majd rúdszerű átmeneti fázisok formájában jelenik meg, jelentősen növelve a szilárdságot. Ennek nagyságát alapvetően a kiválások diszperzitása határozza meg. A diszperzitás növelhető a homogenitás javításával, az öregítési paraméterek optimálásával, a gyors hűtés és az öregítés közötti hevertetés idejének csökkentésével, valamint adalék elemekkel (ezek közül elsősorban Cu adalékkal). Az ötvözeteket a közepes/nagy szilárdság mellett a jó alakíthatóság, hegeszthetőség, eloxálhatóság és korrózióállóság jellemzi. Néhány gyakran felhasznált ötvözet ebből a csoportból [23]: 6009: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 1,0 0,5 0,6 0,8 0,8 0,1 0,25 0,1 0,05 maradék Felhasználás: autókarosszéria elemek. T T Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. 6010: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 1,2 0,5 0,6 0,8 1,0 0,1 0,25 0,1 0,05 maradék Felhasználás: autókarosszéria elemek. T T Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. 20

21 6061: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,8 0,7 0,4 0,15 1,2 0,3 0,25 0,15 0,05 maradék Felhasználás: autókarosszéria elemek, vasúti kocsik, bútorok, csővezetékek, kerékpár vázak. O T T Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn.további hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) lehet használni. Ezeknek az ötvözeteknek hozaganyag nélküli hegesztése nem javasolt, mivel hidegrepedésre hajlamosak. 6082: Vegyi összetétel százalékosan megadva [24]: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 1,3 0,5 0,1 1,0 1,2 0,25 0,2 0,1 0,05 maradék Felhasználás: vasúti kocsik vázszerkezete, teherautók vázszerkezete, hajó felépítmények, hidak, katonai mobilhidak, kerékpárok, energetikai és bányászati berendezések. O T T T T Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) érdemes használni az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez. 21

22 6463: Si Fe Cu Mn Mg Zn Egyéb Al 0,6 0,15 0,2 0,05 0,9 0,05 0,05 maradék Felhasználás: extrudált építészeti elemek, extrudált járműipar alkatrészek. O Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn.további hozaganyagként a nagyobb szilícium tartalmú hozaganyagokat (AlSi5, AlSi12) lehet használni. Ezeknek az ötvözeteknek hozaganyag nélküli hegesztése nem javasolt, mivel hidegrepedésre hajlamosak xxx jelű ötvözetek Ezek az úgynevezett kemény ötvözetek, amelyek nagy szilárdságát a nemesítő hőkezelés biztosítja. Fő ötvözőjük a cink (általában 4-6 % -ban tartalmazzák) és a magnézium (1-3 %). Az alumínium 443 o C-on 70 % Zn-t képes oldatban tartani, szobahőmérsékleten viszont csak 0,1 %-ot. Ez a széles oldékonysági tartomány, valamint a más ötvözőkkel való társítás teszi lehetővé azt, hogy nagy folyáshatárú ötvözeteket is elő lehessen állítani. A kiemelkedő szilárdsághoz megfelelő alakíthatóság és hegeszthetőség is párosul, ezért ezeket az anyagokat főként a haditechnika, a járműgyártás és az építészet használja, de a legkülönbözőbb használati tárgyakban (síbot, teniszütő) is találkozhatunk velük. Komoly alkalmazási korlát ugyanakkor az, hogy ezek az ötvözetek nagyon hajlamosak a feszültségkorrózióra [23]. 7005: Si Fe Cu Mn Mg Cr Ti Zn Zr Egyéb Al 0,35 0,4 0,1 0,7 1,8 0,2 0,06 5 0,2 0,05 maradék Felhasználás: extrudált szerkezeti elemek az építőiparban és a járműiparban, hőcserélők, sportszerek. T Hegeszthetőség: jól hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg 22

23 koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 7039: Si Fe Cu Mn Mg Cr Ti Zn Egyéb Al 0,3 0,4 0,1 0,4 3,3 0,25 0,1 4,5 0,05 maradék Felhasználás: nyomástartó edények, páncélzatok, rakétakilövő szerkezetek, tárolótartályok. O T T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 7049: Si Fe Cu Mn Mg Cr Ti Zn Egyéb Al 0,25 0,35 1,9 0,2 2,9 0,22 0,1 8,2 0,05 maradék Felhasználás: kovácsolt repülőgép alkatrészek, extrudált profilok. T T T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 23

24 7050: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zr Zn Ti Egyéb Al 0,12 0,15 2,6 0,1 2,6 0,04 0,15 6,7 0,06 0,05 maradék Felhasználás: repülőgép szerkezeti elemek (extrudált, lemez, kovácsolt). T T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 7075: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,4 0,5 2,0 0,3 2,9 0,28 6,1 0,2 0,05 maradék Felhasználás: repülőgép szerkezeti elemek, katonai járművek szerkezeti elemei. Csavarok, szegecsek. O T T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 7178: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,4 0,5 2,4 0,3 3,1 0,35 7,3 0,2 0,05 maradék 24

25 Felhasználás: repülőgép és űrrepülőgép szerkezeti elemek. T T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 7475: Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,12 1,9 0,06 2,6 0,25 6,2 0,06 0,05 maradék Felhasználás: repülőgép szerkezeti elemek, szárnyak, borítások. T T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn xxx jelű ötvözetek Ebbe a csoportba azok az ötvözetek tartoznak, amelyek akár a fő ötvözőjük, akár ötvöző párosításaik alapján nem férnek be az előzőekben tárgyalt ötvözet csoportokba. A 8090-es, a 8091-es és a 8093-as jelű anyagok fő ötvözője a lítium, amelynek a sűrűsége lényegesen kisebb, mint az alumíniumé, így az Al-Li ötvözetek mintegy 10 %-kal könnyebbek, mint más alumínium ötvözetek. Ráadásul ezek szilárdsága a koherens, rendezett LiAl3 precipitátumok megléte miatt nemesítéssel növelhető, így nem különös, hogy ezeket az ötvözeteket elsősorban a repüléstechnika használja. A leggyakrabban használt ötvözet ebben a csoportban [23]: 25

26 8090: Vegyi összetétel százalékosan megadva [24]: Si Li Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Egyéb Al 0,2 2,7 0,3 1,6 0,1 1,3 0,1 0,25 0,1 0,05 maradék Felhasználás: űrrepülőgép szerkezeti elemek, katonai berendezések. T Hegeszthetőség: hegeszthető alumínium ötvözet. Ha jó korróziós tulajdonságokat kell elérnünk, illetve színeltérés nem megengedett, az alapanyag és a hegesztőanyag Mg koncentrációjának hasonlónak kell lennie. Ha nagy szilárdságot illetve folyáshatárt kell biztosítanunk a varratban, a hegesztőanyag Mg koncentrációja 4,5...5 % kell legyen. A Cr és a Zr csökkenti a kristályosodási repedési hajlamot. A Zr csökkenti a melegrepedés veszélyét. Ennek megfelelően az alábbi hozaganyagok alkalmazása ajánlott: AlMg3, AlMg5Cr, AlMg4,5Mn0,7, AlMg4,5MnZr, AlMg5,2Mn. 3. Alumínium és ötvözetei hegesztését befolyásoló anyagtulajdonságok Az alumínium és ötvözeteinek egyes fizikai, kémiai, mechanikai, valamint technológiai tulajdonságai jelentősen eltérnek más technikai fémek hasonló tulajdonságaitól. Ezek az eltérések indokolják, illetve határozzák meg az alumínium és ötvözetei felhasználását, az alkalmazás területeit, valamint jelentősen befolyásolják a hegeszthetőségét 2, 4]. Elemezve a sajátosságokat, illetve eltéréseket az alumínium és ötvözeteinek hegeszthetősége szempontjából ki kell emelni az alábbiakat, az acélokkal való összevetésben: a viszonylag alacsony olvadáspont ( C), míg az acéloknál ez 1500 C feletti, olvadáskor nincs elszíneződés, szemben az acélokkal, nagy az oxigén iránti affinitás, technikai fémek közül a legnagyobb, felületen összefüggő oxidhártya magas olvadáspontja (2050 C), míg acéloknál oxidtól függően C közötti, nagy fajhő, az acélokénak mintegy kétszerese, nagy hővezető-képesség, az acélokénak nagyobb mint háromszorosa, jó villamos vezető-képesség, az acélokénak négyszerese, nagy hőtágulási együttható, az acélokénak kétszerese, változó hidrogénoldó-képesség, (folyékony-szilárd állapotban 20 az 1-hez), hőhatásövezet eltérő tulajdonsága, mechanikai tulajdonságok jelenős megváltozása [4, 5]. Az előzőekben felsoroltak alapján az alumínium és ötvözetei hegeszthetőségének elemzésekor célszerű vizsgálni és kitérni: a repedésérzékenységi hajlamra, a porozitási hajlamra, az oxidhártya jelenlétére, és a hőhatásövezet sajátosságainak elemzésére [2]. 26

27 3.1. Repedésérzékenységi hajlam Hegesztett kötés egyik legveszélyesebb, s egyben elkerülendő eltérése (hibája) a repedés. Az alumínium és ötvözetei hegesztésénél a repedékenység két fajtája léphet fel, a hideg-, valamint a melegrepedékenység. A varrat melegrepedési hajlamát az okozza, hogy dermedéskor a likvidusz hőmérséklete alatt megjelenő kristálycsírák növekedése közben előállhat az a helyzet, hogy a szemcsék már összeérnek, közöttük azonban még folyadék van, s a dermedés további szakaszában ez a folyadék már utánpótlást nem kap. A dermedéskor egyre kisebb térfogatú folyadék a már szilárd szemcsék közül eltűnik, folytonossági hiány keletkezik, amelyet a hűlés közben alakváltozó alapanyag kitágít, felrepeszt [6]. Jelentős és meghatározó az alumínium-ötvözetek meleg-repedésérzékenysége szempontjából a likvidusz és a szolidusz közötti hőfokköz mértéke. Ebben a mezőben a lehűlés során erőteljes a zsugorodás, miközben a varrat szilárdsága minimálás és csökkent alakváltozó képességgel rendelkezik. A tapasztalat azt mutatja, hogy amennyiben a hegfürdőben legalább 15 % eutektikum képződik, a melegrepedési érzékenység elhanyagolható mértékűre csökken. Ennek megfelelően lehetőleg a hegesztő anyag összetételét tehát úgy célszerű megválasztani, hogy a varratban, vagy legalább 3 % Si, vagy legalább 4,5 % Mg legyen, ezen elemek hatását mutatja be az 1. ábra [2, 7]. 1. ábra. A varrat melegrepedés érzékenységének függése az ötvözőelemek tömeg %-ától Az öntészeti alumínium ötvözeteknél a melegrepedési hajlam elkerülése szempontjából a szükséges eutektikum mennyisége könnyen elérhető, ugyanakkor figyelemmel kell lenni arra is, hogy a nagyobb mennyiségű ötvözet rideg, nehezen alakítható. Így a repedés megjelenésének valószínűsége annál nagyobb, minél nagyobb a belső feszültség, vagyis: minél nagyobb a túlhevítés, a darab mérete, a fajlagos zsugorodás, a hőtágulási együttható mértéke és minél merevebb a megfogás. Az előzőeket figyelembe véve a repedési veszélyt a hegesztendő ötvözethez jól megválasztott hegesztő huzal, vagy pálca összetétele mellett (ötvözők és szemcsefinomító adalékok), a hegesztési körülményekkel (kötés kialakítása, megfogás merevsége, hőhatás szélessége) és a hegesztéstechnológiával (hegesztő eljárás, bevitt hőmennyiség, hegesztési sebesség) lehet csökkenteni [1, 2] Porozitási hajlam A fémek, fémötvözetek köztük az alumínium és ötvözetei is gázoldó képessége és mértéke eltérő, továbbá e gázok az oldott gáztartalom mértékétől függően különböző hatást 27

28 fejtenek ki a fémek, fémötvözetek tulajdonságaira. A fémek hegesztésénél gondot okozó gázok (oxigén, hidrogén, nitrogén) közül az alumínium és ötvözeteinél meghatározó a hidrogén. Míg az olvadt alumínium hidrogénoldóképessége a hőmérséklettől erőteljesen függ és jelentős, addig szilárd állapotban ezen oldás jelentősen csökken és szobahőmérsékleten kisebb, mint 0,001 cm 3 /100g fém [5]. Ezen jelentős oldásbeli különbség következménye és oka a szilárd fémben kiváló hidrogén okozta gázzárványok (porozitás) megjelenésének. A gázzárványok helyi belső feszültségek növekedését, anyagfolytonossági hibákat okozva fokozzák a repedésérzékenységet, ridegedést eredményeznek, jelentősen csökkentik a hajlíthatóságot, erősen csökkentik a szilárdságot (különösen a folyási és kifáradási határt) és rontják a korrózióállóságot [7]. A hidrogén különböző helyekről kerülhet a varratba, így a hegesztendő anyag és hozaganyag felületén megtapadó nedvességből, a felületi szennyezőkből (zsírokból, olajokból), az anyag belsejében az anyag előállítása során elnyelt gázokból, továbbá az alkalmazott védőgázból. Befolyásolja a hidrogén varratba kerülését az előzőeken túl a hegesztés technikája is, különösen a pisztoly tartás, vezetés. Ezekre mutat példát fogyóelektródás ívhegesztésekre a 2. ábra [8]. 2. ábra. A hidrogén varratba kerülésének lehetőségei fogyóelektródás ívhegesztésnél A fogyóelektródás ívhegesztéseknél a varratba kerülő hidrogén mennyisége halmozódik, így az össz gáztartalom kialakulásában mindegyik területnek fontos szerepe van, ezt szemlélteti a 3. ábra. 3. ábra. A varratba bekerülő össz gáztartalom meghatározó lehetőségei 28

29 A varrat össz gáztartalmát csökkenteni elsősorban tisztítással, amely ki kell terjedjen az alap- és hozaganyagra, az alkalmazott védőgázra, továbbá gondos hegesztéstechnológiával lehetséges, amely különösen nagy hőkoncentrációjú gyors hegesztő eljárásoknál fontos A felületi oxidhártya jelenléte Az alumínium és ötvözetei hegesztését befolyásoló tényezőként kell kiemelni a nagy oxigén iránti affinitást, ami a felületen kialakuló, összefüggő Al 2 O 3 oxidréteg keletkezését okozza. Ez az oxidréteg természetes körülmények között alakul ki, és eltávolítását követően néhány óra alatt újraképződik és így akadályozza a hegesztést. Az oxidréteg vastagságának növekedési sebessége a hőmérséklet emelkedésével meggyorsul. A hegesztett kötések hibamentes kialakításának így fontos feltétele a felületet összefüggően borító oxidréteg minél tökéletesebb eltávolítása a hegesztés során. Ezt alapvetően indokolja az a tény, hogy az alumíniumoxid az alumíniumnál lényegesen magasabb hőmérsékleten, mintegy 2050 C-on olvad és a folyékony fémet is összefüggő rétegben borítja, akadályozva ezzel a kötés kialakítását, ugyanis az oxidréteg meggátolja a hegesztés folyamán a megolvadt alapanyag és hegesztő hozaganyag összeolvadását. Az oxidréteg eltávolítása a hegesztés folyamata alatt az egyes hegesztő eljárásoknál különböző módon valósítható meg. Az oxidréteg eltávolításának hatékony megoldása a korszerű védőgázas hegesztő eljárásoknál az argon védőgáz alatt megvalósuló katódporlasztással kiváltott oxidbontás. A katódporlasztással kiváltott oxidbontás egy összetett folyamat eredménye, amely az argonban égő ív egyenáram fordított polaritásának alkalmazása során alakul ki. Ekkor a nagy tömegű pozitív töltésű argon ionok az oxidhártyával rendelkező katódként kapcsolt felületbe ütközve kialakítják a katódfoltot, mely a felületen vándorolva, kis felületen okoz nagymértékű felhevülést. Az oxidhártya alatt ezen a kis felületen az alumínium forráspontja fölé hevülve gőzrobbanásszerűen felszakítja az oxidréteget. Az így megbontott oxidréteg eltávolodik a hegesztendő felületről és újraképződését a semleges argonvédőgáz meggátolja. Ez a hatékony oxidbontási folyamat sikeresen alkalmazható argonvédőgázas volframelektródás, illetve fogyóelektródás ívhegesztéseinél. Sajtolóhegesztések esetén részben az előzetes oxidvékonyítással, vagy a sajtoló erő biztosította oxid feltörés (HV ox >HV alapa ). kedvező feltétel adta) kötés síkjából való kisajtolás biztosítja az oxidréteg eltávolítását [9] A hőhatásövezet sajátosságai A hegesztő eljárások többségénél a kötés kialakítására hőenergia felhasználásával kerül sor. A kötés kialakítására alkalmazott hőenergia egy része a munkadarabban szétterjed és felhevíti azt. Így a hegesztett anyagot a varrattól kiindulva, alapvetően hegesztő eljárástól és az anyag hőfizikai jellemzőitől függően hőhatások érik és idéznek elő különböző szövetszerkezeti, illetve mechanikai tulajdonságbeli változásokat. Ez különösen igaz olyan alapanyag hegesztésénél, ahol hidegalakítással szilárdított, illetve hőkezeléssel nemesített alumínium ötvözetek kerülnek felhasználásra. A hidegalakítással növelt szilárdságú ötvözetek esetén a hőhatás okozta kilágyulás figyelhető meg, míg a nemesítéssel szilárdított ötvözeteknél bonyolultabb, összetettebb zóna alakul ki, ahol újranemesedett, lágyított, kiválásos zónákkal számolhatunk. A 4. ábra különböző típusú ötvözetek keménységének változását szemlélteti a varrattól mért távolság hőhatásövezet mentén. 29