Csikós Gábor Alumínium ötvözetek fogyóelektródás ívhegesztése, autóipari alkalmazás

Átírás

1 N aluminium building our world, respecting our planet W E S Csikós Gábor Alumínium ötvözetek fogyóelektródás ívhegesztése, autóipari alkalmazás 2011 november 30.

2 Az alumínium ötvözése Legfontosabb cél: szilárdság növelése - ne romoljanak jelentősen az egyéb tulajdonságok - korrózióállóság - villamos vezetőképesség - hővezető képesség - alakíthatóság - hegeszthetőség

3 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) egyéb 9xxx (9000 jelű sorozat)

4 Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Általános szerkezeti vagy biztonsági elemek (non-crash vs crash relevant part) Többkamrás zártszelvények 6xxx, 7xxx Sajtolt lemez alkatrészek 5xxx, 3xxx Öntvények 4xxxx

5 Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Kötéstechnológiák: Hegesztés Szegecselés (fárasztó igénybevétel) Ragasztás Átlapolt kötések Tokos kötések (ritkán tompa és sarokkötések)

6 Konstrukciós kialakítások: öntvény + profil + lemez csatlakozása

7 Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Ötvözés - szilárdoldatos keményítés Ötvözés - szemcsefinomítás Kiválásos keményítés (nemesítés) 5xxx AlMg ötvözetek 6xxx AlMgSi ötvözetek 7xxx AlMgZn ötvözetek nemesíthető nemesíthető nemesíthető (önnemesedő)

8 Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Hegesztési teljesítmény csökkentése Ötvözők kiégése Elhúzódások Hőhatásövezet mérete Melegrepedékenység Dermedési zsugorodásból és csökkent alakváltozóképeségből adódó repedékenység

9 Ötvözők kiégése az ömledékből Eljárás Ömledék Elem Elem eredeti mennyisége % Ötvöző veszteség % Kiégés mértéke % Lánghegesztés (311) AlSi5 Si 4,12 1,77 43 Bevont elektródás kézi ívhegesztés (111) AlMg3 Mg 3 1,7 57 AlMg5 Mg 5 3,5 70 AWI, AFI hegesztés (141, 131) AlMg3 Mg 3 ~ 0,1 ~ 2,5 AlMg5 Mg 5 ~ 0,6 ~ 12 AFI hegesztés (131) AlZn3Mg5 Zn 3,7 0,6 16

10 Nemesített alumínium profilok hegesztett kötése AlZn5Mg (7108) és AlMgSi (6063) Varrat huzal: AlSi5 AlMg5

11 Nemesített alumínium profilok hegesztett kötése AlZn5Mg (7108) és AlMgSi (6063) varrat AlZn5Mg profil huzal: AlMg5 AlMgSi profil

12 Nemesített alumínium profilok hegesztett kötése AlZn5Mg (7108) és AlMgSi (6063) hegesztett kötés keménysége HV HV AlMg5 huzal AlSi5 huzal aa hhö hhö hhö varrat hhö hhö 6063 aa

13 Elhúzódások mértékének csökkentése: - hegesztőkészülék alkalmazása - szerkezet előfeszítése

14 Hegeszthetőség szövetszerkezeti változások + hőhatásövezet kilágyulása

15 Nemesített alumínium profil (AlMgSi-6063 T66) és lemez (AlMg4.5Mn-5083) hegesztett kötése

16 Energiaelnyelési követelmények - Nemesített alumínium ötvözetből készül hegesztett szerkezet Maximális szívósságra hőkezelt alapanyag Hőhatásövezet lecsökkent szilárdsága

17 Hegesztett kötések: - szakaszos varratok hajlított lemezen a hajlított szakaszt lehetőség szerint ki kell hagyni

18 Hegesztési hibák Varratkezdéskor hidegkötés Befejezéskor végkráter repedés Hideg alapanyagon nincs beolvadás Ömledék szétfut a felületen Nagy hőtágulási együttható miatt jelentős zsugorodás Akadályozott alakváltozás

19 Hidegkötés és végkráter repedés Varratkezdés és befejezés

20 Gázporozitás alapanyag felületi szennyeződés huzal felületi szennyeződés elégtelen gázvédelem védőgáz szennyeződés felületi oxidréteg eloxált felületű alapanyag Gázporozitás N=200x gázpórus átmérő 0,04 mm

21 Alumínium hegesztőhuzal felületi szennyezőtartalma

22 Alumínium alkatrészek felületi szennyezőtartalma Tisztára törölt Zsírtalanított, nem megfelelően tárolt Zsírtalanított, megfelelően és rövid ideig tárolt

23 AFI hegesztés kritikus pontjai Munkadarab felületi tisztaság Huzal felületi tisztaság, felületi minőség, akadálymentes továbbitás, tekercselés sorjamentesség Túlzott élletörés sem lehet Illesztési hézag Hegesztő berendezés stabil működése Tiszta védőgáz (min. T4.5) jó gázellátó rendszer

24 Köszönöm a figyelmet

25 Fontosabb alakítható alumínium ötvözetek jelölései és főbb ötvözői számjel rövid jel vegyjeles teljes jelölés Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti 1050 Al99,5 EN AW-Al 99,5 0,25 0,4 0,05 0,05 0,05 0,07 0, Al99,5Ti EN AW-Al 99,5Ti 0,25 0,4 0,05 0,05 0,05 0,07 0,1-0, AlCu4SiMg EN AW-Al Cu4SiMg 0,5-1,2 0,7 3,9-5,0 0,4-1,2 0,20-0,8 0,1 0,25 0, AlCu4Mg1 EN AW-Al Cu4Mg1 0,5 0,5 3,8-4,9 0,3-0,9 1,2-1,8 0,1 0,25 0, AlMn1 EN AW-Al Mn1 0,5 0,7 0,1 0,9-1,5 0,3 0,1 0, AlMnMg EN AW-Al Mn0,5Mg0,5 0,6 0,7 0,30 0,3-0,8 0,2-0,8 0,2 0,4 0, AlSi12Mg EN AW-Al Si12,5MgCuNi 11,0-13,5 1,0 0,5-1,3 0,8-1,3 0,1 0,25 Ni=0,5-1, AlMg1 EN AW-Al Mg1 0,3 0,7 0,2 0,2 0,5-1,1 0,1 0, AlMg2 EN AW-Al Mg2 0,4 0,5 0,15 0,1-0,5 1,7-2,4 0,15 0,15 0, AlMg3 EN AW-Al Mg3 0,4 0,4 0,1 0,5 2,6-3,6 0,3 0,2 0, AlMg4 EN AW-Al Mg4 0,4 0,5 0,1 0,2-0,7 3,5-4,5 0,05-0,25 0,25 0, AlMg5 EN AW-Al Mg5 0,4 0,5 0,1 0,1-0,6 4,5-5,6 0,2 0,2 0, AlMg4,5Mn EN AW-Al Mg4,5Mn0,7 0,4 0,4 0,1 0,4-1,0 4,0-4,9 0,05-0,25 0,25 0, AlMg1Si EN AW-Al Mg1Si0,8 0,35-1,0 0,6 0,1 0,8 0,8-1,5 0,35 0,2 0, AlMgSi0,3Cu EN AW-Al Mg1Si0,3Cu 0,2-0,4 0,1-0,3 0,10-0,25 0,1 0,8-1,1 0,1 0,1 0, AlMgSi EN AW-Al MgSi 0,3-0,6 0,1-0,3 0,1 0,1 0,35-0,60 0,05 0,15 0, AlMg1SiCu EN AW-Al Mg1SiCu 0,4-0,8 0,7 0,15-0,40 0,15 0,8-1,2 0,04-0,35 0,25 0, AlMgSi0,5 EN AW-Al Mg0,7Si 0,2-0,6 0,35 0,1 0,1 0,45-0,9 0,1 0,1 0, AlSi1MgMn EN AW-Al Si1MgMn 0,7-1,3 0,5 0,1 0,4-1,0 0,6-1,2 0,25 0,2 0, AlZn5Mg EN AW-Al Zn4,5Mg1 0,35 0,4 0,2 0, ,0-1,4 0,10-0,35 4,0-5, AlZn4Mg3 EN AW-Al Zn4Mg3 0,3 0,4 0,1 0,1-0,4 2,3-3,3 0,15-0,25 3,5-4,5 0, AlZn6Mg2Cu1 EN AW-Al Zn5,5MgCu 0,4 0,5 1,2-2,0 0,3 2,1-2,9 0,18-0,28 5,1-6,1 0, AlFeSi EN AW-Al FeSi(A) 0,4-0,8 0,5-1,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0, AlLi2,5Cu1Mg EN AW-Al Li2,5Cu1,5Mg1 0,2 0,3 1,0-1,6 0,1 0,6-1,3 0,1 0,25 0,1

26 Fontosabb öntészeti alumínium ötvözetek jelölései és főbb ötvözői számjel rövid jel vegyjeles teljes jelölés Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti öalcu4mgti EN AC-Al Cu4MgTi 0,2 0,35 4,2-5,0 0,1 0,15-0,35 0,1 0,15-0, öalcu4ti EN AC-Al Cu4Ti 0,18 0,19 4,2-5,0 0,55 0,07 0,15-0, öalsi10mg EN AC-Al Si10Mg 9,0-11,0 0,55 0,1 0,45 0,20-0,45 0,1 0, öalsi12 EN AC-Al Si12 10,5-13,5 0,55 0,05 0,35 0,1 0, öalsi9 EN AC-Al Si9 8,0-11,0 0,65 0,1 0,5 0,1 0,15 0, öalsi5cu1mg EN AC-Al Si5Cu1Mg 4,5-5,5 0,65 1,0-1,5 0,55 0,35-0,65 0,15 0,05-0, öalmg3 EN AC-Al Mg3 0,55 0,55 0,05 0,45 2,5-3,5 0,1 0, öalmg9si EN AC-Al Mg9 2,5 1,0 0,1 0,55 8,0-10,5 0,25 0,2 Az ötvözetek alapféme az alumínium. A vegyjeles teljes jelölésben az AW (wrought alloy) az alakítható ötvözeteket, az AC (cast alloy) az öntészeti ötvözeteket jelöli.

27 AlMgSi nemesíthető ötvözetek - 6xxx csoport