N aluminium building our world, respecting our planet W E S Csikós Gábor Alumínium ötvözetek fogyóelektródás ívhegesztése, autóipari alkalmazás 2011 november 30.
Az alumínium ötvözése Legfontosabb cél: szilárdság növelése - ne romoljanak jelentősen az egyéb tulajdonságok - korrózióállóság - villamos vezetőképesség - hővezető képesség - alakíthatóság - hegeszthetőség
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)
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
Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Kötéstechnológiák: Hegesztés Szegecselés (fárasztó igénybevétel) Ragasztás Átlapolt kötések Tokos kötések (ritkán tompa és sarokkötések)
Konstrukciós kialakítások: öntvény + profil + lemez csatlakozása
Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Ötvözés - szilárdoldatos keményítés Ötvözés - szemcsefinomítás Kiválásos keményítés (nemesítés) 5xxx AlMg ötvözetek 6xxx AlMgSi ötvözetek 7xxx AlMgZn ötvözetek nemesíthető nemesíthető nemesíthető (önnemesedő)
Autóipari vázszerkezeti alkalmazás Hegesztési teljesítmény csökkentése Ötvözők kiégése Elhúzódások Hőhatásövezet mérete Melegrepedékenység Dermedési zsugorodásból és csökkent alakváltozóképeségből adódó repedékenység
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
Nemesített alumínium profilok hegesztett kötése AlZn5Mg (7108) és AlMgSi (6063) Varrat huzal: AlSi5 AlMg5
Nemesített alumínium profilok hegesztett kötése AlZn5Mg (7108) és AlMgSi (6063) varrat AlZn5Mg profil huzal: AlMg5 AlMgSi profil
Nemesített alumínium profilok hegesztett kötése AlZn5Mg (7108) és AlMgSi (6063) 7108-6063 hegesztett kötés keménysége HV5 100 90 80 70 HV5 60 50 40 30 20 10 AlMg5 huzal AlSi5 huzal 0 7108 aa hhö hhö hhö varrat hhö hhö 6063 aa
Elhúzódások mértékének csökkentése: - hegesztőkészülék alkalmazása - szerkezet előfeszítése
Hegeszthetőség szövetszerkezeti változások + hőhatásövezet kilágyulása
Nemesített alumínium profil (AlMgSi-6063 T66) és lemez (AlMg4.5Mn-5083) hegesztett kötése
Energiaelnyelési követelmények - Nemesített alumínium ötvözetből készül hegesztett szerkezet Maximális szívósságra hőkezelt alapanyag Hőhatásövezet lecsökkent szilárdsága
Hegesztett kötések: - szakaszos varratok hajlított lemezen a hajlított szakaszt lehetőség szerint ki kell hagyni
Hegesztési hibák Varratkezdéskor hidegkötés Befejezéskor végkráter repedés Hideg alapanyagon nincs beolvadás Ömledék szétfut a felületen Nagy hőtágulási együttható miatt jelentős zsugorodás Akadályozott alakváltozás
Hidegkötés és végkráter repedés Varratkezdés és befejezés
Gázporozitás alapanyag felületi szennyeződés huzal felületi szennyeződés elégtelen gázvédelem védőgáz szennyeződés felületi oxidréteg eloxált felületű alapanyag Gázporozitás N=200x gázpórus átmérő 0,04 mm
Alumínium hegesztőhuzal felületi szennyezőtartalma
Alumínium alkatrészek felületi szennyezőtartalma Tisztára törölt Zsírtalanított, nem megfelelően tárolt Zsírtalanított, megfelelően és rövid ideig tárolt
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
Köszönöm a figyelmet
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 0,05 1450 Al99,5Ti EN AW-Al 99,5Ti 0,25 0,4 0,05 0,05 0,05 0,07 0,1-0,2 2014 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 0,15 2024 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 0,15 3103 AlMn1 EN AW-Al Mn1 0,5 0,7 0,1 0,9-1,5 0,3 0,1 0,2 3105 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 0,1 4032 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=0,5-1,3 5005 AlMg1 EN AW-Al Mg1 0,3 0,7 0,2 0,2 0,5-1,1 0,1 0,25 5251 AlMg2 EN AW-Al Mg2 0,4 0,5 0,15 0,1-0,5 1,7-2,4 0,15 0,15 0,15 5754 AlMg3 EN AW-Al Mg3 0,4 0,4 0,1 0,5 2,6-3,6 0,3 0,2 0,15 5086 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 0,15 5019 AlMg5 EN AW-Al Mg5 0,4 0,5 0,1 0,1-0,6 4,5-5,6 0,2 0,2 0,2 5083 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 0,15 6003 AlMg1Si EN AW-Al Mg1Si0,8 0,35-1,0 0,6 0,1 0,8 0,8-1,5 0,35 0,2 0,1 6015 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 0,1 6060 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 0,1 6061 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 0,15 6063 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 0,1 6082 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 0,1 7020 AlZn5Mg EN AW-Al Zn4,5Mg1 0,35 0,4 0,2 0,05-050 1,0-1,4 0,10-0,35 4,0-5,0 7039 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 0,1 7075 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 0,2 8011 AlFeSi EN AW-Al FeSi(A) 0,4-0,8 0,5-1,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 8090 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
Fontosabb öntészeti alumínium ötvözetek jelölései és főbb ötvözői számjel rövid jel vegyjeles teljes jelölés Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti 21000 öalcu4mgti EN AC-Al Cu4MgTi 0,2 0,35 4,2-5,0 0,1 0,15-0,35 0,1 0,15-0,30 21100 öalcu4ti EN AC-Al Cu4Ti 0,18 0,19 4,2-5,0 0,55 0,07 0,15-0,30 43100 öalsi10mg EN AC-Al Si10Mg 9,0-11,0 0,55 0,1 0,45 0,20-0,45 0,1 0,15 44200 öalsi12 EN AC-Al Si12 10,5-13,5 0,55 0,05 0,35 0,1 0,15 44400 öalsi9 EN AC-Al Si9 8,0-11,0 0,65 0,1 0,5 0,1 0,15 0,15 45300 öalsi5cu1mg EN AC-Al Si5Cu1Mg 4,5-5,5 0,65 1,0-1,5 0,55 0,35-0,65 0,15 0,05-0,25 51100 öalmg3 EN AC-Al Mg3 0,55 0,55 0,05 0,45 2,5-3,5 0,1 0,05 51200 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.
AlMgSi nemesíthető ötvözetek - 6xxx csoport