เมื่อออกแบบชิ้นส่วนโลหะประดิษฐ์ วิศวกรมักจะระบุอะลูมิเนียม 3003 H18 เนื่องจากมีความแข็งแรงและความแข็งพื้นผิวสูงสุดในซีรีส์โลหะผสม 3003 ที่ทนทานต่อการกัดกร่อนสูง- อย่างไรก็ตาม ปัญหาทางวิศวกรรมที่สำคัญเกิดขึ้นเมื่อส่วนประกอบ-ที่มีความแข็งแรงสูงเหล่านี้จำเป็นต้องประกอบเข้าด้วยกัน: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณใช้หัวเชื่อมเพื่อดึงอะลูมิเนียมที่แข็งตัวแล้ว-จนสุด
อลูมิเนียม 3003 H18 เชื่อมได้หรือไม่? ใช่ ตัวโลหะผสมนั้นมีความสามารถในการเชื่อมได้ดีเยี่ยมและสามารถรับโลหะเติมได้ง่ายโดยไม่แตกร้าว อย่างไรก็ตาม การเชื่อม 3003 H18 ไม่สนับสนุนอย่างมากสำหรับโครงสร้างรับน้ำหนัก- ความร้อนที่รุนแรงของกระบวนการเชื่อมทำลายความแข็งแกร่งของความเย็นของวัสดุ-ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบ- (HAZ) ของความร้อนโดยสิ้นเชิง หลังจากการเชื่อม โลหะที่อยู่รอบๆ รอยเชื่อมจะอ่อนตัวลงอย่างมาก และกลับไปสู่สภาวะที่คล้ายกับสภาวะ "O" ที่ผ่านการอบอ่อนเต็มที่
คู่มือทางเทคนิคนี้จะอธิบายกลไกทางโลหะวิทยาของ-โซนที่ได้รับผลกระทบ ให้รายละเอียดเกี่ยวกับการสูญเสียกำลังเฉพาะที่คุณคาดหวัง เปรียบเทียบความสามารถในการเชื่อมของอุณหภูมิต่างๆ และให้แนวทางทางวิศวกรรมที่ใช้งานได้จริงสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม 3003 อย่างปลอดภัย
แผ่นอลูมิเนียม 3003 H18 คืออะไร?
เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมการเชื่อมจึงสร้างจุดอ่อนของโครงสร้าง เราต้องกำหนดเงื่อนไขพื้นฐานของวัสดุ
อะลูมิเนียม 3003 เป็นของซีรีส์ 3xxx ซึ่งระบุว่าเป็นโลหะผสมอะลูมิเนียม-แมงกานีส (อัล-Mn) ได้รับการยอมรับทั่วโลกในด้านความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีและบรรยากาศที่ยอดเยี่ยม สิ่งสำคัญที่สุดคือ มันเป็นโลหะผสมที่ไม่สามารถ-อบร้อน-ได้ ความแข็งแกร่งของมันไม่สามารถควบคุมได้โดยใช้เตาหลอมที่เก่าแก่
การกำหนด H18 หมายถึงอารมณ์ทางกายภาพอย่างเคร่งครัด เป็นสภาวะ "เต็ม-ยาก" ที่โรงรีด อลูมิเนียมจะถูกรีดเย็นอย่างต่อเนื่อง-ที่อุณหภูมิห้องเพื่อลดปริมาณเชิงพาณิชย์สูงสุด การบีบอัดทางกลนี้สร้างความหนาแน่นมหาศาลของการเคลื่อนตัวภายใน ส่งผลให้โลหะผสม 3003 มีแรงดึงและแรงครากสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่กลับมีความเหนียวเกือบเป็นศูนย์
อลูมิเนียม 3003 H18 เชื่อมได้หรือไม่
จากมุมมองของการผลิตที่แท้จริง 3003 H18 เชื่อมได้ง่ายมาก ไหลลื่นได้ดี ไม่ได้รับผลกระทบจากแนวโน้มการแตกร้าวที่ร้อน- และยึดเกาะได้อย่างสมบูรณ์แบบกับโลหะตัวเติมมาตรฐาน
อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทางวิศวกรรมและโครงสร้าง การเชื่อม 3003 H18 เอาชนะจุดประสงค์ในการซื้อเทมเปอร์ H18 ตั้งแต่แรก คุณซื้อ H18 เนื่องจากมีผลผลิตสูง ทันทีที่คุณกระทบส่วนโค้งการเชื่อม คุณจะลบความแข็งแรงนั้นไปตลอดแนวเชื่อมทั้งหมดอย่างถาวร
เหตุใดการเชื่อมจึงทำลายความแข็งแกร่งของ 3003 H18
ความแรงของ 3003 H18 จะถูกกักเก็บพลังงานจลน์เชิงกล ความร้อนสูงของการเชื่อมก๊าซเฉื่อยทังสเตน (TIG) หรือก๊าซเฉื่อยของโลหะ (MIG) ทำหน้าที่เป็นเตาหลอมเฉพาะที่
เมื่อหัวเชื่อมให้ความร้อนแก่โลหะเหนืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่ โครงสร้างเกรนภายในที่มีการบีบอัดสูงและตึงเครียดของอุณหภูมิ H18 จะผ่อนคลายลง โลหะใน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ)-บริเวณที่อยู่ติดกับสระเชื่อม-ทำให้เกิดโครงสร้างเกรนที่ปราศจากความเค้นใหม่ทั้งหมด
กระบวนการนี้จะแปลง HAZ จากสภาวะเต็ม-แข็ง (H18) ให้เป็นสภาวะอ่อนเต็มที่และอบอ่อน (อบอุณหภูมิ O) แม้ว่าโลหะฐานของคุณอาจมีกำลังครากที่ 130 MPa แต่แถบโลหะแคบที่อยู่ติดกับแนวเชื่อมของคุณจะลดลงเหลือกำลังครากที่ประมาณ 40 MPa
การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการเชื่อมของแผ่นอลูมิเนียม 3003
ในการหาปริมาณความรุนแรงของการเสื่อมสภาพของโครงสร้าง วิศวกรต้องอาศัยการทดสอบทางกลก่อนและหลังกระบวนการเชื่อม ตารางด้านล่างนี้สรุปการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพภายใน-โซนที่ได้รับผลกระทบความร้อน
| พารามิเตอร์คุณสมบัติ | ก่อนการเชื่อม (3003 H18) | หลังการเชื่อม (ใน HAZ) |
| ความต้านแรงดึง | สูง (140 – 180 เมกะปาสคาล) | ลดลงอย่างมาก (~110 MPa) |
| ความแข็งแรงของผลผลิต | สูง (120 – 150 เมกะปาสคาล) | ลดลงอย่างมาก (~40 MPa) |
| ความแข็ง (บริเนล) | สูง (~ 40 – 55 HB) | ต่ำ (~ 25 HB) |
| ความเหนียว (การยืดตัว) | ต่ำมาก (~ 1% - 4%) | Dramatically Increased (> 25%) |
| โครงสร้างจุลภาค | อัดแน่น | ตกผลึกใหม่และผ่อนคลาย |
การวิเคราะห์ข้อมูลสำหรับการผลิต:
หากคุณออกแบบภาชนะรับความดันโดยคำนวณความหนาของผนังตามความแข็งแรงของผลผลิต 120 MPa ที่ 3003 H18 ภาชนะนั้นจะล้มเหลว มันจะบอลลูนและแตกอย่างแน่นอนที่ HAZ ซึ่งความแข็งแรงของผลผลิตลดลงเหลือ 40 MPa
กรณีศึกษาทางวิศวกรรม: ความล้มเหลวของถังเก็บ
ผู้ผลิตอุปกรณ์อุตสาหกรรมรายหนึ่งได้ออกแบบถังเก็บของเหลวทรงสี่เหลี่ยม เพื่อรักษาผนังถังให้บางและลดน้ำหนัก พวกเขาจึงใช้แผ่นอะลูมิเนียม 3003 H18 ทีมงานผลิต TIG เชื่อมตะเข็บ เมื่อถังเต็มไปด้วยน้ำสำหรับการทดสอบแรงดันไฮโดรสแตติก รอยเชื่อมจะไม่แตกร้าว แต่โลหะที่ขนานกับรอยเชื่อมจะยืดออก โป่ง และฉีกออกในที่สุด
ผู้ผลิตติดต่อทีมงานโลหะวิทยาของเรา การวิเคราะห์นั้นง่ายดาย: กระบวนการเชื่อม TIG ได้อบอ่อนวัสดุ H18 ไว้เฉพาะที่ เราเปลี่ยนการจัดซื้อไปใช้อะลูมิเนียม 5052 ซึ่งเป็นโลหะผสมเกรดมารีน-ซึ่งมีความแข็งแกร่งพื้นฐานโดยอาศัยโลหะผสมแมกนีเซียมมากกว่าการรีดเย็น ซึ่งช่วยให้โครงสร้างที่เชื่อมสามารถรักษาระดับแรงดันที่จำเป็นได้
คุณกำลังออกแบบโครงสร้างแบบเชื่อมและอาศัยความแข็งแรงสูงของการรีดเย็น-ใช่หรือไม่ นี่เป็นความเสี่ยงด้านวิศวกรรมที่สำคัญ ติดต่อทีมเทคนิคของเราวันนี้เพื่อรับการประเมินความสามารถในการเชื่อมฟรี เราสามารถจัดหาตัวอย่างทดสอบอะลูมิเนียม 3003 O, 3003 H14 และ 5052 เพื่อให้ทีมผู้ผลิตของคุณสามารถทดสอบประสิทธิภาพของข้อต่อก่อนที่คุณจะตัดสินใจสั่งซื้อจำนวนมาก
วิธีการเชื่อมที่แนะนำสำหรับอลูมิเนียมอัลลอยด์ 3003
หากคุณต้องเชื่อมอลูมิเนียม 3003-โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิ- ให้ปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติมาตรฐานทางอุตสาหกรรม
กระบวนการเชื่อมที่ใช้บังคับ:
- การเชื่อม TIG (GTAW): เหมาะสำหรับแผ่นอะลูมิเนียม 3003 แบบบาง มีการควบคุมความร้อนที่แม่นยำ ซึ่งช่วยลดความกว้างของ-โซนที่ได้รับผลกระทบให้เหลือน้อยที่สุด แม้ว่าจะไม่สามารถป้องกันการอ่อนตัวลงได้ทั้งหมดก็ตาม
- การเชื่อม MIG (GMAW): แนะนำให้ใช้กับแผ่นอลูมิเนียม 3003 ที่หนากว่า เร็วกว่าและให้การเจาะทะลุข้อต่อโครงสร้างได้ดีเยี่ยม
โลหะตัวเติมมาตรฐาน:
- ER1100: ใช้เมื่อจับคู่เคมีของโลหะพื้นฐานและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนให้สูงสุดถือเป็นสิ่งสำคัญสูงสุด
- ER4043: สารตัวเติมที่ใช้กันทั่วไปและแนะนำเป็นอย่างยิ่งสำหรับ 3003 การเติมซิลิคอนจะช่วยลดจุดหลอมเหลวและให้ความลื่นไหลได้ดีเยี่ยม ช่วยลดความเสี่ยงของการแตกร้าวของรอยเชื่อม
- ER5356: สามารถใช้ได้ แต่โดยทั่วไปแล้ว 4043 จะเหมาะกับโลหะฐาน 3003 เว้นแต่ว่าการอโนไดซ์ในภายหลังจำเป็นต้องมีการจับคู่สี
3003 H18 กับ H14 กับ O ความสามารถในการเชื่อมของอลูมิเนียม
เพื่อป้องกันความล้มเหลวของโครงสร้าง ผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อจะต้องเลือกอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานแบบเชื่อม ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าเหตุใดจึงเลือกใช้อารมณ์ที่นุ่มนวลกว่าสำหรับงานแปรรูปที่มีน้ำหนักมาก
| อารมณ์ | ความแข็งแกร่งเริ่มต้น | โพสต์-ความแข็งแกร่งของการเชื่อม HAZ | การรักษาความแข็งแรง / ประสิทธิภาพของข้อต่อ |
| 3003 O (อบอ่อน) | ต่ำ | ต่ำ | 100%(วัสดุมีความอ่อนอยู่แล้ว ดังนั้นความร้อนจึงทำให้เกิดการย่อยสลายทางกลเป็นศูนย์) |
| 3003 H14 (ครึ่ง-ยาก) | ปานกลาง | ต่ำ | การสูญเสียปานกลาง(ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แต่น่าทึ่งน้อยกว่า H18) |
| 3003 H18 (เต็ม-ยาก) | สูง | ต่ำ | การสูญเสียอย่างรุนแรง(ความเสื่อมโทรมของโครงสร้างสูงสุดที่เป็นไปได้) |
สรุป: สำหรับโครงสร้างที่มีการเชื่อมอย่างแน่นหนา แผ่นอะลูมิเนียม 3003 O เป็นแผ่นที่สามารถคาดเดาได้ทางเทคนิคมากที่สุด เนื่องจากคุณสมบัติของแผ่นยังคงสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม ขดลวดอลูมิเนียม 3003 H14 ถือเป็นการประนีประนอมทางอุตสาหกรรมที่พบบ่อยที่สุด โดยมีความแข็งแกร่งในการจัดการในขณะที่ยอมรับว่ารอยเชื่อมจะแสดงจุดโครงสร้างที่อ่อนกว่า
การใช้งานทางอุตสาหกรรม
ตามกลไกการทำให้อ่อนลงของ HAZ 3003 H18 จะถูกจำกัดขอบเขตการใช้งานอย่างเคร่งครัด
ห้ามเชื่อม 3003 H18 หาก:
- ส่วนประกอบจะต้องรับภาระทางกายภาพสูง แรงสั่นสะเทือน หรือแรงดันภายใน (เช่น ถังรับแรงดัน ขายึดยก โครงโครงสร้าง)
- การคำนวณทางวิศวกรรมของคุณขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งของคราก H18 เพื่อป้องกันชิ้นส่วนเสียรูป
การใช้งานที่ยอมรับได้สำหรับ 3003 H18:
- ส่วนประกอบที่ยึดด้วยกลไก (หมุดย้ำหรือสลักเกลียว) แทนที่จะเชื่อม
- แผงสถาปัตยกรรมแบบแบน การปิดขวด ROPP และวัสดุบรรจุภัณฑ์แบบแข็งที่จำเป็นต้องมีความแข็งพื้นผิวสูง แต่ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อ
ความสัมพันธ์ระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนกับอลูมิเนียมเชื่อม
คำถามที่พบบ่อยจากผู้ผลิตคือ: "ฉันสามารถเชื่อม 3003 H18 แล้วให้ความร้อน-เพื่อให้ความแข็งแรงกลับมาได้หรือไม่"
คำตอบคือไม่ชัดเจน เนื่องจาก 3003 เป็นโลหะผสมที่ไม่สามารถ-อบร้อน-ได้ คุณจึงไม่สามารถวางชิ้นส่วนประกอบที่เชื่อมเข้าไปในเตาหลอมเก่าเพื่อทำให้ HAZ แข็งตัวได้ เมื่อหัวเชื่อมหลอมโลหะแล้ว วิธีเดียวที่จะคืนความแข็งแกร่งของ H18 ของมันได้ก็คือการขับเคลื่อนชุดเชื่อมทั้งหมดผ่าน-เครื่องรีดเย็น-ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ หากงานเชื่อมของคุณต้องการความแข็งแรงสูง คุณต้องเปลี่ยนไปใช้โลหะผสม-ที่อบชุบด้วยความร้อนได้ เช่น 6061 ซึ่งสามารถเชื่อมในสภาพอ่อนและต่อมาบ่มเทียมเป็นอุณหภูมิ T6
ซัพพลายเออร์ที่ผ่านการรับรองของคุณสำหรับการผลิต-อะลูมิเนียมสำเร็จรูป
การระบุวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงเพียงเพื่อทำลายความแข็งแกร่งนั้นบนโต๊ะเชื่อมถือเป็นข้อผิดพลาดในการจัดซื้อที่มีค่าใช้จ่ายสูง คุณต้องมีพันธมิตรด้านซัพพลายเชนที่เข้าใจความเป็นจริงด้านโลหะวิทยาของการผลิตในโรงงาน
เราดำเนินธุรกิจในฐานะซัพพลายเออร์อะลูมิเนียมอุตสาหกรรมที่มีกำลังการผลิตสูง- โดยจัดหาวัสดุที่สอดคล้องกับมาตรฐานสากล ASTM B209 อย่างเคร่งครัด ไม่ว่าสายการผลิตของคุณต้องการแผ่นอลูมิเนียม 3003 O สำหรับการประกอบชิ้นส่วนเชื่อมที่สามารถคาดเดาได้สูง, 3003 H14 สำหรับงานโลหะแผ่นทั่วไป หรือ 3003 H18 สำหรับแผงแข็งที่ยึดด้วยกลไก เรามีความสามารถในการผลิตที่แม่นยำเพื่อตอบสนองความต้องการที่แน่นอนของคุณ การจัดส่งทุกครั้งมีใบรับรองการทดสอบโรงงาน (MTC) ที่ครอบคลุมซึ่งรับประกันคุณสมบัติทางกลที่คุณต้องการในการผลิตอย่างปลอดภัย
พร้อมที่จะปรับข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุให้สอดคล้องกับกระบวนการผลิตจริงของคุณแล้วหรือยัง? เรารักษาสินค้าคงคลังจำนวนมากที่เป็นอะลูมิเนียม 3003 ในทุกอุณหภูมิ พร้อมสำหรับการตัดแบบกำหนดเอง การประมวลผล-ตัดตามความยาว- และส่งออกทั่วโลกได้ทันที ส่งความหนา ขนาด และข้อกำหนดในการเชื่อมที่คุณต้องการมาให้เราวันนี้เลย วิศวกรฝ่ายขายส่งออกที่เชี่ยวชาญของเราจะตรวจสอบใบสมัครของคุณและเสนอราคาโดยตรงจากโรงงานที่โปร่งใส-ภายในไม่กี่ชั่วโมง ติดต่อเราตอนนี้เพื่อรับประกันการจัดหาอะลูมิเนียมของคุณ
