Pembaikan acuan aluminium: bagaimana memilih wayar dan teknologi kimpalan aluminium yang betul

Teknologi kimpalan aluminium

Penggunaan alat aluminium menjadi semakin biasa. Memilih wayar kimpalan yang betul dan teknik kimpalan yang betul akan memperbaiki acuan dengan berkesan.

Setelah dianggap sebagai bahan alat prototaip, aluminium secara beransur-ansur menjadi pilihan untuk pengeluaran acuan. Semasa mempertimbangkan pilihan ini, penting untuk melihat terlebih dahulu perbezaan antara keluli dan aluminium dan kemudian menentukan bagaimana menggunakan kekonduksian terma aluminium yang meningkat tanpa mengurangkan kualiti bahagian. Juga penting untuk mempertimbangkan isu-isu yang berkaitan dengan pemeliharaan acuan. Agak mudah untuk menghasilkan bahagian berkualiti tinggi dengan acuan aluminium, tetapi membaiki acuan ini boleh menimbulkan cabaran. Untuk memastikan kejayaan membaiki acuan aluminium, perlu memahami perbezaan antara pilihan keluli dan aluminium dan aloi aluminium, serta pengetahuan mengenai wayar kimpalan dan teknik pengelasan yang betul.

Bahan: Aluminium dan Keluli

Aloi aluminium berkekuatan tinggi yang ada sekarang adalah alternatif yang sesuai untuk keluli alat. Aluminium terutamanya digunakan untuk menghasilkan prototaip kerana harganya yang rendah, jadi aluminium mempunyai kelebihan lain, menjadikannya pilihan yang sesuai untuk menghasilkan acuan.

Pertama, kerana pelbagai ciri bahan utama, kos acuan aluminium hanya kira-kira separuh daripada kos acuan keluli, dan dapat dihantar sekitar setengah masa. Sebagai contoh, walaupun keluli jauh lebih kuat daripada aluminium, aluminium beratnya hanya sepertiga aluminium, dan bahan aluminium tertentu dapat diproses untuk menghasilkan kekuatan yang setanding dengan keluli. Oleh kerana aluminium lebih lembut daripada keluli, lebih mudah dipotong. Gabungan kekuatan tinggi dan berat rendah menjadikan aluminium memiliki berbagai kegunaan, yang dapat digunakan secara meluas di aeroangkasa, kereta dan industri.

Kelebihan lain daripada aluminium berbanding keluli adalah ketahanan kakisannya yang tinggi. Apabila aluminium terkena udara, lapisan tipis aluminium oksida terbentuk, yang meningkatkan ketahanan kakisan. Di samping itu, apabila suhu menurun, aluminium tidak menjadi rapuh seperti keluli. Sebenarnya, ia dapat meningkatkan kekuatan tegangan dan mengekalkan ketangguhan.

Seperti yang kita semua ketahui, kekonduksian terma dan kekonduksian elektrik aluminium adalah enam kali ganda daripada keluli. Kekonduksian terma aluminium memainkan peranan penting dalam kimpalan dan pembaikan acuan, sehingga kimpalan akan cepat sembuh. Ini juga membantu mencapai lebih banyak" praktik" mengimpal, memperbaiki logam dengan lebih baik dan memudahkan penyelenggaraan di tempat. Kekonduksian terma yang tinggi bermaksud bahawa tenaga haba yang digunakan pada satu bahagian logam akan dipindahkan dengan cepat ke bahagian lain. Ini memastikan bahan tetap stabil sambil mengekalkan suhu tinggi. Namun, untuk mengelakkan kerosakan bahagian, aluminium perlu dikimpal dengan panas yang lebih kuat pada kadar yang lebih cepat, kerana panas akan cepat hilang.

Pilihan aloi

Sekiranya anda memilih untuk menggunakan aluminium dalam projek acuan seterusnya, sangat penting untuk memilih aloi aluminium yang betul. Menambah unsur-unsur termasuk tembaga, magnesium, dan zink ke matriks aluminium menghasilkan aloi. Setiap elemen yang ditambahkan akan membantu meningkatkan sifat bermanfaat aluminium yang unik.

Terdapat dua kategori utama aloi aluminium: penempaan dan pemutus. Aloi palsu pertama kali dilemparkan ke dalam bilet keluli, dan kemudian diproses secara mekanikal dengan kaedah penggulungan panas atau sejuk, seperti menggulung, menempa, mengekstrusi, dan membentuk, untuk mencapai bentuk yang diinginkan. Rolling digunakan untuk menghasilkan kepingan aluminium, kerajang atau pinggan; penempaan digunakan untuk menghasilkan bentuk yang kompleks dengan sifat yang sangat baik, dan penyemperitan digunakan untuk menghasilkan tiub atau batang. Aloi pemutus dilemparkan secara langsung ke bentuk yang diinginkan, menjadikannya sangat sesuai untuk penerapan bentuk kompleks.

Aloi tempa dan tuang dikelaskan lagi sebagai rawatan panas dan tidak boleh dirawat haba. Aloi yang boleh dirawat haba mengandungi unsur-unsur paduan yang meningkatkan kekuatan dan kelarutan bahan melalui rawatan haba, tetapi zon yang terkena haba (HAZ) biasanya tidak disepuh sepenuhnya, yang mempengaruhi kekuatan kimpalan apa pun. Aloi yang tidak boleh dirawat haba diperkuat dengan kaedah kerja sejuk.

Klasifikasi ini adalah pertimbangan penting mengenai kebolehkimpalan dan pemeliharaan acuan aloi aluminium. Sebilangan bahan lebih sesuai untuk proses pengelasan tertentu, jadi apabila pengeluar acuan menentukan bahan kimpalan, kaedah kimpalan juga harus dipertimbangkan.

Beberapa aloi aluminium yang biasa digunakan dihasilkan dari keluarga siri 7000 . Aloi ini menarik bagi pembentuk kerana biasanya mempunyai kekuatan tinggi setanding dengan keluli dan lebih tahan lama daripada siri lain. Zink adalah unsur paduan utama dalam aloi aluminium ini. Ia digunakan dalam kombinasi dengan unsur-unsur lain (seperti magnesium dan tembaga) untuk membantunya menjadi paduan kuat pada suhu persekitaran. Penambahan zink juga menjadikan haba aluminium dapat dirawat, sehingga mengeras endapan, teknik pemanasan yang digunakan untuk meningkatkan kekuatan hasil. Melalui pengerasan curah hujan, 7000 aloi siri dapat mencapai kekuatan tegangan hingga 700 MPa (megapascals), yang tertinggi dari aloi aluminium. Setelah menyebarkan unsur-unsur paduan dengan menggulung dan menempa, rawatan haba lebih berkesan. Gabungan ketiga proses ini akan menentukan sifat yang diperlukan untuk aluminium berkekuatan tinggi. Walaupun aloi siri 7000 mempunyai kekuatan dan keletihan keletihan yang baik, mereka mempunyai ketahanan kakisan yang lebih rendah daripada aloi aluminium yang lain, jadi mereka mudah mengalami keretakan kakisan tekanan dan sukar dikimpal.

Pilihan popular lain untuk aplikasi acuan pengeluaran adalah paduan siri 2000, 5000 dan 6000 . Dengan menambahkan tembaga, bahan-bahan dalam siri 2000 dapat dikeraskan seperti pada siri 7000 , memberikan kekuatan yang serupa dengan keluli, tetapi aloi dalam siri 2000 mempunyai ketahanan kakisan yang lebih rendah, jadi jika dibandingkan dengan mereka, mereka lebih mudah mengalami keretakan kakisan tekanan. Kerana kerapuhan ini dalam siri 7000 , banyak 2000 aloi siri dianggap tidak boleh dikimpal.

Magnesium ditambahkan ke 5000 aloi siri. Magnesium dapat memberikan pengukuhan larutan pepejal dan meningkatkan sifat pengerasan regangan, sehingga mempunyai kekuatan rawatan haba yang tinggi dalam aloi aluminium. Kerana ciri-ciri ini, 5000 aloi siri sangat sukar untuk diekstrusi dan mahal. Mereka terutama dibuat menjadi kepingan dan piring dan kadang-kadang hanya digunakan sebagai bahagian yang dibentuk.

Aluminium dalam siri 6000 disatukan dengan magnesium dan silikon untuk menjadikan aloi tahan panas, kuat dan senang diekstrusi dengan ketahanan kakisan yang baik. Walaupun 6000 aloi siri adalah salah satu aloi tujuan umum yang biasa digunakan, mereka tidak dapat mencapai kekuatan tinggi 2000 dan 7000 aloi siri.

Siri aloi lain ini biasanya dihasilkan oleh kilang yang sama yang menghasilkan 7000 siri bilet siri aloi, tetapi tidak digulung, ditempa dan diperlakukan dengan haba untuk meningkatkan kekuatan. Sebaliknya, lemparkan aloi ini terus ke bentuk akhir mereka, sehingga mereka dapat memperoleh sifatnya, termasuk kekuatan dan kebolehkimpalan, dari komposisi aloi daripada melalui proses pembuatan. Oleh kerana aloi tuang tidak perlu digulung atau ditempa menjadi bentuk plat atau kepingan, ia boleh digunakan lebih ekonomik untuk bentuk produk yang kompleks. Walau bagaimanapun, mereka tidak akan mempunyai kekuatan yang sama dengan produk serupa yang digulung atau ditempa. Cast aloi adalah pilihan yang popular untuk pengeluaran prototaip kerana harganya kira-kira separuh daripada kos 7000 aloi siri. Untuk prototaip, aloi yang lebih lemah boleh diterima. Paduan siri 2000 yang diubah dalam bentuk digulung atau ditempa juga dapat disediakan untuk mencapai keseimbangan yang baik antara kekuatan dan ciri pengelasan. Kedua-dua jenis aloi mudah dikimpal mengikut ciri masing-masing.

Kualiti ideal yang terdapat dalam setiap siri aloi akan menentukan aplikasi pengeluaran yang sesuai. Kerana kekuatannya yang tinggi, paduan siri 7000 biasanya digunakan dalam aplikasi berprestasi tinggi seperti aeroangkasa, kenderaan berperisai dan peralatan sukan. Paduan siri 2000 kekuatan setanding biasanya digunakan dalam aplikasi pesawat atau aeroangkasa, sementara aloi siri 5000 mempunyai daya las yang lebih tinggi dan kekuatan yang tidak dapat dirawat dengan panas, menjadikannya berguna untuk pelbagai aplikasi struktur seperti jambatan, bangunan, trak, dll. Kapal pembuatan kapal dan tekanan. 6000 aloi siri adalah kaedah penyemperitan aloi yang mudah dan ekonomik, menjadikannya sesuai untuk pengelasan dan pelbagai bentuk penyemperitan.

Pemilihan wayar kimpalan aloi aluminium

Aloi aluminium yang berbeza memerlukan wayar kimpalan yang berbeza untuk mencapai kimpalan yang berjaya. Ciri-ciri wayar kimpalan harus sesuai dengan ciri-ciri aloi tertentu yang akan dikimpal, dan kemampuan, kekuatan dan pengaruh pencocokan warna pada zon kimpalan yang terkena haba juga harus dipertimbangkan. Sebagai tambahan, wayar kimpalan mesti mempunyai suhu lebur yang serupa dengan bahan asasnya untuk melakukan pengelasan yang berkesan. Sebagai contoh, aloi aluminium dengan kandungan magnesium tinggi harus dikimpal dengan aloi pengisi yang juga mengandungi kandungan magnesium yang tinggi. Setiap jenis wayar kimpalan mempunyai komposisi kimia dinamiknya sendiri, yang akan menghasilkan hasil yang lebih berkesan untuk aloi aluminium dengan ciri yang serupa. Selain meningkatkan kecekapan pengeluaran, penyimpangan kimpalan juga harus dikurangkan.

Penyelenggaraan acuan pengeluaran yang dibuat dengan beberapa aloi siri 7000 sangat mencabar kerana kepekaannya terhadap keretakan haba atau keretakan kakisan tegangan menghalangnya daripada mengimpal menggunakan teknologi kimpalan arka. Pengecualian untuk peraturan ini ialah 7003 dan 7005 aloi yang diekstrusi dan 7039 aloi plat. Aloi siri 7000 yang berkelayakan boleh dikimpal menggunakan 5356 atau 2319 wayar kimpalan aloi, yang kedua-duanya dapat menghasilkan kimpalan tidak berpori dengan kekuatan yang boleh diterima, yang dapat dipadankan dengan integriti aluminium aloi. 5356 biasanya digunakan dalam wayar kimpalan ini kerana kaku dan dapat memberikan kekuatan yang dapat diterima dan suapan berterusan, sementara 2319 dapat dirawat dengan panas dan mempunyai kekuatan tinggi dan kemuluran yang baik. 5356 kimpalan wayar juga mempunyai pengisi dengan kandungan magnesium 5%, yang dapat mengurangkan kepekaan terhadap retakan kimpalan. Semakin tinggi kandungan magnesium, semakin rendah risiko keretakan.

Dua kilang yang menghasilkan 7000 aloi aluminium siri telah membantu mengembangkan wayar kimpalan aloi proprietari yang direka untuk 7000 aloi aluminium siri. Produk-produk ini belum banyak digunakan, tetapi semua hasil ujian awal menunjukkan bahawa pencocokan warna ditingkatkan berbanding dengan 2319 dan 5356 wayar kimpalan. Walau bagaimanapun, untuk wayar baru ini, zon yang terkena panas di sekitar kawasan pembaikan kimpalan adalah biasa bagi semua aloi yang diperlakukan panas dalam semua proses pembaikan.

2319 wayar kimpalan sesuai untuk acuan kimpalan yang diperbuat daripada 2000 aloi siri. Paduan siri yang ditempa 2000 boleh diperlakukan dengan panas untuk mencapai kekuatan tegangan yang lebih tinggi, yang boleh setinggi 448 MPa. Mereka membentuk aloi dengan tembaga dan membantu menghasilkan ciri pengelasan yang lebih baik. Ujian telah menunjukkan bahawa 2319 wayar kimpalan mempunyai kualiti kimpalan dan pencocokan warna yang sangat baik. Apabila padanan warna sangat penting, ia menjadi pilihan yang popular. 2000 aloi siri mempunyai sifat penuaan dan pembajaan yang lebih tinggi, jadi ia mempunyai ketahanan keletihan terma yang lebih tinggi daripada paduan siri 7000 , yang bermaksud bahawa haba yang dihasilkan oleh pengelasan tidak akan menyebabkan kekuatan bahan yang dikimpal menurun.

6000 aloi siri adalah aloi tempa yang boleh dirawat dengan panas yang menunjukkan zon yang terkena panas di sekitar kawasan kimpalan. Kawat kimpalan yang sesuai untuk kimpalan 6000 aloi aluminium siri adalah 4043, yang merupakan salah satu wayar kimpalan yang mudah dikendalikan. Ia mempunyai titik lebur yang lebih rendah dan kelancaran yang lebih baik, jadi kurang sensitif terhadap retakan kimpalan. Kawat kimpalan ini sesuai untuk aplikasi kritikal di mana kekuatan dan warna kawasan kimpalan dipadankan. Namun, jika bahan induk akan dianodkan setelah dibaiki, 5356 wayar kimpalan adalah pilihan yang lebih baik dan akan menghasilkan padanan warna yang lebih dekat, kerana 4043 akan menjadi kelabu gelap setelah anodisasi.

Kerana aloi tuang memberikan struktur butiran yang lebih kuat, dan aloi palsu mempunyai keliangan yang lebih tinggi, mereka cenderung menunjukkan kebolehbaikan kimpalan yang lebih kuat. Pilihan ideal untuk 5000 aloi aluminium siri adalah 5356 kawat kimpalan, sementara 2319 kawat las sesuai untuk 2000 aloi siri. Wayar kimpalan ini menghasilkan padanan warna yang sangat baik dengan aloi kerana kandungan silikonnya yang rendah, yang mengekalkan kesan pencampuran perak anod dan bukannya warna hitam yang jelas dan tidak menarik. Sebagai produk yang tidak dirawat dengan panas, aloi tuang tidak mempunyai zon yang terkena haba di sekitar kimpalan, jadi kawasan kimpalan tidak dapat dilihat pada permukaan acuan yang telah siap.

Kemahiran membaiki acuan aluminium

Setelah wayar kimpalan yang sesuai dipilih, tumpuan mesti dialihkan ke teknologi acuan yang sesuai untuk dikimpal. Ini adalah faktor penting untuk pembaikan kimpalan yang berjaya. Teknologi yang sesuai melibatkan bukan sahaja pengelasan sebenar, tetapi juga lebih banyak teknologi. Ia juga mesti mempertimbangkan keadaan persekitaran dan pemanasan bahan, yang akan menghilangkan pemeluwapan dan meningkatkan kebolehkimpalannya.

Secara amnya, arus ulang-alik (AC) digunakan untuk mengimpal aluminium, tetapi arus terus (DC) dapat menghasilkan hasil yang lebih baik ketika memperbaiki aloi acuan. AC dan DC merujuk kepada kekutuban arus semasa mengalir melalui elektrod. Memilih elektrod dengan kekutuban yang betul akan memberi kesan yang signifikan terhadap kekuatan dan kualiti kimpalan.

Seperti disebutkan sebelumnya, ketika aluminium terkena udara, lapisan tipis aluminium oksida terbentuk. Sekiranya lapisan oksida tidak dikeluarkan, ia akan mempengaruhi peleburan dan kelancaran kimpalan yang betul. Suhu yang diperlukan untuk menghilangkan lapisan ini jauh lebih tinggi daripada suhu yang diperlukan untuk mencairkan aluminium asas. Arus bergantian mengalir separuh masa ke satu arah dan separuh ke arah yang lain. Oleh kerana arus bolak sering berubah polaritas (polaritas berubah 120 kali sesaat pada arus 60 Hz), lapisan oksida terlebih dahulu dikeluarkan, membolehkan logam asas mencair dan mencair lebih cepat. Untuk memperoleh hasil yang baik, arus yang sama dan seimbang diperlukan di kedua arah.

Arus terus hanya mengalir dalam satu arah, membentuk kekutuban tetap. Kimpalan berdenyut DC akan menghasilkan denyut arka antara arus latar tinggi dan rendah, yang akan menyempitkan zon yang terkena panas dan haba yang dikenakan pada bahan induk, sehingga mengekalkan prestasi asal logam. Penggunaan kimpalan nadi AC menghasilkan keliangan yang lebih besar di kawasan yang dikimpal dan pencocokan warna yang buruk. Apabila arus kimpalan yang terlalu rendah digunakan, ketika gas ditahan oleh turbulensi kimpalan, keliangan mungkin terjadi. Pada aluminium, pengelasan harus dilakukan dengan cepat untuk mengelakkan haba masuk ke dalam blok ibu. Sekiranya pelaksanaannya terlalu lambat, risiko terbakar akan meningkat.

Apabila penggunaan alat aluminium meningkat, kos alat ganti akan berkurang, yang seterusnya akan menjadikan penggunaan alat aluminium lebih biasa. Memilih wayar dan teknologi kimpalan yang betul akan menjadikan proses yang berpotensi sukar menjadi lebih mudah dan memberikan hasil pengelasan yang sangat baik.