Pęknięcia gorące w spoinach aluminiowych obejmują pęknięcia krzepnięcia w metalu spoinowym oraz pęknięcia likwacyjne w strefie wpływu ciepła. Wysoka rozszerzalność cieplna, szeroki zakres temperatur krzepnięcia, łatwo topiące się warstwy na granicach ziaren oraz ograniczenia ruchowe połączenia współdziałają, tworząc warunki sprzyjające powstawaniu pęknięć podczas chłodzenia. W niniejszym przewodniku wyjaśniono, w jaki sposób skład metalu podstawowego i dobór spoiwa wpływają na podatność na pękanie, dlaczego niektóre stopy Al-Cu-Mg i Al-Zn-Cu-Mg są trudne do spawania topiowego oraz w jaki sposób środki drobniące ziarno, skoncentrowane ciepło, kontrolowany prąd i prędkość przesuwu, konstrukcja połączenia oraz sekwencja spawania zmniejszają ogólne ryzyko pękania.
Pękanie na gorąco podczas spawania stopów aluminium obejmuje głównie pękanie krzepnięcia w spoinie oraz pękanie likwacyjne w strefie wpływu ciepła. Oba rodzaje pęknięć występują w wysokiej temperaturze, gdy cienka warstwa cieczy nie jest w stanie wytrzymać odkształcenia rozciągającego powstającego podczas stygnięcia.
Aluminium rozszerza się mniej więcej dwukrotnie bardziej niż stal przy tej samej zmianie temperatury. Podczas krzepnięcia eutektyki o niskiej temperaturze topnienia mogą pozostawać wzdłuż granic ziaren, podczas gdy otaczający je metal ulega skurczeniu. Stopów o szerokim zakresie krzepnięcia są szczególnie podatne na uszkodzenia, ponieważ ciągła warstwa cieczy utrzymuje się dłużej i ma niewielką zdolność do przenoszenia odkształceń.
Podatność na pękanie zależy od składu metalu podstawowego, materiału spawalniczego, ograniczeń połączenia oraz parametrów spawania. Najmniej podatne na pękanie jest czyste aluminium. Stopy Al-Cu należą do najbardziej podatnych, a duraluminium (Al-Cu-Mg) oraz stopy o wysokiej wytrzymałości (Al-Zn-Cu-Mg) zasadniczo nie nadają się do konwencjonalnego spawania topiowego.
Dodatek spawalniczy może wpływać na skład spoiny, zakres krzepnięcia oraz ilość eutektyku. Drut Al-Si zawierający około 5% Si, taki jak 4A01 w źródle, charakteryzuje się dobrą zdolnością do samonaprawy pęknięć, choć wytrzymałość spoiny i jej plastyczność są stosunkowo niskie. Niewielkie dodatki Ti, Zr, V lub B mogą doprowadzić do zgrubienia ziaren i ograniczyć pękanie poprzez rozłożenie odkształcenia na większą liczbę granic ziaren.
Żaden pojedynczy parametr nie eliminuje pękania na gorąco. Konieczne jest połączenie kontroli składu, zmniejszenia wielkości ziaren, kontroli doprowadzanego ciepła oraz zmniejszenia ograniczeń.
Udostępnij swój rysunek, materiał, docelową tolerancję lub pytanie dotyczące zastosowania. Nasz zespół inżynierów może pomóc w przeanalizowaniu trasy obróbki i zasugerować praktyczny następny krok.
Przewodnik po materiałach
Czyste aluminium jest miękkie, ponieważ dyslokacje mogą stosunkowo łatwo przemieszczać się w jego sieci krystalicznej. Stopowanie sprawia, że aluminium staje się twardsze dzięki wprowadzeniu atomów substancji rozpuszczonej...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Wodór jest główną przyczyną porowatości spoin aluminiowych. Jego rozpuszczalność gwałtownie spada w miarę krzepnięcia stopionego aluminium, a gwałtowne schładzanie powoduje...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Wytrzymałość zmęczeniowa wzrasta, gdy w konstrukcjach spawanych minimalizuje się skupienia naprężeń, stosuje odpowiednie kształty połączeń, zachowuje się gładką geometrię spoiny oraz eliminuje się wady płaskie. To...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Grube, spawane elementy z aluminium o wysokiej wytrzymałości wymagają dużego doprowadzenia ciepła, ale jednocześnie łatwo ulegają odkształceniom z powodu szybkiego przewodzenia ciepła i rozszerzalności cieplnej. W niniejszym przewodniku wyjaśniono...
Przeczytaj artykuł
