알루미늄 및 알루미늄 합금의 용접 후 처리

I. 잔여물 제거

공작물을 용접한 후 가스 용접 또는 플럭스 코어 용접봉을 사용하는 경우, 육안 검사 및 비파괴 검사를 수행하기 전에 용접부와 주변 영역에서 잔류 플럭스와 슬래그를 즉시 제거해야 합니다.

이 단계는 슬래그와 잔류 플럭스에 의한 용접 및 표면의 부식을 방지하여 바람직하지 않은 결과를 방지합니다. 용접 후 청소를 위한 일반적인 방법은 다음과 같습니다:

(1) 60℃~80℃의 뜨거운 물로 문지릅니다;

(2) 중크롬산칼륨(K2Cr2O2) 또는 2%~3% 무수크롬산칼륨(Cr2O2)에 담그기;

(3) 60℃~80℃의 뜨거운 물로 추가 헹굽니다;

(4) 건조 오븐에서 건조하거나 자연 건조합니다.

잔류 플럭스 제거의 효과를 테스트하기 위해 증류수를 공작물의 용접부에 떨어뜨릴 수 있습니다. 그런 다음 증류수를 수집하여 5% 질산 용액이 담긴 시험관에 떨어뜨립니다. 흰색 침전물이 나타나면 잔류 플럭스가 완전히 제거되지 않았음을 나타냅니다.

II. 용접부 표면 처리

적절한 용접 프로세스 와 올바른 작업 기술을 통해 용접 후 알루미늄 및 알루미늄 합금 용접 표면은 균일하고 잔물결이 없으며 매끄러운 외관을 제공합니다.

아노다이징은 특히 연마 및 염색 기술과 결합하면 고품질의 장식용 표면을 얻을 수 있습니다. 용접으로 인한 열 영향 영역을 최소화하여 아노다이징으로 인한 색상 변화를 최소한으로 줄일 수 있습니다. 신속한 용접 공정은 열 영향 영역을 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 플래시 용접 이음새의 아노다이징 처리 품질이 우수합니다.

특히 어닐링 상태에서 강화를 위해 열처리할 수 없는 합금의 용접 조각의 경우, 양극 산화 처리 후 금속 베이스와 열 영향 영역 사이의 색상 대비가 최소화됩니다. 용광로 및 딥 브레이징는 국부적인 가열을 포함하지 않아 매우 균일한 금속 색상을 구현합니다.

강화하기 위해 열처리할 수 있는 합금, 즉 건물의 구조 부품에 자주 사용되는 합금은 용접 후 양극 산화 처리되는 경우가 많습니다. 이러한 합금에서 용접 열은 다음과 같은 침전물을 형성합니다. 합금 원소.

아노다이징 후 열 영향을 받는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 차이가 나타납니다. 용접 솔기. 용접 영역 근처의 이러한 후광 영역은 급속 용접 또는 냉각 블록을 사용하여 최소화 할 수 있습니다. 클램핑 플레이트. 아노다이징 전과 용접 후의 이러한 후광 영역은 침전 경화 처리를 통해 제거할 수 있습니다.

용접 부품의 화학 처리 시 용접 금속과 모재 사이에 상당한 색상 차이가 있을 수 있습니다. 따라서 필러를 신중하게 선택해야 합니다. 금속 성분특히 실리콘이 포함되어 있는 경우 색상 일치에 영향을 줄 수 있습니다.

필요한 경우 용접부를 기계적으로 연마할 수 있습니다. 일반적인 기계식 폴리싱 방법 연마, 연삭, 연마 블라스팅 및 샷 블라스팅이 포함됩니다. 기계적 연마 연삭, 디버링, 버니싱, 폴리싱, 샌드 블라스팅 등의 물리적 방법을 통해 알루미늄 부품의 표면을 개선합니다. 목표는 가능한 한 적은 단계로 원하는 표면 품질을 달성하는 것입니다.

그러나 알루미늄과 그 합금은 마찰 계수가 높은 부드러운 금속입니다. 연마 공정 중 과열이 발생하면 용접된 부품이 변형되거나 모재에 입자 경계 균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 연마 공정 중에는 충분한 윤활이 필요하며 금속 표면에 가해지는 압력을 최소화해야 합니다.

III. 용접 후 열처리

용접 후 열처리의 목적은 용접 조인트의 구조와 성능을 개선하거나 다음을 제거하는 것입니다. 잔류 스트레스. 열처리 가능 알루미늄 합금 는 용접 후 열처리를 통해 모재 열 영향 영역의 강도를 원래 강도에 가깝게 복원할 수 있습니다.

일반적으로 조인트의 고장 지점은 일반적으로 퓨전 존 용접의 강도를 측정합니다. 용접 후 열처리 후 용접 금속이 얻는 강도는 주로 분산된 필러 금속에 따라 달라집니다.

1. 알루미늄 및 알루미늄의 특성 합금 용접

(1) 알루미늄은 공기 중 및 용접 중에 쉽게 산화되어 녹는점이 높고 매우 안정적인 알루미늄 산화물(Al2O3)을 형성하여 제거하기 어렵습니다. 이는 모재의 용융 및 융합을 방해합니다. 산화막의 무거운 비중은 표면으로 떠오르는 것을 방해하여 슬래그 내포물, 융합 부족 및 불완전한 침투와 같은 결함을 초래합니다.

알루미늄의 표면 산화막과 흡수된 수분은 용접 이음새에 다공성을 유발할 수 있습니다. 용접 전에 화학적 또는 기계적 방법을 사용하여 산화막을 제거하기 위해 엄격한 표면 세척을 수행해야 합니다. 용접 중에는 산화를 방지하기 위해 보호 기능을 강화해야 합니다.

텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접 시에는 교류 전원을 사용하여 "음극 세정"을 통해 산화막을 제거해야 합니다. 언제 가스 용접산화막을 제거하는 플럭스를 사용해야 합니다. 두꺼운 동안 플레이트 용접를 사용하면 용접 열이 높아질 수 있습니다. 예를 들어 헬륨 아크는 열이 높으므로 헬륨 또는 아르곤-헬륨 혼합 가스 보호 또는 대구경 가스를 사용합니다. 금속 아크 양전류를 이용한 용접(GMAW)으로 '음극 세척'이 필요 없습니다.

(2) 알루미늄과 그 합금의 열전도율과 비열은 탄소강의 두 배 이상이며 낮습니다. 합금강. 알루미늄의 열전도율은 오스테나이트 스테인리스 스틸의 수십 배에 달합니다.

용접 과정에서 많은 양의 열이 모재에 빠르게 전달될 수 있으므로 알루미늄과 그 합금을 용접할 때 금속 풀을 녹이는 데 소비되는 에너지 외에도 금속의 다른 부분에서 더 많은 열이 낭비됩니다. 이러한 에너지 낭비는 강철 용접. 고품질을 달성하려면 용접 조인트의 경우 가능한 한 고농축, 고출력의 에너지원을 사용해야 합니다. 예열 및 기타 공정 조치도 사용할 수 있습니다.

(3) 알루미늄과 그 합금의 선팽창 계수는 탄소강 및 저합금강의 약 2배입니다. 알루미늄은 응고 과정에서 상당한 체적 수축을 나타내며 용접부에 상당한 변형과 응력을 유발합니다. 따라서 용접 변형을 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다. 알루미늄 용접 풀이 응고되면 수축 공동, 다공성, 고온 균열 및 고열이 발생하는 경향이 있습니다. 내부 스트레스.

다음과 같은 일이 발생하지 않도록 하려면 뜨거운 균열생산은 용접 와이어의 구성과 용접 공정을 조정할 수 있습니다. 부식 방지 상황에서 알루미늄-실리콘 합금 용접 와이어는 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다. 알루미늄 용접 알루미늄-마그네슘 합금을 제외한 합금.

알루미늄-실리콘 합금의 경우 실리콘 함량이 0.5%일 때 고온 균열 경향이 상당합니다. 실리콘 함량이 증가함에 따라 합금의 결정화 온도 범위가 감소하고 유동성이 크게 개선되며 수축률이 감소하여 결과적으로 열간 균열 경향이 감소합니다.

생산 경험에 따르면 실리콘 함량이 5%-6%인 경우 고온 균열이 발생하지 않으므로 SAlSi 와이어(실리콘 함량 4.5%-6%)를 사용하면 균열 저항성이 더 우수합니다.

(4) 알루미늄은 빛과 열에 대한 반사율이 강합니다. 고체 상태에서 액체 상태로 전환하는 동안 눈에 띄는 색상 변화가 없어 용접 과정에서 판단하기 어렵습니다. 고온 알루미늄은 강도가 매우 낮기 때문에 용접 풀을 지지하기 어렵고 번스루가 발생하기 쉽습니다.

(5) 알루미늄과 그 합금은 액체 상태에서는 상당한 양의 수소를 용해할 수 있지만 고체 상태에서는 거의 용해하지 못합니다. 용접 풀이 응고되고 빠르게 냉각되는 동안 수소가 빠져나갈 시간이 없어 수소 다공성이 형성됩니다.

아크 대기의 습기, 용접 재료와 모재 표면의 산화막에 흡착된 수분이 용접 이음새의 중요한 수소 공급원입니다. 따라서 다공성 형성을 방지하려면 수소 공급원에 대한 엄격한 제어가 필요합니다.

(6) 합금 원소는 증발 및 연소되어 용접 이음새의 성능을 저하시키는 경향이 있습니다.

(7) 모재의 모재가 변형 경화 또는 용액 열처리된 경우 용접 열로 인해 열 영향 영역의 강도가 감소할 수 있습니다.

(8) 면 중심의 입방 격자를 가지고 동소체 형태가 없는 알루미늄은 가열 및 냉각 중에 상전이가 일어나지 않습니다. 이로 인해 용접 이음새에 거친 입자가 발생하여 상전이로 정제할 수 없습니다.

2. 용접 방법

알루미늄과 그 합금을 용접하는 데는 거의 모든 용접 방법을 사용할 수 있습니다. 그러나 알루미늄과 그 합금은 용접 방법에 따라 적응성이 다르며 각 방법마다 고유한 용도가 있습니다.

가스 용접과 차폐 금속 아크 용접은 간단하고 편리합니다. 가스 용접은 품질 요구 사항이 높지 않은 알루미늄 시트 및 주물의 이음새 수리에 사용할 수 있습니다. 차폐 금속 아크 용접은 알루미늄 수리에 사용할 수 있습니다. 합금 주물.

불활성 가스 차폐 용접 (TIG 또는 MIG)는 알루미늄과 그 합금을 용접하는 데 가장 널리 사용되는 방법입니다. 알루미늄 및 알루미늄 합금 시트는 교류 텅스텐 불활성 가스 용접 또는 펄스 텅스텐 불활성 가스 용접을 사용하여 용접할 수 있습니다.

알루미늄 및 알루미늄 합금 판은 헬륨을 사용하여 용접할 수 있습니다. 텅스텐 아크 용접아르곤-헬륨 혼합 텅스텐 불활성 가스 용접, 금속 불활성 가스 용접 및 펄스 금속 불활성 가스 용접. 금속 불활성 가스 용접 및 펄스 금속 불활성 가스 용접(아르곤 또는 아르곤/헬륨 혼합)의 적용이 점점 더 널리 확산되고 있습니다.

3. 용접 재료

(1) 용접 와이어

우수한 용접 공정 성능을 고려하는 것 외에도 알루미늄 및 알루미늄 합금 용접 와이어의 선택은 맞대기 접합부의 인장 강도 및 가소성(굽힘 테스트를 통해)이 선박의 요구 사항에 따라 지정된 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.

마그네슘 함량이 3%를 초과하는 알루미늄-마그네슘 합금의 경우 충격 인성 요건을 충족해야 합니다. 내식성 요구 사항이 있는 용기의 경우 용접 조인트의 내식성이 모재 수준에 도달하거나 이에 근접해야 합니다. 따라서 용접 와이어의 선택은 주로 알루미늄 특성을 기반으로 합니다.

1) 순수 알루미늄 용접 와이어의 순도는 일반적으로 모재의 순도보다 낮지 않습니다;

2) 화학 물질 알루미늄의 구성 합금 용접 와이어는 일반적으로 모재와 비슷하거나 비슷합니다;

3) 알루미늄 합금 용접 와이어의 내식성 원소(마그네슘, 망간, 실리콘 등)의 함량은 일반적으로 모재보다 낮지 않습니다;

4) 서로 다른 유형의 알루미늄 소재를 용접할 때는 부식에 강하고 모재가 더 강한 용접 와이어를 선택합니다;

5) 내식성이 필요하지 않은 고강도 알루미늄 합금(열처리 강화 알루미늄 합금)은 SAlSi-1과 같은 내균열성 알루미늄-실리콘 합금 용접 와이어와 같은 다양한 구성의 용접 와이어를 사용할 수 있습니다(모재보다 강도가 낮을 수 있음에 유의).

(2) 차폐 가스

차폐 가스는 아르곤, 헬륨 또는 이들의 혼합물입니다. 교류 고주파의 경우 TIG 용접99.9% 이상의 순수 아르곤을 사용합니다. 직류 포지티브 극성 용접 는 헬륨에 적합합니다.

MIG 용접 시, 판 두께가 75mm인 경우 50%~75% 헬륨이 추가된 아르곤을 사용하는 것이 좋습니다. 아르곤은 GB/T 4842-1995 "순수 아르곤"의 요구 사항을 충족해야 합니다. 아르곤 실린더 압력이 불충분하여 0.5MPa 미만일 때는 사용할 수 없습니다.

(3) 텅스텐 전극

네 가지 유형의 텅스텐 전극이 사용됩니다. 아르곤 아크 용접순수 텅스텐, 토륨 텅스텐, 세륨 텅스텐, 지르코늄 텅스텐. 순수 텅스텐 전극은 녹는점과 끓는점이 높아 용융, 증발, 전극 소손 및 팁 오염이 적습니다.

그러나 전자 방출 능력이 낮습니다. 토륨 텅스텐 전극은 순수 텅스텐에 1%~2% 토륨 산화물을 첨가하여 만든 것으로, 전자 방출 능력이 더 높고 전류 밀도가 높으며 아크가 더 안정적으로 유지됩니다. 하지만 토륨은 약간의 방사능이 있으므로 사용 시 적절한 보호 조치를 취해야 합니다.

세륨 텅스텐 전극은 순수 텅스텐에 1.8%~2.2% 산화세륨(불순물 ≤0.1%)을 첨가하여 만들어집니다. 이 전극은 전자 작업 기능이 낮고 화학적 안정성이 높으며 높은 전류 밀도를 허용하고 방사능이 없습니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 전극입니다.

지르코늄 텅스텐 전극은 모재의 전극 오염을 방지할 수 있습니다. 팁이 반구형으로 유지 관리가 용이하여 AC 용접에 적합합니다.

(4) 플럭스

가스 용접에 사용되는 플럭스는 칼륨, 나트륨, 리튬, 칼슘과 같은 원소의 염화물과 불화물로 구성되어 산화막을 제거할 수 있습니다.

4. 용접 전 준비

(1) 용접 전 정리

알루미늄과 그 합금을 용접하기 전에 공작물의 산화막과 그리스를 엄격하게 제거하는 것이 중요합니다. 용접 라인 와 용접 와이어의 표면.

이 청소의 품질은 용접 공정 및 접합 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 용접 다공성 및 다양한 기계적 특성. 이러한 청소는 일반적으로 화학적 청소 또는 기계적 청소 방법을 사용하여 수행합니다.

1) 화학적 청소

화학 세척은 매우 효율적이고 품질이 일정하므로 용접 와이어와 소형의 대량 생산 공작물을 세척하는 데 적합합니다. 침수와 스크러빙은 두 가지 일반적인 방법입니다.

표면 탈지에는 아세톤, 가솔린, 등유와 같은 유기 용매를 사용한 다음 40°C~70°C에서 3~7분간(순수 알루미늄의 경우 20분 이상) 5%~10% NaOH 용액을 사용하여 알칼리 세척한 다음 흐르는 물로 헹굽니다.

그 후 실온에서 60°C, 30% HNO3 용액을 사용하여 1~3분간 산 세척을 한 다음 흐르는 물로 한 번 더 헹구고 공기 또는 저열로 건조시킵니다.

2) 기계 청소

기계 세척은 공작물이 크거나 생산 주기가 길거나 다층 용접이 필요한 경우 또는 화학 세척 후 공작물이 다시 오염된 경우에 자주 사용됩니다.

먼저 아세톤이나 휘발유와 같은 유기 용제를 사용하여 표면의 기름을 제거한 다음 직경 0.15mm~0.2mm의 구리 또는 스테인리스 스틸 와이어 브러시로 금속 광택이 드러날 때까지 닦아냅니다.

일반적으로 연마 휠이나 일반 사포를 사용하는 것은 용접 시 용접 풀에 들어가 슬래그 내포물이나 기타 결함을 유발할 수 있는 모래 입자가 금속 표면에 남는 것을 방지하기 위해 권장하지 않습니다. 또는 스크레이퍼나 파일을 사용하여 용접할 표면을 청소할 수 있습니다.

작업물과 용접 와이어를 세척한 후에는 보관 중에 산화막이 다시 나타나며, 특히 습한 환경이나 산성 또는 염기성 증기에 의해 오염된 환경에서는 산화막이 더 빨리 자랍니다.

따라서 청소가 끝난 후부터 용접 시작까지의 보관 시간을 최소화해야 합니다. 습한 환경에서는 일반적으로 청소 후 4시간 이내에 용접을 수행해야 합니다. 청소 후 보관 시간이 너무 길면(예: 24시간 초과) 청소 과정을 반복해야 합니다.

(2) 백킹 플레이트

알루미늄과 그 합금은 고온에서 강도가 낮고 용융된 알루미늄은 쉽게 흐르기 때문에 용접 중에 용접 금속이 붕괴될 가능성이 있습니다. 붕괴 없이 완전한 관통을 보장하기 위해 용접 풀과 인접 금속을 지지하기 위해 백킹 플레이트가 사용되는 경우가 많습니다.

백킹 플레이트는 흑연, 스테인리스 스틸, 탄소강, 동판 또는 동봉으로 만들 수 있습니다. 뒷면에 용접부가 형성되도록 백킹 플레이트 표면에 곡선 홈이 만들어집니다.

또는 양면 형성의 단면 용접을 백킹 플레이트 없이 수행할 수도 있지만, 이를 위해서는 숙련된 용접 작업 또는 용접 에너지의 엄격한 자동 피드백 제어와 같은 고급 공정 조치를 적용해야 합니다.

(3) 용접 전 예열

얇고 작은 알루미늄 부품은 일반적으로 예열이 필요하지 않습니다. 예열은 알루미늄 합금의 종류에 따라 100℃~200℃의 온도 범위에서 두께가 10mm~15mm인 경우 수행할 수 있습니다.

옥시 아세틸렌 불꽃, 전기로 또는 토치 등의 기술을 가열에 사용할 수 있습니다. 예열은 용접부의 변형을 최소화하고 다공성과 같은 결함을 줄이는 데 도움이 됩니다.

5. 용접 후 처리

(1) 용접 후 청소

잔여 용접 플럭스 및 슬래그가 용접부위와 그 근처에 남아 있으면 알루미늄 표면의 패시베이션 필름이 손상되고 알루미늄 부품이 부식될 수 있으므로 철저한 세척이 필요합니다. 일반적인 요건을 갖춘 단순한 모양의 부품의 경우 온수 헹굼이나 스팀 브러싱과 같은 간단한 세척 방법을 사용할 수 있습니다.

수요가 많은 복잡한 모양의 알루미늄 부품은 뻣뻣한 브러시로 뜨거운 물로 닦은 후 약 60℃-80℃에서 2-3% 농도의 크롬산 수용액 또는 중크롬산 칼륨 용액에 5~10분간 담근 후 뻣뻣한 브러시로 문질러야 합니다.

그런 다음 뜨거운 물로 헹구고 건조 오븐이나 뜨거운 바람으로 말려야 합니다. 자연 건조도 가능합니다.

(2) 용접 후 열처리

일반적으로 알루미늄 용기를 용접한 후에는 열처리가 필요하지 않습니다. 하지만 알루미늄 소재 사용 중 용기와 접촉하는 매체의 조건에서 상당한 응력 부식 민감도를 보이는 경우 용접 후 열처리를 통해 높은 용접 응력을 제거하여 용기의 응력을 응력 부식 균열의 임계값 이하로 줄여야 합니다.

이 요구 사항은 용접 후 응력 완화 열처리를 수행하기 전에 용기 설계 문서에 특별히 명시해야 합니다. 용접 후 어닐링 열처리가 필요한 순수 알루미늄 5052, 5086, 5154, 5454, 5A02, 5A03, 5A06 등은 345℃, 2014, 2024, 3003, 3004, 5056, 5083, 5456, 6061, 6063, 2A12, 2A24, 3A21 등은 415℃, 2017, 2A11, 6A02 등은 360℃로 권장 온도가 정해져 있습니다.

공작물의 크기와 요구 사항에 따라 어닐링 온도를 20℃-30℃까지 높이거나 낮출 수 있으며, 유지 보수 시간은 0.5시간에서 2시간까지 다양합니다.