알루미늄 코일은 생산 라인의 두 지점에서 결합됩니다. 하나는 연속 스트립이 프레스 또는 롤 포머에 공급될 수 있도록 하는 코일{0}}간 접합과 탱크, 덕트, 프레임 및 인클로저를 만들기 위한 제작 용접입니다. 두 작업 모두 동일한 두 가지 장애물, 즉 모재 녹는점의 3배 이상에서 녹는 산화막과 강철보다 더 빠르게 용접 풀에서 열을 끌어내는 열 전도성에 직면해 있습니다. 두 가지를 모두 올바르게 처리하는 것이 건전한 용접과 냉각 시 균열이 발생하는 용접을 구분하는 기준입니다.
산화물 제거 및 조인트 준비
알루미늄 산화물은 약 2070C에서 녹고 아래의 금속은 약 660C에서 녹으므로 아크가 풀을 형성하기 전에 필름을 기계적으로 제거하거나 전기적으로 분해해야 합니다. 전용 브러시를 사용한 스테인레스 스틸 와이어 브러싱 후 탈지 작업이 일반적인 작업장 관행이며, 청소된 표면은 몇 시간 내에 용접되어야 합니다. 솔벤트 닦는 것만으로는 오일은 제거되지만 산화물은 제거되지 않기 때문에 충분하지 않습니다. 가장자리는 일반적으로 최대 약 4mm의 재료에 대해 정사각형으로 준비되고 더 무거운 부분에 대해서는 총 포함 각도 60도로 경사집니다. 고정 장치는 비자성 스테인레스 스틸 또는 알루미늄이어야 합니다. 구리 백바가 열을 너무 빨리 빼앗기 때문입니다.
공정 선택: TIG, MIG 및 레이저
란탄화 또는 지르코니아화 텅스텐 전극을 사용한 교류 가스 텅스텐 아크 용접은 1mm에서 약 6mm까지의 재료에 대한 표준 선택입니다. 왜냐하면 양의 반주기가 산화물 층을 분해하는 음극 세척을 제공하기 때문입니다. 텅스텐 전극은 AWS A5.12에 따라 분류되며 볼형 또는 잘린 팁이 있는 전극은 교류에 사용됩니다. 직류 전극 음극은 표면 청소보다 침투가 더 중요한 두꺼운 부분에 사용됩니다. 펄스 전송을 이용한 가스 금속 아크 용접은 더 높은 증착 속도를 위해 3mm 이상에서 사용되며 탱크 및 덕트 제조에서 일반적입니다. 레이저 용접은 열 영향을 받는 부분이 가장 좁고 뒤틀림이 가장 적으므로 코일 접합 및 얇은 게이지 인클로저 작업에 적합하지만, 일반적으로 재료 두께의 0.1배 미만 간격으로 조밀하게 접합해야 합니다.{10}}
필러 금속 선택
알루미늄용 필러 금속은 AWS A5.10으로 분류되며 두 제품군이 대부분의 작업을 다룹니다. 알루미늄-실리콘 합금인 4043-유형 필러는 최고의 균열 저항성과 가장 매끄러운 비드 외관을 제공하며 균열에 민감한 6061 및 기타 열처리 가능한 합금에 우선적으로 선택됩니다.- 단점은 증착 강도가 약간 낮고 양극 산화 처리된 색상이 더 어둡다는 것입니다. 알루미늄-마그네슘 합금인 5356형 필러는 더 높은 용착 강도를 제공하고 양극 산화 처리 후 모색과 일치하므로 5052 및 5083 작업의 표준이 되지만 고도로 구속된 접합부에서는 고온 균열이 발생하기 더 쉽습니다. 5xxx 모재가 6xxx 모재에 용접되는 경우 균열 위험을 줄이기 위해 일반적으로 4043 유형 필러가 선호됩니다. 필러 직경은 조인트 볼륨과 일치해야 합니다. 얇은 코일에서 흔히 저지르는 실수는 너무 큰 필러를 사용하여 호를 끌고 가는 것입니다.
왜곡 및 열 제어
알루미늄은 동일한 온도 상승 시 강철에 비해 약 2배 정도 팽창하고, 열전도율도 몇 배 높기 때문에 열 투입을 집중시키고 이동 속도를 유지해야 합니다. 실용적인 조치에는 백-스텝 용접, 중립 축을 중심으로 균형 잡힌 순서, 가까운 간격의 가용접, 얇은 재료에 칠바 또는 수냉식 백킹 사용이 포함됩니다.- 1xxx, 3xxx 및 5xxx 재료에는 예열이 거의 필요하지 않으며 침투를 개선하지 않고 연화 영역의 너비를 늘리기 때문에 일반적으로 피합니다. 두꺼운 6061 섹션은 예외이며, 150°C 정도의 예열이 다공성을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 지나친 열 유입으로 구조가 거칠어지고-용접 강도가 감소하므로 패스간 온도를 제한해야 합니다.
검사 및 승인
용접 품질 검사는 일반적으로 육안 검사와 최소한 하나의 체적 측정 방법을 결합합니다. 액체 침투 테스트는 ASTM E165/E165M을 따르며 크레이터 균열 및 발가락 부분의 융착 부족과 같은 표면 파괴 결함에 유용합니다.{3}} 완성된 접합부의 방사선 사진 검사는 ASTM E1032를 따르며 압력 유지 용접에 대한 일반적인 승인 방법입니다.- 기계적 인증은 ASTM B557 또는 ASTM E8/E8M에 따른 인장 시험을 통해 이루어지며, 종종 절차 인증 쿠폰에 대한 굽힘 시험으로 보완됩니다. 다공성은 가장 일반적인 결함이며 일반적으로 용접 매개변수 자체보다는 부적절한 차폐 가스 적용 범위, 접합부의 오염 또는 산화물 포착으로 인해 발생합니다.
자주 묻는 질문
Q:알루미늄 용접은 왜 강철과 다른 준비가 필요합니까?
A: 알루미늄의 산화막은 약 2070C에서 녹고 금속은 660C에서 녹습니다. 따라서 아크가 풀을 형성하기 전에 음극 세척을 통해 필름을 기계적으로 제거하거나 분해해야 합니다.
Q:5052 코일에는 어떤 필러를 사용해야 합니까?
A: 5356- 유형 필러는 양극 산화 처리 후 적절한 강도와 색상 일치를 제공하므로 일반적인 일치입니다. 4043형 필러는 구속된 조인트의 열간 균열 위험이 강도 차이보다 더 큰 경우에 사용됩니다.
Q:알루미늄 코일을 용접하기 전에 예열이 필요합니까?
A: 일반 두께의 1xxx, 3xxx 또는 5xxx 재료에는 적합하지 않습니다. 예열은 일반적으로 다공성 및 침투를 제어하는 데 도움이 되는 두꺼운 6061 섹션으로 제한됩니다.
Q:알루미늄 용접의 다공성은 어떻게 감지됩니까?
A: ASTM E1032에 따른 방사선 사진 검사가 표준 체적 방법입니다. ASTM E165/E165M에 따른 액체 침투 테스트는 표면-파손 징후를 감지하지만 내부 다공성을 확인할 수는 없습니다.
Q:용접 작업이 끝날 때 크레이터 균열이 발생하는 원인은 무엇입니까?
A: 아크가 멈추면 분화구는 급격히 줄어들고, 아크가 갑자기 꺼지면 응고된 금속이 찢어집니다. 크레이터를 현재 테이퍼나 런오프 탭으로 채우면-결함을 피할 수 있습니다.
Q:알루미늄 코일을 스테인레스 스틸에 용접할 수 있나요?
A: 중간 전환 조인트가 없는 기존의 융합 용접으로는 불가능합니다. 직접 융합은 부서지기 쉬운 금속간 화합물을 생성하므로 바이메탈 전이 부품이나 기계적 조인트가 대신 사용됩니다.