سیم ER4043: مشخصات، کاربردها و رشته های جوشکاری

سیم ER4043 چیست و چرا محتوای سیلیکون اهمیت دارد

نام ER4043 از سیستم طبقه بندی الکترود/میله AWS پیروی می کند: "E" نشان دهنده الکترود، "R" نشان دهنده میله است (به عنوان هر دو عمل می کند)، "4043" آن را در خانواده آلیاژ آلومینیوم-سیلیکون سری 4000 قرار می دهد. محتوای سیلیکون بالا - تا 6٪ - اساساً رفتار سیم را در حین جوشکاری به سه طریق تعیین می کند:

ابتدا، سیلیکون نقطه ذوب پرکننده آلومینیوم را کاهش می دهد و باعث بهبود سیالیت و عملکرد خیس شدن در حوضچه جوش می شود. یک حوضچه جوش 4043 نسبت به یک پرکننده با سیلیکون پایین‌تر به راحتی در شکاف‌های اتصال و هندسه‌های شیار نامنظم جریان می‌یابد، به همین دلیل است که ER4043 برای جوشکاری خارج از موقعیت و برای اتصالات با تناسب متغیر ترجیح داده می‌شود. دوم، سیلیکون محدوده انجماد فلز جوش را محدود می کند - پنجره دما بین مایع و جامد کاهش می یابد، که به طور چشمگیری حساسیت ترک خوردگی داغ (ترک انجماد) را کاهش می دهد. این دلیل اصلی استفاده از ER4043 در آلیاژهای سری 6xxx مانند 6061، 6063 و 6082 است که خود در هنگام جوشکاری با پرکننده‌هایی که محدوده انجماد را گسترش می‌دهند و نه محدود می‌کنند، مستعد ترک‌خوردگی هستند. سوم، محتوای سیلیکون سطح مهره جوش کمی تیره‌تر و خاکستری‌تر ایجاد می‌کند که یک مشخصه شناخته شده است - جوش‌های آنودایز 4043 تیره‌تر از فلز اصلی به نظر می‌رسند، که در کاربردهای معماری و تزئینی که ظاهر جوش بعد از آنودایز اهمیت دارد، مرتبط است.

ER4043 ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی

جداول زیر محدودیت های شیمیایی مشخص شده AWS A5.10 و خواص مکانیکی رسوب شده برای سیم ER4043 را نشان می دهد. اینها مقادیری هستند که نتایج آزمون گواهینامه باید در هنگام واجد شرایط بودن یک تامین کننده جدید تأیید شود.

سازگاری با فلزات پایه - چه آلیاژهایی را ER4043 بهترین جوش می دهد

ER4043 با همه آلیاژهای آلومینیوم سازگاری جهانی ندارد. محتوای سیلیکون بالا آن را برای برخی از خانواده های آلیاژی عالی و برای برخی دیگر نامناسب یا محدود می کند. تفکیک زیر متداول‌ترین خانواده‌های فلزات پایه که در کار ساخت و تعمیر با آن‌ها مواجه می‌شوند را پوشش می‌دهد:

• سری 6xxx (6061، 6063، 6082، 6005): برنامه اولیه برای ER4043. این آلیاژها حاوی منیزیم و سیلیکون به عنوان عناصر تقویت کننده هستند و محدوده انجماد آنها با پرکننده 4043 مطابقت دارد. مقاومت در برابر ترک داغ در 6061-T6 جوش داده شده با ER4043 به طور قابل توجهی بهتر از ER5356 است. عملیات حرارتی پس از جوش 6061 اتصال جوش داده شده با ER4043 امکان پذیر است و امکان بازیابی نسبی استحکام T6 را فراهم می کند - منطقه جوش می تواند تقریباً برسد. 60-70 درصد استحکام فلز پایه پس از درمان محلول و سن
• سری 3xxx (3003، 3004): سازگاری خوب ER4043 3003 و 3004 را بدون ترک داغ جوش می دهد و جوش حاصل از مقاومت خوردگی قابل قبولی برای کاربردهای معمولی 3xxx (کانال HVAC، مبدل های حرارتی، ظروف پخت و پز) برخوردار است. استحکام برای خدمات غیر سازه ای کافی است.
• سری 1xxx (1100، 1050، 1070): سازگار و معمولاً برای آلومینیوم 1100 استفاده می شود، جایی که ER4043 سیالیت بهتر و استحکام جوش کمی بالاتر از یک پرکننده خالص 1xxx ارائه می دهد. در تجهیزات شیمیایی و فرآوری مواد غذایی استفاده می شود که در آن مقاومت در برابر خوردگی فلز پایه محرک طراحی است.
• سری 2xxx (2024، 2014، 2219): استفاده محدود - ER4043 را می توان با احتیاط روی 2219 استفاده کرد، اما بیشتر آلیاژهای 2xxx غیر قابل جوش در نظر گرفته می شوند یا به انتخاب پرکننده خاصی نیاز دارند. در سال 2024 بدون مشورت با مهندس جوش استفاده نکنید.
• سری 5xxx (5052، 5083، 5086، 5456): توصیه نمی شود. هنگامی که ER4043 روی آلیاژهای 5xxx حاوی بیش از 3 درصد منیزیم (5083، 5086، 5456) رسوب می‌کند، فلز جوش حاصل حاوی Mg2Si بیش از حد است که در مرز دانه‌ها رسوب می‌کند و شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را به شدت کاهش می‌دهد. برای کارهای ساختاری 5xxx از ER5356 یا ER5183 استفاده کنید.
• سری 7xxx (7005، 7039): محدود و ویژه برنامه ER4043 گاهی اوقات روی آلیاژهای قابل جوش 7xxx استفاده می شود، اما ترکیب کم منیزیم به این معنی است که منطقه جوش نمی تواند به سختی پس از جوشکاری به اندازه پرکننده های با منیزیم بالاتر پاسخ دهد. به برگه اطلاعات آلیاژ مراجعه کنید.

ER4043 در مقابل ER5356 - انتخاب سیم مناسب برای برنامه شما

دو سیم جوش آلومینیوم رایج ترین ER4043 و ER5356 هستند، و انتخاب بین آنها یکی از اشتباه ترین تصمیمات در ساخت آلومینیوم است. آنها قابل تعویض نیستند و انتخاب صحیح تأثیرات قابل توجهی بر ترک خوردگی، استحکام و عملکرد سرویس دارد.

قانون تصمیم گیری عملی: از ER4043 برای جوشکاری آلیاژهای 6xxx استفاده کنید، جایی که خطر ترک خوردگی نگرانی اصلی است، جایی که جوش شاهد خدمات دمای بالا خواهد بود یا در جایی که عملیات حرارتی پس از جوش برنامه ریزی شده است. هنگامی که فلز پایه یک آلیاژ ساختاری 5xxx است، زمانی که حداکثر استحکام رسوبی مورد نیاز است، یا زمانی که مطابقت رنگ پس از آنودایز به دلایل زیبایی شناختی مهم است، از ER5356 استفاده کنید.

پارامترهای جوش MIG برای سیم ER4043

سیم ER4043 در قطر قرقره MIG استاندارد موجود است 0.030 اینچ (0.8 میلی متر)، 0.035 اینچ (0.9 میلی متر)، 0.047 اینچ (1.2 میلی متر) ، و 1/16 اینچ (1.6 میلی متر). انتخاب قطر سیم بر اساس ضخامت فلز پایه و محدوده آمپر دستگاه جوش انجام می شود. پارامترهای زیر نقطه شروع جوشکاری با موقعیت صاف و افقی بر روی فلز پایه تمیز 6061-T6 هستند:

الزامات فرآیند کلیدی که با جوشکاری فولاد MIG متفاوت است و باید با ER4043 رعایت شود:

• از گاز محافظ 100% آرگون استفاده کنید: بدون CO2 یا گازهای مخلوط - CO2 آلومینیوم را به شدت اکسید می کند و جوش آلوده ایجاد می کند. آرگون خالص با سرعت جریان 35-50 CFH (17-24 لیتر در دقیقه) برای اکثر برنامه های MIG استاندارد است. برای حجم مفصل بزرگتر یا شرایط بادی در فضای باز، به 55-60 CFH افزایش دهید.
• از آستر تفلون یا نایلون MIG استفاده کنید: سطح نرم و کم اصطکاک سیم ER4043 باعث لانه شدن و گیر کردن آن در آسترهای فولادی استاندارد می شود. یک آستر تفلون برای سیم آلومینیومی برای تغذیه سیم قابل اعتماد، به ویژه برای سیم هایی با طول بیش از 8 فوت (2.4 متر) اجباری است. نوک تماس را مرتباً تعویض کنید - آلومینیوم نرمتر از فولاد است و سوراخ نوک بیضی را سریعتر سایش می کند.
• زاویه فشار، نه کشیدن: MIG آلومینیومی باید با تکنیک فشار (فورهند) اجرا شود - تفنگ 10 تا 15 درجه در جهت حرکت کج شود. یک زاویه درگ (بک هند) گاز محافظ آرگون را در پشت حوضچه جوش به دام می اندازد و باعث ایجاد تخلخل و اکسیداسیون در مهره می شود.
• قبل از تمیز کردن تهاجمی: اکسید آلومینیوم بلافاصله بر روی هر سطحی که در معرض آن قرار دارد تشکیل می شود و نقطه ذوب دارد 2072 درجه سانتی گراد - بسیار بالاتر از نقطه ذوب فلز پایه (660 درجه سانتیگراد). محل اتصال را با یک برس فولادی ضد زنگ (فقط برای آلومینیوم - هرگز فولاد کربنی) برس بزنید، سپس بلافاصله قبل از جوشکاری با استون پاک کنید. سطح تمیز شده را با دستان خالی لمس نکنید.
• پیش گرم کردن برای بخش های ضخیم: روی فلز پایه با ضخامت بالای 6 میلی متر، از قبل گرم کنید 100-150 درجه سانتی گراد (212-302 درجه فارنهایت) برای کاهش گرادیان حرارتی و جلوگیری از تخلخل ناشی از انجماد سریع ناحیه بیرونی جوش قبل از گاز زدایی کامل استخر. در شرایط T6 روی آلیاژهای 6xxx از 180 درجه سانتیگراد تجاوز نکنید - پیری بیش از این دما شروع می شود و پاسخ عملیات حرارتی را کاهش می دهد.

جوشکاری TIG با میله ER4043 - تکنیک و اندازه میله

به عنوان یک طبقه بندی "ER" (الکترود/میله)، سیم ER4043 همچنین به عنوان میله های TIG با طول برش، معمولا در عرضه می شود طول 36 اینچ (914 میلی متر). در قطرهای 1/16 اینچ، 3/32 اینچ و 1/8 اینچ (1.6، 2.4 و 3.2 میلی متر). جوشکاری TIG با ER4043 برای کارهای دقیق، تعمیرات مقطع نازک و کاربردهایی که نیاز به بهترین ظاهر جوش ممکن و حداقل حرارت ورودی دارند ترجیح داده می شود.

• استفاده از جریان AC: آلومینیوم TIG به AC (جریان متناوب) نیاز دارد تا عمل تمیز کردن کاتدی روی لایه اکسید آلومینیوم را فراهم کند. نیم چرخه مثبت اکسید را از سطح منفجر می کند. نیم چرخه منفی تنگستن را گرم می کند. الف تعادل 60-75٪ EN (الکترود منفی). برای اکثر کاربردها بهینه است - EN بیشتر قوس باریکتر و داغتر با نفوذ بهتر ایجاد می کند. EP بیشتر، تمیز کردن اکسید را با هزینه عمر تنگستن افزایش می دهد.
• از یک الکترود تنگستن خالص یا زیرکونی شده استفاده کنید: تنگستن خالص (نوار سبز) یک انتهای توپی را در طول جوشکاری AC تشکیل می‌دهد که پایدار است و نسبت به الکترودهای ceriated یا thoriated که برای کاربردهای DC طراحی شده‌اند، ترجیح داده می‌شود. تنگستن زیرکونی شده (باند سفید) جریان بیشتری نسبت به تنگستن خالص دارد و برای کاربردهای AC با آمپر بالاتر ترجیح داده می شود. قبل از تشکیل توپ، الکترود را تا یک نقطه صاف آسیاب کنید - ابتدا روی DC استفاده نکنید.
• قطر میله نسبت به فلز پایه: به عنوان یک راهنمای ناهموار، قطر میله باید مطابق یا یک اندازه کمتر از ضخامت فلز پایه تا حدود 4 میلی متر باشد. برای فلز پایه 2 میلی متری، یک میله 1/16 اینچی (1.6 میلی متر) مناسب است. برای فلز پایه 4-6 میلی متر، 3/32 اینچ (2.4 میلی متر)؛ برای 6 تا 10 میلی متر، 1/8 اینچ (3.2 میلی متر). میله‌های با قطر بزرگ‌تر که روی مواد نازک استفاده می‌شوند، حوضچه جوش را خنک می‌کنند و باعث عدم همجوشی می‌شوند.
• شروع با فرکانس بالا و بدون خط و خش: همیشه از استارت قوس با فرکانس بالا (HF) استفاده کنید - هرگز روی TIG آلومینیومی با استارت یا خراش شروع نکنید. شروع خراش الکترود را با اکسید آلومینیوم آلوده می کند، که سپس آخال های تنگستن را به جوش منتقل می کند. شروع HF قوس را در یک شکاف مشخص و بدون تماس الکترود شروع می کند.

ذخیره سازی، جابجایی و جلوگیری از تخلخل برای سیم ER4043

تخلخل - حفره های گاز محبوس شده در جوش جامد - رایج ترین نقص کیفی در جوشکاری آلومینیوم است و شرایط سیم ER4043 عامل اصلی کمک کننده است. اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آلومینیوم هیدراته روی سطح سیم، منابع اصلی تخلخل هستند. هر دو با نگهداری و نگهداری صحیح قابل پیشگیری هستند:

• تا زمان استفاده در بسته بندی در بسته نگهداری شود: سیم ER4043 and rod absorb moisture from humid air within hours of package opening. A spool of wire left on the MIG machine in a humid shop overnight can develop sufficient surface hydroxide to cause visible porosity in the next day's welding. Store open spools in a sealed bag with a desiccant pouch. Return cut TIG rods to their original sealed tube. A heated rod oven (60°C / 140°F) is the best long-term storage solution in humid environments.
• قبل از استفاده سطح سیم را بررسی کنید: سیم جدید ER4043 باید سطحی روشن و کمی فلزی-نقره ای داشته باشد. سیم هایی که سفید مات به نظر می رسند، دارای پودر سفید قابل مشاهده بر روی سطح هستند، یا دارای حفره های قابل مشاهده هستند، باید رد شوند - لایه اکسید/هیدروکسید سطح از قبل توسعه یافته است و بدون توجه به تلاش برای تمیز کردن فلز پایه باعث ایجاد تخلخل می شود.
• از سیم یا میله هایی که خیس شده اند استفاده نکنید: رطوبت جذب شده به لایه هیدروکسید آلومینیوم روی سطح سیم در حین جوشکاری به هیدروژن اتمی تجزیه می شود. هیدروژن در آلومینیوم مایع حلالیت بسیار بالایی دارد اما در آلومینیوم جامد حلالیت نزدیک به صفر دارد - گاز در طول انجماد به صورت منافذ رسوب می کند. حتی قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض باران یا تراکم روی میله TIG آن را برای جوشکاری تولیدی بدون خشک کردن مجدد نامناسب می کند.
• حداقل شعاع خم برای جابجایی سیم: ER4043 تحت خمش سخت می شود - سیم آلومینیومی نرم اگر به شعاع کمتر از تقریباً خم شود به طور غیر قابل برگشتی پیچ می شود 10× قطر آن . سیم پیچ خورده باعث تغذیه سیم ناهماهنگ، طول قوس نامنظم و رسوب متغیر در جوشکاری MIG می شود. هرگز یک قرقره را مجبور نکنید با کشیدن سیم در زاویه باز شود - از یک نگهدارنده قرقره که به درستی نصب شده است که امکان چرخش آزاد را فراهم می کند تغذیه کنید.