Алюминиевые сплавы часто выбирают из-за их высокого отношения прочности к весу, коррозионной стойкости, низкой стоимости, высокой теплопроводности и электропроводности . Существует множество методов соединения алюминия, включая механические крепления, сварку , склеивание , пайку , пайку и сварку трением с перемешиванием (FSW) и т. Д. В зависимости от стоимости и прочности, требуемых для соединения, используются различные методы. Кроме того, могут выполняться комбинации процессов, чтобы обеспечить средства для трудных для соединения сборок и уменьшить определенные ограничения процесса.
Механические крепления [ править ]
.jpg/440px-Grunge_Blue_Metal_Panel_with_Numbers_Texture_(6648832785).jpg)
Простой и дешевый способ соединения алюминия - использование механических крепежных элементов (например, болтов и гаек). Обычно в основном материале просверливается отверстие и внутрь помещается крепеж. Этот тип соединения требует некоторого типа материала внахлест для соединения, которое должно быть выполнено. Можно использовать алюминиевые заклепки или болты и гайки; однако для приложений с высокими напряжениями потребуется крепежный материал с более высокой прочностью, например, сталь. Это может привести к гальванической коррозии различных материалов с различным электрохимическим потенциалом. Значительная коррозия со временем ослабит сборку и, возможно, приведет к поломке. Кроме того, использование разных материалов может привести к термическому усталостному растрескиванию из-за разных коэффициентов теплового расширения.. Поскольку сборка постоянно нагревается, напряжения могут увеличиваться и увеличивать монтажное отверстие. Распространенное место применения механических креплений - наклепка алюминиевых панелей на экстерьеры самолетов. [1]
Склеивание [ править ]
Алюминий можно соединять с помощью различных клеев. Алюминий может потребовать некоторой подготовки поверхности и пассивации для удаления с поверхности любых нежелательных химикатов. Пассивация может быть такой же простой, как медицинский спирт или ультразвуковая очистка. Перед склеиванием необходимо провести сухую посадку, чтобы убедиться в правильности установки компонентов. Клеи могут потребовать тепла, давления или того и другого во время отверждения; однако нанесение клея следует проводить в соответствии с инструкциями производителя клея. [2]
Подготовка поверхности [ править ]
Чтобы обеспечить хорошее адгезионное соединение, необходима некоторая подготовка поверхности. Производится очистка поверхности от любых загрязнений. Поверхность соединяемых деталей можно отшлифовать абразивом, например наждачной бумагой. Это обеспечивает сцепление неровностей на поверхности и увеличивает площадь поверхности для склеивания. Также может потребоваться химическая обработка для увеличения поверхностной энергии адгезива и удаления оксидного слоя. Оксид алюминия слабо связан с нижележащим металлическим алюминием, и без удаления клеевое соединение резко ослабевает. Слои оксидов могут отделяться от металлической подложки, и это ключевой принцип теории разрушения клея, слабого пограничного слоя Бикермана. Одним из способов упрочнения оксидного слоя и предотвращения разрушения оксида в подложке является анодирование материала.Анодирование создает прочный гексагональный оксидный слой с дополнительной площадью поверхности для клеевого соединения.
Тип клея [ править ]
Выбор клея может быть продиктован стоимостью, прочностью и необходимой пластичностью. Любители обычно используют цианоакрилат (суперклей), эпоксидную смолу или JB Weld . Силикон также может быть использован там, где необходима гидроизоляция.
Сварка [ править ]
.jpg){kind=link}
Большинство алюминиевых сплавов можно соединить сваркой; однако некоторые виды авиационного алюминия и другие специальные сплавы нельзя сваривать обычными методами. Алюминий обычно сваривают газовой дуговой сваркой (GMAW) и газовой вольфрамовой дугой (GTAW). Из-за слоя оксида алюминия необходима положительная полярность, чтобы разрушить поверхность, чтобы обеспечить надлежащую сварку. Переменный ток (AC) также используется, чтобы обеспечить преимущества отрицательной полярности, которая обеспечивает проплавление и достаточную положительную полярность для сварки без защитной оболочки. Для получения более подробной информации о параметрах сварки конструкционные коды сварки алюминия можно найти в AWS D1.2. [3]Сварка алюминия обычно создает смягченную область в металле шва и в зоне термического влияния. Для получения приемлемого материала для применения могут потребоваться дополнительные термические обработки. [4] Промышленная сварка также обычно применяется при соединении алюминия: сварка трением с перемешиванием , лазерная сварка и ультразвуковая сварка - вот некоторые из многих используемых процессов.
Пайка и пайка [ править ]
Алюминий можно припаять или припаять практически к любому материалу, включая бетон, керамику или дерево. Пайку и пайку можно применять вручную или с помощью автоматизированной техники. Ручная пайка алюминия может быть затруднена из-за отсутствия видимого изменения цвета перед плавлением. Подобно другим технологиям, прочный оксид алюминия может препятствовать надлежащему соединению. Для ослабления оксида можно использовать сильные кислоты и основания или можно использовать агрессивные флюсы. Припои для алюминия должны иметь относительно низкую температуру плавления, которая ниже температуры плавления алюминия (660 ° C). Кроме того, алюминиевые сплавы с высоким содержанием магниясодержимое может «отравить» флюсы и снизить температуру плавления, что может привести к слабому стыку. В некоторых случаях алюминиевые детали можно плакировать другим материалом и паять с использованием более распространенной техники и присадочного материала. Паяные соединения требуют нахлеста деталей. Количество перекрытий может сильно повлиять на прочность соединения. [5]
Сварка трением с перемешиванием [ править ]
Сварка трением с перемешиванием - это процесс соединения в твердом состоянии, в котором используется неплавящийся инструмент для соединения двух торцевых деталей без плавления материала детали. [6] [7] Тепло генерируется трением между вращающимся инструментом и материалом заготовки, что приводит к размягчению области возле инструмента FSW . Пока инструмент перемещается вдоль линии соединения, он механически перемешивает два куска металла и выковывает горячий и размягченный металл под действием механического давления, которое прикладывается инструментом, подобно соединению глины или теста. [7] Он в основном использовался для обработки кованого или экструдированного алюминия и, в частности, для конструкций, которым требуется очень высокая прочность сварного шва.
Ссылки [ править ]
- ^ Bonenberger, Пол Р. (2005). Первое руководство по Snap-Fit . 6915Valley Avenue, Цинциннати, Огайо 45244-3029, США: Hanser Gardner Publications, Inc. ISBN 1-56990-388-3.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Pocius, Альфонс V. (2012). Адгезия и адгезивные технологии: Введение . 6915 Valley Avenue, Цинциннати, Огайо 45244-3029, США: Hanser Publications. ISBN 978-3-446-43177-5.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Общество, Американская сварка. «AWS D1.2, Правила сварки конструкций - алюминий: сертификация: Американское сварочное общество» . www.aws.org . Проверено 3 апреля 2018 .
- ^ Lippold, Джон С. (2015). Сварка, металлургия и свариваемость . Нью-Джерси: ISBN John Wiley & Sons Inc. 978-1-118-23070-1.
- ^ Комитет C3 Американского сварочного общества (AWS) по пайке и пайке (2011). РУКОВОДСТВО ПО BRAZING, 5-е ИЗДАНИЕ . 550 NW LeJeune Road, Майами, Флорида 33126: Американское общество сварщиков. ISBN 978-0-87171-046-8.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Ли, Кун; Джаррар, Фирас; Шейх-Ахмад, Джамал; Озтюрк, Фахреттин (2017). «Использование связанных формулировок Эйлера с лагранжианом для точного моделирования процесса сварки трением с перемешиванием» . Разработка процедур . 207 : 574–579. DOI : 10.1016 / j.proeng.2017.10.1023 .
- ^ a b «Процесс сварки и его параметры - Сварка трением с перемешиванием» . www.fswelding.com . Проверено 22 апреля 2017 .
