clause5.io/ welding/ aws-d1-2-aluminum

AWS D1.2 Nedir?

AWS D1.2, 5xxx serisi (Al-Mg) ve 6xxx serisi (Al-Mg-Si) alaşım ailelerini kapsayan alüminyum için yapısal kaynak kodudur. Çelik için D1.1'in aksine, D1.2 Ön Isıtmayı maksimum 250 derece F ile sınırlar çünkü aşırı ısı, ısıl işlem görebilen alüminyum alaşımlarında sıcak çatlamaya ve mukavemet kaybına neden olur.

AWS D1.2/D1.2M — Yapısal Kaynak Kodu — Alüminyum — yapısal alüminyum bileşenlerin Kaynağını yöneten Amerikan Kaynak Topluluğu Standartıdır. Mevcut sürüm AWS D1.2:2014'tür. Tasarım gerilimine maruz kalan alüminyum yapılar için prosedür nitelendirmesini, kaynakçı nitelendirmesini, imalatı ve muayene gereksinimlerini kapsar. Standart, bina iskeletleri, kafes kirişler, köprüler, vinç yapıları ve mimari bileşenler dahil olmak üzere yapısal uygulamalardaki dövme ve dökme alüminyum alaşımlarına uygulanır.

D1.2, D1.1'e benzer şekilde düzenlenmiştir ancak alüminyumun çeliğe kıyasla temel olarak farklı metalurjik davranışını ele alır. Alüminyum yüksek termal iletkenliğe (çeliğin yaklaşık dört katı), erimeden önce görünür renk değişikliğine, sıcak çatlamayı teşvik eden dar bir katılaşma Sıcaklık aralığına ve ısıl işlem görebilen temper koşullarında aşırı ısınmaya karşı hassasiyete sahiptir. Bu özellikler, çelik kodlarından farklı Kaynak yaklaşımları, farklı nitelendirme değişkenleri ve farklı muayene kriterleri gerektirir.

Standart, yapısal alüminyum için çeşitli Kaynak Proseslerini kapsar. Gazaltı Kaynağı (GMAW), daha yüksek biriktirme oranları ve otomatik uygulamalar için uygunluğu nedeniyle üretim Kaynağı için birincil prosestir. Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW), daha ince kesitler, kök pasolar ve kritik birleştirmeler için hassas ısı kontrolü sağlar. Değişken polariteli Plazma Ark Kaynağı (PAW-VP) ve Sürtünme Karıştırma Kaynağı (FSW) da kapsanmaktadır. Saplama Kaynağı, belirli bağlantı uygulamaları için dahil edilmiştir. Örtülü Elektrot Ark Kaynağı (SMAW) dahil değildir çünkü alüminyum SMAW Elektrotları korozyona neden olan higroskopik akı kalıntısı üretir ve yapısal kalite gereksinimleri için pratik değildir.

D1.2'deki Ön Isıtma Gereksinimleri

D1.2 Sınırlar Maksimum preheat and interpass to 250 degrees F (120 degrees C) for heat-treatable aluminum alloys and 5000-series Al-Mg alloys containing more than 3% Mg, and holding times at Sıcaklık shall not exceed 15 minutes. This is the opposite philosophy from D1.1, where preheat prevents hydrogen cracking by slowing cooling. In aluminum, excessive preheat can cause hot cracking and overaging of susceptible alloys.

Alüminyum Kaynağında Ön Isıtma, çeliktekinden farklı bir amaca hizmet eder. D1.1 kapsamındaki çelik Kaynağında, Ön Isıtma hidrojen kaynaklı soğuk çatlamayı önlemek için Soğuma Hızını yavaşlatır. Alüminyumda, birincil endişe, birleştirme alanından nemi uzaklaştırmak ve Ana Malzemeyi termal şoku azaltan bir Sıcaklığa getirmektir, hidrojen çatlamasını önlemek değil. Alüminyum, sıvı halde o kadar yüksek hidrojen çözünürlüğüne sahiptir ki, hidrojen, çelikte olduğu gibi Kaynak Metali içinde hapsolmak yerine katılaşma sırasında kaçar.

For heat-treatable aluminum alloys and 5000-series Al-Mg alloys containing more than 3% Mg, AWS D1.2 establishes a maximum preheat and Pasolar Arası Sıcaklık of 250°F (120°C), and holding times at this temperature shall not exceed 15 minutes. This upper limit and time restriction exist because exceeding them can cause overaging, hot-cracking susceptibility, and mechanical property degradation in susceptible alloys. A 6061-T6 plate preheated above 250°F can lose 30 to 50 percent of its yield Dayanım permanently, with no recovery possible without full solution heat treatment and artificial aging.

Çoğu uygulama için Minimum Ön Isıtma, sadece nemi gidermek ve metali çiğ noktasının üzerine çıkarmaktır. Soğuk hava koşullarında (32°F / 0°C'nin altında), orta bir Sıcaklığa Ön Isıtma, birleştirme yüzeylerinde yoğuşmayı önler. Sıcaklık ölçümü, alüminyum için derecelendirilmiş temas termometreleri veya Sıcaklık gösteren tebeşirler kullanılarak yapılmalıdır. Kızılötesi termometreler, doğru okumalar sağlamak için yansıtıcı alüminyum yüzeyler için emisyon düzeltmesi gerektirir.

Sıcak Çatlama ve İlave Metal Seçimi

Sıcak çatlama, alüminyumda birincil Kaynak Defect endişesidir, hidrojen çatlaması değil. İlave Metal seçimi kritiktir: ER4043 (Al-Si), 6xxx alaşımlarında sıcak çatlamaya daha iyi direnç gösterirken, ER5356 (Al-Mg) 5xxx alaşımları için daha yüksek mukavemet ve daha iyi renk uyumu sağlar. D1.2 Tablo 4.2 İlave Metal gereksinimlerini belirtir.

Sıcak çatlama (katılaşma çatlaması), alüminyum Kaynağında baskın Çatlak mekanizmasıdır ve D1.2'nin belirli İlave Metal nitelendirmesi gerektirmesinin birincil nedenidir. Sıcak çatlaklar, Kaynak Metali katılaştığında ve büzüldüğünde oluşur ve katılaşan taneler arasındaki kalan sıvı film çekme gerilmesini sürdüremez. Çatlak tipik olarak Kaynak merkez hattında veya bir Kaynak pasosunun sonundaki kraterde görünür.

İlave Metal seçimi, alüminyumdaki sıcak çatlama için birincil mühendislik kontrolüdür. En yaygın iki yapısal alüminyum İlave Metal, ER4043 (alüminyum-silikon) ve ER5356 (alüminyum-magnezyum)'dur. ER4043 yaklaşık %5 silikon içerir, bu da katılaşma Sıcaklık aralığını düşürür ve daha iyi akışkanlık sağlayarak sıcak Çatlak Hassasiyetini azaltır. ER5356 yaklaşık %5 magnezyum içerir, bu da daha yüksek Kaynak Metali mukavemeti ve daha iyi korozyon direnci sağlar ancak daha geniş bir katılaşma aralığına sahiptir. Aralarındaki seçim, Ana Malzeme alaşımına, servis ortamına ve kaynaklı parçanın anodize edilip edilmeyeceğine bağlıdır (ER5356, Ana Malzeme rengine uyacak şekilde anodize olurken, ER4043 koyu renk alır).

D1.2, İlave Metalin Ana Malzeme alaşımıyla uyumluluğunu gerektirir. 6061 Ana Malzemeyi ER4043 İlave Metal ile kaynaklamak, Ana Malzemeden daha düşük mukavemete ancak mükemmel Çatlak direncine sahip bir Kaynak üretir. 6061 üzerinde ER5356 kullanmak, daha yüksek Kaynak mukavemeti ancak biraz daha yüksek Çatlak Hassasiyeti sağlar. 5xxx Ana Malzemeleri (5083, 5086, 5456) kaynaklamak 5xxx İlave Metallerini gerektirir — 5xxx alaşımlarında 4043 kullanmak, Kaynakta sünekliği ve tokluğu azaltan kırılgan bir Al-Mg2Si intermetalik bileşik üretebilir.

D1.2'deki Alaşım Aileleri

D1.2, iki ana alaşım ailesini kapsar. 5083 ve 5086 gibi 5xxx serisi (Al-Mg) alaşımları ısıl işlem görmez, işlenerek sertleştirilir ve denizcilik ve basınçlı kap uygulamalarında kullanılır. 6061 ve 6063 gibi 6xxx serisi (Al-Mg-Si) alaşımları ısıl işlem görebilir ve yapısal ekstrüzyonlarda ve mimari uygulamalarda kullanılır.

5xxx Serisi (Alüminyum-Magnezyum)

5xxx alaşımları ısıl işlem görmez, yani mukavemetleri çökelme sertleşmesi yerine katı çözelti sertleşmesi ve iş sertleşmesinden gelir. 5083, 5086, 5454 ve 5456 gibi alaşımlar, deniz yapıları, kimyasal depolama tankları ve ulaşım ekipmanları dahil olmak üzere korozyon direnci gerektiren yapısal uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Bu alaşımlar, Kaynak sonrası iyi mukavemetlerini korurlar çünkü Isıdan Etkilenen Bölge (HAZ) tavlanmış (O temper) duruma geri döner ve 5xxx alaşımlarının tavlanmış mukavemeti, iş sertleşmiş mukavemetine nispeten yakındır. 5xxx alaşımları için İlave Metaller tipik olarak ER5183, ER5356 veya ER5556'dır.

6xxx Serisi (Alüminyum-Magnezyum-Silikon)

6xxx alaşımları ısıl işlem görebilir ve yapısal ekstrüzyonlarda, mimari uygulamalarda ve hafif ölçülü yapısal elemanlarda yaygın olarak kullanılır. 6061-T6 ve 6063-T6 en yaygın yapısal kalitelerdir. Bu alaşımlar, Kaynak sırasında Isıdan Etkilenen Bölgede önemli mukavemet kaybı yaşarlar — tipik olarak T6 koşulu akma mukavemetinin %40 ila %50'si — çünkü Kaynak ısısı, T6 temper mukavemetini sağlayan magnezyum-silikon çökeltilerini aşırı yaşlandırır. Kaynaklı durumdaki Isıdan Etkilenen Bölgenin mukavemeti, birleşimin tasarım kapasitesini yönetir. Birkaç hafta içinde doğal yaşlanma yoluyla bir miktar mukavemet geri kazanımı meydana gelir, ancak tam geri kazanım, imal edilmiş yapılar için nadiren pratik olan Kaynak Sonrası Isıl İşlem ve yapay yaşlandırma gerektirir.

D1.2 Kapsamında Prosedür Nitelendirmesi

D1.2, tüm Kaynak Prosedürlerinin testle nitelendirilmesini gerektirir. D1.1'in aksine, alüminyum için ön nitelikli WPS yolu yoktur — her WPS, tahribatlı muayene ile prosedür nitelendirme testi ile desteklenmelidir. Temel değişkenler alaşım ailesi, İlave Metal, Kaynak Prosesi ve koruyucu gaz bileşimini içerir.

AWS D1.2, tüm Kaynak Prosedürü spesifikasyonlarının testle nitelendirilmesini gerektirir. Çelik için Clause5 altında ön nitelikli WPS yolu sağlayan D1.1'in aksine, D1.2'de ön nitelikli muafiyet yoktur — her prosedür prosedür nitelendirme testi ile desteklenmelidir. Nitelendirme Test Kuponu, WPS parametreleri kullanılarak kaynaklanmalı ve ardından geçerli Kabul Kriterlerine göre test edilmelidir, tipik olarak çekme testleri, bükme testleri ve makroetch muayenesini içerir.

D1.2'deki temel değişkenler Ana Malzeme alaşım grubu, İlave Metal Sınıflandırması, Kaynak Prosesi, koruyucu gaz bileşimi, pozisyon, Kalınlık aralığı, Ön Isıtma Sıcaklığı ve birleştirme tasarımını içerir. Herhangi bir temel değişkenin nitelikli aralığın ötesinde değişmesi, yeni bir Test Kuponu ile yeniden nitelendirme gerektirir. Kalınlık, pozisyon ve Ana Malzeme grupları için nitelendirme aralıkları Standartta tanımlanmıştır ve tek bir prosedür nitelendirmesinin ne kadar geniş uygulanabileceğini belirler.

Kaynakçı Performans Nitelendirmesi, her kaynakçı veya Kaynak operatörünün nitelikli bir WPS kullanarak sağlam alüminyum kaynakları üretme yeteneğini göstermesini gerektirir. Test, geçerli pozisyonda bükme testini veya radyografik muayeneyi geçen bir Test Kuponu üretmeyi gerektirir. Alüminyum Kaynağı, çelikten önemli ölçüde farklı teknik gerektirir — yüksek termal iletkenlik hızlı ısı dağılımına neden olur, bu da Kaynak Havuzunu korumak için daha yüksek ilerleme hızları ve farklı torç açıları gerektirir.

TIG (GTAW) Alüminyum Tekniği — Neden Çelikten Farklı Görünüyor?

D1.2 yapısal gereksinimleri belirler ancak TIG dalga formu ayarlarını reçete etmez — teknik, nitelikli bir WPS içinde kaynakçının kararıdır. Alüminyum kaynakları iyi görünebilir ancak Ana Malzemeden ayrılabilir çünkü alüminyum oksit (Al₂O₃) 3.700°F civarında erirken, Ana Malzeme 1.220°F'de erir. AC akımı oksidi temizler; kaynakçı EN/EP dengesini ayarlar.

Temizleme Problemi ve AC Çözümü

AC TIG'de, akım Elektrot-negatif (EN), ısıyı Kaynak Havuzuna yönlendiren, ve Elektrot-pozitif (EP), oksidi Ana Malzemeden kaldıran arasında değişir. Yeterli EP olmadan, oksit yerinde kalır ve İlave Metal, metalurjik olarak asla birleşmeyen kirli bir yüzeye yapışır — üst üste dizilmiş madeni paralar gibi görünen şey, bir ayırıcı filmin üzerinde durur. Çok fazla EP ile, Tungsten aşırı ısınır ve Kaynak Havuzu kirlenir. Bir TIG makinesindeki “AC dengesi” kontrolü bu EN/EP yüzdesini ayarlar. Çoğu alüminyum işi, Tungsteni yakmadan temiz bir Kaynak Havuzu için %65 ila %80 EN (buna karşılık %35 ila %20 EP) civarında çalışır. Miller ve ESAB'dan gelen satıcı rehberliği, Tungstenin kaba geri eridiği zaman — EP döngüsünün çok uzun olduğunun bir işareti — daha yüksek EN yüzdesine (%70 ila %90) geçmeyi açıklar. Bu yüzdeler genel TIG tekniğidir, D1.2 Kod gereksinimleri değildir.

AC'de Tungsten Seçimi

Saf Tungsten (yeşil bant), transformatör tabanlı makinelerde AC TIG alüminyum için eski bir seçimdi çünkü doğal olarak top şeklinde bir uç oluşturur, bu da AC'de Ark stabilitesi sağlar. Genişletilmiş denge ve AC frekans kontrolüne sahip modern invertör tabanlı makineler, sivri veya kesik %2 seriyum veya %2 lantanlı Tungsten ile daha iyi çalışır — bunlar keskin bir Ark tutar, başlangıçları iyileştirir ve kaynakçının ısıyı birleşime hassas bir şekilde yönlendirmesine olanak tanır, Isıdan Etkilenen Bölge genişliğini azaltır. D1.2 Tungsten tipini belirtmez. D1.2 §4.6, koruyucu gazın AWS A5.32'ye uymasını gerektirir ve Tablo 4.4, imalat sırasında zorunlu teknik gereksinimleri belirtir — metal transfer modu, torç duruşu, yön (dikeyde yukarı doğru) ve Maksimum tek geçişli Köşe Kaynağı Boyutu. Tungsten hazırlığı, denge yüzdesi ve argon akış hızı, kaynakçının bu Tablo 4.4 sınırları içinde aldığı teknik kararlardır.

Neden Alüminyum Kaynakları Estetik Açıdan Muayeneden Geçerken Kırma Testinde Başarısız Olur?

Bu, alüminyum kaynakçı nitelendirme kırma testlerinde tekrarlayan arıza modudur: Kaynak ayağında Ana Malzemeden temiz bir şekilde ayrılan, temiz, eşit aralıklı madeni paralar sırası. Görünür Kaynak, EN fazında büyüdü ancak alttaki Ana Malzeme ile asla birleşmedi, çünkü ya oksit kaldırılmadı (yetersiz EP) ya da Ana Malzeme Kaynak Havuzunun altında asla ergime Sıcaklığına ulaşmadı. Teşhis, Çatlak yüzeyinin kendisidir — eğer kırılma gümüş parlaklığında ve görünür Ana Malzeme ergimesi yoksa, Kaynak oksit üzerinde duruyordu. Eğer Çatlak, kaba lifli bir yüzey gösteren Kaynak Metali içinden geçiyorsa, birleşme meydana geldi ancak Kaynak boğazı yük için yetersizdi, bu da AC tekniğinden ziyade İlave Metal seçimi ve birleştirme geometrisine işaret eder.

D1.2 Diğer AWS Yapısal Kodlarıyla Nasıl Karşılaştırılır?

D1.2 alüminyum yapısal Kaynağını yönetirken, D1.1 Karbon Çeliğini yönetir. Temel fark: alüminyum Kaynağı sıcak çatlamayı önler (Ön Isıtma Maksimum 250 derece F ile sınırlıdır) oysa çelik Kaynağı hidrojen çatlamasını önler (Ön Isıtma Tablo 5.11'e göre gereklidir). D1.2 GMAW ve GTAW kullanır; D1.1 ayrıca SMAW, SAW ve FCAW'ye de izin verir.

D1.2 ve D1.1 (Çelik)

D1.1 governs Yapısal Çelik Kaynağı where the primary metallurgical concern is hydrogen-induced cracking in the Isıdan Etkilenen Bölge. D1.1 addresses this through mandatory preheat tables (Table 5.11) that require up to roughly 300°F based on Karbon Eşdeğeri, process hydrogen level, and material Kalınlık. D1.2 limits preheat and interpass to 250°F maximum for heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg because overheating damages those aluminum alloys. D1.1 prequalifies WPS procedures under Madde 5 for common steel joint configurations — D1.2 requires qualification Testi for every procedure. D1.1 permits SMAW, SAW, GMAW, and FCAW — D1.2 covers GMAW, GTAW, PAW-VP, FSW, and stud Kaynak but prohibits SMAW.

D1.2 ve D1.6 (Paslanmaz Çelik)

D1.6 covers structural stainless steel welding. Both D1.2 and D1.6 Paylaş the characteristic that heat input must be carefully limited rather than aggressively applied. D1.6 limits interpass temperature to 350°F for austenitic stainless steels to prevent sensitization. D1.2 limits preheat and interpass to 250°F for heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg to prevent alloy damage. Both codes require procedure qualification testing without a prequalified path. The atmospheric contamination control required for aluminum (moisture) differs from stainless steel (surface contamination causing loss of corrosion resistance).

D1.2 ve D1.9 (Titanyum)

D1.9 covers structural titanium welding. Both aluminum and titanium require careful atmosphere control during welding, but for different reasons. Aluminum requires clean, dry surfaces to prevent Gözeneklilik from hydrogen and oxide inclusions. Titanium requires inert atmosphere shielding on both sides of the Kaynak and trailing shields to prevent oxygen and nitrogen contamination that Nedenleri embrittlement. Both codes prohibit SMAW. D1.9 most commonly uses GTAW but also permits GMAW, PAW, EBW, and LBW, while D1.2 uses GMAW, GTAW, PAW-VP, SW, and FSW.

İlgili Standart Kılavuzları

• D1.2 Filler Metals — 4043, 5356, 5183 selection logic
• D1.2 Welder Qualification — Clause 3 Part D
• AWS D1.1 — Structural Steel
• AWS D1.3 — Sheet Steel
• AWS D1.4 — Reinforcing Steel
• AWS D1.6 — Stainless Steel
• AWS D1.8 — Seismic Supplement
• AWS D1.9 — Titanium
• ASME Section IX — Welding Qualification
• API 1104 — Pipeline Welding
• CSA W59 — Welded Steel Construction
• CSA W47.1 — Company Certification
• ASME IX P-Numbers Guide
• ASME IX F-Numbers Guide
• Pipeline Welding Requirements
• Ultrasonic Testing of Welds (NDE)
• Magnetic Particle Testing (NDE)
• D1.1 Preheat Calculator
• D1.4 Rebar Preheat Calculator
• D1.5 Bridge Preheat Calculator
• AWS D1.5 — Bridge Welding Code
• AS/NZS 1554 — Structural Steel Welding (Australian Standard)