Welding of Aluminum Alloy 신복식 (주) 고려용접재료 Aluminum Alloys • Strain hardening alloys (1XXX, 3XXX, 5XXX) – Work hardening gives strength – Annealing of this may reduce strength in the HAZ (to the annealed value – use this in design) • Precipitation hardening alloys (2XXX, 6XXX, 7XXX) – Precipitates of controlled size and distribution give
strength – Can overage precipitates and soften HAZ during welding (equivalent to T4 condition)
2 Alloy Group Material 특성
1000 시리즈 순 Al로서, 내식성이 좋고, 광의 반사성, 열의 도전성이 뛰어나 다. 강도는 낮지만 용접 및 성형가공이 쉽다. 2000 시리즈 Cu를 주첨가 성분으로 한 것에 Mg등을 함유한 열처리 합금이 다. 열처리에 따라 강도는 높지만 내식성 및 용접성이 떨어지는 것이 많다. (단 2219 합금의 용접성은 우월하다.) Rivet접합에 의한 구조물, 특히 항공기재로서 이용된다. 3000 시리즈 Mn을 주첨가 성분으로 한 냉각가공에 의해 각종 성질을 갖는 비 열처리 합금이다. 순 Al에 비해 강도는 약간 높고, 용접성, 내식 성, 성형 가공성 등도 좋다. 4000 시리즈 Si를 주첨가 성분으로 한 비열처리 합금이다. 용접 재료로서 이용된다. 5000 시리즈 Mg를 주첨가 성분으로 한 강도가 높은 비열처리 합금이다. 용접성이 양호하고 해수 분위기에서도 내식성이 좋다. 6000 시리즈 Mg와 Si를 주첨가 성분으로 한 열처리 합금이다. 용접성, 내식성이 양호하며 형재 및 관 등 구조물에 널리 이용되고 있다. 7000 시리즈 Zn을 주첨가 성분으로 하지만, 여기에 Mg을 첨가한 고강도 열처리 합금이다. 3 Numbering System Alloy Type Remark 1000 Series Pure Aluminum over 99.00% Non Heat Treatable 2000 Series Al – Cu Alloy Heat Treatable 3000 Series Al – Si Alloy Non Heat Treatable 4000 Series Al – Mn Alloy Filler Wire 5000 Series Al – Mg Alloy Non Heat Treatable 6000 Series Al – Mg – Si Alloy Heat Treatable 7000 Series Al – Zn Alloy Heat Treatable 8000 Series Other Al Alloy Heat Treatable 9000 Series Spare to be used later Designation Finish Condition F As Wrought O Normalized H Work Hardened T Heat Treated Aluminum Alloy Numbering Thermally treated to produce stable tempers • T1 Naturally aged • T2 Cold worked and naturally aged • T3 Solution heat treated, cold worked and naturally aged • T4 Solution heat treated and naturally aged • T5 Artificially aged • T6 Solution heat treated and artificially aged • T7 Solution heat treated and stabilized • T8 Solution heat treated, cold worked and artificially aged • T9 Solution heat treated, artificially aged and cold worked • T10 Cold worked and artificially aged 4 TYPICAL AS-WELDED MECHANICAL PROPERTIES OF GMAW WELDED BUTT JOINTS Difficulties of Al alloy welding • Aluminum oxide surface coating. • High thermal conductivity. (4X of CS) • High thermal expansion coefficient. (2X of CS) • Low melting temperature. (480 ~ 660℃) • The absence of color change as temperature approaches the melting point. 5 Electric Conductivity of Al Alloys Aluminum Beverage Can 6 Aluminum Alloy 5XXX Al-Mg Alloy 알루미늄 합금의 합금 성분에 따른 균열 발생성 7 Weldability of Aluminum Alloys • Most of the wrought grades in the 1XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX and medium strength 7XXX can be fusion welded by TIG, MIG and oxyfuel processes • 2XXX and high strength 7XXX alloys are not weldable • Prone to liquation and solidification cracking 알루미늄 합금의 온도별 강도 변화 8 알루미늄 합금의 온도별 열전도도 변화 비열처리 알루미늄합금의 용접부 경도 분포 9 비열처리 알루미늄합금의 용접부 단면 비열처리 알루미늄합금의 모재 조직 10 비열처리 알루미늄합금의 용접부 단면 조직 비열처리 알루미늄합금의 용접부 단면 미세 조직 11 비열처리 알루미늄합금의 용접부 단면 Strength Incensement in Aluminum Alloy (上) and Dispersion Strengthening in Low Carbon Steel (下) 12 Porosity in Aluminum Weldmetal Solidification Crack in Aluminum Weldmetal 알루미늄합금의 수소 고용도 13 각 금속의 1기압 수소에 대한 흡수량과 온도 Liquidation Crack at Grain Boundary in Aluminum Weld 14 알루미늄-구리 합금의 상태도 Crack Prevention of Al Alloy • Choose the right filler metal for the job • Keep the aluminum clean • Stop-drill the ends of tears • Clamp the joint carefully • Tack-weld or skip-weld the joint first • End the weld properly 15 Filler Metal Alloy Selection Guide Question & Comment For future discussion, please contact me via E-mail : Jinhee.Lee.PE@gmail.com