Dây ER4043: Thông số kỹ thuật, ứng dụng & thông số hàn

Dây ER4043 là gì và tại sao hàm lượng silicon lại quan trọng

Ký hiệu ER4043 tuân theo hệ thống phân loại điện cực/thanh AWS: "E" biểu thị điện cực, "R" biểu thị thanh (nó hoạt động như cả hai), "4043" xếp nó vào nhóm hợp kim nhôm-silicon dòng 4000. Hàm lượng silicon cao - lên tới 6% - về cơ bản xác định hoạt động của dây trong quá trình hàn theo ba cách:

Đầu tiên, silicon làm giảm điểm nóng chảy của chất độn nhôm, cải thiện tính lưu động và hoạt động làm ướt trong vũng hàn. Bể hàn 4043 dễ dàng chảy vào các khe hở của mối nối và các hình dạng rãnh không đều hơn so với chất độn có hàm lượng silicon thấp hơn, đó là lý do tại sao ER4043 được ưu tiên sử dụng cho hàn lệch vị trí và cho các mối nối có độ khít khác nhau. Thứ hai, silicon thu hẹp phạm vi hóa rắn của kim loại mối hàn - khoảng nhiệt độ giữa chất lỏng và chất rắn giảm xuống, điều này làm giảm đáng kể độ nhạy nứt nóng (nứt hóa rắn). Đây là lý do chính khiến ER4043 được sử dụng trên các hợp kim dòng 6xxx như 6061, 6063 và 6082, bản thân chúng dễ bị nứt nóng khi hàn với chất độn mở rộng thay vì thu hẹp phạm vi hóa rắn. Thứ ba, hàm lượng silicon tạo ra bề mặt hạt hàn có màu xám, sẫm hơn một chút, đây là một đặc điểm đã biết - mối hàn 4043 được anot hóa có vẻ tối hơn so với kim loại gốc, điều này có liên quan đến các ứng dụng kiến ​​trúc và trang trí trong đó hình thức mối hàn sau anot hóa là vấn đề quan trọng.

ER4043 Thành phần hóa học và tính chất cơ học

Các bảng sau đây trình bày các giới hạn hóa học được chỉ định của AWS A5.10 và các đặc tính cơ học được ký gửi cho dây ER4043. Đây là những giá trị mà kết quả kiểm tra chứng nhận cần được xác minh khi đánh giá chất lượng của một nhà cung cấp mới.

Khả năng tương thích kim loại cơ bản - Hợp kim nào ER4043 hàn tốt nhất

ER4043 không tương thích phổ biến với tất cả các hợp kim nhôm. Hàm lượng silicon cao làm cho nó trở nên tuyệt vời đối với một số họ hợp kim và không phù hợp hoặc bị hạn chế đối với những họ khác. Bảng phân tích sau đây bao gồm các họ kim loại cơ bản phổ biến nhất gặp phải trong công việc chế tạo và sửa chữa:

• Dòng 6xxx (6061, 6063, 6082, 6005): Ứng dụng chính cho ER4043. Các hợp kim này chứa magie và silicon làm nguyên tố tăng cường và phạm vi hóa rắn của chúng gần giống với chất độn 4043. Khả năng chống nứt nóng của 6061-T6 được hàn bằng ER4043 tốt hơn đáng kể so với ER5356. Có thể xử lý nhiệt sau hàn cho 6061 mối nối được hàn bằng ER4043 và cho phép phục hồi một phần cường độ T6 - vùng hàn có thể đạt tới khoảng 60–70% độ bền kim loại cơ bản sau khi giải pháp và xử lý tuổi.
• Dòng 3xxx (3003, 3004): Khả năng tương thích tốt. Mối hàn ER4043 3003 và 3004 không bị nứt nóng và mối hàn thu được có khả năng chống ăn mòn chấp nhận được đối với các ứng dụng 3xxx điển hình (ống dẫn HVAC, bộ trao đổi nhiệt, dụng cụ nấu ăn). Sức mạnh là đủ cho dịch vụ phi kết cấu.
• Dòng 1xxx (1100, 1050, 1070): Tương thích và thường được sử dụng cho nhôm 1100, trong đó ER4043 mang lại tính lưu động tốt hơn và độ bền mối hàn cao hơn một chút so với chất độn 1xxx nguyên chất. Được sử dụng trong các thiết bị chế biến thực phẩm và hóa chất trong đó khả năng chống ăn mòn của kim loại cơ bản là yếu tố quyết định thiết kế.
• Dòng 2xxx (2024, 2014, 2219): Hạn chế sử dụng - ER4043 có thể được sử dụng cẩn thận trên 2219, nhưng hầu hết các hợp kim 2xxx được coi là không hàn được hoặc yêu cầu lựa chọn chất độn cụ thể. Không sử dụng vào năm 2024 mà không hỏi ý kiến ​​kỹ sư hàn.
• Dòng 5xxx (5052, 5083, 5086, 5456): Không được khuyến khích. Khi ER4043 được lắng đọng trên hợp kim 5xxx chứa hơn 3% magie (5083, 5086, 5456), kim loại mối hàn thu được chứa quá nhiều Mg2Si, kết tủa ở ranh giới hạt và làm giảm nghiêm trọng độ dẻo và khả năng chống ăn mòn. Sử dụng ER5356 hoặc ER5183 cho công việc kết cấu 5xxx.
• Dòng 7xxx (7005, 7039): Hạn chế và ứng dụng cụ thể. ER4043 đôi khi được sử dụng trên các hợp kim 7xxx có thể hàn được, nhưng thành phần có hàm lượng magie thấp có nghĩa là vùng hàn không thể đáp ứng với quá trình đông cứng sau hàn một cách hiệu quả như chất độn có hàm lượng Mg cao hơn. Tham khảo bảng dữ liệu hợp kim.

ER4043 so với ER5356 — Chọn dây phù hợp cho ứng dụng của bạn

Hai loại dây hàn nhôm phổ biến nhất là ER4043 và ER5356, và việc lựa chọn giữa chúng là một trong những quyết định sai lầm thường gặp nhất trong chế tạo nhôm. Chúng không thể thay thế cho nhau và sự lựa chọn chính xác có ảnh hưởng đáng kể đến độ nứt, độ bền và hiệu suất sử dụng.

Quy tắc quyết định thực tế: sử dụng ER4043 khi hàn hợp kim 6xxx trong đó nguy cơ nứt là mối quan tâm hàng đầu, khi mối hàn sẽ chịu nhiệt độ cao hoặc khi lên kế hoạch xử lý nhiệt sau hàn. Sử dụng ER5356 khi kim loại cơ bản là hợp kim kết cấu 5xxx, khi yêu cầu cường độ lắng đọng tối đa hoặc khi việc phối màu sau anot hóa là quan trọng vì lý do thẩm mỹ.

Thông số hàn MIG cho dây ER4043

Dây ER4043 có sẵn với đường kính ống MIG tiêu chuẩn là 0,030 inch (0,8 mm), 0,035 inch (0,9 mm), 0,047 inch (1,2 mm) và 1/16 inch (1,6 mm). Việc lựa chọn đường kính dây được quyết định bởi độ dày kim loại cơ bản và phạm vi cường độ dòng điện của máy hàn. Các thông số sau đây là điểm bắt đầu để hàn vị trí phẳng và nằm ngang trên kim loại cơ bản 6061-T6 sạch:

Các yêu cầu chính về quy trình khác với hàn MIG thép và phải được tuân thủ với ER4043:

• Sử dụng khí bảo vệ 100% argon: Không có CO2 hoặc khí hỗn hợp - CO2 oxy hóa nhôm mạnh mẽ và tạo ra mối hàn bị nhiễm bẩn. Argon tinh khiết với tốc độ dòng chảy 35–50 CFH (17–24 L/phút) là tiêu chuẩn cho hầu hết các ứng dụng MIG. Đối với thể tích mối nối lớn hơn hoặc điều kiện ngoài trời nhiều gió, hãy tăng lên 55–60 CFH.
• Sử dụng lớp lót Teflon hoặc nylon MIG: Bề mặt mềm, ít ma sát của dây ER4043 khiến dây bị mắc kẹt trong các lớp lót thép tiêu chuẩn. Lớp lót Teflon được xếp hạng dành cho dây nhôm là bắt buộc để cấp dây đáng tin cậy, đặc biệt đối với dây chạy dài hơn 8 feet (2,4 m). Thay thế đầu tiếp xúc thường xuyên - nhôm mềm hơn thép và làm mòn đầu tiếp xúc hình bầu dục nhanh hơn.
• Góc đẩy, không kéo: Nhôm MIG nên được chạy bằng kỹ thuật đẩy (thuận tay) - súng nghiêng 10–15 độ theo hướng di chuyển. Một góc kéo (trái tay) giữ khí bảo vệ argon phía sau vũng hàn, gây ra các tạp chất xốp và oxy hóa trong hạt.
• Làm sạch trước một cách tích cực: Nhôm oxit hình thành ngay lập tức trên bất kỳ bề mặt tiếp xúc nào và có điểm nóng chảy là 2.072°C - cao hơn nhiều so với điểm nóng chảy của kim loại cơ bản (660°C). Chải dây bằng bàn chải thép không gỉ (chỉ dành riêng cho nhôm - không bao giờ dùng cho thép cacbon), sau đó lau bằng axeton ngay trước khi hàn. Không chạm vào bề mặt đã được làm sạch bằng tay trần.
• Làm nóng trước cho các phần dày: Trên kim loại nền có độ dày trên 6 mm, làm nóng trước đến 100–150°C (212–302°F) để giảm độ dốc nhiệt và ngăn ngừa độ xốp gây ra bởi sự đông cứng nhanh chóng của vùng hàn bên ngoài trước khi bể được khử khí hoàn toàn. Không vượt quá 180°C đối với hợp kim 6xxx ở điều kiện T6 — quá trình lão hóa bắt đầu ở trên nhiệt độ này và làm giảm phản ứng xử lý nhiệt.

Hàn TIG bằng que ER4043 - Kỹ thuật và kích thước que

Là phân loại "ER" (điện cực/que), Dây ER4043 cũng được cung cấp dưới dạng thanh TIG có chiều dài cắt, thường ở dạng Chiều dài 36 inch (914 mm) ở các đường kính 1/16 inch, 3/32 inch và 1/8 inch (1,6, 2,4 và 3,2 mm). Hàn TIG với ER4043 được ưu tiên cho các công việc chính xác, sửa chữa các chi tiết mỏng và các ứng dụng yêu cầu hình thức mối hàn đẹp nhất có thể và lượng nhiệt đầu vào tối thiểu.

• Sử dụng dòng điện xoay chiều: Nhôm TIG yêu cầu AC (dòng điện xoay chiều) để cung cấp tác dụng làm sạch catốt trên lớp oxit nhôm. Nửa chu kỳ dương làm nổ oxit khỏi bề mặt; nửa chu kỳ âm làm nóng vonfram. A Cân bằng 60–75% EN (điện cực âm) là tối ưu cho hầu hết các ứng dụng - nhiều EN hơn tạo ra hồ quang hẹp hơn, nóng hơn với khả năng xuyên thấu tốt hơn; nhiều EP hơn sẽ làm tăng khả năng làm sạch oxit nhưng lại làm giảm tuổi thọ của vonfram.
• Sử dụng điện cực vonfram tinh khiết hoặc vonfram zirconia: Vonfram nguyên chất (dải màu xanh lá cây) tạo thành một đầu bi trong quá trình hàn AC ổn định và thích hợp hơn các điện cực ceerated hoặc thorated, được thiết kế cho các ứng dụng DC. Vonfram zirconia (dải trắng) mang dòng điện cao hơn vonfram nguyên chất và được ưu tiên cho các ứng dụng AC có cường độ dòng điện cao hơn. Mài điện cực đến một điểm cùn trước khi tạo thành quả bóng - trước tiên không sử dụng trên DC.
• Đường kính thanh so với kim loại cơ bản: Là một hướng dẫn thô, đường kính thanh phải phù hợp hoặc thấp hơn một kích thước so với độ dày kim loại cơ bản lên đến khoảng 4 mm. Đối với kim loại cơ bản 2 mm, thanh 1/16 in (1,6 mm) là phù hợp; đối với kim loại cơ bản 4–6 mm, 3/32 in (2,4 mm); cho 6–10 mm, 1/8 in (3,2 mm). Các thanh có đường kính lớn hơn được sử dụng trên vật liệu mỏng sẽ làm lạnh bể hàn và gây ra sự thiếu nhiệt hạch.
• Khởi động tần số cao và không có vết xước: Luôn sử dụng khởi động bằng hồ quang tần số cao (HF) — không bao giờ khởi động bằng cách chạm hoặc khởi động bằng vết xước trên TIG nhôm. Khi bắt đầu có vết xước, điện cực sẽ bị nhiễm oxit nhôm, sau đó chất này chuyển các tạp chất vonfram vào mối hàn. Khởi động HF bắt đầu hồ quang ở một khoảng cách xác định mà không tiếp xúc với điện cực.

Lưu trữ, xử lý và ngăn chặn độ xốp cho dây ER4043

Độ xốp - lỗ rỗng khí bị mắc kẹt trong mối hàn đông đặc - là khiếm khuyết về chất lượng phổ biến nhất trong hàn nhôm và tình trạng dây ER4043 là yếu tố góp phần chính. Nhôm oxit và nhôm hydroxit ngậm nước trên bề mặt dây là nguồn tạo ra độ xốp chính; cả hai đều có thể phòng ngừa được bằng cách bảo quản và xử lý đúng cách:

• Bảo quản trong bao bì kín cho đến khi sử dụng: Dây 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.
• Kiểm tra bề mặt dây trước khi sử dụng: Dây ER4043 mới phải có bề mặt sáng, hơi ánh bạc. Dây có màu trắng xỉn, có lớp bột trắng nhìn thấy được trên bề mặt hoặc có vết rỗ nhìn thấy được thì nên loại bỏ - lớp oxit/hydroxit bề mặt đã phát triển và sẽ gây ra độ xốp bất kể nỗ lực làm sạch trên kim loại cơ bản.
• Không sử dụng dây hoặc que đã bị ướt: Độ ẩm hấp thụ vào lớp hydroxit nhôm trên bề mặt dây bị phân hủy thành hydro nguyên tử trong quá trình hàn. Hydro có độ hòa tan cực cao trong nhôm lỏng nhưng độ hòa tan gần như bằng 0 trong nhôm rắn - khí kết tủa dưới dạng lỗ rỗng trong quá trình hóa rắn. Ngay cả khi tiếp xúc với mưa hoặc ngưng tụ trong thời gian ngắn trên que TIG cũng khiến nó không phù hợp để hàn trong sản xuất mà không sấy khô lại.
• Bán kính uốn cong tối thiểu để xử lý dây: ER4043 cứng lại khi uốn - dây nhôm mềm sẽ bị xoắn không thể phục hồi nếu bị uốn cong ở bán kính nhỏ hơn xấp xỉ 10× đường kính của nó . Dây bị xoắn gây ra việc cấp dây không đều, chiều dài hồ quang thất thường và sự lắng đọng thay đổi trong hàn MIG. Không bao giờ ép ống cuộn thư giãn bằng cách kéo dây theo một góc - nạp từ giá đỡ ống cuộn được gắn đúng cách cho phép xoay tự do.