Sârmă ER4043: specificații, aplicații și parametri de sudură

Ce este firul ER4043 și de ce contează conținutul de siliciu

Denumirea ER4043 ajută sistemul de clasificare a electrozilor/tijei AWS: „E” indică electrodul, „R” indică tija (funcționează ca ambele), „4043” îl plasează în familia de altele de aluminiu-siliciu din seria 4000.

În primul rând, siliciul scade punctul de topire al umpluturii de aluminiu, creând fluiditatea și acțiunea de umectare în bazinul de sudură. Un bazin de sudură 4043 curge mai ușor în golurile de îmbinare și geometriile canelurilor neregulate decât un material de umplutură cu siliciu mai scăzut, motiv pentru care ER4043 este preferat pentru îmbinări în afara poziției și pentru îmbinări cu potrivire variabilă. În al doilea rând, siliciul îngustează intervalul de solidificare a metalului de sudură - fereastra de temperatură dintre lichidus și solidus este redusă, ceea ce scade dramatic sensibilitatea la fisurare la cald (cracare prin solidificare). Acesta este principalul motiv pentru care ER4043 este utilizat pe altele din seria 6xxx, cum ar fi 6061, 6063 și 6082, care sunt ele însele susceptibile la fisurare la cald atunci când sunt sudate cu materiale de umplutură care lărgesc mai degrabă decât îngustează intervalul de solidificare. În al treilea rând, conținutul de siliciu produce o suprafață de cordon de sudură ușor mai închisă, cu tentă gri, care este o caracteristică cunoscută - sudurile anodizate 4043 par mai închise la culoare decât metalul de bază, ceea ce este relevant în aplicațiile arhitecturale și decorative în care aspectul sudurii contează după anodizare.

ER4043 Compoziție chimică și proprietăți mecanice

Următoarele tabele prezintă limitate chimice specificate AWS A5.10 și proprietățile mecanice așa cum sunt depozitate pentru firul ER4043. Acestea sunt valorile față de care testele de certificare ar trebui verificate atunci când se califică un nou furnizor.

Compatibilitatea metalelor de bază — Ce altelee ER4043 sudează cel mai bine

ER4043 nu este compatibil universal cu toate celelalteele de aluminiu. Conținutul său ridicat de siliciu îl face excelent pentru unele familii de altele și nepotrivit sau limitat pentru altele. Următoarea defalcare acoperă cele mai frecvente familii de metal comune întâlnite în lucrările de fabricație și reparații:

• Seria 6xxx (6061, 6063, 6082, 6005): Aplicația principală pentru ER4043. Acestea altele conțin magneziu și siliciu ca elemente de întărire, iar intervalul lor de solidificare este strâns egal de umplutură 4043. Rezistența la fisurare la cald în 6061-T6 sudat cu ER4043 este semnificativ mai bun decât cu ER5356. Tratamentul termic post-sudare al îmbinărilor 6061 sudate cu ER4043 este posibil și permite recuperarea parțială a rezistenței T6 - zona de sudare poate atinge aproximativ 60-70% din rezistența metalului de bază dupa solutie si tratament in varsta.
• Seria 3xxx (3003, 3004): Compatibilitate bună. ER4043 sudează 3003 și 3004 fără fisurare la cald, iar sudura rezultată are o rezistență acceptabilă la coroziune pentru aplicațiile tipice 3xxx (conducte HVAC, schimbătoare de căldură, vase de gătit). Forța este adecvată pentru serviciul structural.
• Seria 1xxx (1100, 1050, 1070): Compatibil și utilizare în mod obișnuit pentru aluminiu 1100, unde ER4043 oferă o fluiditate mai bună și o rezistență mai ușoară mai mare la sudare decât un material de umplutură pur 1xxx. Folosit în echipamentele chimice și de prelucrare a alimentelor unde rezistența la coroziune a metalului de bază este factorul de proiectare.
• Seria 2xxx (2024, 2014, 2219): Utilizare restricționată — ER4043 poate fi folosit pe 2219 cu grijă, dar majoritatea altora 2 considerate nesudate sau necesită selecție specifică de umplutură. Nu utilizați pe 2024 fără a consulta un inginer de sudură.
• Seria 5xxx (5052, 5083, 5086, 5456): Nerecomandat. Când ER4043 este depus pe altele 5xxx care conțin mai mult de 3% magneziu (5083, 5086, 5456), metalul de sudură rezultat conține Mg2Si în exces, care precipită la limita granulelor și reduce sever ductilitatea și rezistența la coroziune. Utilizați ER5356 sau ER5183 pentru lucrări structurale 5xxx.
• Seria 7xxx (7005, 7039): Limitat și specific aplicației. ER4043 este o persoană folosită pe celelalte sudabile 7xxx, dar compoziția cu conținut scăzut de magneziu înseamnă că zona de sudură nu poate răspunde la întărirea în vârstă după sudare la fel de eficient ca materiale de umplutură cu Mg mai mare. Consultați fișa tehnică a altora.

ER4043 vs ER5356 — Alegerea firului potrivit pentru aplicația dvs

Cele mai comune două fire de sudură din aluminiu sunt ER4043 și ER5356, iar selecția dintre ele este una dintre deciziile cel mai frecvent manipulate greșit în fabricarea aluminiului. Nu sunt interschimbabile, iar alegerea corectă are efecte semnificative asupra fisurilor, rezistenței și performanței de service.

Regula practică de decizie: utilizați ER4043 atunci când sudați altele 6xxx unde riscul de fisurare este principala preocupare, unde sudarea va avea o temperatură ridicată sau unde este planificat un tratament termic după sudare. Utilizați ER5356 atunci când metalul de bază este un aliaj structural 5xxx, atunci când este necesară rezistența maximă la depozitare sau când potrivirea culorilor după anodizare este importantă din motivul estetice.

Parametrii de sudare MIG pentru firul ER4043

Sârma ER4043 este disponibilă în diametre standard de bobină MIG de 0,030 inchi (0,8 mm), 0,035 inchi (0,9 mm), 0,047 inchi (1,2 mm) , și 1/16 in (1,6 mm). Selectarea diametrului firului este determinată de grosimea metalului de bază și de intervalul de amperaj al aparatului de sudură. Următorii parametri sunt puncte de pornire pentru sudarea în poziție plană și orizontală pe metal de bază curat 6061-T6:

Cerințe cheie ale procesului care diferă de sudarea MIG din oțel și care trebuie respectate cu ER4043:

• Utilizați gaz de protecție 100% argon: Fără CO2 sau amestecuri de gaze - CO2 oxidează violent aluminiul și produce o sudură contaminată. Argon pur la un debit de 35–50 CFH (17–24 L/min) este standard pentru majoritatea aplicațiilor MIG. Pentru volum mai mari de îmbinări sau condiții exterioare cu vânt, creșteți la 55–60 CFH.
• Utilizați o căptușeală MIG din teflon sau nailon: Suprafața moale și cu frecare redusă a sârmei ER4043 face ca aceasta să se cuibărească și să se blocheze în căptușeli standard din oțel. O căptușeală de teflon pentru sârmă de aluminiu este obligatorie pentru alimentarea fiabilă a sârmei, în special pentru o lungime mai mare de 8 picioare (2,4 m). Înlocuiți frecvent vârful de contact - aluminiul este mai moale decât oțelul și uzează mai repede vârful oval.
• Unghiul de împingere, nu tragerea: MIG din aluminiu ar trebui să fie rulat cu o tehnică de împingere (forehand) - pistolul înclinat cu 10-15 grad în direcția de mers. Un unghi de tragere (backhand) prinde gazul de protecție argon în spatele bazinului de sudură, provocând incluziuni de porozitate și oxidare în cordon.
• Pre-curățați agresiv: Oxidul de aluminiu se formează imediat pe orice suprafață expusă și are un punct de topire de 2,072°C — mult peste punctul de topire al metalului de bază (660°C). Periați îmbinarea cu o perie din oțel inoxidabil (dedicată numai aluminiului - niciodată oțel carbon), apoi ștergeți cu acetonă imediat înainte de sudare. Nu atingeți suprafața curățată cu mâinile goale.
• Preîncălziți pentru secțiuni groase: Pe metal de bază peste 6 mm grosime, preîncălziți până la 100–150°C (212–302°F) pentru a reduce gradientul termic și a preveni porozitatea cauzată de solidificarea rapidă a zonei exterioare de sudare înainte ca bazinul să fie complet degazat. Nu depășiți 180°C pe altele 6xxx în starea T6 - supraînvechirea începe peste această temperatură și reduce răspunsul la tratamentul termic.

Sudarea TIG cu tijă ER4043 — Tehnica și dimensiunile tijei

Ca o clasificare „ER” (electrod/tijă), Sârmă ER4043 este, de asemenea, furnizat ca tije TIG cu lungimea tăiată, de obicei în Lungimi de 36 inchi (914 mm). la diametru de 1/16 in, 3/32 in și 1/8 in (1,6, 2,4 și 3,2 mm). Sudarea TIG cu ER4043 este preferată pentru lucrări de precizie, reparații în secțiuni subțiri și aplicații care necesită cel mai bun aspect posibil de sudură și aport minim de căldură.

• Utilizați curent alternativ: Aluminiul TIG necesită AC (curent alternativ) pentru a asigura acțiunea de curățare catodică a stratului de oxid de aluminiu. Semiciclul pozitiv explodează oxidul de la suprafață; semiciclul negativ încălzește wolfram. A 60–75% EN (electrod negativ). este optim pentru toate aplicațiile — mai mult EN produce un arc mai îngust, mai fierbinte, cu o penetrare mai bună; mai mult EP mărește curățarea cu oxid în detrimentul duratei de viață a tungstenului.
• Folosiți un electrod de wolfram pur sau de tungsten cu zirconiu: Tungsten pur (bandă verde) formează un capăt sferic în timpul sudării AC, care este stabil și preferabil electrozilor ceriați sau toriați, care sunt proiectați pentru aplicații DC. Tungstenul cu zirconiu (bandă albă) transportă un curent mai mare decât tungstenul pur și este preferat pentru aplicații de curent alternativ cu amperaj mai mare. Slefuiți electrodul până la un punct contondent înainte de a forma bila - nu utilizați mai întâi pe DC.
• Diametrul tijei raportat la metalul de bază: Ca un ghid brut, diametrul tijei trebuie să se potrivească să fie cu o dimensiune sub grosimea metalului de bază până la aproximativ 4 mm. Pentru metalul de bază de 2 mm, este adecvată o tijă de 1/16 inchi (1,6 mm); pentru metal de bază de 4–6 mm, 3/32 in (2,4 mm); pentru 6–10 mm, 1/8 in (3,2 mm). Tijele cu diametrul mai mare folosit pe material subțire răcesc bazinul de sudare și provoacă lipsă fuziunii.
• Pornire de înaltă frecvență și fără zgârieturi: Utilizați întotdeauna pornirea arcului de înaltă frecvență (HF) - niciodată pornire prin atingere sau pornire prin zgârietură pe TIG din aluminiu. Pornirea prin zgârieturi contaminează electrodul cu oxid de aluminiu, care apoi transferă incluziunile de wolfram în sudură. Pornirea HF inițiază arcul la un spațiu definit fără contact cu electrodul.

Depozitare, manipulare și prevenire a porozității firului ER4043

Porozitatea - golurile de gaz prinse în sudarea solidificată - este cel mai frecvent defect de calitate în sudarea aluminiului, iar starea firului ER4043 este un factor principal care contribuie. Oxidul de aluminiu și hidroxidul de aluminiu hidratat de pe suprafața firului sunt principalele surse de porozitate; ambele pot fi prevenite cu depozitarea și manipularea corectă:

• A se pastra in ambalaje sigilate pana la utilizare: Sârmă ER4043 și tija absorb umezeala din aerul umed în câteva ore de la deschiderea pachetului. O bobină de sârmă lăsată pe mașina MIG într-un magazin umed peste noapte poate dezvolta suficient hidroxid de suprafață pentru a provoca porozitate vizibilă la sudarea a doua zi. Păstrați bobinele deschise într-o pungă sigilată cu o pungă de desicare. Readuceți tijele TIG tăiate în tubul lor original sigilat. Un cuptor cu tije încălzite (60°C / 140°F) este cea mai bună soluție de depozitare pe termen lung în medii umede.
• Inspectați suprafața firului înainte de utilizare: Noul fir ER4043 ar trebui să aibă o suprafață strălucitoare, ușor metalică-argintie. Sârma care pare alb tern, are pulbere albă vizibilă la suprafață sau are sâmburi vizibile ar trebui respins - stratul de oxid/hidroxid de suprafață este deja dezvoltat și va provoca porozitate, indiferent de efortul de curățare a metalului de bază.
• Nu folosiți sârmă sau tije care au fost umede: Umiditatea absorbită în stratul de hidroxid de aluminiu de pe suprafața firului se descompune în hidrogen atomic în timpul sudării. Hidrogenul are o solubilitate extrem de mare în aluminiul lichid, dar o solubilitate aproape de zero în aluminiul solid - gazul precipitat sub formă de pori în timpul solidificării. Chiar și o expunere scurtă la ploaie sau la condens pe o tijă TIG o face nepotrivită pentru sudarea în producție fără reuscare.
• Raza minimă de îndoire pentru manipularea sârmei: ER4043 se întărește la îndoire — firul moale de aluminiu se îndoiește ireversibil dacă este îndoit la o răză mai mică de aproximativ 10 × diametrul său . Sârma îndoită provoacă avans inconsecvent, lungime neregulată a arcului și depunere variabilă în sudarea MIG. Nu forțați niciodată o bobină să se desfășoare trăgând firul într-un unghi - alimentați dintr-un suport de bobină montat suficient, care permite rotația liberă.