Войти
Алюминиевые сплавы часто выбирают из-за их высокого отношения прочности к весу, устойчивости к коррозии, низкой стоимости, высокой термической стойкости. и электропроводность. Существует множество методов соединения алюминия, включая механические крепления, сварку, склеивание, пайку, пайку и сварка трением с перемешиванием (FSW) и т. д. В зависимости от стоимости и прочности соединения используются различные методы. Кроме того, можно выполнять комбинации процессов, чтобы обеспечить средства для трудных для соединения сборок и уменьшить определенные ограничения процесса.
Пример алюминиевой авиационной панели Простым и дешевым методом соединения алюминия является использование механических крепежных элементов (например, болтов и гаек). Обычно в основном материале просверливается отверстие и внутрь помещается крепеж. Этот тип соединения требует наличия некоторого материала внахлест для соединения. Можно использовать алюминиевые заклепки или болты и гайки; однако для приложений с высокими напряжениями потребуется крепежный материал более высокой прочности, такой как 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 различных материалов может привести к растрескиванию из-за термической усталости из-за различных коэффициентов теплового расширения. Поскольку сборка постоянно нагревается, напряжения могут увеличиваться и увеличивать монтажное отверстие. Обычное использование механических креплений - это клепка алюминиевых панелей на внешней стороне самолета.
Алюминий можно соединять с помощью различных клеев. Для алюминия может потребоваться определенная подготовка поверхности и пассивация для удаления любых нежелательных химических веществ с поверхности. Пассивация может быть такой же простой, как медицинский спирт или ультразвуковая очистка. Перед склеиванием необходимо провести сухую посадку, чтобы убедиться в правильности установки компонентов. Адгезивы могут потребовать тепла, давления или того и другого во время отверждения; однако нанесение клея должно производиться в соответствии с инструкциями производителя клея.
Наночастицы оксида алюминия, полученные путем биополимерной минерализации Для получения надлежащего адгезионного соединения 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 ослабляется. 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.
Выбор клея может зависеть от стоимости, прочности и необходимой пластичности. Любители обычно используют цианоакрилат (суперклей), эпоксидную смолу или JB Weld. Силикон также можно использовать там, где необходима гидроизоляция.
ВМС США 101018-N-6362C-056 Техник по обслуживанию корпуса 3-го класса Кристофер Пиццино ремонтирует сварку алюминиевой лодки на хвостовике. Большинство алюминиевых сплавов можно соединить сваркой. ; однако некоторые авиационные алюминиевые 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 герметизации. Для получения более подробной информации о параметрах сварки конструкционные коды сварки алюминия можно найти в AWS D1.2. Сварка алюминия обычно создает смягченную область в металле шва и зоне термического влияния. Для получения приемлемого материала для применения могут потребоваться дополнительные термические обработки. Промышленная сварка также широко применяется при соединении алюминия: сварка трением с перемешиванием, лазерная сварка и ультразвуковая сварка - вот некоторые из многих используемых процессов.
Автомобильный радиатор, соединенный пайкой. Алюминий можно паять 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 заметного изменения цвета перед плавлением. Подобно другим технологиям, прочный оксид алюминия может препятствовать правильному соединению. Для ослабления оксидов 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 магния могут «отравить» флюсы и снизить температуру плавления, что может привести к слабому соединению. В некоторых случаях алюминиевые детали можно плакировать другим материалом и паять с использованием более распространенной техники и присадочного материала. Паяные соединения требуют нахлеста деталей. Степень перекрытия может сильно повлиять на прочность соединения.
Сварка трением с перемешиванием - это процесс соединения в твердом состоянии, в котором используется неплавящийся инструмент для соединения двух торцевых деталей без плавления материала заготовки. Тепло генерируется трением между вращающимся инструментом и материалом заготовки, что приводит к размягчению области около 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. Он в основном использовался для обработки кованного или экструдированного алюминия и, в частности, для конструкций, которым требуется очень высокая прочность сварного шва.
