Полное руководство по техническим характеристикам алюминиевого сплава 5356

Введение

5356 — это стандартный сплав с содержанием 5% магния алюминий Присадочный сплав для сварки основных металлов серии 5xxx — он не является конструкционным деформируемым сплавом, а представляет собой присадочную проволоку, пруток и электродный сплав. Высокое содержание Mg (4,5–5,5%) соответствует химическому составу сплавов 5083, 5086, 5056 и 5456, обеспечивая совместимость зоны сварки по коррозионным свойствам и механическим характеристикам с основным металлом. Данное руководство охватывает спецификацию, варианты состояния (temper) и порядок выбора между 5356 и 4043 для различных основных металлов и условий эксплуатации.

Химический состав

• Магний: 4,5–5,5%
• Марганец: 0,05–0,2%
• Железо: ≤0,4%
• Кремний: ≤0,25%
• Медь: ≤0,1%
• Хром: 0,05–0,2%
• Цинк: ≤0,1%
• Титан: 0,06–0,2%
• Остальное: Алюминий

Основные свойства

Эксплуатационные характеристики присадочного материала

Сплав 5356 разработан для плавления, растекания и затвердевания с образованием сварного шва, соответствующего химическому составу и коррозионному потенциалу основного металла серии 5xxx. Содержание Mg на уровне ~5% обеспечивает предел прочности при растяжении в наплавленном состоянии, сопоставимый со сплавами 5083 и 5086 в состоянии после сварки — как правило, 240–290 МПа (предел прочности при растяжении) в зависимости от разбавления и параметров сварки. Низкое содержание кремния позволяет избежать образования хрупких интерметаллических фаз, которые могут формироваться в системах Mg-Si.

Коррозионная совместимость

Основная причина выбора 5356 вместо универсальных присадочных материалов, таких как 4043, — электрохимическая совместимость: сварные соединения серии 5xxx, выполненные с применением 5356, устойчивы к гальванической коррозии в морской воде, поскольку присадочный материал и основной металл имеют схожий коррозионный потенциал. Использование 4043 для сварки сплава 5083 в морских условиях, например, создает более анодный сварной шов, который корродирует преимущественно — это реальный риск отказа при строительстве судов и лодок.

Прочность на сдвиг

Типичный предел прочности при сдвиге поперек шва составляет приблизительно 180–190 МПа (26 ksi) — выше, чем у присадочного материала 4043 (как правило, ~140 МПа), и достаточно для большинства конструкционных сварных соединений в морской и автомобильной промышленности, где расчетная нагрузка проходит через горловину шва.

Реакция на анодирование

Сварные соединения, выполненные с применением 5356, дают более равномерный вид после анодирования по сравнению с соединениями, сваренными с 4043, поскольку богатый магнием сварной шов реагирует на анодирование аналогично богатому магнием основному металлу. Для архитектурной и декоративной сварки алюминия, где важен внешний вид, согласованность цвета лучше при использовании 5356.

Присадочный материал 5356 против 4043

Это наиболее распространенное решение при выборе присадочного материала для сварки алюминия:

• 5356: Для основных металлов серии 5xxx (5083, 5086, 5052, 5454, 5456), где важны коррозионная совместимость, прочность сварного шва и соответствие при анодировании. Стандартный присадочный материал для морских и конструкционных применений.
• 4043: Для основных металлов серии 6xxx (6061, 6063) и общего производства алюминиевых изделий. Более низкая температура плавления, лучшая текучесть и меньший риск горячих трещин — но менее прочный и менее совместимый по коррозионным свойствам с основными металлами серии 5xxx.

Правило: подбирайте содержание Mg в присадочном материале к основному металлу. Основной металл 5xxx → присадочный материал 5356. Основной металл 6xxx → 4043 или 5356 в зависимости от условий анодирования и эксплуатации. Никогда не используйте 4043 для сварки морских конструкций из сплавов 5xxx — несоответствие по гальванической коррозии является известным механизмом отказа.

Распространенные состояния

• O: Отожженное состояние — максимальная формуемость для подачи проволоки и намотки на катушку. Наиболее мягкое состояние.
• H18: Полное упрочнение — состояние с наивысшей прочностью, обычно используется для проволоки, которая подается через сварочную горелку без чрезмерной деформации перед дугой.
• H32: Четвертьнагартованное и стабилизированное состояние — балансирует подаваемость с умеренным уровнем прочности, предпочтительно для ручного TIG-прутка, где сварщик подает материал вручную.

Критерии применимости: Да/Нет

Используйте эту краткую справочную таблицу, чтобы определить, является ли 5356 правильным присадочным материалом для данной задачи.

Применять — используйте 5356, когда:

• Основной металл — сплав серии 5xxx (5083, 5086, 5052, 5454, 5056, 5456) — 5356 соответствует содержанию Mg и сохраняет коррозионную совместимость в зоне сварки. Типичные применения: судовые панели, морские топливные баки, конструкционное строительство лодок и яхт.
• Условия эксплуатации включают воздействие морской воды или морской атмосферы — электрохимическое соответствие между присадочным материалом 5356 и основным металлом 5xxx предотвращает преимущественную коррозию зоны сварки.
• Планируется анодирование после сварки и важна равномерность цвета по шву — 5356 обеспечивает лучшее соответствие при анодировании, чем 4043, на основных металлах 5xxx и многих 6xxx.
• Требуется более высокая прочность при сдвиге в состоянии после сварки (~190 МПа), чем может обеспечить 4043 (~140 МПа) — конструкционные сварные соединения, где путь нагрузки проходит через горловину шва, выигрывают от более высокой прочности присадочного материала.

Не применять — не используйте 5356, когда:

• Основной металл — литейный сплав серии 6xxx (например, 356, 319) с высоким содержанием кремния — 4043 является стандартным присадочным материалом для ремонта отливок, и состав, богатый Si, предотвращает горячие трещины в отливках.
• Высокообъемная автоматизированная сварка экструзионных профилей из 6061, где текучесть и трещиностойкость важнее коррозионной совместимости — содержание кремния в 4043 обеспечивает лучшую текучесть сварочной ванны и меньшую склонность к горячим трещинам при производственной сварке сплавов 6xxx.
• Присадочный материал будет основным несущим конструкционным материалом вне сварного соединения — 5356 не является деформируемым конструкционным сплавом и не должен указываться как основной лист, плита или пруток.

Приложения

• Морская отрасль — конструкционная сварка судов и лодок, обшивка корпуса, изготовление топливных и водяных баков
• Автомобильная промышленность — грузовые прицепы, цистерны, сварка алюминиевых рам
• Сосуды под давлением — сварные конструкции из 5083 и 5454, требующие коррозионной совместимости
• Архитектура — сварные алюминиевые конструкции, где соответствие цвета при анодировании является требованием спецификации

Заключение

5356 алюминий не является конструкционным сплавом — это стандартный присадочный материал для сварки основных металлов серии 5xxx, выбранный потому, что его химический состав с ~5% Mg обеспечивает тот же коррозионный потенциал, аналогичную прочность в состоянии после сварки и лучшее соответствие при анодировании по сравнению с универсальными присадочными материалами, такими как 4043. Компромисс заключается в том, что это только присадочный материал — выбор основного металла определяет инженерное решение, а 5356 следует за ним, чтобы зона сварки работала так же, как остальная часть детали.

Компания Linsy Aluminum поставляет 5356 в виде проволоки (на катушках для MIG и отрезков для TIG), прутка и электродов, с возможностью изготовления нестандартных диаметров и упаковки при низких минимальных объемах заказа. Сертификат MTC и сертификация химического состава являются стандартными для каждого заказа. Если проект включает конкретный диаметр присадочной проволоки или вес катушки, отправьте спецификацию сварки для технического анализа.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между присадочными материалами 5356 и 4043?

5356 — это присадочный материал Al-5%Mg для сварки основных металлов серии 5xxx — он соответствует химическому составу и коррозионному потенциалу сплавов 5083, 5052, 5454 и аналогичных. 4043 — это присадочный материал Al-5%Si для сварки основных металлов серии 6xxx — лучшая текучесть, но меньшая прочность и отсутствие коррозионной совместимости с морскими сплавами 5xxx. Правило: основной металл 5xxx → 5356; основной металл 6xxx → 4043 (или 5356, если важно соответствие при анодировании).

Можно ли использовать 5356 для сварки алюминия 6061?

Да — 5356 может использоваться для 6061 и, как правило, обеспечивает лучшее соответствие цвета при анодировании, чем 4043. Однако 4043 часто предпочтителен для высокообъемной производственной сварки 6061, поскольку содержание кремния снижает риск горячих трещин и улучшает текучесть сварочной ванны. Для конструкционных сварных соединений из 6061 выбор зависит от того, что важнее: внешний вид после анодирования или трещиностойкость.

Подвергается ли 5356 термической обработке?

Нет — 5356, как и все распространенные алюминиевые присадочные сплавы, не упрочняется термической обработкой. Прочность сварного шва обеспечивается содержанием Mg в твердом растворе. Последующая термическая обработка узла повлияет на основной металл, но не вызовет дисперсионное твердение самого присадочного материала 5356.

Какие процессы сварки совместимы с присадочным материалом 5356?

5356 совместим с GTAW (TIG), GMAW (MIG) и плазменной дуговой сваркой. Поставляется в виде проволоки на катушках для MIG и прутка мерной длины для TIG. Стандартный защитный газ — аргон или аргонно-гелиевая смесь. Убедитесь, что диаметр проволоки и состояние (O, H18 или H32) соответствуют сварочной горелке и системе подачи.

Подходит ли 5356 для морской сварки?

Да — для сварки сплавов серии 5xxx в морских условиях (корпуса и баки из 5083, 5086, 5052) 5356 является стандартным присадочным материалом. Содержание Mg создает электрохимическое соответствие с основным металлом, поэтому зона сварки не становится преимущественным местом коррозии в морской воде. Использование 4043 для морских сварных швов на сплавах 5xxx создает риск гальванической коррозии зоны шва — известный механизм отказа в судостроении.