AWS D1.2 — كود اللحام الإنشائي for Aluminum
AWS D1.2 هو كود اللحام الهيكلي لسبائك الألومنيوم. يحكم تأهيل الإجراءات، واختبار أداء اللحام، ومتطلبات التصنيع، ومعايير الفحص لمكونات الألومنيوم الهيكلية باستخدام عمليات لحام GMAW و GTAW مع قيود صارمة على التسخين المسبق لمنع التشقق الساخن وفقدان القوة في السبائك القابلة للمعالجة الحرارية.
Key distinction: Unlike AWS D1.1 for steel where hydrogen-induced cracking drives التسخين المسبق متطلبات, D1.2 addresses hot cracking (solidification cracking) through controlled مدخل الحرارة and معدن الحشو selection. For heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg, preheat and interpass are capped at 250°F.
ما هو AWS D1.2؟
AWS D1.2 هو كود اللحام الهيكلي للألومنيوم، ويغطي عائلات السبائك من سلسلة 5xxx (Al-Mg) وسلسلة 6xxx (Al-Mg-Si). على عكس D1.1 للفولاذ، يحد D1.2 التسخين المسبق بحد أقصى 250 درجة فهرنهايت لأن الحرارة الزائدة تسبب التشقق الساخن وفقدان القوة في سبائك الألومنيوم القابلة للمعالجة الحرارية.
AWS D1.2/D1.2M — كود اللحام الإنشائي — الألومنيوم — هو المعيار الأمريكي لجمعية اللحام الذي يحكم لحام مكونات الألومنيوم الإنشائية. الإصدار الحالي هو AWS D1.2:2014. يغطي تأهيل الإجراءات، وتأهيل اللحام، ومتطلبات التصنيع، والفحص للهياكل الألومنيوم المعرضة لإجهاد التصميم. ينطبق المعيار على سبائك الألومنيوم المشغولة والمصبوبة في التطبيقات الإنشائية بما في ذلك إطارات المباني، والجمالونات، والجسور، وهياكل الرافعات، والمكونات المعمارية.
يتم تنظيم D1.2 بشكل مشابه لـ D1.1 ولكنه يعالج السلوك المعدني المختلف جوهريًا للألومنيوم مقارنة بالفولاذ. يتميز الألومنيوم بموصلية حرارية عالية (حوالي أربعة أضعاف الفولاذ)، ولا يوجد تغير مرئي في اللون قبل الانصهار، ونطاق درجة حرارة تصلب ضيق يعزز التشقق الساخن، وحساسية للحرارة الزائدة في ظروف المعالجة الحرارية. تتطلب هذه الخصائص مناهج لحام مختلفة، ومتغيرات تأهيل مختلفة، ومعايير فحص مختلفة عن أكواد الفولاذ.
يغطي المعيار العديد من عمليات اللحام للألومنيوم الإنشائي. لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) هو العملية الأساسية للحام الإنتاجي نظرًا لمعدلات ترسيبه الأعلى وملاءمته للتطبيقات الآلية. يوفر لحام القوس التنغستن بالغاز (GTAW) تحكمًا دقيقًا في الحرارة للأقسام الأرق، وتمريرات الجذر، والوصلات الحرجة. كما يتم تغطية لحام قوس البلازما بقطبية متغيرة (PAW-VP) ولحام الاحتكاك بالتحريك (FSW). يتم تضمين لحام المسامير للتطبيقات الخاصة بالتثبيت. لا يتم تضمين لحام القوس المعدني المحجب (SMAW) لأن أقطاب SMAW للألومنيوم تنتج بقايا تدفق استرطابية تسبب التآكل وغير عملية لمتطلبات الجودة الإنشائية.
متطلبات التسخين المسبق في D1.2
D1.2 حدود الحد الأقصى preheat and interpass to 250 degrees F (120 degrees C) for heat-treatable aluminum alloys and 5000-series Al-Mg alloys containing more than 3% Mg, and holding times at درجة الحرارة shall not exceed 15 minutes. This is the opposite philosophy from D1.1, where preheat prevents hydrogen cracking by slowing cooling. In aluminum, excessive preheat can cause hot cracking and overaging of susceptible alloys.
يخدم التسخين المسبق في لحام الألومنيوم غرضًا مختلفًا عنه في الفولاذ. في لحام الفولاذ بموجب D1.1، يبطئ التسخين المسبق معدل التبريد لمنع التشقق البارد الناتج عن الهيدروجين. في الألومنيوم، الشاغل الأساسي هو إزالة الرطوبة من منطقة الوصلة ورفع درجة حرارة المعدن الأساسي لتقليل الصدمة الحرارية، وليس منع تشقق الهيدروجين. يتمتع الألومنيوم بذوبانية عالية للهيدروجين في الحالة السائلة بحيث يهرب الهيدروجين أثناء التصلب بدلاً من أن يصبح محبوسًا في معدن اللحام كما يحدث في الفولاذ.
For heat-treatable aluminum alloys and 5000-series Al-Mg alloys containing more than 3% Mg, AWS D1.2 establishes a maximum preheat and درجة حرارة بين الممرات of 250°F (120°C), and holding times at this temperature shall not exceed 15 minutes. This upper limit and time restriction exist because exceeding them can cause overaging, hot-cracking susceptibility, and mechanical property degradation in susceptible alloys. A 6061-T6 plate preheated above 250°F can lose 30 to 50 percent of its yield المتانة permanently, with no recovery possible without full solution heat treatment and artificial aging.
الحد الأدنى للتسخين المسبق لمعظم التطبيقات هو ببساطة إزالة الرطوبة ورفع درجة حرارة المعدن فوق نقطة الندى. في ظروف الطقس البارد (أقل من 32°F / 0°C)، يمنع التسخين المسبق لدرجة حرارة معتدلة التكثف على أسطح الوصلة. يجب أن يستخدم قياس درجة الحرارة موازين حرارة تلامسية أو أقلام تحديد درجة الحرارة المصنفة للألومنيوم. تتطلب موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء تصحيح الانبعاثية لأسطح الألومنيوم العاكسة لتوفير قراءات دقيقة.
التشقق الساخن واختيار معدن الحشو
التشقق الساخن هو الشاغل الرئيسي لعيوب اللحام في الألومنيوم، وليس تشقق الهيدروجين. اختيار معدن الحشو أمر بالغ الأهمية: ER4043 (Al-Si) يقاوم التشقق الساخن بشكل أفضل على سبائك 6xxx، بينما يوفر ER5356 (Al-Mg) قوة أعلى وتطابقًا أفضل للألوان لسبائك 5xxx. يحدد D1.2 الجدول 4.2 متطلبات معدن الحشو.
التشقق الساخن (تشقق التصلب) هو آلية التشقق السائدة في لحام الألومنيوم والسبب الرئيسي الذي يتطلب D1.2 تأهيلًا محددًا لمعدن الحشو. تتشكل الشقوق الساخنة عندما يتصلب معدن اللحام وينكمش، ولا يمكن للفيلم السائل المتبقي بين الحبيبات المتصلبة تحمل الإجهاد الشد. يظهر الشق عادة عند خط الوسط للحام أو في الفوهة في نهاية تمريرة اللحام.
اختيار معدن الحشو هو التحكم الهندسي الأساسي للتشقق الساخن في الألومنيوم. أكثر مواد الحشو الهيكلية شيوعًا للألومنيوم هما ER4043 (الألومنيوم-السيليكون) و ER5356 (الألومنيوم-المغنيسيوم). يحتوي ER4043 على حوالي 5% سيليكون، مما يقلل من نطاق درجة حرارة التصلب ويوفر سيولة أفضل، مما يقلل من قابلية التشقق الساخن. يحتوي ER5356 على حوالي 5% مغنيسيوم، مما يوفر قوة معدن لحام أعلى ومقاومة أفضل للتآكل ولكنه يحتوي على نطاق تصلب أوسع. يعتمد الاختيار بينهما على السبيكة الأساسية، وبيئة الخدمة، وما إذا كان اللحام سيتم أنودته (ER5356 يتم أنودته ليتطابق مع لون المعدن الأساسي، بينما يتحول ER4043 إلى اللون الداكن).
يتطلب D1.2 توافق معدن الحشو مع سبيكة المعدن الأساسي. ينتج لحام المعدن الأساسي 6061 بمعدن حشو ER4043 لحامًا بقوة أقل من المعدن الأساسي ولكن بمقاومة ممتازة للتشقق. يوفر استخدام ER5356 على 6061 قوة لحام أعلى ولكن قابلية تشقق أعلى قليلاً. يتطلب لحام المعادن الأساسية 5xxx (5083، 5086، 5456) معادن حشو 5xxx — يمكن أن يؤدي استخدام 4043 على سبائك 5xxx إلى إنتاج مركب Al-Mg2Si بين معدني هش في اللحام يقلل من الليونة والمتانة.
عائلات السبائك في D1.2
يغطي D1.2 عائلتين رئيسيتين من السبائك. سبائك سلسلة 5xxx (Al-Mg) مثل 5083 و 5086 غير قابلة للمعالجة الحرارية، ويتم تقويتها بالعمل، وتستخدم في التطبيقات البحرية وأوعية الضغط. سبائك سلسلة 6xxx (Al-Mg-Si) مثل 6061 و 6063 قابلة للمعالجة الحرارية وتستخدم في البثق الهيكلي والتطبيقات المعمارية.
سلسلة 5xxx (الألومنيوم والمغنيسيوم)
سبائك 5xxx غير قابلة للمعالجة الحرارية، مما يعني أن قوتها تأتي من تقوية المحلول الصلب وتقوية العمل بدلاً من تقوية الترسيب. تستخدم سبائك مثل 5083، 5086، 5454، و 5456 بشكل شائع في التطبيقات الهيكلية التي تتطلب مقاومة للتآكل، بما في ذلك الهياكل البحرية، وخزانات التخزين الكيميائية، ومعدات النقل. تحافظ هذه السبائك على قوة جيدة بعد اللحام لأن المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) تعود إلى حالة التلدين (O temper)، وقوة التلدين لسبائك 5xxx قريبة نسبيًا من القوة المقواة بالعمل. معادن الحشو لسبائك 5xxx هي عادة ER5183، ER5356، أو ER5556.
سلسلة 6xxx (الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون)
سبائك 6xxx قابلة للمعالجة الحرارية وتستخدم على نطاق واسع في البثق الهيكلي، والتطبيقات المعمارية، والأعضاء الهيكلية الخفيفة. سبائك 6061-T6 و 6063-T6 هي الدرجات الهيكلية الأكثر شيوعًا. تتعرض هذه السبائك لفقدان كبير في القوة في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أثناء اللحام — عادة ما يتراوح من 40 إلى 50 بالمائة من قوة الخضوع لحالة T6 — لأن حرارة اللحام تسبب الشيخوخة المفرطة لترسبات المغنيسيوم والسيليكون التي توفر قوة T6. تحكم قوة HAZ بعد اللحام قدرة التصميم للمفصل. يحدث بعض استعادة القوة من خلال الشيخوخة الطبيعية على مدى عدة أسابيع، ولكن الاستعادة الكاملة تتطلب معالجة حرارية للمحلول بعد اللحام والشيخوخة الاصطناعية، وهو أمر نادرًا ما يكون عمليًا للهياكل المصنعة.
تأهيل الإجراءات بموجب D1.2
يتطلب D1.2 تأهيل جميع إجراءات اللحام عن طريق الاختبار. على عكس D1.1، لا يوجد مسار WPS مؤهل مسبقًا للألومنيوم — يجب أن يكون كل WPS مدعومًا باختبار تأهيل الإجراءات مع الفحص التدميري. تشمل المتغيرات الأساسية عائلة السبائك، ومعدن الحشو، وعملية اللحام، وتركيب غاز الحماية.
يتطلب AWS D1.2 تأهيل جميع مواصفات إجراءات اللحام عن طريق الاختبار. على عكس D1.1، الذي يوفر مسار WPS مؤهل مسبقًا بموجب Clause5 للفولاذ، لا يوجد لدى D1.2 إعفاء مؤهل مسبقًا — يجب أن يكون كل إجراء مدعومًا باختبار تأهيل الإجراءات. يجب لحام عينة اختبار التأهيل باستخدام معلمات WPS ثم اختبارها وفقًا لمعايير القبول المعمول بها، والتي تشمل عادة اختبارات الشد، واختبارات الانحناء، وفحص التآكل الكلي.
تشمل المتغيرات الأساسية في D1.2 مجموعة سبائك المعدن الأساسي، وتصنيف معدن الحشو، وعملية اللحام، وتركيب غاز الحماية، والموضع، ونطاق السماكة، ودرجة حرارة التسخين المسبق، وتصميم الوصلة. يتطلب أي تغيير في أي متغير أساسي يتجاوز النطاق المؤهل إعادة التأهيل بعينة اختبار جديدة. يتم تحديد نطاقات التأهيل للسماكة، والموضع، ومجموعات المعادن الأساسية في المعيار وتحدد مدى تطبيق تأهيل إجراء واحد.
يتطلب تأهيل أداء اللحام من كل لحام أو مشغل لحام إظهار القدرة على إنتاج لحامات ألومنيوم سليمة باستخدام WPS مؤهل. يتطلب الاختبار إنتاج عينة اختبار في الموضع المناسب تجتاز اختبار الانحناء أو الفحص الإشعاعي. يتطلب لحام الألومنيوم تقنية مختلفة بشكل كبير عن الفولاذ — الموصلية الحرارية العالية تسبب تبديدًا سريعًا للحرارة، مما يتطلب سرعات سفر أعلى وزوايا شعلة مختلفة للحفاظ على حوض اللحام.
تقنية لحام TIG (GTAW) للألومنيوم — لماذا تبدو مختلفة عن الفولاذ
يحدد D1.2 المتطلبات الهيكلية ولكنه لا يصف إعدادات شكل موجة TIG — التقنية هي قرار اللحام ضمن WPS مؤهل. يمكن أن تبدو لحامات الألومنيوم جيدة ولكنها تنكسر عن المعدن الأم لأن أكسيد الألومنيوم (Al2O3) ينصهر بالقرب من 3,700°F بينما ينصهر المعدن الأم عند 1,220°F. التيار المتردد ينظف الأكسيد؛ يقوم اللحام بضبط توازن EN/EP.
مشكلة التنظيف وحل التيار المتردد
في لحام TIG بالتيار المتردد، يتناوب التيار بين القطب السالب (EN)، الذي يدفع الحرارة إلى حوض اللحام، والقطب الموجب (EP)، الذي يرفع الأكسيد عن المعدن الأساسي. بدون EP كافٍ، يبقى الأكسيد في مكانه وتتجمع مادة الحشو على سطح ملوث لا يندمج معدنيًا أبدًا — ما يبدو وكأنه صف من العملات المعدنية المكدسة يجلس فوق طبقة عازلة. مع الكثير من EP، يسخن التنجستن بشكل مفرط ويتلوث حوض اللحام. يتحكم مفتاح "توازن التيار المتردد" في آلة TIG في نسبة EN/EP هذه. تعمل معظم أعمال الألومنيوم بحوالي 65 إلى 80 بالمائة EN (ما يعادل 35 إلى 20 بالمائة EP) للحصول على حوض لحام نظيف دون حرق التنجستن. تصف إرشادات البائعين من Miller و ESAB التحول نحو نسبة EN أعلى (70 إلى 90 بالمائة) عندما يذوب التنجستن مرة أخرى في الكوب — وهي علامة على أن دورة EP طويلة جدًا. هذه النسب هي تقنية TIG عامة، وليست متطلبات كود D1.2.
اختيار التنجستن على التيار المتردد
كان التنجستن النقي (الشريط الأخضر) هو الخيار التقليدي للحام TIG بالتيار المتردد للألومنيوم على الآلات القائمة على المحولات لأنه يشكل طرفًا كرويًا بشكل طبيعي، مما يوفر استقرار القوس على التيار المتردد. تعمل الآلات الحديثة القائمة على العاكس مع توازن ممتد وتحكم في تردد التيار المتردد بشكل أفضل مع التنجستن المدبب أو المقطوع بنسبة 2% سيرياتد أو 2% لانثانيد — هذه تحافظ على قوس حاد، وتحسن البدء، وتسمح للحام بتوجيه الحرارة بدقة إلى الوصلة مع تقليل عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة. لا يحدد D1.2 نوع التنجستن. يتطلب D1.2 §4.6 أن يتوافق غاز الحماية مع AWS A5.32، ويصف الجدول 4.4 متطلبات التقنية الإلزامية أثناء التصنيع — وضع نقل المعدن، واتجاه الشعلة، والاتجاه (صعودًا على العمودي)، وأقصى حجم للحام الزاوية بتمريرة واحدة. إعداد التنجستن، ونسبة التوازن، ومعدل تدفق الأرجون هي قرارات تقنية يتخذها اللحام ضمن حدود الجدول 4.4.
لماذا تنجح لحامات الألومنيوم في الفحص الجمالي وتفشل في اختبار الكسر
هذا هو نمط الفشل المتكرر في اختبارات كسر تأهيل اللحام للألومنيوم: صف من العملات المعدنية النظيفة والمتساوية المسافات التي تنكسر بشكل نظيف عن المعدن الأساسي عند طرف اللحام. نمت الخرزة المرئية خلال مرحلة EN ولكنها لم تندمج أبدًا في القاعدة الأساسية، إما لأن الأكسيد لم يرتفع (EP غير كافٍ) أو أن المعدن الأم لم يصل أبدًا إلى درجة حرارة الانصهار تحت حوض اللحام. التشخيص هو سطح الكسر نفسه — إذا كان الكسر فضيًا لامعًا بدون ذوبان مرئي للمعدن الأساسي، فإن الخرزة كانت تجلس على الأكسيد. إذا مر الكسر عبر معدن اللحام يظهر سطحًا ليفيًا خشنًا، فقد حدث الاندماج ولكن حلق اللحام كان صغيرًا جدًا بالنسبة للحمل، مما يشير إلى اختيار مادة الحشو وهندسة الوصلة بدلاً من تقنية التيار المتردد.
كيف يقارن D1.2 بأكواد AWS الهيكلية الأخرى
يحكم D1.2 لحام الألومنيوم الإنشائي بينما يحكم D1.1 الفولاذ الكربوني. الفرق الأساسي: لحام الألومنيوم يمنع التشقق الساخن (التسخين المسبق محدود بحد أقصى 250 درجة فهرنهايت) بينما يمنع لحام الفولاذ تشقق الهيدروجين (التسخين المسبق مطلوب لكل الجدول 5.11). يستخدم D1.2 GMAW و GTAW؛ يسمح D1.1 أيضًا بـ SMAW و SAW و FCAW.
D1.2 مقابل D1.1 (الفولاذ)
D1.1 governs لحام الفولاذ الإنشائي where the primary metallurgical concern is hydrogen-induced cracking in the المنطقة المتأثرة بالحرارة. D1.1 addresses this through mandatory preheat tables (Table 5.11) that require up to roughly 300°F based on مكافئ الكربون, process hydrogen level, and material السماكة. D1.2 limits preheat and interpass to 250°F maximum for heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg because overheating damages those aluminum alloys. D1.1 prequalifies WPS procedures under البند 5 for common steel joint configurations — D1.2 requires qualification اختبار for every procedure. D1.1 permits SMAW, SAW, GMAW, and FCAW — D1.2 covers GMAW, GTAW, PAW-VP, FSW, and stud اللحام but prohibits SMAW.
D1.2 مقابل D1.6 (الفولاذ المقاوم للصدأ)
D1.6 covers structural stainless steel welding. Both D1.2 and D1.6 مشاركة the characteristic that heat input must be carefully limited rather than aggressively applied. D1.6 limits interpass temperature to 350°F for austenitic stainless steels to prevent sensitization. D1.2 limits preheat and interpass to 250°F for heat-treatable alloys and 5000-series Al-Mg alloys above 3% Mg to prevent alloy damage. Both codes require procedure qualification testing without a prequalified path. The atmospheric contamination control required for aluminum (moisture) differs from stainless steel (surface contamination causing loss of corrosion resistance).
D1.2 مقابل D1.9 (التيتانيوم)
D1.9 covers structural titanium welding. Both aluminum and titanium require careful atmosphere control during welding, but for different reasons. Aluminum requires clean, dry surfaces to prevent المسامية from hydrogen and oxide inclusions. Titanium requires inert atmosphere shielding on both sides of the لحام and trailing shields to prevent oxygen and nitrogen contamination that أسباب embrittlement. Both codes prohibit SMAW. D1.9 most commonly uses GTAW but also permits GMAW, PAW, EBW, and LBW, while D1.2 uses GMAW, GTAW, PAW-VP, SW, and FSW.
| Aspect | D1.2 (Aluminum) | D1.1 (Steel) |
|---|---|---|
| Base metals | 5xxx/6xxx aluminum alloys | Carbon and low-alloy steels |
| Preheat/interpass cap | 250°F for heat-treatable + >3% Mg 5xxx alloys | Table 5.11 lookup |
| Primary concern | Hot cracking prevention | Hydrogen cracking prevention |
| Filler metal | ER4043, ER5356 (A5.10) | AWS A5.1/A5.18/A5.20 |
| Processes | GMAW, GTAW | SMAW, GMAW, FCAW, SAW, GTAW |
| Prequalified WPS? | No — all require testing | Yes (Clause 5) |
أدلة المعايير ذات الصلة
الأسئلة المتكررة
يحد AWS D1.2 التسخين المسبق بحد أقصى 250 درجة فهرنهايت (120 درجة مئوية)، ويجب ألا تتجاوز أوقات الاحتفاظ بهذه الدرجة 15 دقيقة قبل بدء اللحام. يمكن أن يؤدي تجاوز هذه الدرجة أو وقت الاحتفاظ إلى نمو الحبيبات وفقدان كبير في القوة في السبائك القابلة للمعالجة الحرارية مثل 6061-T6 و 6063-T6. على عكس الفولاذ حيث يكون التسخين المسبق الأعلى غالبًا مفيدًا، يجب التحكم في التسخين المسبق للألومنيوم بعناية لتجنب التلف المعدني.
يتمتع الألومنيوم بذوبانية عالية جدًا للهيدروجين في الحالة السائلة ولكن ذوبانية منخفضة جدًا في الحالة الصلبة، لذلك يهرب الهيدروجين أثناء التصلب بدلاً من أن يصبح محبوسًا كما يحدث في الفولاذ. آلية التشقق الأساسية في الألومنيوم هي التشقق الساخن (تشقق التصلب)، والذي يحدث عندما ينكمش معدن اللحام أثناء التصلب ولا يمكن للفيلم السائل المتبقي بين الحبيبات تحمل الإجهاد الشد. اختيار معدن الحشو هو التحكم الأساسي — تم تصميم مواد الحشو 4043 و 5356 لتقليل قابلية التشقق الساخن.
لا. لا يغطي AWS D1.2 لحام قوسي معدني محجب (SMAW) لتطبيقات الألومنيوم الإنشائية. العمليات المسموح بها هي لحام قوسي بالمعدن والغاز (GMAW)، ولحام قوسي بالتنجستن والغاز (GTAW)، ولحام قوس البلازما بقطبية متغيرة (PAW-VP)، ولحام المسامير (SW)، ولحام الاحتكاك بالتحريك (FSW — مغطى في البند 7). GMAW هي العملية الأكثر شيوعًا للحام الألومنيوم الإنتاجي نظرًا لمعدلات الترسيب الأعلى، بينما يفضل GTAW للأقسام الأرق وتمريرات الجذر حيث يلزم التحكم الدقيق في الحرارة.
يغطي AWS D1.1 لحام الفولاذ الإنشائي بينما يغطي D1.2 لحام الألومنيوم الإنشائي. المخاوف المعدنية مختلفة جوهريًا — يعالج D1.1 التشقق الناتج عن الهيدروجين من خلال جداول التسخين المسبق (الجدول 5.11)، بينما يعالج D1.2 التشقق الساخن من خلال اختيار معدن الحشو والتحكم في مدخل الحرارة. يحد D1.2 التسخين المسبق بحد أقصى 250 درجة فهرنهايت (120 درجة مئوية)، بينما يتطلب D1.1 التسخين المسبق حتى 400 درجة فهرنهايت للفولاذ عالي مكافئ الكربون. لا يسمح D1.2 بلحام قوسي معدني محجب (SMAW)، بينما يؤهل D1.1 إجراءات لحام قوسي معدني محجب (SMAW) مسبقًا.
يغطي AWS D1.2 سبائك الألومنيوم المشغولة والمصبوبة المستخدمة في التطبيقات الهيكلية، بشكل أساسي من سلسلة 5xxx (الألومنيوم والمغنيسيوم، مثل 5083، 5086، 5454، و 5456) وسلسلة 6xxx (الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون، مثل 6061، 6063، و 6082). سبائك 5xxx غير قابلة للمعالجة الحرارية وتحافظ على قوتها بعد اللحام، بينما سبائك 6xxx قابلة للمعالجة الحرارية وتتعرض لفقدان القوة في المنطقة المتأثرة بالحرارة ما لم يتم تطبيق المعالجة الحرارية بعد اللحام.
هذا هو الفشل الكلاسيكي لانصهار الأكسيد في لحام TIG بالتيار المتردد للألومنيوم. ينصهر أكسيد الألومنيوم السطحي (Al2O3) عند حوالي 3,700 درجة فهرنهايت بينما ينصهر المعدن الأم عند حوالي 1,220 درجة فهرنهايت. إذا كان توازن التيار المتردد يحتوي على وقت قطب موجب (EP) قليل جدًا، فإن عملية التنظيف التي ترفع الأكسيد عن المعدن الأساسي تكون غير كافية، وتتصلب حبة الحشو فوق طبقة أكسيد غير منصهرة دون أن تندمج معدنيًا. يمكن أن تبدو الحبة مكدسة بشكل مثالي، ولكن اختبار الكسر يقشرها بشكل نظيف لأنه لا يوجد رابط معدني تحتها. الحل هو زيادة وقت EP على شكل موجة التيار المتردد (نسبة EN أقل)، وسطح وصلة نظيف وجاف، والتأكد من أن المعدن الأم يصل إلى درجة حرارة الانصهار تحت حوض اللحام — وليس فقط تحت الحبة.
يوصي D1.2 الجدول 4.2 بـ ER4043 كمادة حشو قياسية للحامات الزاوية 6061-إلى-6061. يستخدم ER5356 (الألومنيوم-المغنيسيوم، حوالي 5 بالمائة مغنيسيوم) على نطاق واسع في الصناعة كبديل عندما تكون هناك حاجة إلى قوة قص أعلى ويسمح به بموجب D1.2 عندما تبرره متطلبات تطبيق محددة (ملاحظة الجدول 4.2 5) ومؤهل بموجب البند 3 لتأهيل الإجراءات. يعتمد الاختيار على ما يحمله اختبار الكسر. يتمتع ER5356 بقوة قص أعلى وليونة أعلى من ER4043 (الألومنيوم-السيليكون، حوالي 5 بالمائة سيليكون) — تؤكد إرشادات البائعين من ESAB و Hobart أن 5356 يتمتع بقوة قص أعلى بشكل ملحوظ على اللحامات الزاوية. لاختبار كسر يحمل اللحام الزاوية في القص أو الانحناء، 5356 هو الخيار الأكثر تحفظًا. ER4043 أكثر مقاومة للتشقق أثناء اللحام، وأسهل في التغذية، وينتج حبة أكثر سلاسة، ولكن قوة القص المنخفضة يمكن أن تتسبب في فشل حلق اللحام الصغير هندسيًا قبل أن يخضع المعدن الأساسي.
ليس كقاعدة عامة. يحدد D1.2 §4.9 الحد الأقصى للتسخين المسبق بـ 250 درجة فهرنهايت (120 درجة مئوية) للسبائك القابلة للمعالجة الحرارية بما في ذلك 6061-T6، مع تحديد أوقات الاحتفاظ بدرجة حرارة التسخين المسبق بـ 15 دقيقة. والسبب هو أن تجاوز 250 درجة فهرنهايت يؤدي إلى شيخوخة مفرطة لترسبات المغنيسيوم والسيليكون التي تمنح 6061 قوتها T6، وفقدان القوة الناتج في المنطقة المتأثرة بالحرارة يكون دائمًا بدون معالجة حرارية كاملة للمحلول. لمعظم أعمال 6061 ذات الأقسام الرقيقة، لا يلزم التسخين المسبق. للأقسام السميكة في الظروف الباردة، قم بتسخين الوصلة بما يكفي فقط لإزالة الرطوبة — غالبًا ما يكون منخفضًا يصل إلى 100 درجة فهرنهايت (38 درجة مئوية) — دون تجاوز الحد الأقصى 250 درجة فهرنهايت. الحد الأدنى هو إزالة الرطوبة، وليس التكييف المعدني.
يحدد إعداد توازن التيار المتردد في آلة لحام TIG مقدار كل دورة يكون فيها القطب سالبًا (EN، الاختراق) مقابل القطب موجبًا (EP، تنظيف الأكسيد). EP هو ما يزيل طبقة أكسيد الألومنيوم (Al2O3) قبل حوض اللحام حتى تتمكن مادة الحشو من الاندماج مع المعدن الأساسي؛ EN يدفع الحرارة إلى حوض اللحام للاندماج. القليل جدًا من EP ويظل الأكسيد في مكانه ويمنع الاندماج؛ الكثير جدًا من EP ويسخن التنجستن بشكل مفرط ويلوث حوض اللحام. تعمل معظم أعمال الألومنيوم الإنتاجية بنسبة 65 إلى 80 بالمائة EN (35 إلى 20 بالمائة EP). في آلات العاكس الحديثة، يمكن ضبط التوازن وتردد التيار المتردد بشكل مستقل، مما يسمح بتركيز أدق على حوض اللحام وتقليل عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة. هذه تقنية TIG عامة، وليست متطلبًا من كود D1.2 — يحكم D1.2 المتغيرات الأساسية والتأهيل ولكنه لا يصف إعدادات شكل موجة محددة.