ER4043 와이어: 사양, 응용 분야 및 개별 맞춤

ER4043 와이어의 정의 및 실리콘 함량이 중요한 이유

ER4043이라는 명칭은 AWS 전극/봉 분류 시스템을 따릅니다. "E"는 전극을 나타내고, "R"은 막대(둘 다 기능함)를 나타내고, "4043"은 4000 시리즈 알루미늄-실리콘 합금 제품군에 속합니다. 높은 실리콘 함량(최대 6%)은 기본적으로 세 가지 방식으로 용접 중 와이어의 동작을 결정합니다.

첫째, 실리콘은 알루미늄 필러의 녹는점을 낮추어 용접 풀의 유동성과 습윤 작용을 향상시킵니다. 4043 용접 풀은 실리콘 함량이 낮은 필러보다 접합 틈과 불규칙한 홈 형상으로 더 쉽게 흐르기 때문에 ER4043은 위치가 다른 용접과 가변 맞춤이 있는 접합에 선호됩니다. 둘째, 실리콘은 용접 금속의 응고 범위를 좁힙니다. 즉, 액상선과 고상선 사이의 온도 창이 줄어들어 열간 균열(응고 균열) 감도가 크게 낮아집니다. 이것이 ER4043이 6061, 6063, 6082와 같은 6xxx 계열 합금에 사용되는 주된 이유입니다. 이 합금은 응고 범위를 좁히기보다는 넓히는 필러로 용접할 때 열간 균열에 취약합니다. 셋째, 실리콘 함량은 약간 더 어둡고 회색을 띠는 용접 비드 표면을 생성하는데, 이는 알려진 특성입니다. 양극 산화 처리된 4043 용접은 모재보다 더 어둡게 나타납니다. 이는 양극 산화 후 용접 외관이 문제인 건축 및 장식 응용 분야와 관련이 있습니다.

ER4043 화학적 조성 및 기계적 성질

다음 표에는 AWS A5.10에 지정된 화학적 한계와 ER4043 와이어의 증착된 기계적 특성이 나와 있습니다. 이는 새로운 공급업체의 자격을 검증할 때 인증 테스트 결과를 확인해야 하는 값입니다.

비금속 호환성 - ER4043이 가장 잘 용접되는 합금

ER4043은 모든 알루미늄 합금과 보편적으로 호환되지는 않습니다. 실리콘 함량이 높기 때문에 일부 합금 계열에는 탁월하지만 다른 합금 계열에는 부적합하거나 제한됩니다. 다음 분석은 제조 및 수리 작업에서 접하게 되는 가장 일반적인 비금속 계열을 다룹니다.

• 6xxx 시리즈(6061, 6063, 6082, 6005): ER4043의 기본 응용 프로그램입니다. 이 합금에는 강화 요소로 마그네슘과 실리콘이 포함되어 있으며 응고 범위는 4043 필러와 거의 일치합니다. ER4043으로 용접된 6061-T6의 고온 균열 저항은 ER5356보다 훨씬 우수합니다. ER4043으로 용접된 6061 조인트의 용접 후 열처리가 가능하며 T6 강도의 부분 회복이 가능합니다. 용접 영역은 대략 모재 강도의 60~70% 용액 및 노화 처리 후.
• 3xxx 시리즈(3003, 3004): 좋은 호환성. ER4043은 열간 균열 없이 3003 및 3004를 용접하며 결과 용접은 일반적인 3xxx 응용 분야(HVAC 덕트, 열 교환기, 조리기구)에 대해 허용 가능한 내식성을 갖습니다. 강도는 비구조적 서비스에 적합합니다.
• 1xxx 시리즈(1100, 1050, 1070): ER4043은 순수한 1xxx 필러보다 더 나은 유동성과 약간 더 높은 용접 강도를 제공하는 1100 알루미늄에 호환되고 일반적으로 사용됩니다. 모재의 내식성이 주요 요소인 화학 및 식품 가공 장비에 사용됩니다.
• 2xxx 시리즈(2024, 2014, 2219): 제한된 사용 - ER4043은 2219에 주의해서 사용할 수 있지만 대부분의 2xxx 합금은 용접 불가능한 것으로 간주되거나 특정 필러 선택이 필요합니다. 2024년에는 용접기사와 상의 없이 사용하지 마세요.
• 5xxx 시리즈(5052, 5083, 5086, 5456): 권장되지 않습니다. ER4043이 3% 이상의 마그네슘을 함유한 5xxx 합금(5083, 5086, 5456)에 증착되면 생성된 용접 금속에는 과도한 Mg2Si가 포함되어 결정립 경계에 석출되어 연성과 내식성이 심각하게 감소합니다. 구조적 5xxx 작업에는 ER5356 또는 ER5183을 사용하십시오.
• 7xxx 시리즈(7005, 7039): 제한적이고 애플리케이션별로 다릅니다. ER4043은 때때로 용접 가능한 7xxx 합금에 사용되지만, 마그네슘 함량이 낮다는 것은 용접 영역이 Mg 함량이 높은 필러만큼 효과적으로 용접 후 시효 경화에 반응할 수 없음을 의미합니다. 합금 데이터 시트를 참조하십시오.

ER4043 및 ER5356 — 애플리케이션에 적합한 와이어 선택

가장 일반적인 두 가지 알루미늄 용접 와이어는 ER4043과 ER5356이며, 둘 중 하나를 선택하는 것은 알루미늄 제조에서 가장 자주 잘못 처리되는 결정 중 하나입니다. 이들은 서로 바꿔 사용할 수 없으며 올바른 선택은 균열, 강도 및 서비스 성능에 중요한 영향을 미칩니다.

실제 결정 규칙: 균열 위험이 주요 관심사인 6xxx 합금을 용접할 때, 용접 온도가 상승하거나 용접 후 열처리가 계획된 경우 ER4043을 사용하십시오. 모재 금속이 5xxx 구조용 합금인 경우, 최대 증착 강도가 필요한 경우 또는 미적 이유로 양극 산화 후 색상 일치가 중요한 경우 ER5356을 사용하십시오.

ER4043 와이어의 MIG 용접 매개변수

ER4043 와이어는 표준 MIG 스풀 직경으로 제공됩니다. 0.030인치(0.8mm), 0.035인치(0.9mm), 0.047인치(1.2mm) 및 1/16인치(1.6mm)입니다. 와이어 직경 선택은 모재 두께와 용접기의 전류량 범위에 따라 결정됩니다. 다음 매개변수는 깨끗한 6061-T6 모재에 대한 평면 및 수평 위치 용접의 시작점입니다.

강철 MIG 용접과 다르며 ER4043에서 준수해야 하는 주요 프로세스 요구 사항:

• 100% 아르곤 차폐 가스를 사용하세요. CO2 또는 혼합 가스 없음 - CO2는 알루미늄을 격렬하게 산화시키고 오염된 용접부를 생성합니다. 유량의 순수 아르곤 35~50CFH(17~24L/분) 대부분의 MIG 애플리케이션의 표준입니다. 조인트 용량이 더 크거나 바람이 많이 부는 실외 조건의 경우 55~60 CFH로 늘립니다.
• 테프론 또는 나일론 MIG 라이너를 사용하십시오. ER4043 와이어의 부드럽고 마찰이 적은 표면으로 인해 표준 강철 라이너에 새 둥지가 생기고 걸림이 발생합니다. 특히 2.4m(8피트)보다 긴 와이어의 경우 안정적인 와이어 공급을 위해서는 알루미늄 와이어 등급의 테프론 라이너가 필수입니다. 접점 팁을 자주 교체하십시오. 알루미늄은 강철보다 부드럽고 팁 보어 타원형이 더 빨리 마모됩니다.
• 드래그가 아닌 푸시 각도: 알루미늄 MIG는 푸시(포핸드) 기술로 작동해야 합니다. 즉, 건이 이동 방향으로 10~15도 기울어져 있어야 합니다. 드래그(백핸드) 각도는 아르곤 차폐 가스를 용접 풀 뒤에 가두어 비드에 다공성과 산화 함유물을 유발합니다.
• 적극적으로 사전 청소: 산화알루미늄은 노출된 표면에서 즉시 형성되며 녹는점은 다음과 같습니다. 2,072°C - 모재의 녹는점(660°C)보다 훨씬 높습니다. 스테인레스 스틸 브러시(알루미늄 전용, 탄소강은 사용하지 않음)로 조인트를 와이어 브러시로 닦은 다음 용접 직전에 아세톤으로 닦습니다. 청소된 표면을 맨손으로 만지지 마십시오.
• 두꺼운 부분을 예열하세요: 6mm 두께 이상의 모재에서는 다음 온도로 예열합니다. 100~150°C(212~302°F) 열 구배를 줄이고 풀의 가스가 완전히 제거되기 전에 외부 용접 영역의 급속한 응고로 인한 다공성을 방지합니다. T6 상태의 6xxx 합금에서는 180°C를 초과하지 마십시오. 이 온도 이상에서는 과시효가 시작되어 열처리 반응이 감소됩니다.

ER4043 로드를 사용한 TIG 용접 - 기술 및 로드 크기

"ER"(전극/막대) 분류로는, ER4043 와이어 일반적으로 절단 길이의 TIG 로드로도 공급됩니다. 36인치(914mm) 길이 직경 1/16인치, 3/32인치, 1/8인치(1.6, 2.4, 3.2mm). ER4043을 사용한 TIG 용접은 정밀 작업, 얇은 부분 수리 및 최상의 용접 외관과 최소한의 열 입력이 필요한 응용 분야에 선호됩니다.

• AC 전류 사용: 알루미늄 TIG는 산화알루미늄 층에 음극 세척 작용을 제공하기 위해 AC(교류)가 필요합니다. 양성 반주기는 표면에서 산화물을 폭발시킵니다. 음의 반주기는 텅스텐을 가열합니다. 에이 60~75% EN(음극 전극) 밸런스 대부분의 응용 분야에 최적입니다. EN이 많을수록 침투력이 좋아지고 더 좁고 뜨거운 아크가 생성됩니다. EP가 많을수록 텅스텐 수명이 줄어들면서 산화물 세척이 증가합니다.
• 순수 텅스텐 또는 지르코니아 텅스텐 전극을 사용하십시오. 순수 텅스텐(녹색 띠)은 AC 용접 중에 볼 엔드를 형성하며, 이는 DC 용도로 설계된 세륨 또는 토륨 전극보다 안정적이고 선호됩니다. 지르코늄 처리된 텅스텐(백색 밴드)은 순수 텅스텐보다 더 높은 전류를 전달하며 더 높은 전류량의 AC 애플리케이션에 선호됩니다. 볼을 형성하기 전에 전극을 뭉툭한 지점까지 연마하십시오. DC에서 먼저 사용하지 마십시오.
• 모재에 대한 로드 직경: 대략적인 기준으로 로드 직경은 최대 약 4mm까지 모재 두께와 일치하거나 한 크기 낮아야 합니다. 2mm 기본 금속의 경우 1/16인치(1.6mm) 로드가 적합합니다. 4~6mm 비금속용, 3/32인치(2.4mm); 6~10mm, 1/8인치(3.2mm)용. 얇은 재료에 더 큰 직경의 로드를 사용하면 용접 풀이 냉각되어 융착이 부족해집니다.
• 고주파 시작 및 스크래치 없음: 항상 고주파(HF) 아크 스타트를 사용하십시오. 알루미늄 TIG에서는 절대 터치 스타트나 스크래치 스타트를 사용하지 마십시오. 스크래치 시작은 전극을 산화알루미늄으로 오염시키고, 이는 텅스텐 개재물을 용접부로 전달합니다. HF 시작은 전극 접촉 없이 정의된 간격에서 아크를 시작합니다.

ER4043 와이어의 보관, 취급 및 다공성 예방

다공성(응고된 용접부에 갇힌 가스 공극)은 알루미늄 용접에서 가장 일반적인 품질 결함이며 ER4043 와이어 상태가 주요 원인입니다. 와이어 표면의 산화알루미늄과 수산화알루미늄은 주요 다공성의 원인입니다. 두 가지 모두 올바른 보관 및 취급으로 예방할 수 있습니다.

• 사용할 때까지 밀봉된 포장에 보관하십시오. ER4043 와이어 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.
• 사용하기 전에 와이어 표면을 검사하십시오. 새로운 ER4043 와이어는 밝고 약간 금속성 은색 표면 마감을 가져야 합니다. 흐릿한 흰색으로 보이거나 표면에 눈에 띄는 흰색 분말이 있거나 눈에 띄는 구멍이 있는 와이어는 거부해야 합니다. 표면 산화물/수산화물 층은 이미 발달되어 있으며 모재 금속에 대한 세척 노력에 관계없이 다공성을 유발합니다.
• 젖은 와이어나 막대를 사용하지 마십시오. 와이어 표면의 수산화알루미늄 층에 흡수된 수분은 용접 중에 원자 수소로 분해됩니다. 수소는 액체 알루미늄에서는 용해도가 매우 높지만 고체 알루미늄에서는 용해도가 거의 0에 가깝습니다. 즉, 가스가 응고되는 동안 기공으로 침전됩니다. TIG 로드는 비에 잠깐 노출되거나 결로가 발생하더라도 재건조 없이 생산 용접에 부적합합니다.
• 와이어 취급을 위한 최소 굽힘 반경: ER4043 굽힘 시 작업 경화 - 부드러운 알루미늄 와이어는 대략 반경보다 작은 반경으로 구부리면 되돌릴 수 없게 꼬입니다. 직경의 10배 . 와이어가 꼬이면 MIG 용접에서 와이어 공급이 일관되지 않고 아크 길이가 불규칙하며 증착이 다양해집니다. 와이어를 비스듬히 당겨 스풀을 강제로 풀지 마십시오. 자유롭게 회전할 수 있도록 적절하게 장착된 스풀 홀더에서 공급하십시오.