ES2610597T3

ES2610597T3 - Zinc Alloy with high creep resistance

Info

Publication number: ES2610597T3
Application number: ES10161783.5T
Authority: ES
Inventors: Michael Bergins; Jürgen Wisniewski; Frank Prenger
Original assignee: Grillo Werke AG
Current assignee: Grillo Werke AG
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2017-04-28
Anticipated expiration: 2030-05-03
Also published as: EP2385148B1; PL2385148T3; PT2385148T; EP2385148A1

Abstract

Aleación de cinc y aluminio con un contenido de Al del 12 % - 22 %; un contenido de Cu del 0,5 % - 1,0 %; un contenido de Mg del 0,001 % - 0,1 %; un contenido de Mn del 0,1 % - 0,5 %; un contenido de Si del 0,1 % - 0,8 %, con Zn compensado hasta el 100 %.Zinc and aluminum alloy with an Al content of 12% - 22%; a Cu content of 0.5% - 1.0%; a Mg content of 0.001% - 0.1%; an Mn content of 0.1% - 0.5%; a Si content of 0.1% - 0.8%, with Zn compensated up to 100%.

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Aleacion de cinc con alta resistencia a la fluenciaZinc alloy with high creep resistance

La presente invencion se refiere a una aleacion de cinc y aluminio, a un alambre que puede producirse a partir de la misma asf como a usos de la aleacion de cinc y aluminio de acuerdo con la invencion.The present invention relates to a zinc and aluminum alloy, to a wire that can be produced therefrom as well as to uses of the zinc and aluminum alloy according to the invention.

En la actualidad, para la soldadura en horno y de llama de intercambiadores de calor a escala mundial se emplean soldaduras a base de aluminio y cinc. Las composiciones tfpicas de los alambres de aleacion de cinc se encuentran entre el 2 y el 22 % en peso de Al, el resto Zn.Currently, aluminum and zinc based welds are used for furnace and flame welding of heat exchangers worldwide. Typical compositions of zinc alloy wires are between 2 and 22% by weight of Al, the remainder Zn.

La soldadura de los componentes de aluminio se lleva a cabo con la ayuda de pastas de soldadura (polvo de metal y fundente) o mediante el suministro de un alambre macizo que esta revestido con fundente o mediante un alambre de relleno. Cuando se emplea un alambre de aportacion, este se curva hasta dar anillos, los cuales se sujetan mediante encaje antes del procedimiento al tubo que va a soldarse. Estos tubos se insertan en los tubos complementarios acampanados y despues se sueldan.Welding of the aluminum components is carried out with the help of solder pastes (metal powder and flux) or by supplying a solid wire that is coated with flux or by a filler wire. When a supply wire is used, it is curved to give rings, which are attached by fitting before the procedure to the tube to be welded. These tubes are inserted in the flared complementary tubes and then welded.

Los materiales de soldadura conocidos tienen una baja resistencia a la fluencia. A medida que se lleva a cabo el encaje de los anillos en los tubos y el procedimiento de soldadura en distintas instalaciones o en parte en lugares de fabricacion separados o de manera separada en el tiempo, los anillos fijados pierden su tension de sujecion, se desplazan o incluso se caen de los tubos.Known welding materials have a low creep resistance. As the fitting of the rings in the tubes and the welding procedure is carried out in different installations or partly in separate manufacturing sites or separately in time, the fixed rings lose their clamping tension, they move or even fall off the tubes.

En la formacion de poros en el campo de las soldaduras existe una escasez adicional de las aleaciones convencionales. Estos poros conducen a una baja resistencia de la union, asf como a faltas de estanqueidad de las uniones de soldadura, en particular en el caso de carga termica y esfuerzos alternativos dclicos, termicos o mecanicos.In the formation of pores in the field of welding there is an additional shortage of conventional alloys. These pores lead to a low resistance of the joint, as well as to lack of tightness of the welding joints, in particular in the case of thermal loading and alternative mechanical, thermal or mechanical stresses.

El documento EP 1 462 207 A1 desvela una aleacion de cinc que, ademas de las impurezas habituales, contiene del 1 al 25 % en peso de aluminio. Esta aleacion puede contener, ademas de las impurezas habituales, adicionalmente, hasta 500 ppm de Mg, hasta 500 ppm de Cr, hasta 2000 ppm de Mn, hasta 300 ppm de Li, hasta el 4 % en Cu, hasta 50 ppm de B, hasta 500 ppm de Ti y/o hasta 1000 ppm de Si, el resto cinc. La aleacion de cinc es adecuada para la aplicacion en forma de alambre para el soldeo con gases de proteccion o soldadura con gases de proteccion.EP 1 462 207 A1 discloses a zinc alloy which, in addition to the usual impurities, contains 1 to 25% by weight of aluminum. This alloy may contain, in addition to the usual impurities, additionally, up to 500 ppm of Mg, up to 500 ppm of Cr, up to 2000 ppm of Mn, up to 300 ppm of Li, up to 4% in Cu, up to 50 ppm of B, up to 500 ppm of Ti and / or up to 1000 ppm of Si, the rest zinc. The zinc alloy is suitable for the application in the form of wire for welding with protective gases or welding with protective gases.

El documento JP 1162740 desvela una aleacion de cinc y aluminio con 10-25 % de aluminio, 0,05-0,3 % de cobre, en cada caso 0,005-3,0 % de magnesio, silicio y manganeso, resto de cinc. Esta aleacion es adecuada para el empleo en distintos aparatos e instalaciones.JP 1162740 discloses an alloy of zinc and aluminum with 10-25% aluminum, 0.05-0.3% copper, in each case 0.005-3.0% magnesium, silicon and manganese, zinc residue. This alloy is suitable for use in different devices and installations.

El objetivo de la presente invencion es la creacion de una aleacion con una resistencia a la fluencia mejorada para crear una mayor seguridad de produccion en el mecanizado de piezas que van a soldarse. La aleacion que va a crearse debe presentar tambien significativamente menos poros (porosidad por contraccion) como aquellas segun el estado de la tecnica.The objective of the present invention is the creation of an alloy with improved creep resistance to create greater production safety in the machining of parts to be welded. The alloy to be created must also have significantly fewer pores (porosity by contraction) than those according to the state of the art.

El problema en el que se basa la invencion se soluciona mediante una aleacion de cinc y aluminio que presenta un contenido en Al del 12 % - 22 %; un contenido en Cu del 0,5 % -1,0 %; un contenido en Mg del 0,001 % - 0,1 %; un contenido en Mn del 0,1 % - 0,5 %; un contenido en Si del 0,1 % - 0,8 %, con Zn compensado al 100 %.The problem on which the invention is based is solved by a zinc and aluminum alloy that has an Al content of 12% - 22%; a Cu content of 0.5% -1.0%; a Mg content of 0.001% - 0.1%; an Mn content of 0.1% - 0.5%; a Si content of 0.1% - 0.8%, with Zn compensated at 100%.

El nuevo desarrollo de la aleacion presenta frente a las aleaciones convencionales una mejor resistencia a la fluencia de mas del 20 % y permite una sujecion segura de los anillos sobre el tubo.The new development of the alloy has a better creep resistance compared to conventional alloys of more than 20% and allows a secure clamping of the rings on the tube.

Ademas de la resistencia a la fluencia claramente mejorada, la nueva aleacion muestra frente a aquellas del estado de la tecnica (Figura 1), de manera sorprendente, tambien una estructura compacta (vease la Figura 2).In addition to the clearly improved creep resistance, the new alloy shows a compact structure against those of the state of the art (Figure 1), surprisingly, (see Figure 2).

Ha resultado ser especialmente adecuada una aleacion de cinc y aluminio con un contenido en Al del 18%; un contenido en Cu del 0,8 %; un contenido en Mg del 0,03 %; un contenido en Mn del 0,18 %; un contenido en Si del 0,4 % y un contenido en Zn del 80,59 %.An alloy of zinc and aluminum with an Al content of 18% has proved particularly suitable; a Cu content of 0.8%; a Mg content of 0.03%; an Mn content of 0.18%; a Si content of 0.4% and a Zn content of 80.59%.

La aleacion de cinc y aluminio de acuerdo con la invencion puede transformarse de una manera conocida en sf en un alambre. Esta se lleva a cabo habitualmente mediante un procedimiento de laminado y de refilado de varias etapas.The zinc and aluminum alloy according to the invention can be transformed in a known manner into a wire. This is usually carried out by a multi-stage rolling and refining process.

El alambre de acuerdo con la invencion presenta un comportamiento de fluencia mejorado y una menor relajacion bajo tension. De acuerdo con DIN EN 10319-1, en el ensayo de relajacion bajo tension de traccion a temperatura ambiente, en el caso de una tension de prueba de 100 MPa, despues de un tiempo de prueba de 16 h se determinan tensiones residuales del 40 % - 60 % de la tension de prueba.The wire according to the invention exhibits improved creep behavior and less relaxation under tension. According to DIN EN 10319-1, in the test of relaxation under tensile stress at room temperature, in the case of a test voltage of 100 MPa, after a test time of 16 h, residual voltages of 40% are determined - 60% of the test voltage.

El alambre de acuerdo con la invencion presenta solo un escaso numero de poros y una buena humectabilidad.The wire according to the invention has only a small number of pores and a good wettability.

La invencion se explica en mas detalle mediante los siguientes ejemplos.The invention is explained in more detail by the following examples.

Ejemplo 1: Produccion de un alambre a partir de la aleacion de acuerdo con la invencionExample 1: Production of a wire from the alloy according to the invention

La produccion de la aleacion se lleva a cabo mediante la adicion de los elementos de aleacion individuals Al, Cu, Si, Mn, y Mg a una aleacion convencional agitando al mismo tiempo. Tambien es posible el empleo de aleaciones madre tales como, por ejemplo, CuSi para la produccion de la aleacion de varios materiales de acuerdo con la 5 invencion. Como ultimo elemento de aleacion se anade Mg. El alambre se produce a partir de una barra fundida en un procedimiento de laminado y de refilado de varias etapas.The production of the alloy is carried out by adding the individual alloy elements Al, Cu, Si, Mn, and Mg to a conventional alloy while stirring. It is also possible to use mother alloys such as, for example, CuSi for the production of the alloy of various materials according to the invention. Mg is added as the last alloy element. The wire is produced from a cast bar in a multi-stage rolling and refining process.

Ejemplo 2: Medicion de las propiedadesExample 2: Measurement of properties

Las propiedades de fluencia mejoradas de la aleacion de cinc de acuerdo con la invencion se determinan en el ensayo de relajacion. En este sentido, las muestras se someten a temperatura ambiente en la maquina de prueba a 10 una fuerza de 100 MPa (+/- 2 MPa) y la cafda de tension se registra en la muestra en el caso de dilatacion constante a lo largo de un periodo de tiempo hasta 16 h.The improved creep properties of zinc alloy according to the invention are determined in the relaxation test. In this sense, the samples are subjected to a force of 100 MPa (+/- 2 MPa) at room temperature in the test machine and the tension coffee is recorded in the sample in the case of constant expansion along a period of time up to 16 h.

TablaTable

Ensayo de relajacion Relaxation test

Aleacion de alambre 0 2,0 mm 0 2.0 mm wire alloy: L0 mm RObjetivo MPa %AR1 min% %ARs0 min% %A R/1h % %A R2h % %A R4h % %A R6h % %A R8h % %AR 10h% %AR 16h% L0 mm RO objective MPa% AR1 min%% ARs0 min%% A R / 1h%% A R2h%% A R4h%% A R6h%% A R8h%% AR 10h%% AR 16h%

Estado de la tecnica State of the art: 25 101 -50 -66 -69 -71 -73 -74 -75 -75 -76 25 101 -50 -66 -69 -71 -73 -74 -75 -75 -76

ZnAl18; Cu0,8; Mg0,03; Mn0,18; Si0,4 de acuerdo con la invencion ZnAl18; Cu0.8; Mg.0.03; Mn0.18; Si0.4 according to the invention: 25 100 -12 -30 -35 -39 -44 -47 -48 -49 -51 25 100 -12 -30 -35 -39 -44 -47 -48 -49 -51

Claims

1. Zinc and aluminum alloy with an Al content of 12% - 22%; a Cu content of 0.5% - 1.0%; a Mg content of 0.001% - 0.1%; an Mn content of 0.1% - 0.5%; a Si content of 0.1% - 0.8%, with Zn compensated up to 100%.

5 2. Zinc and aluminum alloy according to claim 1 with an Al content of 18%; a Cu content of

0.8%; a Mg content of 0.03%; an Mn content of 0.18%; a Si content of 0.4% and a Zn content of 80.59%.

3. Wire from an alloy according to claims 1 or 2.

4. Use of zinc and aluminum alloy according to claim 1 for the manufacture of a wire with an improved creep behavior measured in accordance with DIN EN 10319-1.

5. Use of the wire according to claim 3 as a supply wire with poor pore formation and good wettability.