Kako zavariti lijevani aluminij: tehnike, priprema i uobičajene pogreške

Da, lijevani aluminij može se zavarivati ​​- ali zahtijeva pažljivu pripremu, pravi postupak i razumijevanje zašto se ponaša drugačije od kovanog aluminija. Najpouzdanija metoda je TIG zavarivanje (GTAW) izmjeničnom strujom, kiliištenjem ER4043 or ER5356 žicu za punjenje, nakon temeljitog čišćenja i prethodnog zagrijavanja dijela na 150–230°C (300–450°F). Preskočite bilo koji od ovih koraka i riskirate pucanje, poroznost ili nepotpuno spajanje.

Zašto je lijevani aluminij teže zavariti od kovanog aluminija

Lijevane aluminijske legure sadrže veće razine silicija (do 12% u nekim vrstama tlačnog lijeva) i često imaju zarobljene plinove, oksidne inkluzije i unutarnju poroznost iz originalnog postupka lijevanja. Kada primijenite toplinu, ti zarobljeni plinovi se šire i izlaze kroz bazen za zavarivanje, uzrokujući mjehuriće i šupljine. Neravnomjerna struktura zrna također čini materijal sklonijim vrućim pucanjima u blizini zone utjecaja topline (HAZ).

Uobičajene legure lijevanog aluminija s kojima ćete se susresti uključuju:

• A356 / 356.0 — glave cilindra, usisne grane (većina se može zavariti)
• A380 — lijevana kućišta, nosači (vrlo teško, visok sadržaj cinka)
• 319 — blokovi motora (umjerene težine)
• 535 — pomorski dijelovi (zavarljivi, s visokim sadržajem magnezija)

Ako ne znate točnu leguru, smatrajte to izazovnim poslom i pogriješite s dodatnim pripremnim radom.

Bitna priprema prije ispaljivanja luka

Priprema čini otprilike 80% uspješnog varenja lijevanog aluminija. Loša priprema glavni je razlog kvara zavara.

Korak 1 — Identificirajte i uklonite kontaminaciju

Ulje, mast, boja i stari brtveni materijal moraju se ukloniti prije bilo kakvog zagrijavanja. Koristite aceton ili namjensko sredstvo za čišćenje aluminija na krpi koja ne ostavlja dlačice. Nemojte koristiti otapalo na bazi nafte - ono ostavlja talog. Za dijelove motora, natapanje vrućeg spremnika ili pranje dijelova s ​​odmašćivačem sigurnim za aluminij nakon čega slijedi ispiranje standardna je praksa u profesionalnim trgovinama.

Korak 2 — Mehaničko čišćenje oksidnog sloja

Aluminij stvara sloj aluminijevog oksida (Al₂O₃) gotovo trenutačno pri izlaganju zraku. Ovaj oksid ima talište od približno 2050°C — daleko više od tališta samog aluminija od 660°C. Ako zavarite preko njega, oksid sprječava fuziju. Upotrijebite namjensku žičanu četku od nehrđajućeg čelika (nikad onu koja se ne koristi za čelik jer će zaprljati aluminij) za ribanje područja spoja neposredno prije zavarivanja. Pločasti disk granulacije 80 na kutnoj brusilici također dobro funkcionira za veće površine.

Korak 3 — V-utor ili zakosite pukotinu

Za pukotine izbrusite ili usmjerite cijeli V-utor do čistog, zdravog metala. Žlijeb mora biti širok najmanje 3-4 mm na vrhu i dosezati punu dubinu pukotine. Na kraju svake pukotine izbušite rupu za zaustavljanje od 3-4 mm kako biste spriječili da se pukotina nastavi pod utjecajem topline. Ako preskočite zaustavljanje bušenja, pukotina će se često proširiti 10-15 mm dalje od mjesta gdje je možete vidjeti tijekom zavarivanja.

Korak 4 — Zagrijte dio

Predgrijavanje smanjuje toplinski šok i tjera vlagu. Upotrijebite pećnicu, toplinski pištolj ili propanski plamenik kako biste zagrijali dio na 150–230°C (300–450°F). Provjerite temperaturu kontaktnim termometrom ili štapićima za pokazivanje temperature (Tempilstik). Za odljevke tankih stijenki ispod 6 mm dovoljna je donja granica ovog raspona (150°C). Debeli dijelovi poput blokova motora imaju koristi od višeg kraja. Nemojte prelaziti 260°C — iznad toga neke legure počinju trajno gubiti čvrstoću.

Odabir pravog postupka zavarivanja

Za veliku većinu popravaka - napuknuti razdjelnici, slomljeni nosači, oštećeni odljevci - TIG zavarivanje s AC je izbor. Postavite svoj stroj na izmjeničnu struju s visokofrekventnim startom, koristite 100% argon zaštitnog plina pri 10–15 L/min i odaberite elektrodu od čistog volframa ili cirkonskog volframa (ne torijeranu vrstu koja se koristi za čelik).

Odabir ispravne žice za punjenje

Dvije legure za punjenje pokrivaju većinu poslova lijevanog aluminija:

• ER4043 (4% silicija) — najčešći izbor za lijevani aluminij. Dobro teče, smanjuje pucanje i oprašta. Koristite ovo za komponente motora, kućišta i nepoznate legure.
• ER5356 (5% magnezija) — čvršći i tvrđi, ali skloniji vrućem pucanju na odljevcima s visokim sadržajem silicija. Koristite kada je čvrstoća nakon zavarivanja prioritet i znate da je osnovna legura kompatibilna (npr. odljevci serije 535 ili 5xxx).

Promjer punila općenito treba odgovarati debljini materijala: 1,6 mm žice za presjeke do 4 mm, 2,4 mm za 4–8 mm i 3,2 mm za teže dijelove.

TIG zavarivanje lijevanog aluminija: postavke i tehnika

Od ključne je važnosti ispravno postaviti postavke. Koristite ih kao početnu točku i prilagodite za svoj specifični stroj i debljinu materijala:

• Vrsta struje: AC (izmjenična struja)
• Jačina struje: približno 1 amper na 0,025 mm (0,001 inča) debljine — tako da odljevak od 6 mm treba otprilike 240 ampera na vrhuncu
• AC frekvencija: 80–120 Hz (viša frekvencija proizvodi uži, fokusiraniji luk)
• AC ravnoteža: 65–70% negativne elektrode (EN) — ovo čisti oksid bez pregrijavanja volframa
• Zaštitni plin: 100% argon, 10–15 L/min
• Volfram: 2–3 mm čisti (zeleni) ili cirkonski, okrugli vrh na AC

Održavajte konstantnu brzinu putovanja i krećite se dovoljno brzo kako biste izbjegli nakupljanje topline u jednom području. Zaustavite i ostavite dio da se ponovno ohladi na temperaturu prethodnog zagrijavanja ako vidite da lokvica postaje troma ili da okolni metal pretjerano gubi boju. Koristite pokrete tkanja naprijed-natrag na širim žljebovima umjesto slaganja više prolaza u istu liniju.

Obrada nakon zavarivanja

Nakon što je zavarivanje završeno, nemojte kaliti dio u vodi niti ga brzo hladiti komprimiranim zrakom. Ostavite ga da se polako ohladi na mirnom zraku ili ga umotajte u deke za zavarivanje kako biste usporili brzinu hlađenja. Brzo hlađenje ponovno dovodi do toplinskog naprezanja i može doći do pucanja zavara ili susjednog odljevka.

Nakon hlađenja, pregledajte zavar s penetrantom u boji (PT) kako biste provjerili ima li površinskih pukotina. Za dijelove koji nose pritisak (prolazi za rashladnu tekućinu, sustavi goriva), preporučuje se ispitivanje tlaka na 1,5 × radni tlak prije vraćanja dijela u rad.

Ako će se odljevak strojno obrađivati ​​nakon zavarivanja, ostavite ga da odstoji 24 sata kako bi se preostalo naprezanje moglo preraspodijeliti prije završnih rezova.

Uobičajeni uzroci kvara zavara na lijevanom aluminiju

• Poroznost — gotovo uvijek uzrokovan vlagom, kontaminacijom ili nedovoljnom pokrivenošću plinom. Provjerite je li osnovni metal suh, očistite žicu za punjenje acetonom i provjerite postoji li propuh koji ometa zaštitni plin.
• Vruće pucanje — nastaje kada se zavareni bazen skrutne pod vlačnim naprezanjem. Smanjite ograničenje na dijelu ako je moguće, koristite ER4043 (otporniji na pukotine) i dopustite sporije hlađenje.
• Nedostatak fuzije — obično uzrokovano nedovoljnom toplinom ili oksidnim slojem koji nije uklonjen. Malo povećajte amperažu i ponovno očistite spoj.
• Progorjelo — najčešći problem na tankim dijelovima ispod 3 mm. Upotrijebite potpornu šipku (bakrena ili nehrđajuća podložna ploča iza spoja raspršuje toplinu) i smanjite snagu struje.

Kada zavarivanje nije prava opcija

Neke lijevane aluminijske legure - osobito vrste tlačnog lijeva s visokim udjelom cinka kao što je A380 - u biti se ne mogu zavarivati na konvencionalne načine. Sadržaj cinka uzrokuje ozbiljne vruće pukotine i poroznost bez obzira na tehniku. U tim slučajevima razmotrite sljedeće:

• Lemljenje aluminija ili lemljenje — za kozmetičke popravke ili popravke s niskim opterećenjem na temperaturama ispod 450°C
• Metalni šavovi (lock-n-stitch) — tehnika hladnog popravka koja koristi isprepletene metalne igle i čepove; nije potrebno zagrijavanje, čuva izvorna svojstva legure
• Epoksidne mase za popravak — kao što je JB Weld KwikWeld ili Belzona 1111, pogodan za nestrukturalne popravke gdje su tlak i temperatura niski
• Zamjenski odljevak — ako je izvorni odljevak ozbiljno degradiran ili strukturno ugrožen