Как производить сварку силумина в домашних условиях?

Металл получил свое название по созвучию названий образующих его элементов.

Сил — кремний (силициум по латыни), плюс — алюминий (алуминиум). Результатом стал силумин — сплав алюминия с кремнием.

Прочность и соответственно стоимость сплава колеблется в разы. Дешевые изделия (различного рода фурнитура, украшения) иногда ломаются голыми руками. Вместе с тем, подобные по составу сплавы образуют корпуса двигателей, силовые элементы станков, технологического оборудования.

Что такое силумин чем можно сварить этот металл, мы рассмотрим в нашей статье.

Содержание

Особенные свойства

Количество кремния в сплаве колеблется от 5 до 20%, что и приводит к разнообразию свойств. При том, что внешне это никак не заметно. Кроме того, на физические качества влияет дополнительное легирование. Это марганец, титан, цинк, некоторые другие металлы и галогены.

Внешне силумин представляет собой блестящий серебристый металл. Цвет излома серебристо серый с явно заметной зернистостью.

Технически, металл относится к литейным. Высокая текучесть позволяет точно заполнять мельчайшие детали формы. Она же мешает заварить стык — жидкий расплав легко вытекает из шва.

Кроме текучести, сварке силумина препятствуют:

  • склонность к образованию пор;
  • трещинообразование наплавленного металла, вызванное как высокими остаточными напряжениями, так неравномерной кристаллизацией;
  • высокая теплопроводность;
  • низкая температура плавления.

Все перечисленное приводит к тому, что задачу того, как сварить силумин приходится решать индивидуально, для каждого конкретного случая.

Негативно сказывается на сварочном процессе большая часть легирующих добавок. Особенно характерен с этой стороны цинк. Чем выше его содержание, тем сложнее сваривание, при 5% и выше, сварка связана с такими сложностями, что становится бессмысленной.

Силумины менее прочны чем дюралевые сплавы. Вместе с тем они практически не поддаются коррозии. Минус сплава — хрупкость. Она настолько высока, что при обработке металлорежущими станками он просто крошится, не образуя стружки.

Модификация натрием, либо литием позволяет довести процентное содержания кремния до 22%.

Как происходит процесс?

Защиту от коррозии у силумина обеспечивает прочная окисная пленка. Она же усложняет процесс сварки, препятствуя непосредственному соединению атомов.

Сварку неответственных (слабо нагруженных) деталей ведут на постоянном токе обратной полярности, используя покрытые электроды, либо на прямом токе с помощью неплавкого электрода, угольного либо вольфрамового.

Требуемое проплавление обеспечивают с помощью предварительного нагрева. Детали толщиной свариваемых частей менее 10 мм нагревают газовой горелкой до 250-300ºС, заготовки большей толщины до 400ºС.

Особое внимание обращают на силу сварочного тока. Лучше всего выполнить его подбор до начала сварки деталей, используя бросовые куски силумина сходной толщины. Для предварительного подбора пользуются соотношением: I≤60 A на 1 мм диаметра электрода, где I — сила сварочного тока.

Поскольку пленка шлаков после остывания не даст возможности зажечь дугу, работы ведут непрерывно одним электродом.

Скорость плавления алюминиевого электрода выше, чем стального, поэтому вести сварку нужно быстрее выше.

При использовании технологии неплавкого электрода используют присадочные прутки из алюминиевых сплавов. Детали, толщиной до 2,5 мм можно варить, не разделывая кромок. Изделия массивнее требуют разделки, либо сварки с зазором порядка 0,5-1 мм.

Массивные заготовки сваривают за два прохода. Сначала от средины к краям шва выполняют проход для разогрева, а лишь затем ведут шов.

Присадочный пруток удерживают при этом в левой руке, перемещая позади угольного электрода на расстоянии 7-10 мм (в зависимости от силы дуги).

Плавление прутка не должно происходить каплями, поскольку каждая из них окажется в своеобразном «мешочке» из окислов. При этом силумин будет разбрызгиваться, не образуя шва.

Чтобы этого не происходило, присадка плавится непосредственно в сварочной ванночке. Для предохранения вытекания из нее силумина, используют стальные подкладочные пластины.

Готовый шов должен остывать как можно медленнее.

Изделия из силумина китайского производства сваривать бессмысленно, поскольку по большей части они изготовлены на основе порошковых технологий. Даже если удастся подобрать подходящий режим и присадку, цена такого ремонта окажется дороже новой детали.

Основные требования

Для сварки силумина используют электроды типа А1Ф, либо А1 покрытие которых содержит литий. Поскольку такие электроды гигроскопичны, до начала работы их рекомендуется просушить не менее 2-х часов при температуре 150-180oС.

Флюсы для газовой сварки деталей из силумина, не важно углекислота это или инертный газ, должны обеспечивать растворение оксида, и выдерживать температуру не менее 600 градусов.

Не зависимо от применяемого метода сварки до начала работы, место шва на ширину до 10 мм в обе стороны обезжиривают ацетоном, бензином, уайт-спиритом и т.п.

Для удаления пленки оксидов, мешающей заваривать металл, выполняют травление поверхности детали, а также присадочной проволоки (прутков). Для этого используют водный раствор едкого натра и фторида натрия. По окончанию обработки поверхность обрабатывают азотной кислотой, промывают в проточной воде. Аналогичными способами подготавливают присадочный материал.

Заменить травление можно очисткой сварной зоны стальной щеткой, либо (что лучше) пескоструйной обработкой.

Независимо от способа очистки, выполняют ее не более чем за 2-2,5 часа до начала сварки.

Можно ли выполнять работы такого типа в бытовых условиях?

Сварить детали из силумина дома возможно при наличии соответствующего оборудования. Если от изделия не требуется особой прочности можно использовать ручную электродную сварку электродом ALSi12. Для получения прочного стыка потребуется полуавтомат и присадочная проволока типа Св-AK5 (Св-АК6).

Оптимальный вариант сварка в аргоновой среде с использованием присадочного прутка ER-4047. Однако подобное оборудование по карману далеко не каждому домашнему мастеру.

В кустарных условиях энтузиастам сварки нередко удается добиться прочности соединения силуминов, превосходящих качеством профессиональные мастерские. Правда, по затратам подобные технологии как правило убыточны.

Альтернативным вариантом соединения в домашних условиях может выступить пайка силумина. Для этого используют флюс типа Castolin 190 Flux, Ф-34А и высокотемпературные припои на основе свинца либо олова: 34А либо Aluminium-13.

Задач у флюса, как и при сварке две:

  • разрушение оксидной пленки, оказывающей основное препятствие надежному стыку;
  • предохранения окисления алюминия до тех пор, пока не будет выполнено соединение.

Паять нужно нагревая изделия до температуры 600-610oС. При этом используют мощный паяльник, либо газовую горелку.

Еще один вариант соединения холодная сварка для силумина. Наиболее распространенный вариант: эпоксидный состав, насыщенный порошком алюминия.

При помощи аргона

Ответственные детали соединяют сваркой в среде инертного газа. В качестве газа используют аргон, к которому специалисты советуют добавлять до 30% гелия.

Работают на короткой дуге (3-3,5 мм) инвертором с обратной полярностью. Аппарат обязательно должен иметь осциллятор, обеспечивающий стабильность горения дуги.

Подготовка выполняется как было описано. Обязательным условием является обезжиривание и предварительная зачистка.

Подачу газа начинают приблизительно через 10-15 секунд после предварительно прогрева

Достоинства и недостатки аргонодуговой

Аргонодуговая сварка единственный на сегодня метод получить стык деталей из силумина, не уступающий прочностью основному металлу.

К другим ее преимуществам относят:

  • скорость;
  • возможность регулировки и подстройки под любой тип сплава;
  • надежность и простота предотвращения образования оксида алюминия.

Серьезных минусов два:

  • цена аппаратов с помощью которых получается успешная сварка силумина начинается от 40-45 тыс. руб.;
  • высокие квалификационные требования к сварщику.

Кроме того, сам процесс недешев, поэтому использовать его имеет смысл для ремонта уникальных изделий.

Техника безопасности

Работа с силумином сопряжена с обычными для любой сварки травматическими факторами:

  • электрический ток;
  • высокая температура;
  • выделение вредных веществ в виде газов и аэрозолей;
  • световое и УФ излучение.

Кроме того, силумин содержит ряд примесей, в частности цинк, пары соединений которых более токсичны чем при сварке стали.

Для предотвращения вреда здоровью варить необходимо в проветриваемом помещении. Сварщик должен быть обеспечен обычным набором средств индивидуальной защиты: сварочная маска, перчатки, одежда, обувь.

При работе в замкнутом пространстве, при невозможности проветривания используют изолированный противогаз.

 

И в завершение, интересное видео о сварке алюминиевых сплавов:

Оставить комментарий

Оцените статью*