Cum se sudează aluminiu turnat: tehnici, pregătire și greșeli comune

Da, aluminiul turnat poate fi sudat - dar necesită o pregătire atentă, un proces csauect și o înțelegere a motivului pentru care se comportă diferit de aluminiul forjat. Cea mai fiabilă metodă este sudarea TIG (GTAW) cu curent alternativ, folosind ER4043 or ER5356 sârmă de umplere, după curățarea temeinică și preîncălzirea piesei la 150–230°C (300–450°F). Sari peste oricare dintre acești pași și riscați crăparea, porozitatea sau fuziunea incompletă.

De ce aluminiul turnat este mai greu de sudat decât aluminiul forjat

Aliajele de aluminiu turnat conțin niveluri mai mari de siliciu (până la 12% în unele tipuri de turnare sub presiune) și au adesea gaze prinse, incluziuni de oxid și porozitate internă din procesul de turnare original. Când aplicați căldură, aceste gaze prinse se extind și scapă prin bazinul de sudură, provocând bule și goluri. Structura neuniformă a granulelor face, de asemenea, materialul mai predispus la fisurarea la cald în apropierea zonei afectate de căldură (HAZ).

Aliajele comune de aluminiu turnat pe care le veți întâlni includ:

• A356 / 356.0 — chiulasele, galeriile de admisie (cele mai sudabile)
• A380 — carcase turnate sub presiune, console (foarte dificile, conținut ridicat de zinc)
• 319 — blocuri motoare (dificultate moderată)
• 535 — piese marine (sudabile, bogat în magneziu)

Dacă nu cunoașteți aliajul exact, tratați-l ca pe o muncă provocatoare și greșiți de partea unei lucrări de pregătire mai mari.

Pregătirea esențială înainte de a lovi un arc

Pregătirea reprezintă aproximativ 80% dintr-o sudură de succes a aluminiului turnat. Pregătirea slabă este principalul motiv pentru care sudurile eșuează.

Pasul 1 - Identificați și îndepărtați contaminarea

Uleiul, grăsimea, vopseaua și materialul vechi de garnitură trebuie îndepărtate înainte de aplicarea oricărei călduri. Utilizați acetonă sau un produs de curățare special pentru aluminiu pe o cârpă fără scame. Nu utilizați un solvent pe bază de petrol - acesta lasă reziduuri. Pentru piesele de motor, o înmuiere a rezervorului fierbinte sau o spălare a pieselor cu un degresant sigur pentru aluminiu, urmată de o clătire este o practică standard în magazinele profesionale.

Pasul 2 — Curățarea mecanică a stratului de oxid

Aluminiul formează un strat de oxid de aluminiu (Al₂O₃) aproape instantaneu la expunerea la aer. Acest oxid are un punct de topire de aproximativ 2.050 ° C - mult mai mare decât punctul de topire de 660 ° C al aluminiului în sine. Dacă sudați peste el, oxidul previne fuziunea. Utilizați o perie de sârmă din oțel inoxidabil dedicată (niciodată una folosită pe oțel sau va contamina aluminiul) pentru a curăța zona îmbinării imediat înainte de sudare. Un disc clapete cu granulație de 80 pe o polizor unghiular funcționează bine și pentru suprafețe mai mari.

Pasul 3 - Canelură în V sau teșit fisura

Pentru crăpături, șlefuiți sau direcționați o canelură în V completă până la un metal curat și solid. Canelura trebuie să aibă cel puțin 3–4 mm lățime în partea de sus și să atingă toată adâncimea fisurii. La sfârșitul fiecărei fisuri, găuriți o gaură de oprire de 3–4 mm pentru a preveni ca fisura să continue sub căldură. Dacă omiteți oprirea forării, fisura se va extinde adesea cu 10-15 mm dincolo de locul în care o puteți vedea în timpul sudării.

Pasul 4 — Preîncălziți piesa

Preîncălzirea reduce șocul termic și alunga umezeala. Utilizați un cuptor, un pistol de căldură sau o lanternă cu propan pentru a aduce piesa la 150–230°C (300–450°F). Verificați temperatura cu un termometru de contact sau cu bețișoare indicatoare de temperatură (Tempilstik). Pentru piese turnate cu pereți subțiri sub 6 mm, capătul inferior al acestui interval (150°C) este suficient. Piesele groase, cum ar fi blocurile de motor, beneficiază de nivelul superior. Nu depășiți 260 ° C - peste aceasta, unele aliaje încep să își piardă rezistența permanent.

Alegerea corectă a procesului de sudare

Pentru marea majoritate a lucrărilor de reparații — colectoare crăpate, suporturi sparte, piese turnate deteriorate — sudarea TIG cu AC este alegerea potrivită. Setați mașina la AC cu pornire de înaltă frecvență, utilizați gaz de protecție 100% argon la 10–15 L/min și selectați un electrod de wolfram pur sau tungsten cu zirconiu (nu de tipul toriat utilizat pentru oțel).

Selectarea firului de umplere corect

Două aliaje de umplutură acoperă majoritatea lucrărilor din aluminiu turnat:

• ER4043 (4% siliciu) — cea mai comună alegere pentru aluminiu turnat. Curge bine, minimizează crăparea și este îngăduitor. Utilizați acest lucru pentru componentele motorului, carcase și aliaje necunoscute.
• ER5356 (5% magneziu) — mai puternic și mai dur, dar mai predispus la fisurare la cald pe piese turnate cu conținut ridicat de siliciu. Utilizați atunci când rezistența post-sudare este o prioritate și știți că aliajul de bază este compatibil (de exemplu, piese turnate din seria 535 sau 5xxx).

Diametrul umpluturii ar trebui să se potrivească în general cu grosimea materialului: 1,6 mm sârmă pentru secțiuni de până la 4 mm, 2,4 mm pentru 4–8 mm și 3,2 mm pentru secțiuni mai grele.

Sudarea TIG aluminiu turnat: setări și tehnică

Obținerea corectă a setărilor este esențială. Folosiți-le ca punct de plecare și ajustați pentru mașina dvs. specifică și grosimea materialului:

• Tip curent: AC (curent alternativ)
• Amperaj: aproximativ 1 amperi per 0,025 mm (0,001 inchi) de grosime - deci o turnare de 6 mm necesită aproximativ 240 de amperi la vârf
• Frecvența AC: 80–120 Hz (frecvența mai mare produce un arc mai îngust și mai concentrat)
• Echilibru AC: 65–70% electrod negativ (EN) - aceasta curăță oxidul fără a supraîncălzi wolfram
• Gaz de protecție: 100% argon, 10–15 L/min
• Tungsten: 2–3 mm pur (verde) sau zirconiat, vârf sferic pe AC

Păstrați viteza de deplasare constantă și mișcați suficient de repede pentru a evita acumularea de căldură într-o zonă. Faceți o pauză și lăsați piesa să se răcească înapoi la temperatura de preîncălzire dacă vedeți că băltoaica devine lentă sau metalul din jur se decolorează excesiv. Utilizați o mișcare de țesut înainte și înapoi pe caneluri mai largi, în loc să stivuiți mai multe treceri în aceeași linie.

Tratament post-sudare

Odată terminată sudarea, nu stingeți piesa în apă și nu o răciți rapid cu aer comprimat. Lăsați-l să se răcească lent în aer calm sau înfășurați-l în pături de sudură pentru a încetini viteza de răcire. Răcirea rapidă reintroduce stresul termic și poate crăpa sudura sau turnarea adiacentă.

După răcire, inspectați sudura cu penetrant colorant (PT) pentru a verifica dacă există fisuri la suprafață. Pentru piesele care poartă presiunea (pasaje de lichid de răcire, sisteme de combustibil), se recomandă un test de presiune la presiunea de lucru 1,5× înainte de punerea piesei în funcțiune.

Dacă turnarea va fi prelucrată după sudare, lăsați-o să se odihnească timp de 24 de ore, astfel încât orice tensiune reziduală să se poată redistribui înainte de a efectua tăieturile de finisare.

Cauze comune ale eșecului sudurii pe aluminiu turnat

• Porozitate — aproape întotdeauna cauzate de umiditate, contaminare sau acoperire insuficientă cu gaz. Asigurați-vă că metalul de bază este uscat, curățați firul de umplere cu acetonă și verificați dacă există curenti care deranjează gazul de protecție.
• Crăpare fierbinte — apare atunci când bazinul de sudură se solidifică sub tensiune de tracțiune. Reduceți reținerea piesei dacă este posibil, utilizați ER4043 (mai rezistent la fisuri) și permiteți o răcire mai lentă.
• Lipsa fuziunii — de obicei cauzată de căldură insuficientă sau de un strat de oxid care nu a fost îndepărtat. Creșteți ușor amperajul și curățați din nou articulația.
• Burn-through — cea mai frecventă problemă la secțiunile subțiri sub 3 mm. Utilizați o bară de suport (o placă de suport din cupru sau inoxidabil în spatele îmbinării disipează căldura) și reduceți amperajul.

Când sudarea nu este opțiunea potrivită

Unele aliaje de aluminiu turnat - în special clasele turnate sub presiune cu un conținut ridicat de zinc, cum ar fi A380 - nu sunt în esență sudabile prin mijloace convenționale. Conținutul de zinc provoacă fisuri severe la cald și porozitate, indiferent de tehnică. În aceste cazuri, luați în considerare:

• Lipirea sau lipirea aluminiului — pentru reparații cosmetice sau cu stres redus la temperaturi sub 450°C
• Cusături metalice (cusături blocate) — o tehnică de reparare la rece care utilizează știfturi și dopuri metalice interblocate; nu necesită căldură, păstrează proprietățile originale ale aliajului
• Compuși epoxidici reparatori — cum ar fi JB Weld KwikWeld sau Belzona 1111, potrivit pentru reparații nestructurale unde presiunea și temperatura sunt scăzute
• Turnare de schimb — dacă turnarea inițială este grav degradată sau compromisă structural