Sådan svejses støbt aluminium: teknikker, forberedelse og almindelige fejl

Ja, støbt aluminium kan svejses - men det kræver omhyggelig fellerberedelse, den rigtige proces og en forståelse af, hvorfor det opfører sig anderledes end bearbejdet aluminium. Den mest pålidelige metode er TIG-svejsning (GTAW) med vekselstrøm, vha ER4043 or ER5356 fyldtråd, efter grundig rengøring og forvarmning af delen til 150–230°C (300–450°F). Spring et af disse trin over, og du risikerer revner, porøsitet eller ufuldstændig sammensmeltning.

Hvorfor støbt aluminium er sværere at svejse end bearbejdet aluminium

Støbte aluminiumslegeringer indeholder højere niveauer af silicium (op til 12 % i nogle trykstøbte kvaliteter) og har ofte indespærrede gasser, oxidindeslutninger og indre porøsitet fra den oprindelige støbeproces. Når du tilfører varme, udvider disse indespærrede gasser sig og undslipper gennem svejsebassinet, hvilket forårsager bobler og hulrum. Den ujævne kornstruktur gør også materialet mere udsat for varmerevner nær den varmepåvirkede zone (HAZ).

Almindelige støbte aluminiumslegeringer, du vil støde på, inkluderer:

• A356 / 356,0 — cylinderhoveder, indsugningsmanifolder (mest svejsbare)
• A380 — trykstøbte huse, beslag (meget vanskeligt, højt zinkindhold)
• 319 — motorblokke (moderat sværhedsgrad)
• 535 — marinedele (svejsbare, højt magnesiumindhold)

Hvis du ikke kender den nøjagtige legering, skal du behandle det som et udfordrende job og tage fejl af mere forberedelsesarbejde.

Vigtig forberedelse, før du slår en bue

Forberedelse tegner sig for omkring 80 % af en vellykket støbt aluminiumssvejsning. Dårlig forberedelse er den primære årsag til, at svejsninger fejler.

Trin 1 — Identificer og fjern forurening

Olie, fedt, maling og gammelt pakningsmateriale skal fjernes, før der påføres varme. Brug acetone eller en dedikeret aluminiumsrenser på en fnugfri klud. Brug ikke et petroleumsbaseret opløsningsmiddel - det efterlader rester. For motordele er en varm tank iblødsætning eller delevasker med et aluminiumsikkert affedtningsmiddel efterfulgt af en skylning standardpraksis i professionelle butikker.

Trin 2 — Mekanisk rensning af oxidlaget

Aluminium danner et aluminiumoxidlag (Al₂O₃) næsten øjeblikkeligt ved udsættelse for luft. Dette oxid har et smeltepunkt på cirka 2.050 °C - langt højere end smeltepunktet på 660 °C for aluminium selv. Hvis du svejser over det, forhindrer oxidet sammensmeltning. Brug en dedikeret stålbørste i rustfrit stål (der aldrig bruges på stål, da det vil forurene aluminiumet) til at skrubbe samlingsområdet umiddelbart før svejsning. En klapskive med kornstørrelse 80 på en vinkelsliber fungerer også godt til større områder.

Trin 3 — V-rille eller skrå revnen

For revner, slib eller før en fuld V-rille ned til rent, sundt metal. Rillen skal være mindst 3-4 mm bred i toppen og nå hele revnen. For enden af ​​hver revne bores et 3-4 mm stop-borehul for at forhindre revnen i at fortsætte under varme. Springer du stopboring over, vil revnen ofte strække sig 10–15 mm ud over, hvor du kan se den under svejsning.

Trin 4 — Forvarm delen

Forvarmning reducerer termisk stød og driver fugt ud. Brug en ovn, varmepistol eller propanbrænder til at bringe delen op til 150–230°C (300–450°F). Kontroller temperaturen med et kontakttermometer eller temperaturindikatorpinde (Tempilstik). Til tyndvæggede støbegods under 6 mm er den nederste ende af dette område (150°C) tilstrækkelig. Tykke dele som motorblokke nyder godt af den højere ende. Overskrid ikke 260°C - over dette begynder nogle legeringer at miste styrke permanent.

Valg af den rigtige svejseproces

Til langt størstedelen af reparationsarbejde - revnede manifolder, ødelagte beslag, beskadigede støbegods - er TIG-svejsning med AC det bedste valg. Indstil din maskine til AC med højfrekvent start, brug 100 % argon-beskyttelsesgas ved 10–15 L/min, og vælg en ren wolfram- eller zirconium-wolframelektrode (ikke den thorierede type, der bruges til stål).

Valg af den korrekte fyldtråd

To fyldlegeringer dækker de fleste støbte aluminiumsopgaver:

• ER4043 (4 % silicium) — det mest almindelige valg for støbt aluminium. Det flyder godt, minimerer revner og er tilgivende. Brug dette til motorkomponenter, huse og ukendte legeringer.
• ER5356 (5 % magnesium) — stærkere og hårdere, men mere tilbøjelige til varme revner på støbegods med højt siliciumindhold. Bruges, når styrke efter svejsning er en prioritet, og du ved, at basislegeringen er kompatibel (f.eks. støbegods i 535- eller 5xxx-serien).

Fylddiameteren skal generelt passe til materialetykkelsen: 1,6 mm tråd til sektioner op til 4 mm, 2,4 mm for 4–8 mm og 3,2 mm for tungere sektioner.

TIG svejsestøbt aluminium: Indstillinger og teknik

Det er vigtigt at få de rigtige indstillinger. Brug disse som udgangspunkt og juster til din specifikke maskine og materialetykkelse:

• Strømtype: AC (vekselstrøm)
• Strømstyrke: ca. 1 ampere pr. 0,025 mm (0,001 tomme) tykkelse - så en 6 mm støbning har brug for ca. 240 ampere ved spidsbelastning
• AC-frekvens: 80-120 Hz (højere frekvens giver en smallere, mere fokuseret bue)
• AC balance: 65–70 % elektrode negativ (EN) — dette renser oxidet uden at overophede wolfram
• Beskyttelsesgas: 100% argon, 10–15 L/min
• Wolfram: 2–3 mm ren (grøn) eller zirkoneret, kugleformet spids på AC

Hold rejsehastigheden ensartet og bevæg dig hurtigt nok til at undgå varmeopbygning i ét område. Hold pause, og lad delen køle tilbage til forvarmningstemperaturen, hvis du ser vandpytten blive træg eller det omgivende metal misfarves for meget. Brug en frem og tilbage vævningsbevægelse på bredere riller i stedet for at stable flere gennemløb i samme linje.

Eftersvejsningsbehandling

Når svejsningen er færdig, må delen ikke bratkøles i vand eller afkøles hurtigt med trykluft. Lad den køle langsomt af i stillestående luft, eller pak den ind i svejsetæpper for at sænke afkølingshastigheden. Hurtig afkøling genindfører termisk stress og kan knække svejsningen eller den tilstødende støbning.

Efter afkøling inspiceres svejsningen med dye penetrant (PT) for at kontrollere for overfladerevner. For trykbærende dele (kølevæskepassager, brændstofsystemer) anbefales en tryktest ved 1,5× arbejdstryk, før delen tages i brug igen.

Hvis støbegodset vil blive bearbejdet efter svejsning, lad det hvile i 24 timer, så eventuel resterende spænding kan omfordeles, før der foretages færdigskæringer.

Almindelige årsager til svejsesvigt på støbt aluminium

• Porøsitet - næsten altid forårsaget af fugt, forurening eller utilstrækkelig gasdækning. Sørg for, at basismetallet er udbenet tørt, rengør påfyldningstråden med acetone, og kontroller for træk, der forstyrrer beskyttelsesgassen.
• Varm revner — opstår, når svejsebassinet størkner under trækspænding. Reducer fastholdelsen af ​​delen, hvis det er muligt, brug ER4043 (mere revnebestandig), og tillad langsommere afkøling.
• Mangel på fusion — normalt forårsaget af utilstrækkelig varme eller et oxidlag, der ikke blev fjernet. Øg strømstyrken lidt og rengør samlingen igen.
• Gennembrænding — det mest almindelige problem på tynde sektioner under 3 mm. Brug en bagplade (en kobber- eller rustfri bagplade bag samlingen afleder varme), og reducer strømstyrken.

Når svejsning ikke er den rigtige mulighed

Nogle støbte aluminiumslegeringer - især højzink trykstøbte kvaliteter som A380 - er i det væsentlige ikke-svejsbare med konventionelle midler. Zinkindholdet forårsager alvorlige varmerevner og porøsitet uanset teknik. I disse tilfælde skal du overveje:

• Aluminiumslodning eller lodning — til kosmetiske reparationer eller reparationer med lav belastning ved temperaturer under 450°C
• Metalsyning (lock-n-stitch) — en koldreparationsteknik, der bruger sammenlåsende metalstifter og -propper; ingen varme nødvendig, bevarer de originale legeringsegenskaber
• Epoxy reparationsmidler — såsom JB Weld KwikWeld eller Belzona 1111, velegnet til ikke-strukturelle reparationer, hvor tryk og temperatur er lavt
• Erstatningsstøbning — hvis den originale støbning er alvorligt forringet eller strukturelt kompromitteret