Öntött alumínium hegesztése: technikák, előkészítés és gyakori hibák

Igen, az öntött alumínium hegeszthető – de ez alapos előkészítést, megfelelő eljárást és annak megértését igényli, hogy miért viselkedik másképp, mint a kovácsolt alumínium. A legmegbízhatóbb módszer a TIG hegesztés (GTAW) váltakozó árammal, felhasználásával ER4043 vagy ER5356 töltőhuzal, alapos tisztítás és az alkatrész 150–230°C-ra (300–450°F) előmelegítése után. Hagyja ki a fenti lépések bármelyikét, és fennáll a repedés, a porozitás vagy a hiányos összeolvadás kockázata.

Miért nehezebb az öntött alumíniumot hegeszteni, mint a kovácsolt alumíniumot?

Az öntött alumíniumötvözetek nagyobb mennyiségű szilíciumot tartalmaznak (egyes fröccsöntési minőségeknél akár 12%-ot is), és gyakran vannak bennük az eredeti öntési folyamatból származó gázok, oxidzárványok és belső porozitás. Amikor hőt alkalmazunk, ezek a bezárt gázok kitágulnak és kijutnak a hegesztőmedencén keresztül, buborékokat és üregeket okozva. Az egyenetlen szemcseszerkezet az anyagot is hajlamosabbá teszi a hőrepedezésre a hőhatászóna (HAZ) közelében.

A szokásos öntött alumíniumötvözetek, amelyekkel találkozni fog, a következők:

• A356 / 356.0 - hengerfejek, szívócsövek (leghegeszthető)
• A380 - présöntvény házak, konzolok (nagyon nehéz, magas cinktartalommal)
• 319 - motorblokkok (közepes nehézségű)
• 535 — tengeri alkatrészek (hegeszthető, magas magnéziumtartalmú)

Ha nem ismeri a pontos ötvözetet, kezelje kihívásokkal teli munkaként, és hibázzon további előkészítő munkával.

Alapvető előkészületek, mielőtt ívet vernél

A sikeres alumíniumöntvény-hegesztés nagyjából 80%-át az előkészítés teszi ki. A rossz előkészítés az elsődleges oka a hegesztési varratok meghibásodásának.

1. lépés – A szennyeződés azonosítása és eltávolítása

Az olajat, zsírt, festéket és a régi tömítésanyagot el kell távolítani minden hő alkalmazása előtt. Használjon acetont vagy speciális alumínium tisztítószert szöszmentes kendőre. Ne használjon kőolaj alapú oldószert - az maradékot hagy maga után. A motoralkatrészek esetében a professzionális üzletekben bevett gyakorlat a forró tartályos áztatás vagy alkatrészmosó alumínium-biztos zsíroldóval, majd ezt követően az öblítés.

2. lépés – Az oxidréteg mechanikus tisztítása

Az alumínium levegővel érintkezve szinte azonnal alumínium-oxid réteget (Al2O3) képez. Ennek az oxidnak az olvadáspontja hozzávetőleg 2050°C – jóval magasabb, mint magának az alumíniumnak a 660°C-os olvadáspontja. Ha ráhegeszt, az oxid megakadályozza az összeolvadást. Használjon speciális rozsdamentes acél drótkefét (soha nem használ acélhoz, mert az szennyezi az alumíniumot), hogy közvetlenül hegesztés előtt dörzsölje le a hézagot. A sarokcsiszoló 80-as szemcsefinomságú lapos tárcsa nagyobb területeken is jól működik.

3. lépés – V-horony vagy ferde a repedés

Repedések esetén köszörüljön vagy vezessen le egy teljes V-hornyot a tiszta, ép fémhez. A horonynak legalább 3-4 mm szélesnek kell lennie a tetején, és el kell érnie a repedés teljes mélységét. Minden repedés végén fúrjon egy 3–4 mm-es ütközőfúró lyukat, hogy megakadályozza a repedés hő hatására továbbképződését. Ha kihagyja a stop-fúrást, a repedés gyakran 10–15 mm-rel túlnyúlik azon a helyen, ahol hegesztés közben látható.

4. lépés – Melegítse elő az alkatrészt

Az előmelegítés csökkenti a hősokkot és kivezeti a nedvességet. Használjon sütőt, hőlégfúvót vagy propánégőt, hogy az alkatrészt 150–230 °C-ra (300–450 °F) melegítse. Ellenőrizze a hőmérsékletet kontakthőmérővel vagy hőmérsékletjelző pálcákkal (Tempilstik). 6 mm alatti vékonyfalú öntvényeknél ennek a tartománynak az alsó határa (150°C) elegendő. A vastag alkatrészek, mint például a motorblokkok, előnyösek a magasabb kategóriából. Ne lépje túl a 260°C-ot – e felett egyes ötvözetek tartósan veszítenek szilárdságából.

A megfelelő hegesztési eljárás kiválasztása

A javítási munkák túlnyomó többségénél – repedt elosztók, törött konzolok, sérült öntvények – a váltakozó áramú AWI-hegesztés a megfelelő választás. Állítsa a gépet váltakozó áramra nagyfrekvenciás indítással, használjon 100%-os argon védőgázt 10–15 l/perc sebességgel, és válasszon tiszta volfrám vagy cirkónium volfrámelektródát (nem az acélhoz használt tóriumos típust).

A megfelelő töltőhuzal kiválasztása

A legtöbb alumíniumöntvényt két töltőötvözet fedi le:

• ER4043 (4% szilícium) — a leggyakoribb választás öntött alumíniumhoz. Jól folyik, minimálisra csökkenti a repedést és elnéző. Használja ezt a motor alkatrészeihez, házaihoz és ismeretlen ötvözetekhez.
• ER5356 (5% magnézium) — erősebb és keményebb, de hajlamosabb a melegrepedésre magas szilíciumtartalmú öntvényeken. Használja, ha az utóhegesztési szilárdság elsődleges, és tudja, hogy az alapötvözet kompatibilis (pl. 535 vagy 5xxx sorozatú öntvények).

A töltőanyag átmérőjének általában meg kell egyeznie az anyagvastagsággal: 1,6 mm-es huzal 4 mm-ig, 2,4 mm-es 4-8 mm-es szakaszokhoz és 3,2 mm-es nehezebb szakaszokhoz.

AWI hegesztési alumíniumöntvény: beállítások és technika

A megfelelő beállítások elvégzése kritikus fontosságú. Használja ezeket kiindulási pontként, és állítsa be az adott géphez és anyagvastagsághoz:

• Áram típusa: AC (váltakozó áram)
• Áramerősség: körülbelül 1 amper 0,025 mm (0,001 hüvelyk) vastagságonként – tehát egy 6 mm-es öntvénynek nagyjából 240 amperre van szüksége csúcsidőben
• AC frekvencia: 80-120 Hz (nagyobb frekvencia keskenyebb, fókuszáltabb ívet eredményez)
• AC egyensúly: 65-70% elektróda negatív (EN) – ez megtisztítja az oxidot a volfrám túlmelegedése nélkül
• Védőgáz: 100% argon, 10-15 L/perc
• Volfrám: 2-3 mm tiszta (zöld) vagy cirkóniumozott, golyós hegy AC-on

Tartsa egyenletes haladási sebességet, és haladjon elég gyorsan, hogy elkerülje a hő felhalmozódását egy területen. Állítsa le, és hagyja az alkatrészt visszahűlni az előmelegítési hőmérsékletre, ha azt látja, hogy a tócsa lomhává válik, vagy a környező fém túlzottan elszíneződik. Használjon oda-vissza szövés mozgást a szélesebb barázdáknál, ahelyett, hogy több szálat egymásra rakna ugyanabban a vonalban.

Hegesztés utáni kezelés

A hegesztés befejezése után ne hűtse le az alkatrészt vízben, és ne hűtse le gyorsan sűrített levegővel. Hagyja lassan kihűlni csendes levegőn, vagy csavarja be hegesztőtakarókba, hogy lelassítsa a hűlési sebességet. A gyors hűtés visszaállítja a hőfeszültséget, és megrepedhet a hegesztési varrat vagy a szomszédos öntvény.

Lehűlés után vizsgálja meg a hegesztési varrat festékáthatoló anyaggal (PT), hogy ellenőrizze a felületi repedéseket. Nyomástartó alkatrészeknél (hűtőfolyadék-csatornák, üzemanyagrendszerek) az alkatrész ismételt üzembe helyezése előtt 1,5-szeres üzemi nyomáson végezzen nyomáspróbát.

Ha az öntvényt hegesztés után megmunkálják, hagyja pihenni 24 órán keresztül, hogy a maradék feszültség újra eloszlassa, mielőtt befejezi a vágást.

Az alumíniumöntvény hegesztési hibáinak gyakori okai

• Porozitás — szinte mindig nedvesség, szennyeződés vagy elégtelen gázfedettség okozza. Győződjön meg arról, hogy az alapfém csontszáraz, tisztítsa meg a töltőhuzalt acetonnal, és ellenőrizze, hogy nincs-e huzat, amely zavarja a védőgázt.
• Forró repedés — akkor fordul elő, amikor a hegesztőmedence húzófeszültség hatására megszilárdul. Ha lehetséges, csökkentse az alkatrész visszatartását, használjon ER4043-at (repedésállóbb), és engedje meg a lassabb hűtést.
• A fúzió hiánya — általában az elégtelen hő vagy egy el nem távolított oxidréteg okozza. Kissé növelje az áramerősséget, és tisztítsa meg újra a csatlakozást.
• Átégés — a leggyakoribb probléma a 3 mm alatti vékony szakaszokon. Használjon alátámasztó rudat (a kötés mögötti réz vagy rozsdamentes hátlap elvezeti a hőt), és csökkentse az áramerősséget.

Amikor a hegesztés nem a megfelelő megoldás

Egyes öntött alumíniumötvözetek – különösen a magas cinktartalmú présöntvények, mint az A380 – alapvetően nem hegeszthetők hagyományos módszerekkel. A cinktartalom technikától függetlenül erős forró repedést és porozitást okoz. Ezekben az esetekben vegye figyelembe:

• Alumínium keményforrasztás vagy forrasztás — kozmetikai vagy alacsony igénybevételű javításokhoz 450°C alatti hőmérsékleten
• Fém varrás (lock-n-stitch) — hidegjavítási technika, amely egymásba illeszkedő fémcsapokat és -dugókat használ; nem igényel hőt, megőrzi az eredeti ötvözet tulajdonságait
• Epoxi javító vegyületek - mint például a JB Weld KwikWeld vagy a Belzona 1111, amely alkalmas nem szerkezeti javításokhoz, ahol alacsony a nyomás és a hőmérséklet
• Csere öntés — ha az eredeti öntvény súlyosan leromlott vagy szerkezetileg sérült