Сварка силумина аргоном технология

Чем варить силумин

Силумином называют алюминиевый сплав с высоким содержанием кремния. Из него делают детали сложной конфигурации. Для их восстановления используют холодные и горячие методы.

Сварка силумина производится несколькими способами: плавящимися и тугоплавкими электродами. Металл легко окисляется, поэтому желательно использовать защитную атмосферу. Качество соединения без нее страдает. Виной всему жаропрочные оксиды алюминия. Как варить металл, какие тонкости важно учитывать, расскажут опытные сварщики.

Особенности сплава силумина

Он прочнее дюраля, устойчив к коррозии, пластичен – легко штампуется, поддается литью и ковке.

Его ценят за декоративность, износостойкость, легкость (у него низкий удельный вес). Силумин используют во многих отраслях, делают из него детали для машин и мотоциклов, накладные элементы для сантехники, оформления интерьеров.

Из-за окислительной активности сплав алюминия и кремния плохо поддается сварке. Вообще не варят сплавы с большим содержанием цинка, при нагревании он выгорает, металл становится хрупким. Литейный силумин с содержанием кремния от 5 до 22% горячим способом соединяют. При температурной обработке применяют инертные газы, преимущественно аргон, он тяжелее воздуха, оседает на заготовке, держится облаком.

Пайка силумина

Декоративные детали и те, которые не испытывают нагрузок, можно спаять газовой горелкой, металл нагревают до 200°С. Пайка силумина с тонкими стенками производится паяльником с мощным жалом. Для защиты от окисления применяют металлические накладки. Неприкрытой оставляют только рабочую зону.

ЕR4043 – присадка для литейного алюминия, легированного кремнием и магнием марки АД31, АД33, АД35;
Harris52 – припой для алюминия с флюсовыми присадками;
HTS2000 – китайский аналог Harris52.

Металл в месте пайки нагревают до 600°С, технология та же, что при работе с алюминием. Для разрушения оксидной пленки применяют флюс Castolin 190 Flux и его аналоги.

Технология сварки силумина

Соединение можно сделать двумя способами:

с помощью плавящихся электродов, такой сваркой заделывают детали, работающие на сжатие;
используя присадочную проволоку.

Прежде, чем сварить силумин, необходимо:

зачистить стык до зеркального блеска;
снять оксидную пленку растворителем или бензином, работать надо в перчатках, чтобы не оставлять потожировых следов.

Аргонодуговая сварка силумина

Для работы нужно подготовить:

инвертор сварочный на 220В или 380 В (сила тока зависит от толщины ремонтируемого участка);
осциллятор, подающий напряжение на электрод, он нужен для создания дуги;
комплект газового оборудования;
горелка;
баллон с защитным газом;
присадочный пруток.

У сварки силумина аргоном есть ряд особенностей:

Полярность должна быть обратная, к электроду подводится плюсовой контакт. Это необходимо для ионизации аргона, повышении его электропроводности.
Аргон должен поступать в рабочую зону только после розжига. Шов нужно охлаждать в защитной атмосфере не меньше 10 секунд, пока верхний слой металла не схватится.
Присадка вводится перед горелкой, со средней скоростью, под углом к электроду и диску. При быстрой подаче образуется много искр.
Электрод нужен для создания дуги, ближе, чем на 2,5 мм его к металлу не приближают.
Плавное движение горелки и прутка должны совпадать.
Диаметр присадочной проволоки всегда меньше размера электрода.

Под воздействием дуги присадка и кромки образуют однородный сплав. Важно поддерживать защитную атмосферу, следить, чтобы аргон не сдувало. Без него сразу начинается процесс окисления.

Сварка плавящимся электродом

Имея трансформатор или выпрямитель, заварить деталь можно плавящимся электродом ОК 96.50 – стержня из силумина, покрытого щелочной обмазкой. Перед работой его нагревают до 150°С. Восстанавливаемую зону детали тоже необходимо прогреть паяльной лампой или газовой горелкой до 300°С (на металле появятся темные пятна побежалости, если они желто-коричневые – температура 250°С). При этой же температуре делается наплавка. При такой сварке силумина в домашних условиях прочного шва не получится, частички шлака, а его при работе с плавящимся электродом образуется много, неизбежно остаются в расплаве.

Достоинства и недостатки аргонодуговой сварки силумина

в отличие от других методов восстановления деталей из силумина, при дуговом в атмосфере аргона получают более прочные соединения;
режим формирования шва – скоростной, сварка не отнимает много времени;
не нужно предварительно прогревать детали и электрод;
отработанная технология по силам начинающим;
направленная дуга не перегревает деталь, она не деформируется.

работы нельзя проводить на открытом пространстве, в закрытых помещениях необходимо избегать сквозняков, чтобы облако аргона оставалось над рабочей зоной;
сложно сразу подобрать режим сварки;
при работе с толстостенным металлом нужно продумывать способ теплоотведения;
необходимо иметь специальное оборудование.

Тем, кто регулярно занимается ремонтными работами, недостатки аргоновой сварки не мешают создавать качественные и надежные соединения.

Силумин и его сварка: свойства сплава и правила выполнения сварочного процесса в зависимости от качества металла

Силумин – это сплав, который активно используется для изготовления предметов широкого потребления. Основная сфера его применения – изготовление предметов кухонной посуды, используемой для приготовления пищи.

Силумин как один из свариваемых материалов

Силумин – это сплав, в основе которого (более 90% химического состава) лежит алюминий. Остальные 10% приходятся на кремний. Последний добавляется для того, чтобы повысить прочность итогового сплава, что позволяет использовать его более широко. В некоторых случаях в состав сплава могут входить медь, железо, марганец и цинк. В случае если в составе силумина цинк присутствует в достаточных значениях, данный сплав следует относить к литейным маркам сплава, что позволяет говорить о возможности его сварки при наличии острой необходимости в таком действии.

Читать еще: Литейное дело это

По некоторым своим характеристикам силумин схож с нержавеющей сталью, но отличается заметной легкостью за счет легкости основного металла, входящего в состав сплава. По своей прочности данный сплав практически не уступает нержавеющей стали, что достигается наличием кремния в его составе. Кроме того, силумин также хорошо противостоит коррозии за счет такого свойства алюминия.

Еще одним ключевым свойством силумина является его пластичность, что позволяет изготавливать из данного металла большое количество различных сложных по своей форме деталей, так как он достаточно легко льется, что позволяет ему качественно заполнять искомые формы.

Оборудование для сварки

В связи с тем, что сварка производится двумя способами – с использованием плавящихся и неплавящихся электродов, оборудование будет различаться между собой.

В случае если речь идет о сварке плавящимся электродом, к оборудованию будут относиться:

трансформатор или выпрямитель (для подачи сварочного тока необходимого уровня напряжения);
паяльная лампа (для прогрева кромок свариваемых деталей);
газовая горелка (для подачи газа, который будет прогревать сварное соединение в процессе сварки);
держак для электрода (которым сварщик самостоятельно направляет электрод в сварочную ванну).

Если говорить об аргонодуговой сварке, то в перечень оборудования следует включить:

сварочный инверторный аппарат;
осциллятор для регулировки;
баллон или иной резервуар с аргоном;
газовая горелка, через которую подается защитный газ;
присадка в виде неплавящегося электрода;
шланги для подачи газа в горелку (ввиду особенностей конструкции горелки внутри таких шлангов находятся два рукава, один из которых предназначен для подачи газа, а внутри другого находится кабель, по которому подводится электрический ток).

Кроме того, потребуются также и средства защиты сварщика, а именно:

специальный костюм, который защитит кожу от попадания горящих искр от сварки (ткань такого костюма должна быть не просто плотной, а прошедшей специальную пропитку огнезащитного типа с целью исключения риска возгорания от попавшей искры);
маска с затемненными стеклами (используется для защиты лица и, в первую очередь, глаз, от негативного воздействия яркого света);
рукавицы-краги (предназначаются для защиты кожи рук от воздействия высокой температуры, а также для исключения возможности поражения электрическим током от свариваемых деталей);
защитная обувь (она одновременно выполняет две функции – защищает ноги сварщика от попадания капель расплавленного металла в виде искр от сварки в случае отсутствия специального сварочного стола и минимизирует риск полного прохода электрического тока через тело работника в случае наличия критической неисправности оборудования).

Технология аргонодуговой сварки

Общий процесс аргонодуговой сварки, выполняемой в отношении деталей из силумина, следует разделить на три больших этапа:

подготовительный;
этап сварки;
этап завершающей обработки.

Подготовительный этап

На подготовительном этапе сварщику необходимо выполнить следующие действия:

зачистить кромки свариваемых деталей с использованием любого доступного механического способа;
обработать зачищенные кромки специализированными химическими составами с целью обезжиривания и полного удаления возможных окислов металлов.

Этап сварки

Сварочный этап состоит из следующих шагов:

подсоединение инвертора. Его лучше подключать с обратной полярностью, так как это позволит добиться лучшего качества сварки. В том случае, если подключить инвертор, соблюдая прямую полярность, происходит процесс ионизации газа, в результате чего образуется плазма, которая режет, а не плавит силумин в сварочной зоне;
электрод, произведенный из вольфрама, необходимо подвести к свариваемой поверхности из сварочной горелки на расстояние не более 2,5 мм, однако, не допуская касания его до поверхности свариваемых деталей;
подача аргона начинает осуществляться не ранее, чем через 15 секунд после появления сварочной дуги, так как это позволит обеспечить максимально качественный прогрев элементов, подлежащих сварке;
сварочная ванна заполняется путем введения силуминового прутка или проволоки. Механизм подачи выглядит следующим образом: сам пруток или проволока подается под небольшим углом к сварочной ванне и электроду, а скорость подачи должна быть установлена в зависимости от опыта работы сварщика, так как неоправданно высокая скорость подачи может негативным образом сказаться на качестве сварного шва из-за высокой степени разбрызгивания металла;
присадка (проволока или пруток) вводятся перед горелкой в соответствии с путем ее движения и перемещается только вдоль шва;
после завершения работы дуги (ее горения) аргон должен подаваться в течение не менее 10 секунд, так как это позволит дать металлу немного остыть, что позволяет минимизировать риск возникновения трещин и окислов тугоплавкого типа.

Завершающая обработка

Этап завершающей обработки предусматривает проверку соединения после завершения сварочного процесса на наличие трещин или непроваров, так как в случае их выявления может потребоваться повторная обработка соединения с целью упрочнения шва.

В случае если все манипуляции выполнены правильно, шов получается аккуратным, не требует очистки от шлака, а качество соединения остается максимально высоким.

В том случае, если были допущены технологические ошибки, может потребоваться разъединение только что сваренных деталей с последующим повторением всего процесса.

Плюсы и минусы технологии

В отношении силумина как сплава достаточно сложно реализовывать различные сварочные технологии. Это связано с тем, что входящий в состав сплава второй элемент – кремний – оказывает негативное влияние на возможности сваривания материала. По этой причине наиболее распространенным способом сварки данного сплава при необходимости является аргонодуговая сварка, так как только она позволяет добиться наиболее высококачественных результатов.

Читать еще: Технологический процесс список литературы

К числу основных плюсов такого вида сварки указанного сплава следует отнести:

высокая скорость сварочного процесса;
наличие достаточно большого количества методик, которые можно использовать для осуществления сварки;
возможность за счет узконаправленного действия дуги избежать деформации всей свариваемой детали в связи с узкой площадью нагрева детали;
возможность максимально качественного выполнения сварных соединений за счет вытеснения кислорода из зоны проведения сварочных работ, что становится возможным за счет химико-физических свойств аргона, который тяжелее воздуха.

Несмотря на большое количество плюсов в использовании аргонодуговой сварки силумина, у этого способа имеются также и существенные минусы, к которым относятся:

высокая стоимость оборудования, которое может быть использовано для осуществления работ;
длительный процесс подбора наиболее оптимальных режимов сварки для того, чтобы качество соединений было максимально высоким;
возможность выполнения работ только в закрытых помещениях с целью исключения вероятности выдувания аргона из-под горелки порывами ветра;
наличие оборудования для дополнительного отведения тепла, образовываемого высокими мощностями сварочного тока.

Сварка силумина

Силумин – это алюминиевый сплав, в который добавлен кремний. Именно из него делают детали сложной формы, которым предъявляются жесткие требования по прочности, коррозионной стойкости и износостойкости. Что касается такого процесса, как сварка силумина, то необходимо отметить, что технология практически точно такая же, как сварка алюминия. То есть, сваривание неплавящимся электродом в защитном аргонном облаке. Все дело в окисле алюминия, который на поверхности сплава создает прочную и жаростойкую пленку. Поэтому на открытом воздухе такую сварку не провести.

Аргон в этом плане выполняет чисто защитные функции. Он, во-первых, тяжелее воздуха, поэтому легко вытесняет его из зоны сварки. Во-вторых, аргон является инертным газом, то есть, ни с воздухом, ни с другими газами, а тем более с алюминиевым сплавом он никогда ни под какими условиями взаимодействовать не будет.

Но есть в аргонодуговой сварке один момент, о котором новички могут и не знать. Когда производится сварка на обратной полярности (электрод подключается к плюсу, а заготовка к минусу), от атомов аргона начинают отделяться электроны. Происходит ионизация газа, то есть, он начинает пропускать через себя электрический ток. Именно ионизированный аргон, если придать ему направление, становится плазмой. И здесь очень важно не перегреть газ, который своей силой и температурой будет не соединять силуминовые заготовки, а резать их.

Внимание! Варить можно только литейный силумин, в составе которого кремния 4-22%. Не вариться материал, в состав которого входит в большом процентном содержании цинк.

Как заварить силумин

Итак, для сварки силумина необходима аргонодуговая технология. В состав оборудования входит инвертор, баллон с газом, осциллятор и специальная горелка. В горелку устанавливается неплавящийся электрод из вольфрама. В качестве присадки здесь должна выступать силуминовая проволока.

Перед началом сварочного процесса силуминовые заготовки необходимо подготовить. Основное правило – это удалить оксидную пленку.

Сначала необходимо зачистить кромки свариваемых деталей с помощью наждачки, металлической щеткой, пескоструйной машиной или любым другим способом.
Далее производится обработка химическим составом. Это может быть любой растворитель, бензин или раствор каустической соды. Если используется последний материал, то после обработки рекомендуется промыть металлические заготовки напором воды.

Сварка производится на обратной полярности при короткой дуге. Объяснить это можно лишь тем, что при короткой дуге металл проплавляется лучше. Присадочная проволока подается в зону сварки, где она также расплавляется и соединяется с основным металлом, что в конечном итоге образует единую однородную жидкую субстанцию. Она при остывании превращается в монолит.

Подавать быстро присадку в сварочную ванну нельзя. Это приведет к разбрызгиванию металла, что снизит качество сварного шва. Проволоку надо подавать перед горелкой, при этом держать под углом. Движение и подача должны быть равномерными точно вдоль шва. Нельзя отклонять присадочный стержень, двигать его поперек. Ровный и узкий шов – вот высокое качество соединения.

Все остальное, в принципе, точно так же, как и при сварке алюминия. А именно:

При поджиге электрода нельзя касаться свариваемых металлических заготовок.
Подачу газа надо начинать после 15 секунд после розжига вольфрамового электрода. Что обеспечит нагрев пространства в сопле горелки.
Заканчивая сварку, нельзя останавливать подачу газа. Отключение можно провести после 10 секунд, как отключится подача электроэнергии на электрод. Это обеспечит равномерное остывание металла в зазоре между заготовками.

В домашних условиях можно сварку силумина проводить плавящимся электродом. К примеру, расходником от известной шведской компании ESAB марки ОК 96.50. Но и здесь есть своя специфика.

Точно также производится подготовка заготовок.
Предварительно свариваемые детали подвергаются нагреву до 250-300С.
Электроды также предварительно подогреваются до 150С.

Электроды этой марки состоят из силуминового стержня и щелочно-солевой обмазки. При сварке выделяется в большом количестве шлак, который необходимо тщательно удалять. И все же сварка аргоном является более качественной.

Плюсы и минусы аргонодуговой сварки силумина

К достоинствам этой технологии можно отнести следующее.

Это практически единственный вариант соединить силуминовые заготовки.
Температура нагрева сплава не очень высокая, так что при правильном подходе можно исключить деформацию свариваемых деталей.
При короткой дуге можно убыстрить сварочный процесс.
Аргон является надежной защитой, что обеспечивает качество конечного результата.
Способ сваривания общедоступный, так что нет никаких ограничений или запретов. В данном случае важен опыт проведения данного вида сварочных работ.
При правильном подходе сварной шов должен получиться аккуратным.

Читать еще: Литейная латунь марки

Есть у этого способа соединения и свои отрицательные стороны.

Нельзя проводить сварку силумина аргоном при ветреной погоде. Ветер будет сдувать из зоны сварки защитный газ. Оптимальный вариант – варить в закрытых помещениях.
Если используется сварочный трансформатор с большим током, то необходимо будет обеспечить дополнительное охлаждение силуминовых деталей.
Сварка с аргоном требует наличие разного оборудования.
Некоторые сложности с настройкой режима сварки.

На самом деле сварка силуминовых изделий – процесс непростой. Как показывает практика, осилить его может только тот сварщик, который выполнял эту операцию неоднократно. То есть, только опыт может справиться с поставленной задачей.

Сварка и пайка силумина – специфика выполнения работ

Сварка силумина – способ соединения деталей сложной формы или конструкции путем сваривания их кромок в защитном газе. Реализация операции на практике не особенно сложна, если понимать специфику процесса.

При нагревании сплав окисляется, что значительным образом осложняет процесс соединения изделий. Вот почему в процессе сварки не обойтись без защитного газа.

Особенные свойства силумина

Силумин представляет собой алюминиевый сплав с добавлением кремния, среди достоинств которого выделяется небольшая удельная масса, высокая прочность, стойкость к химическому воздействию и коррозии.

Интересный факт! Сплав не поддается коррозийным процессам, так как на его поверхности образуется защитная пленка из оксидных соединений. Даже крохотное повреждение поверхности металлической конструкции из силумина приводит к контакту молекул алюминия и кислорода из воздуха.

Также к специфическим характеристикам силумина причисляют: легкий вес, высокую пластичность, доступную стоимость, широкую распространенность.

Благодаря таким качествам материал может применяться для создания изделий со сложной формой, которые должны соответствовать жестким требованиям по прочности, устойчивости перед коррозией и износу.

Силуминовые конструкции нашли применение в авиа-, мото- и машиностроении, его активно используют при производстве бытовой техники, сантехники.

Для пайки силумина применяется та же технология, что и при работе с алюминием, ‒ сварка не плавящимся электродом в аргоновом облаке. Защитный газ необходим для предотвращения окисления металла при контакте с кислородом.

Если при сваривании силумина в домашних условиях пренебречь аргоном, кромки деталей окислятся, на них образуется прочная, жаростойкая пленка, мешающая нормальному свариванию поверхностей.

Технология пайки силумина

Сварка силумина осуществляется методом аргонодугового сваривания с помощью аппарата, в конструкцию которого входят инвертор, баллон с защитным газом, горелка, осциллятор, не плавящиеся электроды из вольфрама. В работе задействуется особая, а именно силуминовая проволока.

Сварка силуминовых конструкций сопряжена с определенными трудностями:

сваривать можно лишь те детали, которые изготовлены из силумина литейных марок, так как в их состав входит цинк;
проведения сварных операций с таким металлом отличается высокой ресурсозатратностью.

Технология аргонодуговой сварки предусматривает определенные подготовительные работы, без проведения которых сварные швы редко получаются качественными.

Такие операции позволят устранить оксидную пленку, для чего кромки соединяемых деталей нужно зачистить наждачкой. Также подойдет специальная пескоструйная машина или самодельная щетка по металлу.

Далее поверхности подвергают химической обработке с помощью бензина или любого растворителя. Также допускается использование для этого раствора из воды и каустической соды, но при таком положении дел изделие обязательно промывают по проточной водой.

При работе с силуминовыми деталями активно используют электроды марки ОК96.50, стержень которых изготавливаются из силумина, а обмазка ‒ из составов на основе солей и щелочей из хлора или фтора.

Сварка силумина в аргоне электродом происходит следующим образом:

Чтобы изделие проплавлялось наилучшим образом, работы по сварке материала нужно осуществлять при обратной полярности тока с использованием короткой дуги.
Присадочную проволоку подают в сварную зону, где она расплавляется, а затем соединяется с металлом изделия.
Это приводит к формированию жидкой однородной массы, которая по мере остывания становится монолитной.
Если быстро подать в сварную ванну присадочный материал, раскаленный металл начнет разбрызгиваться.
В итоге, качество сварочного соединения, а также его прочность и долговечность снизятся.
Проволока должна аккуратно подаваться под углом непосредственно спереди горелки.
Движение сварщика непременно должны быть плавными. Передвигать присадку поперек, отклонять ее в стороны нельзя, так как это скажется на качестве сварочного шва.

Иные требования при работе с силуминовыми конструкциями аналогичны соединению алюминиевых изделий путем сваривания металлических изделий в аргоне:

поджигая электрод, касаться соединяемых деталей запрещено;
газа можно подать через четверть минуты после поджога электрода, что позволит достаточным образом прогреть воздух вокруг сопла газовой горелки;
нельзя прекращать подачу газа разу после завершения работы, а только спустя пятнадцать секунд после этого, что позволит металлу соединения остыть равномерно и не потрескаться.

Среди достоинств электродуговой сварки в аргоне выделяют:

узконаправленное воздействие дуги, предотвращающее деформационные процессы на свариваемых элементах;
больший вес аргона по сравнению с воздухом, поэтому он способен вытеснять кислород из сварной зоны;
высокую скорость рабочего процесса;
наличие разных методик сварки различных составов.

Заключение

Востребованность силумина во многих отраслях промышленности объясняется отменными физико-химическими свойствами, характерными ему. При сварке силуминового изделия применяется защитный газ, способный оградить сварное соединение от окисления при контакте с кислородом в воздухе.