Периодически сталкиваюсь с разрушением силуминовых элементов. Внешне детали изготовленные из силумина похожи на алюминий, но это только на первый взгляд. Хотя его достаточно легко отличить когда изделие повреждено. Невооруженным гразом можно видеть спекшиеся крупицы порошка. Но, как говорится, надежда умирает, последней. В телефонной книге ищешь номер знакомого аргонщика. Приносишь деталь и после первого «чварка» можно наблюдать кислое лицо этого аргонщика. И вот после очередных повреждений силуминовых деталей уже и не хочется предпринимать попытки обращения к аргонщикам.
И вот я решил погуглить в сети, действительно ли этот самый силумин на сваривается. Для начала заглядываю в википедию, чтобы узнать из чего же состоит этот самый силумин. Его схожесть с алюминием не случайна, посколько это основная составляющая этого сплава. Второй основной элемент это кремний, доля которого составляет от 4 до 22% в зависимости от его марки. Также в состав силумина входит небольшое количество примесей: железо, медь, марганец, титан и прочие. Исходят из того, что процентное соотношение кремния разное, то скорее всего шанс сваривания есть.
Итак, погрузившись в бурные обсуждения интернет-форумов я понял следующее, что сваривать (спаивать) стоит только лишь в том случае, если деталь представляет некую ценность и если она находится под действием определенных нагрузок. В противном случае все ратуют за склеивание деталей силумина.
ОК. Все равно хотелось бы тезисно изложить основные требования к свариванию. Источник Websvarka.ru.
- Использовать только аргон.
- Силумин бывает разный. Надо всегда пробовать. Откровенно китайские изделия не свариваются. Тупо расплавляются. А вот, к примеру, автомобильные детали от известных производителей без проблем поддаются свариванию.
- Для сваривания силумина рекомендуют использовать специальные припои типа Harris-52, НТS-2000, ER 4043. Они предназначены для сваривания алюминия.
- Перед сваркой необходимо детали предварительно разогреть до температуры 220 градусов цельсия. Для более эффективного отвода тепла рекомендуют использовать стальные прокладки. Насколько я понимаю это необходимо для недопущения расплавления силумина.
- Жесткие закрепления стараться избегать во избежаний трещинообразования.
- Перед сваркой попытаться попробовать на тестовом образце.
Теперь что касается склеивания силумина. Прежде чем клеять необходимо тщательно подготовить поверхность. Максимально очистить от грязи и масла. Заранее продумать чем зафиксировать изделия после нанесения клея. Самое распространенный клее — эпокситный. Также многие советуют всяческие пятиминутки. После застывания клея можно армировать места склеивания. Для этих целей подойдет шпатлевка с волоконным наполнителем. Да, если вы надеетесь найти специальный клей для силумина, не теряйте зря время. Но здесь можно пойти по логике сварщиков, которые ищут припои для алюминия. Так и здесь, существуют специальные клеи предназначенные для склеивания алюминия.
Двухкомпонентные клеи COSMOFEN DUO и AL-1. Применяется в строительстве для склеивания алюминиевых элементов окон и дверей.
Вот такой вот краткий анализ в помощь тем, кто ищет способы сваривания и склеивания силумина. Здесь подход должен быть творческий, когда сумма попыток рождает победу.
Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.
В качестве аргумента приводится два фактора:
- при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
- процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.
Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.
Припой
Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются: олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.
Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.
Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).
Припой отечественного производства – ЦОП-40
Заметим, что чем больше процентное содержание цинка в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.
Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.
«Aluminium-13» производства компании Chemet
При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».
Флюс отечественного производства
Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.
Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре
Подготовка поверхности
Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:
- обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
- удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.
Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.
Нагрев места пайки
Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.
Паяльник мощностью 300 Вт
Наиболее оптимальный вариант для нагрева – использование газовой горелки или паяльной лампы.
Простая газовая горелка
При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:
- нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
- не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.
Инструкция по пайке
Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.
Алгоритм действий следующий:
- обезжиривается и зачищается место пайки;
- производится фиксация деталей в нужном положении;
- нагревается место соединения;
- прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.
Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.
Пайка алюминия – полная видео инструкция
https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U
Что делать при отсутствии нужных материалов?
Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.
Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.
Процесс производится следующим образом:
- нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
- когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
- когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.
Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов – довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.
Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.
Сварка материала силумина на первый взгляд представляет собой несложный способ соединения изделий, но в действительности может сопровождаться множеством трудностей. В процессе сварки происходит нагревание сплава до высоких температур, что значительно уменьшает возможность соединения заготовок из силумина. Поэтому в процессе сварки используется аргон, предупреждающий процедуру окисления. Соответственно, сплав восстанавливается лучше.
Силумин – сплав кремния и алюминия. Он предназначен для изготовления деталей сложной формы. Этот сплав отличается высокими механическими, литейными характеристиками.
Основные преимущества силумина
- Износоустойчивый материал.
- Не боится коррозии.
- Высокопрочный металл.
Техника сварки силумина
Для соединения деталей из силумина возможно использование аргонодуговой методики сваривания. Оборудование включает инвертор, газовый баллон, горелку специального образца, осциллятор, неплавящиеся вольфрамовые электроды. Дополнительно, как присадочный материал, используется силуминовая проволока.
Силуминовые изделия перед соединением подвергаются предварительной подготовке.
- В первую очередь устраняется оксидная пленка. Кромки соединяемых образцов зачищаются наждачной бумагой, специальной пескоструйной установкой, щеткой по металлу, прочими инструментами.
- После этого поверхности изделий подвергаются химической обработке, для чего можно использовать бензин, любой растворитель. При использовании для этих целей раствора каустической соды заготовки необходимо обязательно промыть напором чистой воды.
Как происходит сварочный процесс?
Сварочные работы осуществляются с использованием короткой дуги на обратной полярности. В данном случае металл будет лучше проплавляться.
- В сварочную зону подается присадочная проволока, где осуществляется ее расплавление, соединение с металлом изделия. В конечном итоге формируется жидкая однородная масса, которая после охлаждения становится монолитной.
- Нельзя быстро подавать в сварочную ванну присадку, так как раскаленный металл будет разбрызгиваться, и в результате качество соединения будет низким.
- Подача проволоки производится под углом перед горелкой, при этом движения должны осуществляться равномерно вдоль шовного соединения.
- Нельзя передвигать присадочный стержень поперек, отклонять в стороны.
Основные требования
Остальные требования аналогичны, как при соединении алюминиевых образцов.
- Поджигая электрод, запрещено касаться соединяемых изделий из металла.
- Подача газа осуществляется спустя пятнадцать секунд после поджога электрода. Это предоставит возможность разогреть пространство сопла горелки.
- При завершении сварочных работ подачу газа прекращать нельзя. Это действие нужно выполнить спустя десять секунд после прекращения подачи на электрод электрического тока. Это даст возможность металлу сварного шва остывать равномерно.
Можно ли выполнять сварочные работы такого типа в бытовых условиях?
В бытовых условиях сварка силумина может осуществляться с помощью плавящихся электродов, но существуют некоторые нюансы.
- Обязательно проводится предварительная подготовка соединяемых элементов конструкции.
- Материалы подвергаются предварительному нагреванию до температуры 250-300 градусов.
- Электроды разогреваются до 150 градусов.
Преимущества технологии
- Небольшая область разогрева силумина, в результате чего деформация изделий полностью исключается.
- Аргон характеризуется большим удельным весом в отличие от воздуха. Поэтому он предупреждает попадание из воздуха на свариваемые поверхности кислорода.
- Повышенная скорость выполнения сварочных работ за счет тепловой энергии сварной дуги.
- Общедоступная методика соединения образцов из силумина.
- Возможность сваривания элементов конструкций, которые нельзя заварить, используя другие техники сварки.
Недостатки
- Защита швов при сильном ветре существенно снижается, так как его интенсивный поток будет просто сдувать напор газа.
- При использовании для сварочной дуги высоких значений токовой силы требуется дополнительное охлаждение.
- Для произведения работ требуется достаточно сложное оснащение.
- Настройки оборудования сопровождаются некоторыми трудностями.
Техника безопасности
- При выполнение сварочных работ обязательное применение средств индивидуальной защиты: маски, перчаток, обуви с прорезиненной подошвой, полотна из асбестового, брезентового материала, стального листа.
- Все токопроводящие элементы должны быть надежно заизолированы.
- Запрещено осуществлять сварочные работы в помещениях, в которых находятся легковоспламеняющиеся жидкости, различного рода предметы.