Как заварить силумин в домашних условиях

Детали различных форм из сплава алюминия и кремния славятся повышенной износостойкостью и прочностью. Этот сплав называется силумином.

Что он представляет собой, какие существуют особенности сварки изделий в домашних условиях, чем спаять силуминовые детали? Ответы на эти вопросы рассмотрим в статье.

Особенности сплава

Алюминиево-кремниевый сплав легко поддается ковке и литейным работам. Изделия из него прочные, легкие и устойчивые к коррозии, внешне привлекательны.

Симулин используют во многих сферах деятельности:

  • машиностроении;
  • архитектуре;
  • изготовлении посуды;
  • деталей для сантехники и многих других.

Его физические свойства сравнивают со сталью, однако силумин гораздо легче. Он имеет низкую стоимость, поэтому стал более предпочтительным в производстве недорогой бытовой техники.

Чтобы восстановить или соединить силуминиевые детали используют сварку. Соединение этого сплава на практике имеет ряд сложностей и отличается от обычной сварки.

Поговорим подробнее о способах и технологии сварки силумина самостоятельно. Существует два способа соединения силумина в домашних условиях:

  • аргонодуговой;
  • плавящимися электродами.

Технология сваривания аргоном

Прежде чем начать работу нужно приготовить оборудование. Вам понадобится:

  • инвертор;
  • горелка с неплавящимся электродом;
  • баллон с газом;
  • осциллятор;
  • присадочная проволока.

Подготовка деталей заключается в удалении оксидной пленки:

  1. Для этого наждачной бумагой или другими средствами зачищаются места соединения деталей.
  2. Далее края обрабатываются любым химическим средством: растворителем, каустической содой.

Важно! После применения каустической соды, заготовки обязательно промыть напором воды.

Технология сварки силумина аргоном напоминает процесс сваривания алюминия. Это самый надежный способ соединения силуминовых изделий.

При соединение деталей происходит их нагрев, образуется устойчивая к высокой температуре пленка, которая ограничивает надежность скрепления. Для избегания этого, применяется инертный газ — аргон. Он выталкивает воздух в сварочном пространстве, не позволяя окислятся деталям.

Требования к выполнению работ в домашних условиях:

  • выполнять работу на открытом пространстве не рекомендуется, лучшим вариантом будет закрытое помещение (подойдет гараж или бытовая пристройка);
  • в процессе сварочных работ нужно избегать перегревания газа, иначе аргон начнет разрушать элементы.
  1. Сварку производят с использованием короткой дуги на обратной полярности (подключение электрода к плюсу, а заготовки к минусу). При таком способе изделие плавится легче.
  2. Присадочная проволока подается в рабочую зону, где она плавится и соединяет изделия.
  3. Присадку нужно подавать постепенно, иначе велик риск разбрызгивания металла, что приведет к плохому соединению.
  4. Подача присадки происходит под углом к горелке, направления выполняются строго вдоль шва.

Выполнение этих условий гарантирует ровный и узкий шов.

В этом видео показывается, как отремонтировать (заварить дюралевый поддон):

Преимущества и недостатки аргоновой сварки

Плюсы метода:

  1. Этот вариант соединения элементов считается самым прочным.
  2. Сварка не занимает много времени.
  3. Технология подходит даже новичкам.
  4. Сварочный процесс, возможно, выполнить в домашних условиях.
  5. Деформация деталей исключена.

Минусы:

  1. Невозможность провести работу на открытом воздухе, ветер будет мешать правильному распределению газа над рабочей поверхностью.
  2. Необходимость иметь специальное оборудование.
  3. Высока вероятность со сложностью в настройках.
  4. Если работа производится трансформатором с высокой силой тока, то потребуется охлаждение.

Выполнение сварки в домашней обстановке требует соблюдения техники безопасности. В процессе работы применяют средства защиты, надевают:

  • специальную одежду;
  • маску;
  • перчатки;
  • обувь с резиновой подошвой.

Проводят работы по изоляции всех токопроводящих элементов. Исключают присутствие легковоспламеняющихся предметов возле рабочего пространства. Помещение должно быть хорошо вентилируемым.

Сварка плавящимся электродом

Второй способ соединения деталей при помощи плавящего электрода. Подготовка деталей осуществляется по такому же принципу, что и в предыдущем способе.

В этом случае используют электроды, покрытые щелочной оболочкой, с силуминовой сердцевиной. Качество такой сварки значительно ниже, чем аргоном.

Процесс происходит так:

  1. Свариваемую зону прогревают горелкой или паяльной лампой до температуры 250-300 градусов.
  2. Электроды тоже подвергаются нагреванию до температуры 150 градусов.
  3. Во время сваривания деталей на шве от электрода появляется шлак, его необходимо полностью счищать.

Смотрите видео, соединение алюминия электродом:

Чем спаять?

Пайку силумина можно произвести газовой горелкой или паяльником с мощным жалом. Запаивают детали, предварительно очистив и обезжирив поверхность.

Для разрушения оксидной пленки используют флюс Castolin 190 Flux и другие.

Смотрите видео по теме, припой HTS-2000 пайка алюминия без флюса:

На этом видео, показан крутой способ пайки алюминия паяльником:

Наименее эффективный способ сваривания деталей происходит с помощью холодной сварки. Окончательный результат такого способа зависит от качества обработки поверхности склейки.

Можно ли заварить холодной сваркой крупные трещины? Нет, такой способ применяется только для микротрещин в деталях.

Заключение

Сварка силумина – процесс трудоемкий, требующий навыков и умений в этом деле. Правильно выполнить процесс поможет изучение свойств, технологий, принципов работы с ним. А также разобраться в вопросе, чем варить силумин в зависимости от проблемы.

Читайте также:  Сравнение сварочных аппаратов инверторного типа

Выполнив все эти условия, отремонтировать детали из силумина сможет даже начинающий мастер.

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:

  1. Полярность должна быть обратная, к электроду подводится плюсовой контакт. Это необходимо для ионизации аргона, повышении его электропроводности.
  2. 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.
  3. Присадка вводится перед горелкой, со средней скоростью, под углом к электроду и диску. При быстрой подаче образуется много искр.
  4. Электрод нужен для создания дуги, ближе, чем на 2,5 мм его к металлу не приближают.
  5. Плавное движение горелки и прутка должны совпадать.
  6. 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.

Нередко в радиолюбительской практике, да и просто в быту встает вопрос пайки алюминия. Электрические провода, корпуса, прохудившиеся емкости — да мало ли что. Но к сожалению, алюминий и его сплавы паяться очень не любят. Этот материал даже залудить (покрыть слоем припоя) и то проблема, не то что качественно припаять. Единственный выход, как принято считать, — сварка, причем сварка специальная, к примеру, аргонно-дуговая. Тем не менее, алюминий все же можно спаять, причем качественно, в домашних условиях и без применения особых инструментов и технологий.

Почему алюминий не паяется

«Не паяется» — не совсем правильное заявление. Скорее, плохо паяется. Дело все в том, что алюминий практически мгновенно окисляется на воздухе, покрываясь исключительно прочной оксидной пленкой, которую не покрывает ни один металл. Но если эту пленку разрушить, то паять алюминий ничуть не сложнее, чем ту же медь. Другое дело, что оксид алюминия — весьма прочное соединение. Вы наверняка слышали о резцах из корунда, а это и есть оксид алюминия.

Читайте также:  Токарно давильные станки с чпу

С одной стороны, этот слой оксида надежно защищает алюминий от дальнейшего окисления и разрушения, но с другой — существенно затрудняет процесс пайки. Тем более что разрушить его обычными нейтральными флюсами — той же канифолью — невозможно. Но если все же такой флюс найти, то можно без проблем спаять алюминий в домашних условиях.

Флюсы для пайки алюминия

Как говорилось выше, пленка оксида алюминия исключительно прочна, и разрушить ее химическими методами весьма сложно. Тем не менее существует множество составов, позволяющих эту самую пленку не только разрушить, но и предотвратить появление нового оксидного слоя до того, как процесс пайки будет завершен. Выбирая тот или иной флюс, вы в первую очередь должны ориентироваться на тип пайки — паяльник или горелка. Неправильно выбранный состав или не даст желаемого результата при недогреве, или просто сгорит в пламени, к примеру, газовой горелки.

Если вы собираетесь работать легкоплавкими припоями и использовать паяльник, то имеет смысл обратить внимание на флюс Ф-59А и ему подобные (Ф61А, Ф64 и др.). Он обладает высокой активностью и отлично разрушает даже толстый слой оксидной пленки при относительно низкой температуре прогрева обычным паяльником.

Но использовать его для пайки горелкой и высокотемпературными припоями нельзя. Если тот же Ф-59А даже успеет разрушить оксид, в процессе дальнейшего нагрева он просто сгорит, а ведь в его задачу входит не только удалить корунд, но и препятствовать окислению алюминия вплоть до окончания процесса пайки.

Для работы высокотемпературными припоями придется использовать что-то другое, к примеру, флюс Ф-34А (АФ-4А, Castolin 190 Flux и пр.), способный выдерживать температуру до 610 градусов.

Высокотемпературный флюс для алюминия

Почему он не подойдет для работы паяльником? Поскольку нижний порог активности этого флюса составляет 520 градусов, паяльником вы его просто не сможете разогреть до нужной температуры, а значит, активировать.

Конечно, выбор мастера не ограничивается вышеперечисленными составами. Их существует великое множество — как отечественных, так и импортных. Так что вам есть из чего выбрать, опираясь как на стоимость, так и доступность.

Припои для алюминия

Паять алюминий можно как обычными свинцово-оловянными припоями, так и специальными, имеющими в своем составе алюминий, цинк, серебро и др. металлы и даже неметаллы (к примеру, кремний). Припои ПОС, как и специальные для алюминия, имеют различные температуры плавления, что необходимо учитывать как при работе с ними, так и при эксплуатации отремонтированного изделия.

Если вы решили паять посуду, контактирующую с пищей (канистра, фляга, трубка дистиллятора и пр.), то припои, содержащие свинец, использовать нельзя. Придется заняться высокотемпературной пайкой, используя, к примеру, припой 34A, содержащий медь, кремний и, конечно, алюминий. Подойдет ЦОП-40, содержащий цинк.

Припои 34A (слева) и ЦОП-40

Из зарубежных можно порекомендовать Aluminium-13, который, по сути, является аналогом 34А.

Припой для пайки алюминия Aluminium-13

Еще один вариант — пайка чистым оловом. Оно великолепно подходит для ремонта пищевой посуды и имеет низкую температуру плавления, а значит, работы можно производить при помощи паяльника. Но используя олово, следите за тем, чтобы место пайки сильно не нагревалось в процессе эксплуатации изделия. Вы, к примеру, можете запаять оловом донышко чайника (оно соприкасается с водой и выше 100 градусов не нагреется), а вот клювик того же чайника отвалится после первого же кипячения.

Для пайки пищевой посуды можно использовать олово

Особого внимания заслуживают так называемые офлюсованные, уже имеющие в своем составе специальный флюс (обычно в виде обмазки, но необязательно). Бытует мнение, что для работы с ними флюс вообще не нужен и, в принципе, это так. Тем не менее он очень желателен для защиты от окисления места пайки в процессе работы. Для этих целей подойдет любой пассивный флюс, который выдерживает температуру пайки. Идеальным решением здесь может быть обычное трансформаторное масло, которым пользуются электрики при пайке высоковольтных муфт.

Алюминиевый припой с обмазкой из флюса

Из недостатков флюсовых припоев можно отметить их более высокую стоимость, одноразовость (неизрасходованный припой, но уже раз подвергавшийся нагреву повторно вы не используете) и необходимость опыта работы с такими составами.

Выбор источника тепла

Здесь выбор не очень велик:

  • обычный паяльник;
  • открытый огонь.

Первый вариант подойдет в случае, если вам не нужна особая механическая прочность соединения. К примеру, нужно спаять два провода для надежного электрического контакта или какую-то деталь, не несущую большой механической нагрузки. Скажем, дырявую кружку, чтобы не текла. Второй вариант подразумевает тот или иной вид горелки и использование тугоплавкого припоя. Он гораздо сложнее первого, но позволяет получить прочное механическое соединение, что говорится, на века.

Пайка металла обычным паяльником

Как указывалось выше, паять алюминий, используя легкоплавкие припои, можно при помощи обычного и всем знакомого паяльника. Единственное условие — мощность инструмента должна быть достаточной для прогрева спаиваемых деталей до необходимой температуры.

Читайте также:  Протяжка колес динамометрическим ключом

Для пайки алюминия подойдет любой паяльник.

Если вы умеете работать паяльником, то никаких проблем с пайкой алюминия у вас не будет (ну или почти не будет). Зачищаете детали, покрываете соответствующим флюсом и спаиваете. Неплохо на место пайки, смазанное флюсом, добавить немного мелкого абразива, который поможет очистить спаиваемые поверхности от оксидной пленки.

Если в вашем распоряжении нет паяльника достаточной мощности, то спаиваемые детали можно параллельно подогревать горелкой (несильно) или даже пламенем газовой конфорки.

Некоторые электрики вообще умудряются паять алюминий «тем, что есть», причем в смысле электрической прочности качественно паять. Вы тоже можете воспользоваться этим методом при соединении, к примеру, двух алюминиевых проводов. Для этого вам понадобится:

  • любой абразивный порошок, например, мелкий песок;
  • обычное машинное масло (лучше ружейное).

Насыпаете абразив на плоскую поверхность, капаете масло, погружаете в состав зачищенный алюминиевый провод и, взяв на жало припой, «натираете» им этот самый провод. Абразив обдирает оксид, масло предотвращает появление новой пленки, а припой надежно покрывает алюминий полудой.

Единственный недостаток такого метода — низкая механическая прочность соединения, поэтому перед тем как окончательно спаять проводники, их после лужения надо скрутить. Электрическая же прочность такой паки великолепная, так что если ее не разорвет механически, то простоит она десятки лет.

Применение газовой горелки

Если вы решили использовать для пайки алюминия тугоплавкие припои, то вам не обойтись без открытого огня. В этом случае вам придется обратить внимание на следующие нюансы:

  • Пламя должно быть высокого качества — не коптить, держать постоянную температуру и размеры факела.
  • Для пайки открытым пламенем требуется немалый опыт в поддержании оптимальной температуры нагрева, поскольку «температурный коридор» качественной пайки достаточно узок. Перегрели — потерял механическую прочность или даже потек алюминий. Недогрели — не плавится тугоплавкий припой.

Для выполнения первого условия не подойдут, к примеру, костер или пламя свечи — они коптят. Конфорка газовой плиты? Она не коптит, но выдержать температуру нагрева спаиваемых деталей очень сложно даже профессионалу — малейшее движение по вертикали или горизонтали и температура «ушла».

Кроме того, газовую конфорку не возьмешь в руку, а потому в руках придется держать спаиваемые детали. Если это предмет массивный, вы просто не сможете держать его в пламени в постоянном движении для поддержания нужной температуры, одновременно пытаясь паять другой рукой. Ну и поскольку греть вы будете снизу, то для нормальной пайки вам придется перегревать деталь (паять то нужно сверху), а значит, ее можно легко расплавить. Тем не менее, худо-бедно спаять алюминий над газом можно, но только худо-бедно.

Идеальным вариантом будет газовая горелка. Она компактна (в смысле сама горелка, а не баллон к ней), не коптит, мало весит. Но к сожалению, не всегда ее можно раздобыть.

Самым простым выходом из ситуации может стать небольшая паяльная лампа. Для того чтобы она была легче, просто не заправляйте устройство бензином «под горлышко». Перед тем как начать пайку, лампу нужно как следует разогреть, чтобы она не коптила.

Алюминий можно спаять газовой или бензиновой горелкой.

Будем считать, что горелка разогрета, а спаиваемые детали зачищены и плотно прижаты друг к другу по месту будущей пайки. Нанесите соответствующий флюс на детали (если вы используете бесфлюсовый припой, то в качестве флюса используйте трансформаторное масло) и начинайте нагрев. Температуру нагрева необходимо постоянно контролировать кусочком припоя, касаясь места будущей пайки.

Как только припой начнет плавиться, старайтесь держать температуру постоянной (это придет с практикой), а кусочком припоя натирайте место пайки, полностью облуживая его. Как только лужение закончилось, этим же кусочком можете и произвести пайку, используя его как электрод для сварки. Нередко электрики при спайке муфт используют тугоплавкий припой только для лужения оболочки кабеля, а муфту после напаивают обычным легкоплавким припоем.

Дело в том, что муфта выполнена из свинца и просто не выдержит нагрева, необходимого для плавления тугоплавкого алюминиевого припоя. Но если обе детали алюминиевые, конечно, лучше паять и лудить тугоплавким припоем — место соединения деталей будет иметь высокие как электрическую, так и механическую прочность.

Как спаять силумин

Прежде всего, определимся, что силумин — это сплав алюминия с кремнием и ни с чем другим. К примеру, сплав ЦАМ (цинк, алюминий, магний) — совершенно другой материал. Если вы уверены, что держите в руках силуминовую деталь, то можете смело браться за пайку — силумин можно паять по той же технологии, что и алюминий. Другое дело, что силуминовые детали обычно работают под достаточно высокой механической нагрузкой. Материал и так, мягко говоря, плохенький в этом отношении, а если его еще и спаять…

Вы все еще хотите спаять лопнувший силуминовый кран? В принципе, это реально, но все же стоит пожалеть соседей снизу. Что касается сплава ЦАМ, который по внешнему виду очень напоминает силумин, то качественно и прочно спаять его не получится. Только «прислюнить».