Как производить сварку силумина в домашних условиях

Как производить сварку силумина в домашних условиях?

Металл получил свое название по созвучию названий образующих его элементов.

Сил — кремний (силициум по латыни), плюс — алюминий (алуминиум). Результатом стал силумин — сплав алюминия с кремнием.

Прочность и соответственно стоимость сплава колеблется в разы. Дешевые изделия (различного рода фурнитура, украшения) иногда ломаются голыми руками. Вместе с тем, подобные по составу сплавы образуют корпуса двигателей, силовые элементы станков, технологического оборудования.

Что такое силумин чем можно сварить этот металл, мы рассмотрим в нашей статье.

Особенности сплава

Силумин – это сплав алюминия и кремния, а кремний влияет на плохую свариваемость. Но примеси железа и титана дают возможность качественного сварного соединения. Марки материала силумин различны. Дешевые составы из Китая буквально плавятся при воздействии высокой температуры. Но изделия известных торговых марок выполняются из более качественного материала.

Среди особенностей силумина следует отметить следующее:

  • высокая прочность;
  • высокая износостойкость;
  • коррозионная стойкость.

У каждого изделия имеется ресурс работы, после которого происходит его разрушение. Соединить элементы можно методами, описанными выше. Склеиваются декоративные изделия. Если к изделию не будут прилагаться значительные внешние усилия, то соединение можно произвести пайкой. Пайка силумина осуществляется при помощи специальных припоев. В основном применяются припои для алюминия: ЕR4043, Harris52, HTS2000.

Изделие из силумина, требующее сварки

Пайку тонкостенных изделий производят мощным электрическим паяльником. Толстостенные же детали разогреть под силу только с использованием газобаллонного оборудования. Процесс протекает при температуре свыше 200°С. Но для предотвращения перегрева деталей используются металлические (стальные) подкладки.

Особенности сплава

Несмотря на высокое легирование прочным кремнием, силумин имеет все характеристики, присущие алюминию: этот элемент является первым металлом по сродству с кислородом, поэтому среди всех прочих собратьев он будет первым входить в реакцию с ним.

В холодном состоянии алюминий образует на поверхности плотную оксидную пленку, которая исключает проникновение кислорода и дальнейшее окисление металла. Любая царапина запускает повторную реакцию: «чистый» алюминий образует новый оксид Al2O3, который, в свою очередь, восстанавливает потерянную защиту.

В расплавленном виде, из-за близкого сродства к кислороду, алюминий активно окисляется, образуя шлак — плотную жаропрочную пленку, исключающую взаимосвязь между его молекулами. Из-за этого сварка силумина в домашних условиях очень сложная. Стоит также отметить, что в химический состав входят более тугоплавкие вещества, одним из самых влиятельных оказывается цинк — при его большом содержании сплав свариванию не поддается. Соединить такие элементы можно только механическим способом.

На сегодня рассматриваются 2 метода сваривания алюминия и его сплавов. Каждый из них имеет свои недостатки и используется для ограниченного количества сплавов:

  1. Электродный. Применяется силуминовая фаза с щелочно-солевой обмазкой.
  2. Электродуговой. Наиболее рационален за счет использования защитной инертной среды.

Сварка силумина электродом

Технология сварочного процесса

Важно! Проводить сваривание алюминия можно только на обратной полярности при «невысокой» температуре нагрева газа, поскольку ионизация аргона при сильном разогреве может привести к резке металла

В домашних условиях проводится сварка силумина электродом марки ОК96.50. Его принцип работы аналогичен использованию припоев. Основой фазы служит силуминовый сплав, поверх которого наносится солевая, щелочная обмазка производных фтора или хлора. При расплавлении электрода обмазка образует защитную оболочку (шлак) для получаемого расплава. Однородный (или близкий к нему) химический состав стержня восполняет окислившиеся элементы и объем расплава.

Чтобы провести сварку электродами, нужно подготовить поверхности: зачистить от окислов, разделать кромки, после чего нагреть. Сварку электродами проводят при температуре металла 250-300 °С. Для этого используется обычная газовая горелка. Способ очень пожароопасен, поэтому в помещении должны находиться средства тушения (песок, огнетушитель).

Наряду с клеем и пайкой используется еще один метод — холодная сварка для силумина. Представляет собой пластичную смесь, которая при взаимодействии с кислородом упрочняет структуру. Ее синтетическая основа не предназначена для перепадов температур, также она «не любит» отрицательной t, ею можно заделать только небольшие трещины.

Самый результативный способ, применяемый для нагруженных деталей, — сварка силумина аргоном и вольфрамовым (неплавящимся) электродом. Используется для толстостенных деталей (толщиной более 3 мм). Для этих целей нужен сварочный инвертор, который подключается по обратной полярности на короткой дуге.

Инвертор должен оснащаться осциллятором (поскольку электрод находится на расстоянии не менее 2,5 мм от металла и не должен соприкасаться с ним). В качестве присадки используется наплавляемая силуминовая проволока. Подготовка состоит из таких этапов:

  • Кромки обрабатываются по одинаковой схеме: можно использовать пескоструйную машину, болгарку с металлической насадкой.
  • После механической очистки проводят химическую, которая позволяет проникнуть на молекулярный уровень. Обрабатывают кромки бензином, раствором каустической соды, растворителем, после этого промывают напором воды.
  • Газ подают после 15-секундного прогрева электрода, а отключают его подачу через 10 секунд после аргона.

Процесс сварки силумина аргоном

Достоинства и недостатки сварки аргоном

Правильный выбор метода основывается на знаниях принципа их работы. Преимущества аргонодугового переплава:

  • Получение однородного шва с отличными физико-химическими показателями.
  • Высокая скорость сварки.
  • Полная защита от окисления.
  • Легкая регулировка мощности благодаря использованию современного оборудования.
  • Наличие разработанных методик для различных сплавов.

К минусам можно отнести:

  • Дорогостоящее оборудование.
  • Необходимость проведения пробных работ.
  • Качественный сплав, соответствующий заявленному химическому составу.
  • Необходимость постоянного повышения квалификации работника.

Заключение

Каждая технология сварки силумина подбирается в зависимости от назначения детали, ее ценности и производителя. Дешевые китайские изделия сварке не подлежат, поскольку не соответствуют химическому составу, для них лучше использовать клей. Что касается фирменных производителей, лучшим способом соединения является сварка аргоном, поскольку она устраняет самую главную проблему — окисление, а сварной шов обладает высокой прочностью и эстетичным видом.

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.
Читайте также  Как нарисовать мачету

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.

Аргонодуговая сварка

Сварка силумина аргоном является более крепкой, чем сваривание электродом. Сплав при нагревании окисляется и создает на поверхности жароустойчивую пленку, которая не позволяет надежно скреплять части между собой.

Для исключения возможности появления этой пленки применяется аргон. Аргон является инертным газом. Это значит, что он не входит в реакцию с другими газами, веществами и воздухом. Этот газ тяжелее воздуха, что позволяет ему вытеснять весь воздух из сварочной ванны во время сварки.

Важно: Выполнять сварку силумина при сильном ветре невозможно, так как ветер будет сдувать аргоновое облако, необходимое для нормального сварочного процесса. Идеальным местом для аргоновой сварки является закрытое помещение.

Технология сварки силумина аргоном требует наличия соответствующего оборудования. К такому оборудованию относятся:

  1. Инвертор. Это сам сварочный аппарат для ручной дуговой сварки;
  2. Баллон. Необходим для хранения и использования газа. В данном случае аргона;
  3. Горелка. Для такой сварки нужна специальная горелка, совмещающая в себе дуговую и газовую сварку;
  4. Редуктор. Он позволит выдерживать необходимое давление газа на выходе из баллона.

Также для сварки понадобится силуминовая проволока. Она нужна в качестве присадки.

Сварка силумина при помощи аргоном

Технология сварки силумина практически идентична процессу сваривания алюминия. Она получила название аргонодуговой, поскольку в ней объединились электрическая и газовая сварки. А именно, сварка осуществляется при помощи неплавящегося электрода в защитном аргоном облаке.

Как уже отмечалось, основная функция аргона заключается в защите сплава от процессов окисления. За счет того, что он тяжелее воздуха, он вытесняет воздушные массы из зоны сварки. Еще одна отличительная особенность аргона состоит в том, что он является инертным газом, а значит ни с воздухом, ни с другими газами он ни при каких обстоятельствах не будет вступать в реакцию.

Если вы новичок, и впервые производите сварку силумина в домашних условиях, следует быть очень внимательным и не перегреть газ.

В случае, когда осуществляется сварка на обратной полярности (электрод подсоединяется к плюсу, а заготовленная деталь к минусу), от атомов аргона будут отсоединяться электроды. Таким образом, происходит ионизация газа и он начнет пропускать через себя электроток. Поэтому очень важно довести аргон до нужной температуры, ведь если его перегреть, то своей силой он будет не соединять заготовки из силумина, а начнет их разрушать.

Обратите внимание! Сваривать можно исключительно литейный силумин, в котором находится 5-20% кремния. Если в составе много цинка. То варить такой материал нельзя.

Подготовка к работе

Первый нюанс встречается уже на подготовительном этапе. Дело в том, что силумин снаружи покрыт оксидной пленкой, которая мешает правильной и качественной обработке. Поэтому, перед началом работы необходимо сначала удалить оксидную пленку:

  1. Зачистить заготовки. Для этого стоит воспользоваться наждачной бумагой, металлической щеткой, шлифовальным диском или пескоструйной установкой.
  2. Обезжирить. Тщательно протереть зачищенные места стыка бензином или растворителем (типа РС-1, РС-2). Можно окунуть детали в раствор каустической соды, только после этого тщательно промыть их под проточной водой.

На промышленной основе для удаления оксидной пленки популярен метод катодного распыления. За счет бомбардировки положительными ионами происходит полное очищение металлической поверхности и предотвращение образования окислов в процессе сварки.

Силуминовая сварка с применением аргона

По технологии процесс варки силумина почти аналогичный алюминиевой сварке. В ней одновременно применяется электрическая и газовая технологии, вследствие чего эта технология называется аргонодуговой.

Таким образом, работы по свариванию проходят в защитном облаке из аргона с применением нерасходуемого электрода.

Выше мы упоминали, что аргон во время сваривания отыгрывает защитную роль от окислительных процессов. Он выталкивает массы воздуха из зоны сварки, так как воздух легче аргона.

Другая отличительная черта этого химического элемента заключается в его инертности. То есть, аргон никогда не вступит в реакцию с воздухом либо иными газами.

Начинающим сварщикам, первый раз сваривающим силумин, рекомендуем быть осторожными и следить за температурой газа, чтобы не перегреть его.

Если производится сварка с обратной полярностью (когда осуществляется присоединение заготовки к минусовой стороне, электрода к плюсовой), будет происходить отсоединение электродов от атомов газа.

Вследствие чего аргон ионизируется и пропускает электроток сквозь себя. Таким образом, следует удостовериться, что газ доведен до требуемой температуры, так как в случае его перегрева, он своей мощностью начнет ломать элементы из силумина, а не скреплять их.

Важно заметить! Для сварки подходит только металл, с составом кремния от 5 до 20 процентов (литейный). Но если в сплаве есть довольно много примесей цинка, этот металл запрещается сваривать.

Техника безопасности

Перед тем как начать сваривать силуминовые детали нужно позаботиться о безопасности. Для этого понадобится:

  1. Защитная экипировка — перчатки, маска, обувь, роба.
  2. Сварочное оборудование должно быть исправным. При поломке нужно заменить аппарат или провести его ремонт.

Помещение, которое используется для сварки, должно хорошо проветриваться.

Сварка силумина — технологический процесс, похожий на соединение алюминиевых деталей. При этом нужно правильно выбирать оборудование и расходные материалы.