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.
Особенные свойства
Количество кремния в сплаве колеблется от 5 до 20%, что и приводит к разнообразию свойств. При том, что внешне это никак не заметно. Кроме того, на физические качества влияет дополнительное легирование. Это марганец, титан, цинк, некоторые другие металлы и галогены.
Внешне силумин представляет собой блестящий серебристый металл. Цвет излома серебристо серый с явно заметной зернистостью.
Технически, металл относится к литейным. Высокая текучесть позволяет точно заполнять мельчайшие детали формы. Она же мешает заварить стык — жидкий расплав легко вытекает из шва.
Кроме текучести, сварке силумина препятствуют:
- склонность к образованию пор;
- трещинообразование наплавленного металла, вызванное как высокими остаточными напряжениями, так неравномерной кристаллизацией;
- высокая теплопроводность;
- низкая температура плавления.
Все перечисленное приводит к тому, что задачу того, как сварить силумин приходится решать индивидуально, для каждого конкретного случая.
Негативно сказывается на сварочном процессе большая часть легирующих добавок. Особенно характерен с этой стороны цинк. Чем выше его содержание, тем сложнее сваривание, при 5% и выше, сварка связана с такими сложностями, что становится бессмысленной.
Силумины менее прочны чем дюралевые сплавы. Вместе с тем они практически не поддаются коррозии. Минус сплава — хрупкость. Она настолько высока, что при обработке металлорежущими станками он просто крошится, не образуя стружки.
Модификация натрием, либо литием позволяет довести процентное содержания кремния до 22%.
Как происходит процесс?
Защиту от коррозии у силумина обеспечивает прочная окисная пленка. Она же усложняет процесс сварки, препятствуя непосредственному соединению атомов.
Сварку неответственных (слабо нагруженных) деталей ведут на постоянном токе обратной полярности, используя покрытые электроды, либо на прямом токе с помощью неплавкого электрода, угольного либо вольфрамового.
Требуемое проплавление обеспечивают с помощью предварительного нагрева. Детали толщиной свариваемых частей менее 10 мм нагревают газовой горелкой до 250-300ºС, заготовки большей толщины до 400ºС.
Особое внимание обращают на силу сварочного тока. Лучше всего выполнить его подбор до начала сварки деталей, используя бросовые куски силумина сходной толщины. Для предварительного подбора пользуются соотношением: I≤60 A на 1 мм диаметра электрода, где I — сила сварочного тока.
Поскольку пленка шлаков после остывания не даст возможности зажечь дугу, работы ведут непрерывно одним электродом.
Скорость плавления алюминиевого электрода выше, чем стального, поэтому вести сварку нужно быстрее выше.
При использовании технологии неплавкого электрода используют присадочные прутки из алюминиевых сплавов. Детали, толщиной до 2,5 мм можно варить, не разделывая кромок. Изделия массивнее требуют разделки, либо сварки с зазором порядка 0,5-1 мм.
Массивные заготовки сваривают за два прохода. Сначала от средины к краям шва выполняют проход для разогрева, а лишь затем ведут шов.
Присадочный пруток удерживают при этом в левой руке, перемещая позади угольного электрода на расстоянии 7-10 мм (в зависимости от силы дуги).
Плавление прутка не должно происходить каплями, поскольку каждая из них окажется в своеобразном «мешочке» из окислов. При этом силумин будет разбрызгиваться, не образуя шва.
Чтобы этого не происходило, присадка плавится непосредственно в сварочной ванночке. Для предохранения вытекания из нее силумина, используют стальные подкладочные пластины.
Готовый шов должен остывать как можно медленнее.
Изделия из силумина китайского производства сваривать бессмысленно, поскольку по большей части они изготовлены на основе порошковых технологий. Даже если удастся подобрать подходящий режим и присадку, цена такого ремонта окажется дороже новой детали.
Характеристики популярных марок
Существует несколько клеевых составов, которые позволяют качественно, прочно и надежно соединить алюминий с алюминием или другими материалами:
- Mastix. Смесь подходит не только для склейки алюминиевых поверхностей, но и для герметизации соединений. А также для ремонта изделий, изготовленных из черных и цветных металлов. Состав позволяет качественно склеить детали при невысокой температуре окружающей среды, его рабочий в диапазон — от –50 до +145° С. Кроме того, Mastix надежно и быстро скрепляет влажные поверхности. Средняя стоимость флакона в 50 г составляет 30 рублей.
- Cosmopur 819 представляет собой полиуретановый материал, позволяющий прочно и надежно склеить алюминий с алюминием благодаря созданию вязкого шва между поверхностями. Превосходно подойдет для ликвидации зазоров, вклеивания уголков. Cosmopur 819 чаще всего используется для соединения деталей конструкций. Цена за 300 мл приблизительно 500 рублей.
- ASTROhimACE-9305 — это холодная сварка, позволяющая моментально ликвидировать различные поломки. Клей качественно соединяет поверхности из алюминия и его сплавов при температуре от –50 до +145° С. Состав чаще всего применяется для восстановления сломанных фрагментов деталей, например, резьбы. Одна упаковка в среднем стоит 80 рублей.
- «Эпокси металл Момент» — двухкомпонентный клей, надежно фиксирует между собой не только алюминиевые поверхности, но и комбинации других металлов с деревом, мрамором, стеклом. Состав эффективно устраняет зазоры и трещины. Цена за упаковку объемом 50 мл составляет примерно 350 рублей.
- Abro Steelпредставляет собой универсальную холодную сварку от одноименного американского производителя. Служит оптимальным вариантом для ремонта санитарно-технического бытового оборудования, баков для хранения жидкостей, так как обеспечивает безупречную герметичность. При помощи состава соединяют металл, дерево, керамику, а также между собой материалы разных типов. Клей отличается высокой чувствительностью к чистоте скрепляемых участков. Если хранение было неправильным, то состав невозможно будет использовать по назначению. Цена — приблизительно 150 рублей за 57 граммов.
- PERMATEX Cold Weld — двухкомпонентный термостойкий клей на основе эпоксидной смолы, очень быстро застывает, пожаробезопасный, превосходно склеивает различные материалы, в том числе и алюминий. Полимеризация состава происходит в течение 15 минут, материал выдерживает продолжительный нагрев до +149° С, кратковременный — до +177°. Формирующийся шов, очень устойчив к нагрузкам на сдвиг и отрыв. Стоимость упаковки 56 г составляет около 300 рублей.
- «Титан» — отличается невысокой стоимостью и устойчивостью к любым механическим нагрузкам. Флакон объемом 310 мл стоит около 250 рублей.
- WURTH Liqu >
COSMO PU-200.280
Основные требования
Для сварки силумина используют электроды типа А1Ф, либо А1 покрытие которых содержит литий. Поскольку такие электроды гигроскопичны, до начала работы их рекомендуется просушить не менее 2-х часов при температуре 150-180oС.
Флюсы для газовой сварки деталей из силумина, не важно углекислота это или инертный газ, должны обеспечивать растворение оксида, и выдерживать температуру не менее 600 градусов.
Не зависимо от применяемого метода сварки до начала работы, место шва на ширину до 10 мм в обе стороны обезжиривают ацетоном, бензином, уайт-спиритом и т.п.
Для удаления пленки оксидов, мешающей заваривать металл, выполняют травление поверхности детали, а также присадочной проволоки (прутков). Для этого используют водный раствор едкого натра и фторида натрия. По окончанию обработки поверхность обрабатывают азотной кислотой, промывают в проточной воде. Аналогичными способами подготавливают присадочный материал.
Заменить травление можно очисткой сварной зоны стальной щеткой, либо (что лучше) пескоструйной обработкой.
Независимо от способа очистки, выполняют ее не более чем за 2-2,5 часа до начала сварки.
Можно ли выполнять работы такого типа в бытовых условиях?
Сварить детали из силумина дома возможно при наличии соответствующего оборудования. Если от изделия не требуется особой прочности можно использовать ручную электродную сварку электродом ALSi12. Для получения прочного стыка потребуется полуавтомат и присадочная проволока типа Св-AK5 (Св-АК6).
Оптимальный вариант сварка в аргоновой среде с использованием присадочного прутка ER-4047. Однако подобное оборудование по карману далеко не каждому домашнему мастеру.
В кустарных условиях энтузиастам сварки нередко удается добиться прочности соединения силуминов, превосходящих качеством профессиональные мастерские. Правда, по затратам подобные технологии как правило убыточны.
Альтернативным вариантом соединения в домашних условиях может выступить пайка силумина. Для этого используют флюс типа Castolin 190 Flux, Ф-34А и высокотемпературные припои на основе свинца либо олова: 34А либо Aluminium-13.
Задач у флюса, как и при сварке две:
- разрушение оксидной пленки, оказывающей основное препятствие надежному стыку;
- предохранения окисления алюминия до тех пор, пока не будет выполнено соединение.
Паять нужно нагревая изделия до температуры 600-610oС. При этом используют мощный паяльник, либо газовую горелку.
Еще один вариант соединения холодная сварка для силумина. Наиболее распространенный вариант: эпоксидный состав, насыщенный порошком алюминия.
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.
При помощи аргона
Ответственные детали соединяют сваркой в среде инертного газа. В качестве газа используют аргон, к которому специалисты советуют добавлять до 30% гелия.
Работают на короткой дуге (3-3,5 мм) инвертором с обратной полярностью. Аппарат обязательно должен иметь осциллятор, обеспечивающий стабильность горения дуги.
Подготовка выполняется как было описано. Обязательным условием является обезжиривание и предварительная зачистка.
Подачу газа начинают приблизительно через 10-15 секунд после предварительно прогрева
Этапы сварки
Чтобы сделать качественное соединение силумина, сварка должна выполняться со строгим соблюдением технологии. Этапы:
- После зажжения дуги и включения газа в рабочую зона начинается подаваться проволока. Она расплавляется и создаёт качественное соединение деталей.
- При подаче проволоки её держат под углом перед соплом горелки.
- Проволоку нужно подавать медленно. Иначе расплавленные металл будет разбрызгиваться по сторонам и качество шва ухудшается.
При использовании присадочного стержня нельзя выставлять его поперек или делать большие отклонения в стороны.
Достоинства и недостатки аргонодуговой
Аргонодуговая сварка единственный на сегодня метод получить стык деталей из силумина, не уступающий прочностью основному металлу.
К другим ее преимуществам относят:
- скорость;
- возможность регулировки и подстройки под любой тип сплава;
- надежность и простота предотвращения образования оксида алюминия.
Серьезных минусов два:
- цена аппаратов с помощью которых получается успешная сварка силумина начинается от 40-45 тыс. руб.;
- высокие квалификационные требования к сварщику.
Кроме того, сам процесс недешев, поэтому использовать его имеет смысл для ремонта уникальных изделий.
