Как заварить силумин в домашних условиях? Доступные способы сварки и пайки

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.

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.

Технология сварки силумина

Сварка силумина в домашних условиях проводится электродуговым методом, но двумя способами. Первый способ – это сварка плавящимися электродами. Широко применяются электроды марки ОК96.50. Стержень изготавливается из силумина, а в качестве обмазки используются составы на основе солей и щелочей из хлора или фтора.

Для соединения деталей плавящимися электродами требуются подготовительные работы. Кроме разделки кромок и удаления окислов с соединяемых поверхностей детали подвергаются предварительному нагреву. Сваривание производится в диапазоне температур от 250°С до 300°С. Для нагрева используется газовая горелка.

Результат сварки силумина

К тому же процесс проводится электродами, которые подвергаются нагреву. Печь настраивается на температуру 150°С. При сваривании силумина должны соблюдаться элементарные правила охраны труда. Для защиты должны использоваться:

  • костюм;
  • маска;
  • рукавицы;
  • защитная обувь.

Кроме того, в помещении должны присутствовать средства первичного пожаротушения и отсутствовать горящие и легковозгараемые предметы. Сварочное место должно иметь надежное заземление.

Второй способ – это сварка неплавящимся электродом в облаке инертного газа. Но не стоит забывать, что данный метод не подходит для работ в труднодоступных местах, на открытых пространствах, а также внутри резервуаров.

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.
Читайте также  Схема сварка

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.

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.

Как правильно сварить силумин

Для работ со сплавом применяют аргонодуговую сварку. Работы предполагают применение следующего оснащения: горелочное устройство, инвертор, осциллятор, а также газовый баллон.

Нерасходуемый вольфрамовый электрод закрепляется в горелочном аппарате, а силуминовая проволока отыгрывает роль присадки.

До начала сварочных работ с силумином нужно:

  1. Пескоструйным аппаратом, наждачкой, либо металлической щеткой следует зачистить края элементов из сплава, предназначенных для сваривания.
  2. Следующий этап – обработка деталей специальным химическим веществом, таким как растворитель либо бензин.

Такая технология предусматривает работы на обратной полярности с короткой дугой. Эти параметры предоставят лучшие условия для плавки сплава.

В сварочной зоне следует разместить присадочную проволоку, чтобы она расплавилась и соединилась с силумином. В итоге получится жидкое вещество однородной консистенции, которое станет монолитом после охлаждения.

Для образования сварочного шва высокого качества, проволоку следует подавать перед горелочным устройством, а сам горелку удерживать под углом.

От скорости, постоянности и точности подачи сварочной проволоки по шву зависит его качество. В случае очень быстрой подачи металл разлетится, а шов будет не ровным.

Важно придерживаться следующих советов и правил сваривания сплава в домашних условиях:

  • Нельзя прикасаться к заготовкам из металла при поджигании электрода;
  • Лишь после разжигания электрода из вольфрама должен вводиться аргон;
  • Чтобы деталь остывала равномерно, не следует сразу перекрывать поступление газа. Нужно выключать подачу аргона через 10 с после того, как будет прекращено поступление электроэнергии на электрод.

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.

Процесс аргоно-дуговой сварки силумина. [box type=”warning”]Важно! Чтобы получить максимально прочную и долговечную силуминовую конструкцию путем сварки, важно соблюдать ряд жестких требований по качеству предварительной подготовки изделия.[/box]

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.

Точечная сварка сплавов.

Сварка силумина в аргоне электродом происходит следующим образом:

  1. Чтобы изделие проплавлялось наилучшим образом, работы по сварке материала нужно осуществлять при обратной полярности тока с использованием короткой дуги.
  2. 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.
  3. Если быстро подать в сварную ванну присадочный материал, раскаленный металл начнет разбрызгиваться.
    В итоге, качество сварочного соединения, а также его прочность и долговечность снизятся.
  4. 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.

[box type=”fact”]Важно! Помещение для проведения сварных работ с силумином нужно оборудовать эффективной вентиляционной системой. Это сведет к нулю риски отравиться выделяемыми при сварке данного металла газами.[/box]

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.

Таблица режимов сварки алюминия. [box type=”info”]Интересный факт! Соединения небольших по размеру деталей из силумина можно осуществить паяльником с мощностью не менее 100Вт. Если же работать приходится с крупными конструкциями, потребуется более мощный аппарат. Разогреть толстостенные детали можно только при использовании газобаллонного оборудования.[/box]

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.

Требования

Заварить шов, используя сварочное оборудование, можно соблюдая определенные требования:

  1. Нельзя прикасаться электродом к обрабатываемой поверхности при зажигании дуги.
  2. Перед тем как подавать газ следует разогреть сопло горелки. Спустя 15 секунд можно открывать вентиль с газом.
  3. После прекращения подачи электричества на электрод следует подождать 10 секунд и только после этого перекрывать газовый вентиль.

Если работы проводятся дома, можно использовать плавящийся, а не вольфрамовый электрод.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Читайте также  Плотность аргона

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.