Hvordan sveise støpt aluminium: teknikker, forberedelser og vanlige feil

Ja, støpt aluminium kan sveises — men det krever nøye fellerberedelse, riktig prosess og en forståelse av hvorfor det oppfører seg annerledes enn smidd aluminium. Den mest pålitelige metoden er TIG-sveising (GTAW) med vekselstrøm, ved hjelp av ER4043 or ER5356 fylltråd, etter grundig rengjøring og forvarming av delen til 150–230°C (300–450°F). Hopp over noen av disse trinnene og du risikerer sprekker, porøsitet eller ufullstendig fusjon.

Hvorfor støpt aluminium er vanskeligere å sveise enn smi-aluminium

Støpte aluminiumslegeringer inneholder høyere nivåer av silisium (opptil 12 % i noen formstøpte kvaliteter) og har ofte innestengte gasser, oksidinneslutninger og indre porøsitet fra den opprinnelige støpeprosessen. Når du tilfører varme, utvider disse fangede gassene seg og slipper ut gjennom sveisebassenget, og forårsaker bobler og tomrom. Den ujevne kornstrukturen gjør også materialet mer utsatt for varmesprekker nær den varmepåvirkede sonen (HAZ).

Vanlige støpte aluminiumslegeringer du vil møte inkluderer:

• A356 / 356,0 — sylinderhoder, inntaksmanifolder (mest sveisbare)
• A380 — støpte hus, braketter (svært vanskelig, høyt sinkinnhold)
• 319 - motorblokker (moderat vanskelighetsgrad)
• 535 — marine deler (sveisbare, høy magnesium)

Hvis du ikke vet den eksakte legeringen, behandle den som en utfordrende jobb og ta feil på siden av mer forberedelsesarbeid.

Viktige forberedelser før du slår en bue

Forberedelse står for omtrent 80 % av en vellykket støpt aluminiumsveis. Dårlig forberedelse er hovedårsaken til at sveiser mislykkes.

Trinn 1 — Identifiser og fjern forurensning

Olje, fett, maling og gammelt pakningsmateriale må fjernes før det påføres varme. Bruk aceton eller en dedikert aluminiumsrens på en lofri klut. Ikke bruk et petroleumsbasert løsemiddel - det etterlater rester. For motordeler er en varm tankbløtlegging eller delevasker med et aluminiumsikkert avfettingsmiddel etterfulgt av en skylling standard praksis i profesjonelle butikker.

Trinn 2 — Mekanisk rengjøring av oksidlaget

Aluminium danner et aluminiumoksidlag (Al₂O₃) nesten umiddelbart ved eksponering for luft. Dette oksidet har et smeltepunkt på omtrent 2050 °C - langt høyere enn 660 °C smeltepunktet til aluminium selv. Hvis du sveiser over det, hindrer oksidet sammensmelting. Bruk en dedikert stålbørste (aldri en som brukes på stål, ellers vil det forurense aluminiumet) for å skrubbe skjøteområdet rett før sveising. En klaffskive på 80 grit på en vinkelsliper fungerer også bra for større flater.

Trinn 3 — V-spor eller skrå sprekken

For sprekker, slip eller rute et fullt V-spor ned til rent, solid metall. Sporet skal være minst 3–4 mm bredt i toppen og nå hele sprekkens dybde. På slutten av hver sprekk bor du et 3–4 mm stoppborehull for å forhindre at sprekken fortsetter under varme. Hvis du hopper over stoppboring, vil sprekken ofte strekke seg 10–15 mm utover der du kan se den under sveising.

Trinn 4 — Forvarm delen

Forvarming reduserer termisk sjokk og driver ut fuktighet. Bruk en ovn, varmepistol eller propanbrenner for å bringe delen opp til 150–230 °C (300–450 °F). Kontroller temperaturen med et kontakttermometer eller temperaturindikerende pinner (Tempilstik). For tynnveggede støpegods under 6 mm er den nedre delen av dette området (150°C) tilstrekkelig. Tykke deler som motorblokker drar nytte av den høyere enden. Ikke overskrid 260 °C - over dette begynner noen legeringer å miste styrke permanent.

Velge riktig sveiseprosess

For det store flertallet av reparasjonsarbeid – sprukne manifolder, ødelagte braketter, skadede støpegods – er TIG-sveising med AC det beste valget. Sett maskinen til AC med høyfrekvent start, bruk 100 % argon dekkgass ved 10–15 L/min, og velg en ren wolfram- eller zirkonisert wolframelektrode (ikke den torierte typen som brukes for stål).

Velge riktig fylltråd

To fylllegeringer dekker de fleste støpte aluminiumsjobber:

• ER4043 (4 % silisium) — det vanligste valget for støpt aluminium. Det flyter godt, minimerer sprekker og er tilgivende. Bruk dette for motorkomponenter, hus og ukjente legeringer.
• ER5356 (5 % magnesium) — sterkere og hardere, men mer utsatt for varmesprekker på støpegods med høyt silisiuminnhold. Bruk når styrke etter sveis er en prioritet og du vet at basislegeringen er kompatibel (f.eks. støpegods i 535- eller 5xxx-serien).

Fyllingsdiameteren skal generelt passe til materialtykkelsen: 1,6 mm wire for seksjoner opp til 4 mm, 2,4 mm for 4–8 mm og 3,2 mm for tyngre seksjoner.

TIG sveisestøpt aluminium: Innstillinger og teknikk

Å få riktige innstillinger er avgjørende. Bruk disse som utgangspunkt og juster for din spesifikke maskin og materialtykkelse:

• Strømtype: AC (vekselstrøm)
• Strømstyrke: ca. 1 ampere per 0,025 mm (0,001 tommer) tykkelse — så en 6 mm støping trenger omtrent 240 ampere på topp
• AC-frekvens: 80–120 Hz (høyere frekvens gir en smalere, mer fokusert bue)
• AC-balanse: 65–70 % elektrodenegativ (EN) – dette renser oksidet uten å overopphete wolfram
• Dekkgass: 100 % argon, 10–15 L/min
• Wolfram: 2–3 mm ren (grønn) eller zirkonert, kuleformet spiss på AC

Hold reisehastigheten konsekvent og flytt raskt nok til å unngå varmeoppbygging i ett område. Ta en pause og la delen avkjøles tilbake til forvarmingstemperaturen hvis du ser at kulpen blir treg eller at metallet rundt misfarges for mye. Bruk en frem-og-tilbake vevebevegelse på bredere riller i stedet for å stable flere pasninger på samme linje.

Post-sveis behandling

Når sveisingen er fullført, ikke bråk delen i vann eller avkjøl den raskt med trykkluft. La den avkjøles sakte i stille luft, eller pakk den inn i sveisetepper for å redusere avkjølingshastigheten. Rask avkjøling gjeninnfører termisk stress og kan knekke sveisen eller tilstøtende støpegods.

Etter avkjøling, inspiser sveisen med fargepenetrant (PT) for å se etter overflatesprekker. For trykkbærende deler (kjølevæskepassasjer, drivstoffsystemer) anbefales en trykktest ved 1,5× arbeidstrykk før delen tas i bruk igjen.

Hvis støpegodset skal bearbeides etter sveising, la det hvile i 24 timer slik at eventuell restspenning kan omfordeles før du utfører ferdigkutt.

Vanlige årsaker til sveisefeil på støpt aluminium

• Porøsitet – nesten alltid forårsaket av fuktighet, forurensning eller utilstrekkelig gassdekning. Sørg for at basismetallet er helt tørt, rengjør fylltråden med aceton og se etter trekk som forstyrrer dekkgassen.
• Varm sprekking — oppstår når sveisebassenget størkner under strekkspenning. Reduser tilbakeholdenhet på delen hvis det er mulig, bruk ER4043 (mer motstandsdyktig mot sprekker) og la kjølingen gå langsommere.
• Mangel på fusjon - vanligvis forårsaket av utilstrekkelig varme eller et oksidlag som ikke ble fjernet. Øk strømstyrken litt og rengjør skjøten på nytt.
• Gjennombrenning — det vanligste problemet på tynne seksjoner under 3 mm. Bruk en støttestang (en kobber- eller rustfri støtteplate bak skjøten sprer varme), og reduser strømstyrken.

Når sveising ikke er det riktige alternativet

Noen støpte aluminiumslegeringer - spesielt høysink støpte kvaliteter som A380 - er i hovedsak ikke sveisbare på konvensjonelle måter. Sinkinnholdet forårsaker alvorlig varmeoppsprekking og porøsitet uavhengig av teknikk. I disse tilfellene bør du vurdere:

• Aluminiumslodding eller lodding — for kosmetiske reparasjoner eller lavstressreparasjoner ved temperaturer under 450°C
• Metallsøm (lock-n-stitch) — en kaldreparasjonsteknikk som bruker sammenlåsende metallstifter og plugger; ingen varme kreves, bevarer de originale legeringsegenskapene
• Epoxy reparasjonsforbindelser — som JB Weld KwikWeld eller Belzona 1111, egnet for ikke-strukturelle reparasjoner der trykk og temperatur er lavt
• Erstatningsstøping — hvis den originale støpingen er alvorlig forringet eller strukturelt kompromittert