Hur man svetsar gjutet aluminium: Tekniker, förberedelser och vanliga misstag

Ja, gjutet aluminium kan svetsas — men det kräver noggrann förberedelse, rätt process och en förståelse för varför det beter sig annellerlunda än smidesaluminium. Den mest tillförlitliga metoden är TIG-svetsning (GTAW) med växelström, med hjälp av ER4043 or ER5356 fylltråd, efter noggrann rengöring och förvärmning av delen till 150–230°C (300–450°F). Hoppa över något av dessa steg och du riskerar sprickbildning, porositet eller ofullständig sammansmältning.

Varför gjutet aluminium är svårare att svetsa än bearbetat aluminium

Gjutna aluminiumlegeringar innehåller högre halter av kisel (upp till 12 % i vissa formgjutna kvaliteter) och har ofta instängda gaser, oxidinneslutningar och inre porositet från den ursprungliga gjutprocessen. När du applicerar värme expanderar dessa instängda gaser och flyr ut genom svetsbadet, vilket orsakar bubblor och tomrum. Den ojämna kornstrukturen gör också materialet mer benäget att hetspricka nära den värmepåverkade zonen (HAZ).

Vanliga gjutna aluminiumlegeringar du kommer att stöta på inkluderar:

• A356 / 356,0 — cylinderhuvuden, insugningsrör (mest svetsbara)
• A380 — pressgjutna hus, fästen (mycket svår, hög zinkhalt)
• 319 — motorblock (måttlig svårighet)
• 535 — marina delar (svetsbara, högt magnesium)

Om du inte känner till den exakta legeringen, se det som ett utmanande jobb och ta fel på mer förberedande arbete.

Viktiga förberedelser innan du slår en båge

Förberedelse står för ungefär 80 % av en framgångsrik gjuten aluminiumsvets. Dålig förberedelse är den främsta anledningen till att svetsar misslyckas.

Steg 1 — Identifiera och ta bort kontaminering

Olja, fett, färg och gammalt packningsmaterial måste avlägsnas innan någon värme appliceras. Använd aceton eller en dedikerad aluminiumrengörare på en luddfri trasa. Använd inte ett petroleumbaserat lösningsmedel - det lämnar rester. För motordelar är en varmvattentank eller reservdelstvätt med ett aluminiumsäkert avfettningsmedel följt av en sköljning standardpraxis i professionella butiker.

Steg 2 — Mekanisk rengöring av oxidskiktet

Aluminium bildar ett aluminiumoxidskikt (Al₂O₃) nästan omedelbart vid exponering för luft. Denna oxid har en smältpunkt på cirka 2 050°C - mycket högre än själva aluminiumets 660°C smältpunkt. Om du svetsar över det förhindrar oxiden smältning. Använd en dedikerad stålborste av rostfritt stål (som aldrig används på stål, annars kommer den att förorena aluminiumet) för att skrubba fogområdet omedelbart före svetsning. En klaffskiva på 80 grit på en vinkelslip fungerar även bra för större ytor.

Steg 3 — V-spår eller fasa sprickan

För sprickor, slipa eller dra ner ett helt V-spår till ren, sund metall. Spåret bör vara minst 3–4 mm brett upptill och nå sprickans fulla djup. I slutet av varje spricka, borra ett 3–4 mm stoppborrhål för att förhindra att sprickan fortsätter under värme. Om du hoppar över stoppborrning kommer sprickan ofta att sträcka sig 10–15 mm bortom där du kan se den vid svetsning.

Steg 4 — Förvärm delen

Förvärmning minskar termisk chock och driver ut fukt. Använd en ugn, värmepistol eller propanfackla för att få upp delen till 150–230°C (300–450°F). Verifiera temperaturen med en kontakttermometer eller temperaturindikerande stickor (Tempilstik). För tunnväggiga gjutgods under 6 mm räcker den nedre delen av detta område (150°C). Tjocka delar som motorblock drar nytta av den högre delen. Överskrid inte 260°C — över detta börjar vissa legeringar förlora styrka permanent.

Att välja rätt svetsprocess

För de allra flesta reparationsarbeten – spruckna grenrör, trasiga fästen, skadade gjutgods – är TIG-svetsning med AC det bästa valet. Ställ in din maskin på AC med högfrekvent start, använd 100 % argonskyddsgas vid 10–15 L/min och välj en ren volfram- eller zirkonerad volframelektrod (inte den torierade typen som används för stål).

Välja rätt utfyllnadstråd

Två tillsatslegeringar täcker de flesta gjutna aluminiumjobb:

• ER4043 (4 % kisel) — det vanligaste valet för gjuten aluminium. Det flyter bra, minimerar sprickbildning och är förlåtande. Använd detta för motorkomponenter, hus och okända legeringar.
• ER5356 (5 % magnesium) — starkare och hårdare, men mer benägna att hetsprickor på gjutgods med hög kiselhalt. Använd när eftersvetshållfasthet är en prioritet och du vet att baslegeringen är kompatibel (t.ex. gjutgods i 535- eller 5xxx-serien).

Fyllnadsdiametern bör i allmänhet matcha materialtjockleken: 1,6 mm tråd för sektioner upp till 4 mm, 2,4 mm för 4–8 mm och 3,2 mm för tyngre sektioner.

TIG Svetsgjutet aluminium: Inställningar och teknik

Att göra rätt inställningar är avgörande. Använd dessa som utgångspunkt och justera för din specifika maskin och materialtjocklek:

• Strömtyp: AC (växelström)
• Ampere: cirka 1 ampere per 0,025 mm (0,001 tum) tjocklek — så en 6 mm gjutning behöver ungefär 240 ampere vid topp.
• AC-frekvens: 80–120 Hz (högre frekvens ger en smalare, mer fokuserad båge)
• AC-balans: 65–70 % elektrodnegativ (EN) – detta rengör oxiden utan att överhetta volframet
• Skyddsgas: 100 % argon, 10–15 L/min
• Volfram: 2–3 mm ren (grön) eller zirkonerad, kulformad spets på AC

Håll reshastigheten konstant och rör dig tillräckligt snabbt för att undvika värmeuppbyggnad i ett område. Pausa och låt delen svalna tillbaka till förvärmningstemperaturen om du ser att pölen blir trög eller den omgivande metallen missfärgas för mycket. Använd en vävningsrörelse fram och tillbaka på bredare spår istället för att stapla flera pass i samma linje.

Eftersvetsbehandling

När svetsningen är klar, kyl inte delen i vatten eller kyl den snabbt med tryckluft. Låt den svalna långsamt i stillastående luft, eller linda in den i svetsfiltar för att minska nedkylningshastigheten. Snabb kylning återinför termisk stress och kan spricka svetsen eller det intilliggande gjutgodset.

Efter kylning, inspektera svetsen med färgpenetrant (PT) för att se efter ytsprickor. För tryckbärande delar (kylvätskekanaler, bränslesystem) rekommenderas ett trycktest vid 1,5× arbetstryck innan delen åter tas i bruk.

Om gjutgodset kommer att bearbetas efter svetsning, låt det vila i 24 timmar så att eventuell kvarvarande spänning kan omfördelas innan du gör slutskärningar.

Vanliga orsaker till svetsfel på gjutet aluminium

• Porositet — nästan alltid orsakad av fukt, förorening eller otillräcklig gastäckning. Se till att basmetallen är torr, rengör fyllningstråden med aceton och kontrollera om det finns drag som stör skyddsgasen.
• Het sprickbildning — uppstår när svetsbadet stelnar under dragpåkänning. Minska fasthållningen på delen om möjligt, använd ER4043 (mer sprickbeständig) och tillåt långsammare kylning.
• Brist på fusion — vanligtvis orsakad av otillräcklig värme eller ett oxidskikt som inte togs bort. Öka strömstyrkan något och rengör skarven igen.
• Genombränning — det vanligaste problemet på tunna sektioner under 3 mm. Använd en stödstång (en bakplatta av koppar eller rostfritt bakom skarven leder bort värme) och minska strömstyrkan.

När svetsning inte är rätt alternativ

Vissa gjutna aluminiumlegeringar - särskilt högzinkformgjutna kvaliteter som A380 - är i huvudsak icke svetsbara på konventionellt sätt. Zinkhalten orsakar allvarliga hetsprickor och porositet oavsett teknik. I dessa fall, överväg:

• Aluminiumlödning eller lödning — för kosmetiska eller lågbelastningsreparationer vid temperaturer under 450°C
• Metallsömmar (lock-n-stitch) — En kallreparationsteknik som använder sammankopplade metallstift och pluggar. ingen värme krävs, bevarar de ursprungliga legeringsegenskaperna
• Reparationsblandningar för epoxi — såsom JB Weld KwikWeld eller Belzona 1111, lämplig för icke-strukturella reparationer där tryck och temperatur är låga
• Ersättningsgjutning — om den ursprungliga gjutningen är allvarligt försämrad eller strukturellt äventyrad