Методы сварки алюминия, силумина в домашних условиях

Силумин – это сплав, который активно используется для изготовления предметов широкого потребления. Основная сфера его применения – изготовление предметов кухонной посуды, используемой для приготовления пищи.

Силумин как один из свариваемых материалов

Силумин – это сплав, в основе которого (более 90% химического состава) лежит алюминий. Остальные 10% приходятся на кремний. Последний добавляется для того, чтобы повысить прочность итогового сплава, что позволяет использовать его более широко. В некоторых случаях в состав сплава могут входить медь, железо, марганец и цинк. В случае если в составе силумина цинк присутствует в достаточных значениях, данный сплав следует относить к литейным маркам сплава, что позволяет говорить о возможности его сварки при наличии острой необходимости в таком действии.

По некоторым своим характеристикам силумин схож с нержавеющей сталью, но отличается заметной легкостью за счет легкости основного металла, входящего в состав сплава. По своей прочности данный сплав практически не уступает нержавеющей стали, что достигается наличием кремния в его составе. Кроме того, силумин также хорошо противостоит коррозии за счет такого свойства алюминия.

Еще одним ключевым свойством силумина является его пластичность, что позволяет изготавливать из данного металла большое количество различных сложных по своей форме деталей, так как он достаточно легко льется, что позволяет ему качественно заполнять искомые формы.

Оборудование для сварки

В связи с тем, что сварка производится двумя способами – с использованием плавящихся и неплавящихся электродов, оборудование будет различаться между собой.

В случае если речь идет о сварке плавящимся электродом, к оборудованию будут относиться:

  • трансформатор или выпрямитель (для подачи сварочного тока необходимого уровня напряжения);
  • паяльная лампа (для прогрева кромок свариваемых деталей);
  • газовая горелка (для подачи газа, который будет прогревать сварное соединение в процессе сварки);
  • держак для электрода (которым сварщик самостоятельно направляет электрод в сварочную ванну).

Если говорить об аргонодуговой сварке, то в перечень оборудования следует включить:

  • сварочный инверторный аппарат;
  • осциллятор для регулировки;
  • баллон или иной резервуар с аргоном;
  • газовая горелка, через которую подается защитный газ;
  • присадка в виде неплавящегося электрода;
  • шланги для подачи газа в горелку (ввиду особенностей конструкции горелки внутри таких шлангов находятся два рукава, один из которых предназначен для подачи газа, а внутри другого находится кабель, по которому подводится электрический ток).

Кроме того, потребуются также и средства защиты сварщика, а именно:

  • специальный костюм, который защитит кожу от попадания горящих искр от сварки (ткань такого костюма должна быть не просто плотной, а прошедшей специальную пропитку огнезащитного типа с целью исключения риска возгорания от попавшей искры);
  • маска с затемненными стеклами (используется для защиты лица и, в первую очередь, глаз, от негативного воздействия яркого света);
  • рукавицы-краги (предназначаются для защиты кожи рук от воздействия высокой температуры, а также для исключения возможности поражения электрическим током от свариваемых деталей);
  • защитная обувь (она одновременно выполняет две функции – защищает ноги сварщика от попадания капель расплавленного металла в виде искр от сварки в случае отсутствия специального сварочного стола и минимизирует риск полного прохода электрического тока через тело работника в случае наличия критической неисправности оборудования).

Технология аргонодуговой сварки

Общий процесс аргонодуговой сварки, выполняемой в отношении деталей из силумина, следует разделить на три больших этапа:

  • подготовительный;
  • этап сварки;
  • этап завершающей обработки.

Подготовительный этап

На подготовительном этапе сварщику необходимо выполнить следующие действия:

  • зачистить кромки свариваемых деталей с использованием любого доступного механического способа;
  • обработать зачищенные кромки специализированными химическими составами с целью обезжиривания и полного удаления возможных окислов металлов.

Этап сварки

Сварочный этап состоит из следующих шагов:

  • подсоединение инвертора. Его лучше подключать с обратной полярностью, так как это позволит добиться лучшего качества сварки. В том случае, если подключить инвертор, соблюдая прямую полярность, происходит процесс ионизации газа, в результате чего образуется плазма, которая режет, а не плавит силумин в сварочной зоне;
  • электрод, произведенный из вольфрама, необходимо подвести к свариваемой поверхности из сварочной горелки на расстояние не более 2,5 мм, однако, не допуская касания его до поверхности свариваемых деталей;
  • подача аргона начинает осуществляться не ранее, чем через 15 секунд после появления сварочной дуги, так как это позволит обеспечить максимально качественный прогрев элементов, подлежащих сварке;
  • сварочная ванна заполняется путем введения силуминового прутка или проволоки. Механизм подачи выглядит следующим образом: сам пруток или проволока подается под небольшим углом к сварочной ванне и электроду, а скорость подачи должна быть установлена в зависимости от опыта работы сварщика, так как неоправданно высокая скорость подачи может негативным образом сказаться на качестве сварного шва из-за высокой степени разбрызгивания металла;
  • присадка (проволока или пруток) вводятся перед горелкой в соответствии с путем ее движения и перемещается только вдоль шва;
  • после завершения работы дуги (ее горения) аргон должен подаваться в течение не менее 10 секунд, так как это позволит дать металлу немного остыть, что позволяет минимизировать риск возникновения трещин и окислов тугоплавкого типа.

Завершающая обработка

Этап завершающей обработки предусматривает проверку соединения после завершения сварочного процесса на наличие трещин или непроваров, так как в случае их выявления может потребоваться повторная обработка соединения с целью упрочнения шва.

В случае если все манипуляции выполнены правильно, шов получается аккуратным, не требует очистки от шлака, а качество соединения остается максимально высоким.

В том случае, если были допущены технологические ошибки, может потребоваться разъединение только что сваренных деталей с последующим повторением всего процесса.

Плюсы и минусы технологии

В отношении силумина как сплава достаточно сложно реализовывать различные сварочные технологии. Это связано с тем, что входящий в состав сплава второй элемент – кремний – оказывает негативное влияние на возможности сваривания материала. По этой причине наиболее распространенным способом сварки данного сплава при необходимости является аргонодуговая сварка, так как только она позволяет добиться наиболее высококачественных результатов.

К числу основных плюсов такого вида сварки указанного сплава следует отнести:

  • высокая скорость сварочного процесса;
  • наличие достаточно большого количества методик, которые можно использовать для осуществления сварки;
  • возможность за счет узконаправленного действия дуги избежать деформации всей свариваемой детали в связи с узкой площадью нагрева детали;
  • возможность максимально качественного выполнения сварных соединений за счет вытеснения кислорода из зоны проведения сварочных работ, что становится возможным за счет химико-физических свойств аргона, который тяжелее воздуха.

Несмотря на большое количество плюсов в использовании аргонодуговой сварки силумина, у этого способа имеются также и существенные минусы, к которым относятся:

  • высокая стоимость оборудования, которое может быть использовано для осуществления работ;
  • длительный процесс подбора наиболее оптимальных режимов сварки для того, чтобы качество соединений было максимально высоким;
  • возможность выполнения работ только в закрытых помещениях с целью исключения вероятности выдувания аргона из-под горелки порывами ветра;
  • наличие оборудования для дополнительного отведения тепла, образовываемого высокими мощностями сварочного тока.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Алюминий считается одним из самых распространённым металлов на данный момент. Используют этот металл в разных отраслях, благодаря его характеристикам. Однако, далеко не всегда удаётся состыковать алюминиевые детали с помощью сварки. Соединение на болтах будет ненадёжным для этого металла. Из-за этого большую популярность получила холодная сварка для алюминия.

Высокотехнологичное соединение алюминия клеем «Холодная сварка»

Холодная сварка алюминия представляет собой соединение деталей с помощью специальной клеевой смеси. Благодаря ей, получается надёжное соединение без нагревания металла.

В качестве связывающей смеси выступает эпоксидный компаунд. Он представляет собой густую массу, по консистенции напоминающую мастику. Холодная сварка для алюминия состоит из эпоксидной смолы насыщенной металлическим порошком. Благодаря его содержанию в смоле, увеличивается показатель прочности затвердевшего состава. Склеенное место может быть прочнее, чем сам материал.

Помимо основного компонента (эпоксидной смолы) в упаковке есть второй компонент. Это специальный отвердитель, который при перемешивании с “эпоксидкой” вступает в реакцию и состав начинает застывать. В промежуток времени от 10 до 30 минут, мастер должен успеть нанести смолу на детали и соединить их. Далее нужно прижать отдельные детали вместе на 15-20 минут (в некоторых клеях время фиксации для отвердевания доходит до 40 минут).

Совет! Приступать к дальнейшим работам желательно через 2-3 часа после нанесения клеящей смеси. Полного застывания эпоксидной смолы нужно ждать как правило, не меньше суток.

Важно помнить о том, что как высокотемпературная так и холодная сварка это вредные процессы, которые требуют индивидуальной защиты человеческого организма. При взаимодействии с клеями, нужно чтобы помещение хорошо проветривалось, рядом не было открытого огня. Для защиты органов дыхания следует одевать респиратор. Чтобы не получить раздражение слизистой оболочки глаза, желательно одевать защитные очки. При проглатывании эпоксидной смолы, необходимо немедленно отправиться в больницу.

У клеевых смесей есть ряд серьёзных преимуществ:

  • Не требуется покупать дополнительное оборудование и искать точки подключения к сети.
  • С эпоксидной смолой сможет работать любой человек без каких-либо навыков. На упаковках указывается пошаговая инструкция. Этого нельзя сказать про сварку с помощью электрооборудования.
  • Отвердевший клей образует прочный шов, который немногим уступает сварочным соединениям.
  • Затвердевшие составы устойчивы к коррозийным процессам, воздействию влаги, масел и топлива.
  • Спустя 20-60 минут получается прочное соединение.
  • Холодная сварка считается экономичным вариантом для починки разнообразной техники.

При использовании сварочных автоматов, соединяемый металл подвергается воздействию высоких температур и сильной деформации. Этих недостатков лишена холодная сварка. Однако, клей нельзя использовать при починке сосудов с высоким давлением и емкостей, которые часто подвергаются смене окружающей среды (влажность, температура).

Холодная сварка ASTROhim для алюминия, серия Total Bond

ASTROhim – холодная сварка для алюминия. Используется для проведения различных видов ремонтных работ. Помимо алюминия, этот состав эффективно соединяет деревянные, стальные и керамические детали в разных комбинациях.

Этапы выполнения работ с помощью холодной сварки ASTROhim:

  1. Очистить рабочие поверхности от грязи, пыли. Ржавчину снять с помощью наждачной бумаги, обезжирить и просушить.
  2. Далее нужно смочить руки под проточной водой, отрезать часть эпоксидного стержня, смешать его с отвердителем и разомнуть в ладонях.
  3. Нанести готовый состав на склеиваемые поверхности. Прижать их на 15 минут.

Если нужно восстановить резьбу, нужно намазать готовую смесь на старую часть резьбы, и вкрутить болт. Через 20 минут нужно выкрутить болт. Использовать готовую резьбу можно через 90 минут.

Характеристики:

  • Жизнеспособность смеси после смешивания компонентов – 7 минут. Температура в помещении должна быть около +20° С.
  • Время схватывания – 20 минут.
  • Проводить другие работы можно через 1,5 часа.
  • Сохраняет свои свойства при температуре от -60 и до +150° С.

Отвердевает клей быстрее при нагревании и медленнее при снижении температуры.

В этой серии выпускается «Холодная сварка ASTROhim термостойкая» — высокотемпературная холодная сварка для алюминия, силумина. Надежно ремонтирует детали из других цветных и черных металлов, также керамики, рабочая температура от -60° С до +250° С.

Герметик (холодная сварка) Анлес Унипласт-универсал 20гр алюминий

Эпоксипластилин, суперкомпаунд. Анлес Унипласт-универсал – представляет собой холодную сварку на основе алюминия. Используется для скрепления заготовок из различных металлов (цветных и черных), восстановления резьбы, ремонта сантехнических труб и емкостей для хранения топлива. Это двухкомпонентный состав, который состоит из отвердителя и эпоксидной смолы. Основа дополнительно усиливается алюминиевой или бронзовой пылью.

Этапы работы с Анлес Унипласт-универсал:

  1. Рабочая поверхность очищается от грязи и ржавчины. Обрабатывается наждачной бумагой. Затем поверхность обезжиривается и просушивается.
  2. Отвердитель и основу нужно отрезать в равных частях, перемешать до получения однородной массы и нанести на склеиваемые детали.
  3. Зафиксировать место склейки с помощью жгута или положить под груз.

Продолжать работы рекомендуется спустя 24 часа. Имеет высокие электроизоляционные свойства.

Характеристики:

  • Жизнеспособность готового состава – около 25 минут. Температура +20° С.
  • Максимальная прочность соединения наступает спустя сутки.
  • Холодная сварка устойчива к длительному воздействию воды, бензина и масел.
  • Выдерживает температуры от -40 и до +120° С.

Работать с этим клеем нужно в хорошо проветриваемом помещении и вдали от источников огня.

Weicon Repair Stick ST Aluminium. Ремонтный стержень

Weicon Repair Stick ST Aluminium – представляет собой ремонтный стержень, который используется для починки сантехнических труб, исправления визуальных повреждений на обшивке судов, лодок, автомобилей и оконных рам. Стержень состоит из эпоксидной смолы с медным наполнителем. Относится к ремонтным стикам.

Этапы работы с холодной сваркой Weicon Repair Stick ST Aluminium:

  1. Поверхность соединяемых деталей очищается от грязи, обрабатывается наждачной бумагой, обезжиривается.
  2. С помощью канцелярского ножа нужно отрезать от стержня требуемую часть, смочить руки и разомнуть в пальцах клей.
  3. Нанести на сломанную часть и прижать на 20 минут.

Желательно продолжать работы со склеенным изделием спустя сутки.

Характеристики:

  • При 20 градусах, жизнеспособность состава – 4 мин.
  • Устойчивость к температурам от -50 до +120° С.
  • Полное время отвердевания – 24 часа.

Работать с клеящим составом можно от +10 до +35° С.

Сварка холодная «Быстрая сталь» METALFIX LAVR 60гр

«Быстрая сталь» METALFIX LAVR – двухкомпонентная смесь, которую используют для соединения черных и цветных металлов, бетона, дерева, пластика, гранита и различных полимерных материалов. Также эту холодную сварку используют для починки сантехнических труб, ремонта автомобилей и промышленного оборудования.

Применение:

  1. Поверхности склеиваемых деталей очищаются от слоя пыли и ржавчины. Далее она обрабатывается с помощью крупнозернистой «наждачки».
  2. Нужно обезжирить поверхности и высушить.
  3. Отрезать часть эпоксидной смолы и тщательно размять её в ладонях.
  4. Нанести смесь на склеиваемые поверхности, растереть её до нужной формы любым плоским предметом.

Чтобы продолжать работы, нужно выждать всего 1,5 часа. Не уступает по прочности сварному шву. Устраняет течи бензобаков, радиаторов, картеров двигателя и коробки передач.

Характеристики:

  • Частично схватывается клей за 15 минут.
  • Устойчив к длительному воздействию влаги и масел.
  • Полное отвердевание достигается спустя сутки.
  • Выдерживает температуры от -60 до +150° С.
  • Желательно успеть нанести холодную сварку за 10 минут.

Aluminium Putty F (Devcon F), металлополимер наполненный алюминием

Aluminium Putty F (Devcon F) – двухкомпонентный состав, который насыщен алюминиевым порошком. Используется для соединения цветных металлов, а также пластика и бетона. С помощью этой холодной сварки можно создавать алюминиевые поверхности, которые устойчивы к воздействию коррозийных процессов.

Применение:

  1. Изначально поверхности склеиваемых деталей очищаются от краски, грязи и ржавчины. Остатки масла и жира нужно удалить с помощью растворителя. При работе с изделиями из алюминия, нужно зачищать его перед нанесением холодной сварки.
  2. Если работы проводятся при температуре менее +10° С, поверхности разогреваются до +40° С.
  3. На плоской дощечке смешивается основа и отвердитель с помощью шпателя. Им же готовый клей наносится на детали.
  4. Готовое изделие обрабатывать мокрой шкуркой.

При нанесении клея, нужно вдавливать его в пустоты и трещины материала. Холодную сварку этого типа можно использовать для починки емкостей, в которых будет содержаться бензин или масло.

Характеристики:

  • Начинать механические работы со склеенным изделием после отверждения не ранее чем через 4 часа. Через 16 часов при комнатной температуре достигает 75% полной готовности к использованию.
  • Устойчив к коррозийным процессам. Защищает металл.
  • При полной готовности сохраняет свои свойства при температуре до +120° С.
  • Наносить клей можно в течении 60 минут.

Компаунды Devcon F имеют химстойкость к воде, растворам солей, бензину, нефтепродуктам, маслу и пропиленгликолю. Не подходит для длительного контакта с концентрированными кислотами и органическими растворителями.

Холодная сварка — эпоксидный многоцелевой компаунд Permatex GOLD WELD

«Permatex GOLD WELD» — многоцелевой компаунд, смесь на основе “эпоксидки”. Применяется для соединения различных металлов, пластика, керамических изделий, стекла, дерева, резины и различных полимеров. Наносится с помощью тюбика. Процесс применения похож на нанесение клея-момента. Рекомендуется для жесткого соединения и заливки форм.

Характеристика:

  • Отвердевший состав устойчив к разрушительному воздействию щелочей и кислот.
  • Не поддаётся коррозийным процессам.
  • Застывает за 4 минуты. Время частичного отверждения – 10 минут.
  • В готовом изделии кратковременно выдерживает температуру до +177° С.

Эта холодная сварка устойчива к физическим воздействиям и вибрациям. Благодаря этому её используют для починки промышленного оборудования. Основное применение: алюминий, сталь, латунь, бронза и медь. Продукт устойчив к воздействию большинства автомобильных, промышленных и очищающих жидкостей.

Сварка деформацией особенности технологии

Когда алюминиевые заготовки соединяются при комнатной температуре, этот способ называется “холодная сварка”. Помимо использования клеевых составов, которые были описаны выше, существуют принцип деформации. Заключается эта технология в нескольких ключевых этапах:

  1. Алюминиевые поверхности изначально обезжириваются.
  2. Далее заготовки сближаются как можно ближе и сдавливаются под воздействием давления.

В во время процесса сдавливания, разрушается внешний окисленный слой. Между кристаллическими решётками металла образуются межмолекулярные связи. Таким образом получается надёжное соединение.

Гидравлический станок для холодной сварки алюминия и меди

С помощью этой технологии можно скреплять другие цветные металлы. Давление может подаваться равномерно или добавляться вибрация. По технологии деформации можно выделить три метода соединения, о которых подробнее будет описано ниже.

Стыковой метод

Эта методика относится к одной из самых надёжных в плане холодной сварки алюминия. Подходит для соединения деталей через их торцы. Таким образом можно объединять пластинки в один большой щит. Процесс скрепления металла происходит в несколько этапов:

  1. В первую очередь торцы деталей зачищаются. С них снимается краска, ржавчина и грязь. Далее они обезжириваются.
  2. После очистки детали зажимаются в специальных тисках которые расположены друг напротив друга. Наружу должны торчать только торцы и по 1 см металла.
  3. Когда заготовки надёжно закреплены в тисках, через них на торцы передаются торцевое давление. С его помощью получается надёжное соединение.

В технологическом плане это простой и малозатратный процесс, который доступен любому мастеру работающему с металлом. Однако, у него есть существенные недостатки.

Во-первых, размеры удерживающих тисков не дают использовать детали больших размеров для соединения. Во-вторых, часть металла зажатая в тисках также подвергается деформации. В-третьих, после окончания стыковой холодной сварки, сложно вытащить готовую деталь из зажимов.

Точечная технология

С помощью этого метода холодной сварки алюминиевые листы могут соединятся внахлёст. Считается наиболее популярной технологией из трёх представленных. Процесс скрепления:

  1. Детали кладутся друг на друга и прижимаются с двух сторон специальными зажимами.
  2. С определённым интервалом располагаются пуансоны, на которые и будет передаваться точенное давление.
  3. На пуансоны передаётся усилие, которое вдавливает их в металл.

Прочность соединения будет зависеть от того, насколько сильно вдавливается пуансон в металл и из какого материала изготовлены эти точечные элементы. Также важным моментом считается количество точек в соединительной линии.

Главное преимущество точечной холодной сварки – малая деформация детали. Она происходит только в точках соприкосновения элементов через которые на алюминий передаётся давление.

Шовный способ

Эффективная методика холодной сварки, которая подразумевает создание сплошного шва с помощью специального оборудования.

Она представляет собой два ролика, между которыми закрепляются детали. Ролики располагаются параллельно друг друга. На их рабочей части закрепляются пуансоны или специальное кольцо. Эти элементы и формируют стыковочный шов. Разделить шовную сварку можно на два вида:

  • Односторонняя – вращается один ролик, другой прочно зафиксирован в одном положении.
  • Двухсторонняя – два ролика приводятся в движение с помощью электродвигателей.

Процесс скрепления металлических листов:

  1. Зона которая будет скрепляться, изначально обезжиривается и очищается от грязи с ржавчиной.
  2. Детали прижимаются между роликами.
  3. После запуска двигателя, они начинают вращаться и прогоняют детали через рабочую часть. Так получается ровный однородный шов.

Металлурги часто соединяют таким образом большие листы алюминия и других цветных металлов. Однако, нужно помнить о том, что сплошные швы снижают прочность общей детали. Из-за этого шовная методика была со временем модернизирована. В процессе развития технологий появился метод шовно-точечного соединения. Он подразумевает под собой установку на ролики пуансонов, которые делают шов разбитым на множество точек. Таким образом он получается гораздо прочнее.

Заключение и выводы

Холодная сварка позволяет соединять различные материалы без применения дополнительного оборудования и обучения специальным навыкам. Эпоксидная смола расходуется экономично, а после высыхания образует прочный шов, который не уступает основному материалу в надёжности. Нужно понимать, что есть недорогие и малозатратные варианты соединения алюминия в домашних условиях.

Если говорить про алюминий, то не только холодной и горячей сваркой можно достичь прочного скрепления. Для этого можно применять три варианта технологии деформации. Такими методами соединяются и другие цветные металлы. Но этот вариант дорогостоящий, требующий высокой квалификации и на практике не часто имеет превосходство над клеевой холодной сваркой по алюминию.

Как видите — выбор большой, остающийся за умельцами, исходя из конкретной ситуации, зависящий от знаний, искусности, технических средств, временных и финансовых затрат.