Силумин и его сварка: свойства сплава и правила выполнения сварочного процесса в зависимости от качества металла

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.