Cara mengimpal aluminium?

1. Pengenalan

Aluminium Cast Welding adalah tugas pembaikan dan fabrikasi rutin dalam automotif, Marin, tetapan aeroangkasa dan perindustrian - tetapi ia berbeza secara material dari aluminium tempur kimpalan. Pembaikan yang berjaya memerlukan keputusan yang tepat di depan, penyediaan disiplin (pembersihan, Panaskan, fit-up), proses dan pemilihan pengisi yang sesuai, input haba terkawal, dan pemeriksaan yang disasarkan. Panduan ini menerangkan metalurgi, Langkah-langkah "cara" praktikal, Panduan Parameter, mod kegagalan biasa dan pilihan lanjutan supaya kedai dapat menghasilkan kimpalan yang boleh dipercayai pada casting.

2. Apa itu Aluminium Cast?

"Cast aluminium"Merujuk kepada komponen yang dihasilkan dengan menuangkan aloi aluminium cair ke dalam acuan di mana ia menguatkan.

Keluarga biasa termasuk:

• Al -Si Casting Alloys (A356, 319, A413, "Silumin") - Digunakan secara meluas untuk blok enjin, perumahan dan creasi struktur. Kandungan silikon yang tinggi meningkatkan ketidakstabilan dan mengurangkan pengecutan tetapi mempengaruhi kebolehkalasan.
• Mati-cast aloi (Selalunya tembaga/Zn yang lebih tinggi dalam pemutus mati) -Digunakan untuk bahagian pengguna dinding nipis; kebolehkalasan terhad.
• Pasir dan Pelaburan Pelaburan - Bahagian tebal dan permukaan yang lebih kasar; sering memerlukan lebih banyak persiapan.

Aloi cast mungkin cast, dirawat haba (Mis., T6 untuk A356), atau mengandungi gas yang terperangkap dan keliangan pengecutan dari proses pemutus.

3. Mengapa Aluminium Cast Berbeza

Cabaran kimpalan utama dengan casting:

• Keliangan dan penyusutan rongga: Lompang gas atau mengecut adalah perkara biasa; Mereka bertindak sebagai penumpu tekanan dan sumber keliangan untuk kimpalan.
• Fasa eutektik (tinggi Si): Eutektik Al -Si menurunkan julat lebur dan menggalakkan keretakan panas/pemejalan jika input haba atau pemilihan pengisi adalah salah.
• Ketebalan seksyen berubah / jisim haba yang tinggi: Bos tebal melakukan haba; sirip nipis panas dan sejuk dengan cepat. Penyejukan perbezaan menghasilkan tekanan dan penyelewengan.
• Kecacatan yang sedia ada: Retak yang terbentuk semasa pemutus boleh dilanjutkan ke dalam kimpalan jika tidak disediakan dengan betul.
• Kepekaan rawatan haba: Banyak casting adalah pemendakan yang keras (T6). Kimpalan secara tempatan memusnahkan marah; Pemulihan mungkin memerlukan rawatan haba penuh (penyelesaian + RE-usia), sering tidak praktikal untuk pembaikan.

Memahami kekangan ini adalah langkah pertama ke arah strategi pembaikan bunyi.

4. Bagaimana membuat keputusan sama ada untuk mengimpal pemutus

Senarai Semak Kelayakan (Ya/Tiada penilaian cepat):

• Adalah kecacatan setempat (retak, keliangan kecil) bukannya meresap? - Jika dilokalkan, kimpalan sering dilaksanakan.
• Bolehkah anda mengakses dan mengisar kembali ke logam bunyi dan membuat alur kimpalan yang betul? - Jika tidak, Penggantian mungkin diperlukan.
• Bolehkah perhimpunan dipanaskan dan diapit untuk mengawal herotan? - Panaskan meningkatkan kejayaan.
• Adakah kawasan yang dikimpal berada di sangat tertekan, keselamatan kritikal Lokasi (Kapal tekanan, ahli struktur utama)? - Jika ya, Pertimbangkan penggantian atau kelayakan penuh.
• Adalah aloi yang dapat dikenal pasti (A356, 319, dll.) dan mematikan/memanaskan rawatan pilihan? - Aloi yang tidak diketahui meningkatkan risiko.

Sekiranya ada cek ini negatif untuk bahagian kritikal, penyelesaian penggantian atau pembaikan tidak kimpal (pelekat, pengikat mekanikal) harus dipertimbangkan.

5. Penyediaan: pembersihan, fit-up, Reka bentuk bersama dan Panaskan

Pembersihan

• Keluarkan minyak, gris dan cat menggunakan degreaser alkali atau aseton.
• Keluarkan lapisan oksida dan sebarang pencemaran permukaan segera sebelum kimpalan dengan a Berus kawat keluli tahan karat yang berdedikasi atau roda kasar yang dikhaskan untuk aluminium. Elakkan berus keluli karbon (Pencemaran besi menyebabkan karat dan pelanggaran).
• Lap dengan pelarut bersih dan biarkan kering.

Reka bentuk yang sesuai dan bersama

• Kisar retak ke logam bunyi - sediakan a V atau U alur untuk menembusi kecacatan sepenuhnya. Bor "Lubang Berhenti" Kecil di Tips Retak Untuk mengelakkan penyebaran.
• Menyediakan akses akar yang mencukupi; Untuk retak yang mendalam, Pertimbangkan sokongan dengan tenggelam haba tembaga/bar sokongan untuk menyokong genangan dan keluarkan haba.
• Elakkan sendi yang terlalu terkawal - beberapa kebebasan mengurangkan tekanan dan risiko retak.

Panaskan

• Panaskan sangat disyorkan untuk casting: 150-250 ° C. (300-480 ° F.) adalah julat praktikal yang biasa. Gunakan termokopel untuk memantau suhu.
• Panaskan mengurangkan kecerunan terma, membolehkan hidrogen melarikan diri, dan mengurangkan kemungkinan keretakan panas. Lakukan tidak melebihi ~ 300 ° C untuk kebanyakan casting Al -Si kecuali mengikuti pelan metalurgi tertentu - pemanasan yang berlebihan dapat melembutkan bahagian atau berubah marah.

Suhu interpass

• Pastikan suhu interpass di bawah 250-300 ° C. Untuk mengelakkan kemusnahan metalurgi dan melembutkan yang tidak terkawal. Benarkan bahagian untuk menyejukkan suhu interpass yang boleh diterima sebelum meneruskan.

6. Kaedah Kimpalan untuk Aluminium Cast

Memilih kaedah kimpalan yang betul untuk pembaikan aluminium cast adalah salah satu keputusan terpenting yang akan anda buat. Kaedah menentukan input haba, risiko penyelewengan, kadar pemendapan, kebolehcapaian, penampilan bersama dan sebahagian besar keperluan pemeriksaan hiliran.

TIG (GTAW) - Kimpalan aluminium AC

Bila hendak digunakan: Pembaikan setempat kecil, Dinding nipis, selesai kosmetik, Kawalan ketat diperlukan.
Kenapa ia berfungsi: Mod AC menggantikan polariti elektrod untuk memecahkan oksida al₂o₃ (pembersihan) dan memberikan penembusan kimpalan; TIG memberikan kawalan haba yang tepat dan penglihatan genangan yang sangat baik.
Habis -habisan: ER4043 (lalai untuk creating al -si), ER5356 di mana kekuatan/kakisan diperlukan; 2% zirkonia atau 2% tungsten lanthanated untuk ac; 99.999% Perisai Argon.

Petua teknik:

• Panjang arka pendek, Perjalanan arka yang disengajakan; Pengisi masuk ke dalam lopak utama.
• Gunakan kimpalan-stitching/back-stepping untuk mengawal haba; Elakkan manik berterusan yang panjang.
• Tetapan keseimbangan: Meningkatkan elektrod-positif % Secara ringkas untuk pembersihan, kemudian mengurangkan penembusan.
  Kelebihan: Kawalan visual terbaik, Risiko terendah tamparan di kawasan nipis apabila digunakan dengan betul.
  Keburukan: pemendapan perlahan; bergantung kepada pengendali.

Saya (Gawn) - Gun Spool / Tarik tarik / Pulse saya

Bila hendak digunakan: Casting tebal, persekitaran pengeluaran, pembaikan besar di mana kelajuan penting.
Kenapa ia berfungsi: kadar pemendapan yang lebih tinggi; mod berdenyut mengurangkan input haba purata dan meningkatkan kawalan lopak. Guns Spool Elakkan Masalah Makan Kawat Aluminium.
Habis -habisan: Pepejal ER4043 / ER5356 WIRES; argon atau ar/dia bercampur. Diameter wayar biasanya 0.9 mm (0.035"), 1.2 mm (0.045") atau 1.6 mm (0.062").

Petua teknik:

• Gunakan pemindahan berdenyut pada sistem manual atau robot untuk mengurangkan keliangan dan spatter.
• Gunakan pistol kili atau pengumpan tarik tarik; Kawat aluminium mesti disimpan kering dan memberi makan dengan lancar.
• Pastikan aliran gas melindungi 12-20 l/min; Gunakan ar/dia untuk bahagian tebal untuk meningkatkan penembusan.
  Kelebihan: Cepat; Bagus untuk membina multi-pass.
  Keburukan: input haba yang lebih tinggi daripada TIG, Memerlukan persediaan suapan wayar yang betul untuk mengelakkan burung dan keliangan.

Pulse saya & Hot-wire saya

Bila hendak digunakan: Apabila anda memerlukan pemendapan yang lebih tinggi dengan kawalan haba yang lebih baik daripada Mig konvensional. Wayar pemanasan dawai panas elektrik secara elektrik sebelum memasuki lopak, menurunkan tenaga arka yang diperlukan (mengurangkan haz).
Faedah: pemendapan lebih cepat, Jumlah haba yang lebih rendah bagi setiap jisim yang didepositkan, Kawalan bentuk manik yang lebih baik.
Aplikasi: Sederhana -tebal hingga casting tebal di mana herotan mesti terhad.

Kimpalan laser & Laser -Arc Hybrid

Bila hendak digunakan: Pembaikan bernilai tinggi, Ketepatan kimpalan setempat, kawasan di mana haz dan herotan minimum kritikal. Sistem hibrid menggabungkan keupayaan pengisi arka dengan penembusan laser.
Kenapa ia berfungsi: Ketumpatan kuasa tinggi membolehkan penembusan yang mendalam dengan kimpalan sempit dan input haba keseluruhan yang rendah.
Nota: Selalunya digunakan dengan pengisi pra-diletakkan atau mod autogen; bahagian mesti dipasang dan tepat. Terbaik dilakukan di kedai khusus.
Kelebihan: Pemesinan pasca kimpalan minimum, herotan rendah.
Keburukan: Kos modal, Bersama Fit-Up Kritikal, Akses terhad untuk casting besar.

Rasuk elektron (Eb) Kimpalan

Bila hendak digunakan: khusus, batch kecil, pembaikan kritikal atau pengeluaran di mana kualiti kimpalan yang melampau dan penembusan mendalam diperlukan. Memerlukan ruang vakum.
Kelebihan: keliangan yang sangat rendah, gabungan dalam, Haz kecil.
Keburukan: keperluan vakum, modal yang tinggi & Kepraktisan saiz terhad.

Pembaikan geseran geseran (FSR)

Bila hendak digunakan: Apabila geometri pemutus membolehkan alat FSW berputar untuk memproses sepanjang kecacatan (Mis., Keretakan linear pada permukaan yang boleh diakses). Menghasilkan sendi keadaan pepejal tanpa keliangan gabungan.
Kelebihan: sifat mekanikal yang sangat baik; Tiada pengisi diperlukan dalam banyak kes.
Keburukan: Peralatan dan kerumitan fixturing; Akses Alat dan Bahagian Pengapit Bahagian Pengapit; tidak berkenaan untuk rongga dalaman.

Brazing / Pembaikan obor

Bila hendak digunakan: Komponen bukan struktur dinding nipis, pembaikan hiasan atau di mana kimpalan gabungan tidak diingini. Sendi Brazed Gunakan aloi yang memasak aluminium (dengan fluks) dan suhu yang lebih rendah.
Kelebihan: input haba yang rendah, peralatan mudah.
Keburukan: Kekuatan sendi yang jauh lebih rendah daripada kimpalan gabungan; Sisa fluks mesti dikeluarkan; tidak sesuai untuk pembaikan struktur.

Jadual perbandingan

7. Habis -habisan & melindungi: aloi pengisi, pilihan elektrod, gas & saiz wayar

Aloi pengisi

• ER4043 (AL -5SI): Digunakan secara meluas untuk creating al -si (A356, 319). Ketidakstabilan yang baik, Kecenderungan Kecil untuk Rempah Panas. Lalai Konservatif untuk Pembaikan Aluminium Kebanyakan Cast.
• ER5356 (Al -5mg): Kekuatan yang lebih tinggi dan rintangan kakisan yang lebih baik (terutamanya Marin). Gunakan dengan berhati-hati pada casting SI tinggi kerana ia dapat meningkatkan sensitiviti retak.
• ER2319 / ER3125 dll.: Pengisi khusus untuk aloi/keadaan tertentu. Semak cadangan pengeluar.

Elektrod TIG

• 2% Zirkonia (Zr) atau 2% lanthanated tungsten disyorkan untuk kimpalan aluminium AC. Zirkoniasi memberikan arka stabil pada ac. Thoriated (2% Tho₂) tidak sesuai untuk AC dan mempunyai kebimbangan radiologi.

Perisai Gas

• Argon (99.995%) standard. Aliran: 10-20 l/min (20-40 SCFH) Bergantung pada saiz muncung.
• Argon/Helium bercampur (Mis., 75/25 Ar/dia) Meningkatkan input haba dan pembasahan untuk bahagian tebal - berguna apabila lebih banyak penembusan diperlukan; Helium meningkatkan kos dan mungkin memerlukan aliran yang lebih tinggi dan perhatian kepada pengoksidaan.

Diameter wayar (Saya)

• Saiz biasa: 0.8 mm (0.030"), 0.9 mm (0.035"), 1.2 mm (0.045") dan 1.6 mm (0.062"). Pilih Dia yang lebih kecil untuk bahagian nipis dan kawalan yang lebih baik; lebih besar untuk pemendapan berat.

8. Teknik dan petua kimpalan

TIG (Ac) teknik

• Gunakan AC dengan baki yang sesuai (Polarity %EN/EP) - Lebih banyak elektrod positif (Dalam) meningkatkan tindakan pembersihan tetapi mengurangkan penembusan; keseimbangan untuk penyingkiran dan penembusan oksida.
• Kekerapan AC (60-120 Hz) ketegangan arka dan meningkatkan kawalan pada kimpalan kecil.
• Gunakan panjang arka pendek dan mengekalkan sudut obor yang konsisten (Biasanya 10-15 ° seret atau tolak bergantung pada teknik).
• Tambah pengisi dengan mencelup ke tepi lopak utama; Elakkan terlalu panas.

Mig Teknikal

• Gunakan a Pistol Spool untuk meminimumkan masalah makan. Terus tekan sudut, mengawal kelajuan perjalanan untuk mengelakkan keliangan. Pulse saya Membantu mengehadkan input haba dan meningkatkan kawalan pembasahan.

Pengurusan Puddle

• Castings mempunyai penyejukan yang tidak sekata. Mengawal input haba: berjalan lebih pendek (Kimpalan jahitan) dengan jeda antara jahitan biarkan haba menghilangkan dan mengelakkan manik berterusan yang panjang yang membina tekanan.
• Teknik Backstep dan Pas Ganti Mengurangkan Penyimpangan.

Peening

• Secara sejarah digunakan untuk mengurangkan tekanan tegangan sisa dan risiko retak. Hari ini peening digunakan dengan berhati -hati kerana ia dapat memperkenalkan kecacatan lain dan bukan pengganti pemilihan proses yang betul.

Bar sokongan / sokongan tembaga

• Gunakan sokongan tembaga untuk menyejukkan lopak dan menyokong akar; juga membantu pelesapan haba dan mengurangkan pembakaran.

9. Pengendalian pasca kimpalan: penyejukan, melegakan tekanan, Pembaikan Pengisaran dan Pertimbangan PWHT

Penyejukan

• Benarkan penyejukan terkawal ke ambien; Elakkan menghilangkan air. Penyejukan pesat meningkatkan kejutan terma, tekanan tegangan sisa dan retak.

Melegakan tekanan

• Untuk kimpalan kritikal, bakar tekanan rendah suhu rendah (Mis., 150-200 ° C selama 1-2 jam) Boleh mengurangkan tekanan sisa - tetapi periksa keserasian aloi.

Pembaikan pengisaran

• Pakaian kimpalan dengan lancar untuk menghilangkan pemotongan atau manik bertindih; Mengekalkan peralihan bulat untuk mengelakkan penumpu tekanan takik.

PWHT dan pemulihan umur

• Banyak casting adalah pemendakan yang keras (Mis., A356 T6). Kimpalan secara tempatan memusnahkan suhu T6. Memulihkan sifat mekanikal penuh mungkin memerlukan Rawatan haba penyelesaian (~ 530-540 ° C.), pelindapkejutan dan penuaan buatan (~ 155-180 ° C.) - Proses yang sering menuntut pembongkaran bahagian lengkap dan jarang praktikal untuk santai besar. Sekiranya kekuatan penuh diperlukan, merancang untuk penggantian atau rawatan haba penuh selepas kimpalan.

10. Kecacatan biasa, penyebab dan remedi akar

11. Pemeriksaan, kriteria ujian dan penerimaan

Pemeriksaan visual

• Periksa profil manik seragam, Tiada pemotongan, Tiada keretakan permukaan, tahap keliangan yang boleh diterima.

Pewarna penembusan

• Baik untuk mencari keretakan permukaan dan petunjuk kekurangan fusion.

Radiografi (X-ray)

• Berkesan untuk mengesan keliangan dalaman dan rongga pengecutan dalam pembaikan tebal - digunakan di mana integriti struktur adalah kritikal.

Ujian ultrasonik (Ut)

• Berguna pada casting tebal untuk mengesan kelemahan bawah permukaan.

Tekanan / ujian kebocoran

• Untuk perumahan yang membawa cecair, Ujian tekanan hidrostatik atau pneumatik mungkin penerimaan akhir.

Pemetaan kekerasan dan ujian mekanikal

• Di mana sifat mekanikal adalah kritikal, Ekstrak kupon ujian atau melakukan tinjauan kekerasan dan, jika boleh, ujian tegangan pada splices wakil.

12. Teknik kimpalan lanjutan

• Kimpalan laser / laser hibrid -arc: Input haba yang sangat rendah dan penembusan dalam - sesuai untuk pembaikan setempat ketepatan, meminimumkan penyimpangan. Memerlukan tepi yang disediakan dan lekapan khusus.
• Rasuk elektron (Eb) kimpalan: Ketumpatan tenaga ultra tinggi dalam vakum-sangat baik untuk kecil, Pembaikan kritikal di casting tebal apabila dilakukan di kemudahan khusus.
• Pembaikan geseran geseran (FSR): Teknik yang muncul; menghasilkan sendi keadaan pepejal bebas kecacatan tetapi memerlukan akses dan perkakas untuk alat FSR.
• Robotik berdenyut-mig dengan preheat yang disegerakkan: Untuk persekitaran pengeluaran, Mig berdenyut automatik dengan pemanasan dan penyejukan terkawal menyampaikan hasil yang berulang untuk siri pembaikan yang besar.

13. Prosedur cepat langkah demi langkah (Senarai Semak Aliran Kerja)

1. Kenal pasti aloi & menilai kelayakan pembaikan.
2. Keluarkan cat, kakisan dan gris; Bersih dengan pelarut.
3. Mengisar kecacatan kepada logam bunyi; buat geometri alur yang sesuai.
4. Preheat casting to 150-250 ° C. (Pantau dengan Thermocouple).
5. Pilih pengisi (Er4043 lalai untuk casting al-si; ER5356 di mana kekuatan/kakisan memerlukan).
6. Mesin persediaan: TIG AC dengan zirkonia/lanthanated tungsten; Argon melindungi 12-20 l/min; Tetapkan amperage setiap jadual di atas.
7. Berus oksida segera sebelum kimpalan; Mulakan kimpalan dengan urutan taktik dan corak jahitan untuk mengawal penyimpangan.
8. Buat pas kimpalan dengan suhu interpass terkawal (<250-300 ° C.). Pastikan profil manik lancar.
9. Benarkan terkawal sejuk <100 ° C sebelum mengeluarkan pengapit.
10. Pemeriksaan selepas kimpalan: Visual, pewarna penetran, tekanan atau radiografi seperti yang diperlukan.
11. Jika diperlukan, Lakukan PWHT atau RE-usia (hanya jika dirancang dan boleh dilaksanakan).

14. Kesimpulan

Weld Cast Aluminium adalah disiplin teknikal yang menuntut ketepatan sebagai persediaan, pemilihan yang boleh digunakan, dan teknik -tetapi ganjarannya besar: Kadar sekerap yang dikurangkan, Kehidupan komponen yang dilanjutkan, dan penjimatan kos 40-60% vs. penggantian.

Prinsip teras konsisten merentasi aplikasi: Hilangkan kelembapan dan oksida, Aloi pengisi padanan ke logam asas, Kawal input haba untuk mengelakkan retak, dan mengesahkan kualiti dengan pemeriksaan piawai.

Dengan mengikuti piawaian AWS D1.2, Memanfaatkan parameter yang didorong oleh data, dan menangani cabaran unik aluminium (keliangan, kekonduksian terma yang tinggi), Pengeluk dapat mencapai kecacatan bebas, kimpalan bunyi struktur.

Sama ada membaiki blok enjin automotif, pam industri, atau komponen aeroangkasa, Panduan ini menyediakan asas teknikal untuk menguasai kimpalan aluminium.

 

Soalan Lazim

Pengisi mana yang harus saya gunakan untuk pembaikan A356?

ER4043 (AL -5SI) adalah pilihan konservatif untuk casting Al -Si. ER5356 (Al -5mg) boleh digunakan apabila kekuatan yang lebih tinggi atau rintangan kakisan yang lebih baik diperlukan, tetapi boleh meningkatkan sensitiviti retak di casting SI tinggi.

Bolehkah saya memulihkan kekuatan T6 selepas kimpalan?

Kimpalan secara tempatan memusnahkan T6. Pemulihan penuh memerlukan rawatan penyelesaian (~ 530-540 ° C.), menghilangkan dan penuaan buatan (~ 155-180 ° C.), yang sering tidak praktikal.

Menilai sama ada pembaikan mesti dirawat semula atau bahagian diganti.

Adakah TIG selalu lebih baik daripada Mig?

TIG menawarkan kawalan unggul untuk kecil, pembaikan yang tepat. Saya (dengan pistol kili atau mod berdenyut) lebih cepat dan lebih produktif di bahagian tebal. Pilih berdasarkan saiz bersama, Keperluan Kebolehcapaian dan Pengeluaran.

Bolehkah saya mengimpal aluminium dengan logam pengisi keluli?

Pengisi keluli tidak menyebabkan kakisan galvan (Kadar kakisan meningkat sebanyak 10x) dan sebatian intermetallic rapuh (kekuatan kimpalan <100 MPA). Sentiasa gunakan pengisi aluminium (AWS A5.10).

Bolehkah saya mengimpal aluminium dalam cuaca sejuk?

Ya -buat komponen hingga 100-120 ° C dan lindungi kawasan kimpalan dari draf (Gunakan skrin angin) Untuk mengekalkan perlindungan gas perisai.

Berapakah ketebalan maksimum yang dapat saya kimpal dengan TIG?

Kimpalan TIG berkesan untuk ketebalan 1-12 mm. Untuk bahagian yang lebih tebal (>12 mm), Gunakan TIG pelbagai pass dengan pemanasan atau beralih ke kimpalan MIG untuk kadar pemendapan yang lebih tinggi.

Cara Membaiki Komponen Aluminium Cast Dengan Keliangan Berkelompok?

Gerahkan kawasan berliang ke logam pepejal (Sahkan dengan ujian ultrasonik), Bersihkan dengan teliti, dan dikimpal dengan pengisi ER4047 (ketidakstabilan yang tinggi) Untuk mengisi rongga -lulus multiple mungkin diperlukan.