Hoe gegoten aluminium te lassen?

1. Invoering

Het lassen van gegoten aluminium is een routinematige reparatie- en fabricagetaak in de automobielsector, marien, ruimtevaart en industriële omgevingen – maar het is wezenlijk anders dan het lassen van gesmeed aluminium. Succesvolle reparatie vereist vooraf de juiste beslissing, gedisciplineerde voorbereiding (schoonmaak, voorverwarmen, passen), juiste proces- en vulstofselectie, Gecontroleerde warmte -invoer, en gerichte inspectie. In deze gids wordt de metallurgie uitgelegd, praktische ‘how-to’-stappen, parametergeleiding, veel voorkomende faalwijzen en geavanceerde opties, zodat werkplaatsen betrouwbare lassen op gietstukken kunnen produceren.

2. Wat is gegoten aluminium?

“Gegoten aluminium” verwijst naar componenten die worden geproduceerd door gesmolten aluminiumlegering in een mal te gieten waar deze stolt.

Gemeenschappelijke families omvatten:

• Al-Si-gietlegeringen (A356, 319, A413, "siluminen") - veel gebruikt voor motorblokken, behuizingen en structurele gietstukken. Een hoog siliciumgehalte verbetert de vloeibaarheid en vermindert de krimp, maar beïnvloedt de lasbaarheid.
• Gegoten legeringen (vaak hoger koper/Zn bij spuitgieten) — gebruikt voor dunwandige consumentenonderdelen; beperkte lasbaarheid.
• Zand en investeringsgietstukken — dikkere delen en ruwere oppervlakken; vergen vaak meer voorbereiding.

Gietlegeringen kunnen gegoten zijn, met warmte behandeld (bijv., T6 voor A356), of bevatten opgesloten gassen en krimpporositeit van het gietproces.

3. Waarom gegoten aluminium anders is

Belangrijkste lasuitdagingen bij gietstukken:

• Porositeit en krimpholtes: Ingesloten gas of krimpholtes komen vaak voor; ze fungeren als spanningsconcentrators en porositeitsbronnen voor lassen.
• Eutectische fasen (hoge si): Al-Si eutectic verlaagt het smeltbereik en bevordert hete scheurvorming door hitte/stolling als de warmte-inbreng of de keuze van het vulmiddel verkeerd is.
• Variabele sectiedikte / hoge thermische massa: Dikke nokken geleiden de warmte weg; dunne vinnen verwarmen en koelen snel af. Differentiële koeling veroorzaakt spanningen en vervorming.
• Reeds bestaande gebreken: Scheuren die tijdens het gieten ontstaan, kunnen zich in de las uitstrekken als ze niet goed worden voorbereid.
• Gevoeligheid voor warmtebehandeling: Veel gietstukken zijn door neerslag gehard (T6). Plaatselijk lassen vernietigt de tempering; Bij restauratie kan een volledige warmtebehandeling nodig zijn (oplossing + opnieuw verouderen), vaak onpraktisch voor reparaties.

Het begrijpen van deze beperkingen is de eerste stap op weg naar een goede reparatiestrategie.

4. Hoe te beslissen of een gietstuk moet worden gelast

Haalbaarheidscontrolelijst (ja/nee snelle beoordeling):

• Is het defect gelokaliseerd (scheur, kleine porositeit) in plaats van alomtegenwoordig? - Indien gelokaliseerd, lassen is vaak mogelijk.
• Kunt u toegang krijgen tot gezond metaal en dit terugslijpen en een goede lasgroef creëren?? - Indien nee, vervanging kan nodig zijn.
• Kan het geheel worden voorverwarmd en vastgeklemd om vervorming te beheersen? - Voorverwarmen verbetert het succes.
• Bevindt het lasgebied zich in een zeer gestresst, veiligheidskritisch locatie (drukvat, primair structureel lid)? - Zo ja, overweeg vervanging of volledige kwalificatie.
• Is de legering identificeerbaar? (A356, 319, enz.) en is herspanning/warmtebehandeling een optie? - Onbekende legering verhoogt het risico.

Als een van deze controles negatief is voor een cruciaal onderdeel, vervangings- of niet-lasreparatieoplossingen (lijmen, mechanische bevestiging) moet worden overwogen.

5. Voorbereiding: schoonmaak, passen, gezamenlijk ontwerp en voorverwarmen

Schoonmaak

• Olie verwijderen, vet en verf met een alkalische ontvetter of aceton.
• Verwijder de oxidelaag en eventuele oppervlaktevervuiling onmiddellijk vóór het lassen met een speciale roestvrijstalen draadborstel of schuurwiel gereserveerd voor aluminium. Vermijd koolborstels (ijzerverontreiniging veroorzaakt roest en verbrossing).
• Veeg af met schoon oplosmiddel en laat drogen.

Fit-up en gezamenlijk ontwerp

• Slijp scheuren uit tot metaal klinken – bereid een V of U groef om het defect volledig te doordringen. Boor kleine “stopgaten” bij de scheuruiteinden om verspreiding te voorkomen.
• Zorg voor voldoende root-toegang; voor diepe scheuren, overweeg om een ​​koperen koellichaam/steunbalk te gebruiken om de plas te ondersteunen en de warmte af te voeren.
• Vermijd te krappe verbindingen; enige vrijheid vermindert de spanning en het risico op barsten.

Voorverwarmen

• Voorverwarmen wordt sterk aanbevolen voor gietstukken: 150–250 ° C (300–480 °F) is een gebruikelijk praktisch bereik. Gebruik thermokoppels om de temperatuur te controleren.
• Voorverwarmen vermindert thermische gradiënten, laat waterstof ontsnappen, en vermindert de kans op heetscheuren. Doen niet hoger zijn dan ~300 °C voor de meeste Al-Si-gietstukken, tenzij een specifiek metallurgieplan wordt gevolgd - overmatig voorverwarmen kan het onderdeel zachter maken of de temperatuur veranderen.

Interpass temperatuur

• Houd de interpasstemperatuur beneden 250–300 ° C om metallurgische degradatie en ongecontroleerde verzachting te voorkomen. Laat het onderdeel afkoelen tot een acceptabele interpasstemperatuur voordat u verdergaat.

6. Lasmethoden voor gegoten aluminium

Het kiezen van de juiste lasmethode voor een reparatie van gegoten aluminium is een van de belangrijkste beslissingen die u neemt. De methode bepaalt de warmte-inbreng, risico op vervorming, depositiesnelheid, toegankelijkheid, gezamenlijk uiterlijk en de meeste stroomafwaartse inspectievereisten.

TIG (GTAW) — AC-aluminiumlassen

Wanneer te gebruiken: kleine plaatselijke reparaties, dunne muren, cosmetische afwerkingen, strenge controle vereist.
Waarom het werkt: De AC-modus wisselt de polariteit van de elektrode af om het Al₂O₃-oxide te breken (schoonmaak) en zorgen voor laspenetratie; TIG zorgt voor nauwkeurige warmtecontrole en uitstekend zicht op de plas.
Verbruiksartikelen: ER4043 (standaard voor Al-Si-gietstukken), ER5356 waar sterkte/corrosie nodig is; 2% zirkonia of 2% lanthanated wolfraam voor AC; 99.999% argon afscherming.

Techniek tips:

• Korte booglengte, opzettelijke boogreizen; dompel het vulmiddel in de voorrand van de plas.
• Gebruik lassteken/back-stepping om de hitte onder controle te houden; vermijd lange doorlopende kralen.
• Balans instelling: elektrode-positief verhogen % kort om schoon te maken, verminder vervolgens voor penetratie.
  Pluspunten: beste visuele controle, laagste risico op doorblazen op dunne plekken bij juist gebruik.
  Nadelen: langzame afzetting; Operator afhankelijk.

MIJ (GMAW) - Spoelpistool / Push-pull / Pulseer MIJ

Wanneer te gebruiken: dikkere gietstukken, productie omgevingen, grote reparaties waarbij snelheid belangrijk is.
Waarom het werkt: hogere depositiepercentages; De gepulseerde modus vermindert de gemiddelde warmte-inbreng en verbetert de plascontrole. Spoelpistolen voorkomen problemen met de aanvoer van aluminiumdraad.
Verbruiksartikelen: massief ER4043 / ER5356-draden; argon of Ar/He-mengsels. Draaddiameters algemeen 0.9 mm (0.035″), 1.2 mm (0.045″) of 1.6 mm (0.062″).

Techniek tips:

• Gebruik gepulseerde overdracht op handmatige of robotsystemen om porositeit en spatten te verminderen.
• Gebruik een spoelpistool of een push-pull-aanvoer; aluminiumdraad moet droog worden gehouden en soepel worden doorgevoerd.
• Houd de beschermgasstroom 12–20 l/min; gebruik Ar/He voor dikkere secties om de penetratie te vergroten.
  Pluspunten: snel; goed voor multi-pass-builds.
  Nadelen: hogere warmte-inbreng dan TIG, vereist een correcte draadaanvoeropstelling om vogelnesten en porositeit te voorkomen.

Pulseer MIJ & Hete draad ME

Wanneer te gebruiken: wanneer u een hogere depositie nodig heeft met betere hittebeheersing dan conventionele MIG. Hot-wire verwarmt de lasdraad elektrisch voor voordat deze in de plas komt, het verlagen van de benodigde boogenergie (vermindert HAZ).
Voordelen: snellere afzetting, lagere totale warmte per afgezette massa, verbeterde controle over de vorm van de kraal.
Toepassingen: middeldikke tot dikke gietstukken waarbij vervorming beperkt moet worden.

Laserlassen & Laser-boog hybride

Wanneer te gebruiken: hoogwaardige reparaties, nauwkeurig gelokaliseerd lassen, gebieden waar minimale HAZ en vervorming van cruciaal belang zijn. Hybride systemen combineren boogvulvermogen met laserpenetratie.
Waarom het werkt: De hoge vermogensdichtheid maakt een diepe penetratie mogelijk met smalle lasnaden en een lage totale warmte-inbreng.
Opmerkingen: vaak gebruikt met voorgeplaatst vulmiddel of autogene modus; onderdelen moeten nauwkeurig worden gemonteerd en bevestigd. Het beste uitgevoerd in gespecialiseerde winkels.
Pluspunten: minimale bewerking na het lassen, lage vervorming.
Nadelen: kapitaalkosten, gezamenlijke aanpassing van cruciaal belang, beperkte toegang voor grote gietstukken.

Elektronenbundel (EB) Lassen

Wanneer te gebruiken: gespecialiseerd, kleine partij, kritische reparaties of productie waarbij extreme laskwaliteit en diepe penetratie vereist zijn. Vereist vacuümkamer.
Pluspunten: extreem lage porositeit, diepe fusie, kleine HAZ.
Nadelen: vacuümvereiste, hoog kapitaal & beperkte praktische bruikbaarheid van de onderdelen.

Wrijvingsroerreparatie (FSR)

Wanneer te gebruiken: wanneer de gietgeometrie het mogelijk maakt dat een roterend FSW-gereedschap langs een defect kan bewerken (bijv., lineaire scheuren op toegankelijke oppervlakken). Produceert solid-state verbindingen zonder fusieporositeit.
Pluspunten: Uitstekende mechanische eigenschappen; in veel gevallen geen vulmiddel nodig.
Nadelen: complexiteit van gereedschappen en opspanningen; toegang tot het gereedschap en de toepasbaarheid van de limiet voor het vastklemmen van onderdelen; niet van toepassing op interne caviteiten.

Het solderen / Toorts reparatie

Wanneer te gebruiken: dunwandige niet-structurele componenten, decoratieve reparaties of waar smeltlassen ongewenst is. Bij hardsoldeerverbindingen worden aluminium hardsoldeerlegeringen gebruikt (met vloei) en lagere temperatuur.
Pluspunten: Lage warmte -invoer, eenvoudige uitrusting.
Nadelen: veel lagere verbindingssterkte dan smeltlassen; vloeimiddelresten moeten worden verwijderd; niet geschikt voor structurele reparaties.

Vergelijkende tabel

7. Verbruiksartikelen & afscherming: vullegeringen, elektrode keuzes, gas & draad maten

Vullegeringen

• ER4043 (Al–5Si): Op grote schaal gebruikt voor Al-Si-gietstukken (A356, 319). Goede vloeibaarheid, minder neiging tot heetscheuren. Conservatieve standaard voor de meeste reparaties van gegoten aluminium.
• ER5356 (Al–5Mg): Hogere sterkte en betere corrosieweerstand (vooral maritiem). Wees voorzichtig bij gietstukken met een hoog Si-gehalte, omdat dit de gevoeligheid voor scheuren kan vergroten.
• ER2319 / ER3125 enz.: Speciale vulstoffen voor specifieke legeringen/omstandigheden. Controleer de aanbevelingen van de fabrikant.

TIG-elektroden

• 2% zirkonia (ZR) of 2% gelanthaneerd wolfraam aanbevolen voor AC-aluminiumlassen. Zirconiated geeft een stabiele boog op AC. Thoriated (2% ThO₂) niet ideaal voor AC en heeft radiologische problemen.

Beschermgas

• Argon (99.995%) standaard. Stroom: 10–20 l/min (20–40 SCFH) afhankelijk van de spuitmondgrootte.
• Argon/heliummengsels (bijv., 75/25 Ar/Hij) verhoog de warmte-inbreng en bevochtiging voor dikkere secties - handig wanneer meer penetratie vereist is; helium verhoogt de kosten en vereist mogelijk een hogere stroom en aandacht voor oxidatie.

Draaddiameters (MIJ)

• Gangbare maten: 0.8 mm (0.030″), 0.9 mm (0.035″), 1.2 mm (0.045″) En 1.6 mm (0.062″). Kies een kleinere diameter voor dunne secties en betere controle; groter voor zware afzetting.

8. Lastechniek en tips

TIG (AC) techniek

• Gebruik AC met de juiste balans (polariteit %EN/EP) — meer elektrodepositief (IN) verhoogt de reinigende werking maar vermindert de penetratie; balans voor oxideverwijdering en penetratie.
• AC-frequentie (60–120 Hz) verstevigt de boog en verbetert de controle bij kleine lasnaden.
• Gebruik een korte booglengte en zorg voor een consistente toortshoek (meestal 10–15 ° slepen of duwen, afhankelijk van de techniek).
• Voeg vulmiddel toe door in de voorrand van de plas te dompelen; vermijd oververhitting.

Technische MIG

• Gebruik een spoel pistool om voedingsproblemen te minimaliseren. Houd de duwhoek aan, controleer de rijsnelheid om porositeit te voorkomen. Pulseer MIJ helpt de warmte-inbreng te beperken en verbetert de controle over bevochtiging.

Beheer van plassen

• Gietstukken hebben een ongelijkmatige koeling. Controle van de warmte-inbreng: kortere runs (steek lassen) Met pauzes tussen de steken kan de warmte worden afgevoerd en worden lange doorlopende kralen vermeden die spanning opbouwen.
• Backstep-techniek en afwisselende passen verminderen vervorming.

Peenen

• Historisch gebruikt om resttrekspanningen en scheurrisico te verminderen. Tegenwoordig wordt er spaarzaam gebruik gemaakt van het uitharden omdat het andere defecten kan introduceren en geen vervanging is voor een correcte processelectie.

Steunbalken / koperen achterkant

• Gebruik een koperen achterkant om de plas af te koelen en de wortel te ondersteunen; helpt ook bij de warmteafvoer en vermindert doorbranden.

9. Behandeling na het lassen: koeling, stressverlichting, reparatieslijpen en PWHT-overwegingen

Koeling

• Toestaan gecontroleerde koeling naar omgevingstemperatuur; vermijd waterdoving. Snelle afkoeling vergroot de thermische schok, resterende trekspanning en scheurvorming.

Stressverlichting

• Voor kritische lassen een spanningsarm bakken op lage temperatuur (bijv., 150–200 °C gedurende 1–2 uur) kan restspanningen verminderen, maar controleer de compatibiliteit van de legering.

Reparatie slijpen

• Strijk de lasnaden soepel om ondersneden of overlappende kralen te verwijderen; behoud afgeronde overgangen om kerfspanningsconcentrators te voorkomen.

PWHT en ouderdomsherstel

• Veel gietstukken zijn door neerslag gehard (bijv., A356T6). Lokaal lassen vernietigt de T6-temperatuur. Het kan nodig zijn om de volledige mechanische eigenschappen te herstellen Oplossing warmtebehandeling (~530–540 °C), uitdoving en kunstmatige veroudering (~155–180 °C) — processen waarbij vaak de volledige demontage van onderdelen nodig is en die zelden praktisch zijn voor grote gietstukken. Als volledige sterkte vereist is, plan voor vervanging of volledige warmtebehandeling na het lassen.

10. Veelvoorkomende gebreken, grondoorzaken en oplossingen

11. Inspectie, test- en acceptatiecriteria

Visuele inspectie

• Controleer op een uniform hielprofiel, geen ondersnijding, geen oppervlaktescheuren, aanvaardbare porositeitsniveaus.

Kleurstof penetrerend

• Goed voor het vinden van oppervlaktescheuren en indicaties van gebrek aan smelting.

Radiografie (Röntgenfoto)

• Effectief voor het detecteren van interne porositeit en krimpholtes bij dikkere reparaties – gebruikt waar structurele integriteit van cruciaal belang is.

Ultrasoon testen (UT)

• Handig bij dikkere gietstukken om ondergrondse gebreken op te sporen.

Druk / testen op lekkage

• Voor behuizingen die vloeistoffen vervoeren, een hydrostatische of pneumatische druktest kan de definitieve aanvaarding zijn.

Hardheidskartering en mechanisch testen

• Waar mechanische eigenschappen van cruciaal belang zijn, testcoupons uitpakken of hardheidsonderzoeken uitvoeren en, indien mogelijk, trekproeven op representatieve verbindingen.

12. Geavanceerde lastechnieken

• Laserslassen / hybride laserboog: Zeer lage warmte-inbreng en diepe penetratie – ideaal voor nauwkeurige plaatselijke reparaties, minimaliseren van vervorming. Vereist voorbereide randen en gespecialiseerde bevestiging.
• Elektronenbundel (EB) lassen: Ultrahoge energiedichtheid in vacuüm – uitstekend geschikt voor kleine apparaten, kritische reparaties aan dikke gietstukken indien uitgevoerd in gespecialiseerde faciliteiten.
• Reparatie door wrijving (FSR): Opkomende techniek; produceert defectvrije solid-state verbindingen, maar vereist toegang en gereedschap voor FSR-gereedschap.
• Robotgestuurde pulserende MIG met gesynchroniseerde voorverwarming: Voor productieomgevingen, geautomatiseerde gepulseerde MIG met gecontroleerde voorverwarming en koeling levert herhaalbare resultaten op voor grote series reparaties.

13. Snelle procedure stap voor stap (workflow-checklist)

1. Identificeer legering & evalueer de haalbaarheid van reparaties.
2. Verf verwijderen, corrosie en vet; reinigen met oplosmiddel.
3. Slijp defecten uit tot klinkend metaal; creëer de juiste groefgeometrie.
4. Verwarm het gieten voor 150–250 ° C (monitor met thermokoppel).
5. Selecteer vulmiddel (ER4043 standaard voor Al-Si-gietstukken; ER5356 waar sterkte/corrosie vereist is).
6. Machine instellen: TIG AC met zirkonia/lanthanaatwolfraam; argonafscherming 12–20 l/min; stel de stroomsterkte in volgens bovenstaande tabel.
7. Borsteloxide onmiddellijk voor het lassen; begin met lassen met hechtvolgorde en steekpatroon om vervorming te beheersen.
8. Maak laspassages met gecontroleerde interpass-temp (<250–300 ° C). Houd het hielprofiel glad.
9. Laat gecontroleerd afkoelen <100 °C voordat u de klemmen verwijdert.
10. Inspectie na het lassen: visueel, kleurstofpenetrerend, druk of radiografie indien nodig.
11. Indien nodig, PWHT uitvoeren of opnieuw verouderen (alleen als het gepland en haalbaar is).

14. Conclusie

Het lassen van gegoten aluminium is een technische discipline die precisie in de voorbereiding vereist, selectie van verbruiksartikelen, en techniek, maar de beloningen zijn aanzienlijk: verlaagde schroottarieven, verlengde levensduur van de componenten, en 40-60% kostenbesparingen vs. vervanging.

De kernprincipes zijn consistent in alle toepassingen: elimineer vocht en oxide, match de vullegering met het basismetaal, controleer de warmte-inbreng om scheuren te voorkomen, en valideer de kwaliteit met gestandaardiseerde inspecties.

Door de AWS D1.2-normen te volgen, gebruik te maken van datagestuurde parameters, en het aanpakken van de unieke uitdagingen van gegoten aluminium (porositeit, hoge thermische geleidbaarheid), lassers kunnen foutloos werken, structurele geluidslassen.

Of het nu gaat om het repareren van automotorblokken, industriële pompen, of ruimtevaartcomponenten, deze gids biedt de technische basis om het lassen van gegoten aluminium onder de knie te krijgen.

 

Veelgestelde vragen

Welk vulmiddel moet ik gebruiken voor A356-reparaties??

ER4043 (Al–5Si) is de conservatieve keuze voor Al-Si-gietstukken. ER5356 (Al–5Mg) kan worden gebruikt wanneer een hogere sterkte of betere corrosieweerstand vereist is, maar kan de gevoeligheid voor scheuren in hoog-Si-gietstukken vergroten.

Kan ik de sterkte van T6 herstellen na het lassen??

Lokaal lassen vernietigt de T6-temperatuur. Volledige restauratie vereist oplossingsbehandeling (~530–540 °C), uitdoving en kunstmatige veroudering (~155–180 °C), wat vaak onpraktisch is.

Evalueer of de reparatie opnieuw moet worden behandeld of dat het onderdeel moet worden vervangen.

Is TIG altijd beter dan MIG?

TIG biedt superieure controle voor kleine toepassingen, nauwkeurige reparaties. MIJ (met spoelpistool of pulsmodus) is sneller en productiever op dikkere secties. Kies op basis van de voeggrootte, toegankelijkheid en productiebehoeften.

Kan ik gegoten aluminium lassen met stalen vulmetaal??

Nee – staalvuller veroorzaakt galvanische corrosie (De corrosiesnelheid neemt met 10x toe) en brosse intermetaalverbindingen (lassterkte <100 MPa). Gebruik altijd aluminium plamuur (AWS A5.10).

Kan ik gegoten aluminium lassen bij koud weer??

Ja: verwarm het onderdeel voor op 100–120°C en bescherm het lasgebied tegen tocht (gebruik een windscherm) om de dekking van het beschermgas te behouden.

Wat is de maximale dikte die ik kan lassen met TIG?

TIG-lassen is effectief voor een dikte van 1–12 mm. Voor dikkere secties (>12 mm), gebruik multi-pass TIG met voorverwarmen of schakel over op MIG-lassen voor hogere neerslagsnelheden.

Hoe een gegoten aluminium onderdeel met geclusterde porositeit te repareren?

Slijp het poreuze gedeelte uit tot massief metaal (verifieer met ultrasoon testen), grondig reinigen, en las met ER4047 vulmiddel (Hoge vloeibaarheid) om de holte te vullen – er kunnen meerdere passages nodig zijn.