Valualumiinin hitsaus: A Comprehensive Guide: A Comprehensive Guide

On hyvin vähän paikkoja, joissa voi oppia valualumiinin hitsausta, ja siihen tarvittavat taidot ovat erittäin erikoistuneita. Valettu alumiini on kuitenkin materiaali, joka syntyy valamalla sulaa alumiinia muottiin, jolloin syntyy huokoinen materiaali, jossa on epäpuhtauksia. Näin ei tapahdu tavallisissa alumiiniseoksissa. Näiden ominaisuuksien vuoksi hitsaaminen on vaikeampaa, ja vahvojen ja kestävien hitsaussaumojen aikaansaamiseksi on valmistauduttava huolellisesti, pidettävä lämpö tarkasti kurissa ja käytettävä asianmukaisia tekniikoita. Hapettuminen on yksi suurimmista esteistä valualumiinia hitsattaessa. Tämä ohut oksidikerros, joka muodostuu, kun se altistuu ilmalle, on paljon paksumpi kuin alumiiniin luonnostaan muodostuva kerros, ja se sulaa paljon korkeammassa lämpötilassa kuin itse alumiini, mikä vaikeuttaa sulattamista. Lisäksi valualumiiniin jääneet epäpuhtaudet ja kaasut voivat aiheuttaa huokoisuutta, joka johtaa heikkoihin hitseihin, jos niitä ei puhdisteta ja esilämmitetä asianmukaisesti.

TIG (volframi-inertti kaasu) on paras menetelmä tarkkuuden ja puhtauden kannalta, kun taas MIG (metalli-inertti kaasu) on hyödyllinen nopeuden ja paksumman materiaalin kannalta. Vahvan ja virheettömän hitsin aikaansaamiseksi on käytettävä oikeaa lisäainetta (kuten 4045, 5356 tai 4047) ja suojakaasuyhdistelmää (puhdasta argonia tai argon-helium-seosta). Hyvään valmisteluun kuuluu riittävä puhdistus ja esilämmitys niin pitkälle kuin mahdollista halkeilun, huokoisuuden ja sulamispuutteiden minimoimiseksi. Hitsausliitosten kestävyyttä ja käyttöikää parannetaan edelleen hitsauksen jälkeisillä käsittelyillä, kuten jännityksenpoistolla, hionnalla ja korroosiosuojauksella hitsauksen jälkeen.

Vaikka suurin osa valettu alumiini hitsaajat ovat hitsattua terästä, hitsaajat voivat menestyksekkäästi työskennellä kanssa valettu alumiini käyttämällä oikeita tekniikoita, työkaluja ja kiinnittämällä huomiota yksityiskohtiin niin kauan kuin teollisuudessa tarvitaan kevyitä ja lujia komponentteja. Tämä on hallittavissa oleva prosessi, joka johtaa alumiinihitsaussovellusten jatkokehitykseen ja alumiinirakenteiden luotettavaan ja ennustettavaan toimintaan kriittisissä ympäristöissä.

Valetun alumiinin ymmärtäminen 

Ennen alumiinivalun hitsaustekniikoiden käsittelyä on kuitenkin tärkeää ymmärtää, mitä alumiinivalu on ja mikä tekee siitä ainutlaatuisen verrattuna muihin metalleihin. Valettu alumiini eroaa muokatusta alumiinista, joka muotoillaan mekaanisesti valssaamalla tai suulakepuristamalla, siinä, että valettu alumiini voidaan muotoilla monimutkaisiin ja erittäin tarkkoihin muotoihin sulattamalla alumiinia ja kaatamalla tämä sula muoto muottiin. Näin syntyvä ainutlaatuinen sisäinen rakenne, jolle on yleensä ominaista huokoisuus, epäpuhtaudet ja vaihteleva seoskoostumus, vaikuttaa merkittävästi hitsattavuuteen.

Jotta valualumiinin hitsaaminen onnistuisi, on tunnettava sen kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, sen hyvät ja huonot puolet sekä eri teollisuudenalojen valetut alumiiniseokset. Nämä tekijät otetaan huomioon määritettäessä tarvittavaa hitsausmenetelmää, lisäaineen valintaa ja hitsausta edeltäviä valmistelutekniikoita, jotta voidaan tehdä vahvoja ja virheettömiä hitsejä.

Valetun alumiinin ominaisuudet: Mikä tekee valusta erilaista?

Toinen tärkeä näkökohta on se, että valualumiinilla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä kevyen, syövyttävän ja erittäin joustavan. Samat ominaisuudet aiheuttavat kuitenkin myös joitakin vaikeuksia hitsauksen yhteydessä, jos asianmukaisia toimenpiteitä ei toteuteta.

1. Huokoisuus: Porositeetti: Piilotettu haaste

Mahdollisesti yksi suurimmista huolenaiheista valualumiinin hitsauksessa on huokoisuus; se tunnetaan pieninä kaasukuplina, jotka jäävät metallin sisään, kun sitä valetaan. Nämä kahdeksan johtuvat kaasujen, kuten vedyn, sulkeutumisesta, pienten huokosten muodostumisesta kutistumisen seurauksena alumiinimetallin jäähdytyksen aikana ja epäpuhtauksista.

🔹 Miten huokoisuus vaikuttaa hitsaukseen

• Se heikentää mekaanista lujuutta, ja hitsi saattaa halkeilla.
• Edistää hitsin likaantumista ja heikentää siten tehtyjen liitosten lujuutta.
• Kiinnittää kaasut hitsausalueelle, kun pinnan epätasaisuudet ovat muodostuneet.

🔹 Miten minimoida huokoisuus hitsauksen aikana?

• Metallin pinta on valmisteltava asianmukaisesti puhdistamalla ennen hitsauksen aloittamista.
• Tartu alumiinifolioon ja lämmitä sitä, jotta alumiiniin kohdistuva lämpörasitus vähenee ja ilmakuplien muodostuminen minimoituu.
• Tämä olisi tehtävä käyttämällä korkealaatuista, inerttiä 100% Argon-kaasua hapettumisen välttämiseksi.

2. Hapettuminen: Hapettuminen: Este puhtaille hitsauksille

Se on alkuaine, joka reagoi muiden alkuaineiden, erityisesti metallia ympäröivässä tilassa olevan hapen, kanssa. Tämä hapettuminen synnyttää hyvin ohuen mutta erittäin kovan alumiinioksidihilven (Al₂O₃), jonka kautta alumiinin korroosio estyy. Oksidikerros on kuitenkin kriittinen asia hitsauksessa, koska sen sulamislämpötila on noin 2037 °C (3700 °F), mikä on paljon korkeampi kuin alumiinin sulamislämpötila, 660 °C (1221 °F).

Tutkimus siitä, miksi hapettuminen on ongelma hitsauksessa

• Onko sillä merkitystä hitsauslisäaineen ja perusmetallin välisen pitkän sidoksen muodostumiselle?
• Tämä johti hitsausaltaan likaantumiseen ja siten huonojen hitsien syntymiseen.
• Se on valmisteltava ennen hitsausta, koska siinä on oksidikerros.

🔹 Hapettumisen poistamisen ja hallinnan eri tekniikat

• Huuhtele alumiinikappale lämpimällä vedellä, Sen jälkeen käytä oksidikerroksen poistamiseen ruostumattomasta teräksestä valmistettua harjaa, jota saa käyttää vain alumiinin puhdistamiseen.
• Pyyhi pinta asetonilla tai alkoholilla hitsausta edeltävänä puhdistusprosessina, koska öljy kelluu metallien päällä ja rasva uppoaa sinne.
• Hapettumisen leikkaamiseksi TIG-hitsauksessa on suositeltavaa käyttää vaihtovirtaa.

3. Lämpöherkkyys: Lämmönjohtavuuden hallinta

Toisin kuin teräksellä, alumiinilla on korkea lämmönjohtavuus, ja se voi helposti absorboida ja luovuttaa lämpöä. Tämä on aina ollut ongelma vakiohitsauslämpötilan ylläpitämisessä; tämä aiheuttaa yleensä seuraavaa:

• Epätäydellinen sulautuminen nopean lämpöhäviön vuoksi.
• Kolme, muodonmuutokset tai vääristymät pääasiassa ohuissa alumiiniosissa.
• Läpipalaminen, erityisesti erittäin huokoisissa tai ohuemmissa valualumiinipinnoissa.

🔹 Miten voittaa lämpöherkkyyshaasteet?

• Näin säädellään lämpövirtausta siten, että kaikki käytettävän materiaalin osat ovat yhtä kuumia kuin haluttu lämpötila.
• Pystyä hienosäätämään lämmönsäätöjärjestelmää ja kallistamaan TIG-hitsauksen käyttöä.
• Hitsausalueelle kohdistuvan lämmön määrää voidaan vähentää tällä tavoin, eli käyttämällä lyhyempiä hitsauskertoja.

Yleiset tyypit valetut alumiiniseokset

Erilaisia valettuja alumiiniseoksia voidaan valaa niiden kemiallisen koostumuksen ja mekaanisten ominaisuuksien mukaan. Seuraavassa on lueteltu muutamia kunkin tyypin etuja ja haittoja sekä sovelluksia, joissa niistä olisi eniten hyötyä.

1. A356-valualumiini: Alumiiniseos: Lujatekoinen seos

 Sen koostumus: Sisältää pääasiassa alumiinia (Al), piitä (Si) ja magnesiumia (Mg).

🔹 Tärkeimmät ominaisuudet

• Sillä on suuri vetolujuus, ja se soveltuu rakenteellisiin sovelluksiin.
• Erinomainen korroosionkestävyys, erityisesti kosteissa ympäristöissä.
• Se on hyvin hitsattavissa, vaikka hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä saatetaan tarvita lujuuden palauttamiseksi.

🔹 Yleiset sovellukset

• Sitä käytetään autoteollisuuden moottorin osissa, pyörissä ja vaihteistokoteloissa.
• Ilmailu- ja avaruusteollisuus - Käytetään lentokoneiden rakenneosissa lujuus-painosuhteensa ansiosta.
• Lääkinnälliset laitteet - Käytetään kirurgisissa instrumenteissa ja lujatekoisissa koteloissa.

2. 319 Valettu alumiini: Alumiini: Kulutusta kestävä alumiini

Koostumus: Sisältää enemmän piitä (Si) ja kuparia (Cu) kuin A356.

🔹 Tärkeimmät ominaisuudet

• Erittäin hyvä kulutuskestävyys raskaisiin sovelluksiin.
• Se on hauraampaa ja sen piipitoisuus on suurempi, minkä vuoksi sitä on vaikeampi hitsata.
• Halkeilun estämiseksi tarvitaan erityisiä täyteaineita (4047).

🔹 Yleiset sovellukset

• Kulutusta kestävät vaihtoehdot: autojen sylinterin päät ja moottorilohkot.
• Pumpuilta ja koteloilta vaaditaan kestävyyttä.
• Teollisuuskoneiden osat on tarkoitettu vaativimpiin, suuriin mekaanisiin rasitusolosuhteisiin.

3. 535 Valettu alumiini: Marine-luokan metalliseos

Koostumus: Sisältää runsaasti magnesiumia (Mg) korroosionkestävyyden vuoksi.

🔹 Tärkeimmät ominaisuudet

• Erinomainen korroosionkestävyys, erityisesti suolaisen veden ympäristöissä.
• Hitsattavuus on hyvä, mutta kontaminaation välttämiseksi vaaditaan täysi puhdistus ennen hitsausta.
• Helpompi muotoilla ja korjata kuin 319.

🔹 Yleiset sovellukset

• Korkean suolaveden korroosionkestävyyden ansiosta ne soveltuvat hyvin veneiden runkoihin, laivamoottoreiden osiin ja potkureihin.
• Sitä käytetään lentokoneiden ja ilmailu- ja avaruusteollisuuden osissa, jotka vaativat vahvoja ja kevyitä materiaaleja.
• Elementit, jotka muodostavat mahdollisimman pienen uhan teollisille komponenteille, jotka altistuvat ankarille kemiallisille ympäristöille.

Miksi valualumiinin ymmärtäminen on tärkeää hitsauksen kannalta?

Alumiinivaluhitsauksen hallinnan aloittamisessa on kyse siitä, että määritetään, mistä valualumiini on valmistettu, sen ominaisuudet ja siihen liittyvät haasteet. Koska valualumiinia käytetään laajalti auto-, ilmailu- ja avaruustekniikassa sekä meritekniikassa, hitsaajat tarvitsevat strategioita valuhuokoisuutta, hapettumista ja lämpöherkkyyttä varten.

Erilaiset valutyypit alumiiniseokset reagoivat hitsaukseen eri tavoin, ja sinun on valittava oikeat lisäaineet, suojakaasu ja hitsaustekniikka, mikä ratkaisee, onko kyseessä vahva ja luotettava hitsaus vai heikko ja huokoinen liitos.

Valmistelemalla materiaalia, käyttämällä oikeita puhdistusmenetelmiä ja säätelemällä lämmöntuottoa hitsaajat voivat ratkaista valettuun alumiiniin liittyvät ongelmat ja tuottaa tehokkaita, pitkäikäisiä hitsejä, jotka kestävät vaativia sovelluksia.

Valualumiinin hitsauksen haasteet 

Valualumiinin hitsaaminen on tunnetusti vaikeaa valualumiinin ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Tietoisuus näistä haasteista auttaa hitsaajia käyttämään oikeita työkaluja ja käyttömenetelmiä, jolloin tuloksena on virheettömiä ja vahvoja hitsejä.

1. Hapettumiskysymykset: Oksidointi: Merkittävä hitsauksen este

Kun alumiini altistuu ilmalle, se hapettuu lähes välittömästi, jolloin syntyy hyvin ohutta mutta erittäin sitkeää alumiinioksidia (Al₂O₃). Hän jatkoi selittämällä, että alumiinin alkuhapettumisen aikana muodostuvan oksidikerroksen sulamispiste on 2 037 °C (3 700 °F), joka on kolme kertaa korkeampi kuin alumiinin sulamispiste, joka on 660 °C (1 221 °F). Tämä massiivinen ero sulamispisteissä aiheuttaa kuitenkin vakavia vaikeuksia hitsauksessa, muun muassa seuraavat:

• Epätäydellinen sulautuminen (oksidikerros estää täyteainetta liittymästä kunnolla perusmateriaaliin).
• Saastuneet hitsit - Hapettumista esiintyy, joka voi aiheuttaa huokoisuutta, heikkoja liitoksia ja sulkeumia, jos ne jäävät hitsiin.
• Oksidi tuottaa epävakaan valokaaren, joka aiheuttaa valokaaren vaeltelua ja epätasaisen hitsaustuloksen.

Ratkaisu

TIG-hitsaus vaihtovirralla (AC) auttaa pitämään oksidikerroksen poissa työkappaleesta ja ylläpitämään valokaaren vakautta. Myös erityinen ruostumattomasta teräksestä valmistettu harja ja kemialliset puhdistusaineet, kuten asetoni, voivat puhdistaa hapettuman ennen hitsausta.

2. Epäpuhtaudet ja saastuminen: Uhka: Piilotettu uhka

Alumiini valetaan usein kierrätysmateriaaleista, joten se voi sisältää kaasuja, öljyjäämiä, likaa ja muita valutuotantoon liittyviä epäpuhtauksia. Nämä epäpuhtaudet on puhdistettava oikein ennen hitsausta, tai ne voivat johtaa:

• Hitsi on heikentynyt ja altis halkeilulle pienten kaasutaskujen (huokoisuus) vuoksi.
• Sisältää: - Hitsiin on jäänyt ei-metallista ainetta, joka vähentää hitsin lujuutta.
• Jotkin alueet voivat sulautua hyvin ja toiset alueet voivat jäädä heikoiksi ja hitsin laatu voi olla epäjohdonmukainen.

Ratkaisu

Asetonia tai alkoholia käytetään puhdistamaan pinta perusteellisesti rasvasta ja liasta. Lukkiutuneet kaasut on ajettava ulos esilämmityspolttimella ennen hitsausta.

3. Lämmönjohtavuus on liian korkea: Lämmön hallintaa tarvitaan

Toisaalta alumiinin odotetaan imevän ja siirtävän lämpöä erittäin nopeasti teräkseen verrattuna. Tämä voi johtaa:

• Liian suuri kuumuus voi sulattaa ohuemmat osat (polttaa läpi).
• Epätasainen kuumentaminen (vääntyminen ja vääristyminen) - Metalli menee sekaisin, koska sitä on kuumentunut epätasaisesti.
• Epäjohdonmukainen tunkeuma - Liian nopea lämmön haihtuminen aiheuttaa hitsausliitoksen heikon sulamisen.

Ratkaisu

Alumiini kannattaa myös esilämmittää 150°C - 315°C:n (300°F - 600°F) lämpötilaan, jotta lämpö jakautuu tasaisesti ja hitsin tunkeutuminen paranee. Suurempi lämmöntuonti hallitulla liikenopeudella pitää hitsausaltaan vakaana.

Välttämättömät työkalut ja laitteet valualumiinin hitsausta varten

Alumiinivalua hitsattaessa tarvitaan erikoislaitteita, ja hitsin on oltava tarkka, luja ja kestävä.

• Hitsausprosessi on itsessään työkalu, joka on valittava huolellisesti, ja sitä käsitellään tässä hitsauskoneoppaassa.
• Hitsauskoneen oikea valinta on erittäin tärkeää, kun on tarkoitus hitsata alumiinia.
• TIG-hitsauslaite (GTAW) - Paras tarkkoihin ja korkealaatuisiin hitsauksiin. Mahdollistaa lämmönsyötön paremman hallinnan ja on hyvä valualumiinin korjaamiseen.
• TIG (Tungsten Inert Gas) - Sopii sisäisille metalleille, mutta on paljon hitaampi kuin MIG. Paras paksummille valualumiiniprofiileille.

1. Täyteaineet: Hitsauksen vahvistaminen

Vahva, halkeilematon hitsi riippuu oikeanlaisesta täyteaineesta.

• 4045 Aluminum Filler - Yleiskäyttöinen vaihtoehto alumiinivalun korjauksiin.
• 5356 Alumiinitäyteaine - Tarjoaa korkean lujuuden ja korroosionkestävyyden, ihanteellinen merisovelluksiin.
• Alumiinitäyteaine - 4047:ssä on korkea piipitoisuus, joka vähentää halkeilua, parantaa valumia ja parantaa valumia.

2. KAASUN SUOJAAMINEN 

Nimensä mukaisesti hitsausliuoksessa oleva kaasu, joka estää hapettumista ja huokoisuutta. Ne ovat tyypillisesti inerttejä kaasuja, jotka on valittu haluttujen ominaisuuksiensa perusteella.

• Hitsi suojataan suojakaasulla ilmansaasteilta.
• Argon 100% - TIG- ja MIG-hitsaukseen, paras valinta vakaan valokaaren ja puhtaan hitsausaltaan aikaansaamiseksi.
• Argon-Helium-seos - Helium lisää lämmöntuottoa ja tunkeutumista, joten sitä käytetään paksumpien alumiinipintojen leikkaamiseen.

3. Puhdistus- ja valmistelutyökalut

Hitsaus ei onnistu ennen kuin pinta on puhdas.

• Poistaa hapettumisen pintaa likaamatta, ruostumattomasta teräksestä valmistettu harja.
• Jos sinun on puhdistettava öljy, rasva tai lika ennen hitsausta, asetoni tai alkoholi toimivat hyvin.
• Lämpöshokit estetään, ja kosteus ja loukkuun jääneet kaasut poistuvat.

Valetun alumiinin valmistelu hitsausta varten

Virheitä on vältettävä, ja oikeaoppisella valmistelulla on saatava aikaan vahva hitsi.

Vaihe 1: Pinnan puhdistaminen

Koska alumiini pidättää likaa, rasvaa, hapettumia ja kosteutta, sinun on pakko puhdistaa.

🔹 Miksi siivous on tärkeää?

• Estää huokoisuuden ja saastumisen.
• Se auttaa parantamaan täyteaineen ja perusmateriaalin välistä sulautumista.
• Auttaa pitämään valokaaren vakaana hitsauksen aikana.

🔹 Puhdistusprosessi:

• Alumiini voidaan rasvata asetonilla tai alkoholilla öljyn ja epäpuhtauksien poistamiseksi.
• Poista oksidikerros AINA ruostumattomasta teräksestä valmistetulla harjalla (tarkoitettu vain alumiinille).
• On tärkeää välttää puhdistetun pinnan koskettamista paljain käsin, jotta vältetään uudelleenkontaminaatio.

Vaihe 2: Alumiinin esilämmitys

Se vähentää sisäistä jännitystä ja parantaa hitsin tunkeumaa.

🔹 Miksi esilämmittää?

• Se minimoi halkeamat huokoisessa valualumiinissa.
• Se takaa paremman lämmön jakautumisen ja hitsin laadun.
• Se auttaa ajamaan kiinni jääneet kaasut ja kosteuden pois.

🔹 Miten valettu alumiini esilämmitetään:

• Oikaise kappale 300°F - 600°F (150°C - 315°C) lämpötilaan.
• Lämpötilan seurantaan voidaan käyttää infrapunalämpömittaria.
• Sitä voi heikentää myös ylikuumeneminen; tätä on vältettävä.

Valetun alumiinin hitsaustekniikat 

Jotta valualumiinin hitsaaminen onnistuisi, sinun on varmistettava, että käytät oikeaa tekniikkaa, lämmöntarkkailua ja oikeita hitsausparametreja. Seuraavassa on lueteltu parhaat alumiinivalun hitsausmenetelmät ja niiden parhaita käytäntöjä koskevat yksityiskohdat.

1. TIG-hitsaus (paras tarkkuus ja lujuus)

Valualumiinin hitsauksessa käytetään mieluiten TIG-hitsausta (TIG, Tungsten Inert Gas) tai GTAW-hitsausta (GTAW, Gas Tungsten Arc Welding), koska sillä saadaan aikaan puhtaita ja vahvoja hitsejä.

🔹 Tärkeimmät TIG-hitsausvihjeet

• Käytä AC-tilaa: AC-tila mahdollistaa tehokkaamman alumiinioksidikerroksen läpimurron ja valokaaren vakauden.
• 15° on paras kulma polttimolle: Tämä takaa tasaisen tunkeutumisen ja saastumattomuuden.
• Lyhyt kaaren pituus on tärkeä: Mitä lyhyempi kaari on, sitä parempi lämmönsäätö on ja sitä vähemmän alttiita läpipalamiselle ja huokoisuudelle.
• Valitse oikea täyteaine: 4047 (korkea piipitoisuus) vähentää halkeilua ja 5356 antaa ylivoimaisen lujuuden ja korroosionkestävyyden.
• High Frequency Start, tarjoaa tasaisen valokaaren käynnistyksen ilman, että elektrodi saastuu volframilla.

🔹 Paras: Ohutvaletut alumiiniosat, tarkkuuskorjaukset, ilmailu- ja avaruustekniikka sekä merenkulkusovellukset.

2. MIG-hitsaus (paras nopeuden ja tehokkuuden kannalta)

TIG-hitsausta nopeampi vaihtoehto, lukuun ottamatta erittäin paksuja alumiiniprofiileja, on MIG-hitsaus (Metal Inert Gas), joka tunnetaan myös nimellä GMAW-hitsaus (Gas Metal Arc Welding). Jännitteen ja langan nopeuden säätö MIG-hitsauksen aikana on kuitenkin erittäin tärkeää, jotta vältetään virheet, kuten huokoisuus tai läpipalaminen.

🔹 Tärkeimmät MIG-hitsausvihjeet:

• Käytä push-tekniikkaa: Jos vedät taaksepäin saadaksesi sinut lähemmäksi, se saastuttaa pinnan täysin, eikä se ole yhtä puhdas.
• Ruiskutussiirtotilassa merkittävät roiskeet poistuvat ja valokaari on erittäin vakaa, mikä tuottaa laadukkaan hitsin.
• Oikeat asetukset mahdollistavat hyvän sulatuksen ilman ylikuumenemista.
• Helium parantaa tunkeutumista ja sitä voidaan käyttää paksumpiin osiin, tai käytä puhdasta argonia tai argon-helium-seosta.
• Työkappaleen esilämmitys auttaa vähentämään lämpöshokkia ja vähentää halkeilua.

🔹 Paras: Paksummat alumiinivaluosat, autojen korjaukset, teolliset sovellukset.

3. Vaihtoehtoiset hitsausmenetelmät (erityistapauksissa)

Joskus TIG- tai MIG-hitsaus ei ole paras lähestymistapa lämpöherkkyyden, osan monimutkaisuuden tai korjaustarpeen vuoksi. Erityistapauksissa voidaan käyttää seuraavia vaihtoehtoisia menetelmiä.

• Juottaminen on matalamman lämpötilan täyteaineen käyttöä, joka minimoi lämpöherkkien komponenttien vääristymisen tai heikkenemisen riskin.
• Kylmän metallin siirto (CMT) on matalalämpöinen ja lämpöjännitys on vähäisempää, mikä sopii erinomaisesti herkkiin korjauksiin.
• Laserhitsaus - Se voi tuottaa tarkkaa paikallista lämpöä ohutseinäisiin alumiinikomponentteihin.

🔹 Paras: Vähälämpöiset sovellukset, pienet korjaukset ja tarkkuushitsaukset.

Hitsausvirheet ja niiden korjaaminen

Valetut alumiinikomponentit aiheuttavat ongelmia jopa kokeneille hitsaajille huokoisuuden, halkeilun ja sulatusvaikeuksien vuoksi. Nämä viat ja keinot niiden välttämiseksi ja korjaamiseksi ovat elintärkeitä, jos halutaan saada aikaan luotettavan vahvoja ja kestäviä hitsejä.

1. Huokoisuus (kaasutaskut hitsaussaumoissa)

Hitsiin jääneet kaasutaskut katsotaan huokoisuudeksi, joka heikentää rakennetta. Koska valualumiini on luonnostaan "huokoinen", se on alttiimpi tälle vialle.

🔸 Syyt

• TAI lian, öljyn, rasvan tai hapettumisen aiheuttama saastuminen.
• Alhainen suojakaasun virtausnopeus tai vuoto järjestelmässä.
• Se jäähtyy nopeasti, mikä sitoo kaasun hitsaussaumaan.

🔹 Ratkaisut

• Varmista, että alumiinin pinta on puhdas ennen hitsausta, ja pyyhi se huolellisesti asetonilla tai jopa alkoholilla.
• Poista hapettumat ruostumattomasta teräksestä valmistetulla harjalla (joka on tarkoitettu alumiinille).
• Säilytä oikea kaasun virtausnopeus (15-25 CFH puhtaalle Argonille).
• Vähennä loukussa olevan kaasun laajenemista ja lisää tunkeutumista esilämmittämällä työkappale.
• Vähennä huokoisuusongelmia käyttämällä korkeampaa silikonitäyteainetta (esim. 4047).

Ammattilaisten vinkki:  Pidä lisäaine aina kuivana ja kosteutta sisältämättömänä, sillä kosteus lisäainepuikoissa voi aiheuttaa huokoisuutta hitsiin.

2. Halkeilu (heikot ja hauraat hitsit)

Suuri lämpöjännitys tai väärän täyteaineen valinta voi olla yleinen syy halkeiluun. Alumiini supistuu paljon jäähtyessään, jolloin jännitys kasvaa ja johtaa halkeiluun.

🔸 Syyt

• Aiheuttaa kutistumishalkeamia suuressa lämpöjännityksessä.
• Väärän täyteaineen käyttö ja siten yhteensopimattomuus.
• Esilämmitys on riittämätön, mikä johtaa epätasaiseen jäähtymiseen ja jännityksen muodostumiseen.

🔹 Ratkaisut

• Lämmitä työkappale 300°F - 600°F (150°C -315°C) lämpötilaan lämpöshokkien minimoimiseksi.
• Käytä korkeapiiipitoista täyteainetta 4047, joka kestää halkeilua.
• Varmista, että hitsi jäähtyy hitaasti, jotta jännitysmurtumia ei synny.
• Suurten osien alumiinivalukappaleet voidaan hitsata monivaihetekniikalla lämmön tasaisen jakautumisen ja jännityksen vähentämisen varmistamiseksi.

Ammattilaisten vinkki:  Jos hitsauksen jälkeen syntyy halkeamia, poista halkeama hiomakoneella, puhdista alue ja hitsaa se uudelleen asianmukaisella esilämmityksellä.

3. Sulamisen puute (heikko sidos metallin ja hitsauspisteen välillä).

Sulautumisen sanotaan puuttuvan, kun hitsauspalan ja perusaineen välille ei ole syntynyt sulautumaa, jolloin liitos on heikompi. Usein tämän vian syynä on liian vähäinen lämmöntuonti tai vääränlainen hitsaustekniikka.

🔸 Syyt

• Alhainen lämmitysteho rajoittaa sitä, että se voi sulaa kunnolla.
• Nopea liikenopeus ja ei tunkeutumista.
• Luo siis väärän polttimokulman aiheuttama epätäydellinen sulautuminen.

🔹 Ratkaisut

• Lisää lämpöasetuksia, jotta se tunkeutuu kunnolla perusmetalliin.
• Matkustusnopeutta on hidastettava, jotta ytimet voivat sulautua syvemmälle.
• Pidä tasainen polttimen kulma (10-15 astetta) tasaisen tunkeutumisen varmistamiseksi.
• Helium-Argon-kaasuseoksen ja paksun alumiinin valun osalta lämmöntuotto kasvaa.

Ammattilaisten vinkki: Jos havaitaan, että hitsin sulaminen ei onnistu, viallinen hitsi hiotaan pois, pinta puhdistetaan ja hitsi tehdään uudelleen korkeammalla lämmöllä ja hitaammalla liikenopeudella.

Hitsauksen jälkeinen käsittely ja viimeistely

Kun hitsaus on suoritettu, lujuus, kestävyys ja korroosionkestävyys voidaan varmistaa vain asianmukaisella viimeistelyllä ja hitsauksen jälkeisillä käsittelyillä.

Vaihe 1: Stressinpoistohoito

• Kun hitsi jäähtyy hitaasti jäännösjännityksen ja halkeilun välttämiseksi.
• Kriittisten osien mekaanisen lujuuden palauttamiseksi olisi tarvittaessa käytettävä hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä.
• Älä sammuta hitsiä vedellä tai ilmapuhalluksella, koska nopea jäähtyminen voi aiheuttaa uusia halkeamia.

Ammattilaisten vinkki: On suositeltavaa peittää hitsattu osa lämpöpeitteellä, jotta osa voi jäähtyä vähitellen ja jännityssärön riski pienenee.

Vaihe 2: Hionta ja kiillotus

• Jos ylimääräistä hitsiainetta ja tasoittaa pinnan, käytä läppäkiekkoa tai hiomakonetta.
• Jos haluat kiillotettua kosmeettista jälkeä, kiillota alumiini hienolla hiekkapaperilla (600-1200 Grit) tai kiillotuspyörillä.
• Viimeistele hitsaus tarvittaessa sulattamalla se ympäröivään metalliin.

 Ammattilaisten vinkki: Älä käytä hiiliteräksestä valmistettua hiomatyökalua alumiinin työstämiseen, koska epäpuhtaudet voivat aiheuttaa korroosio-ongelmia.

Vaihe 3: Korroosiosuojaus

Vaikka alumiini on luonnostaan korroosionkestävä oksidikerroksen ansiosta, sitä voidaan suojata lisää ankarissa ympäristöissä käyttöiän pidentämiseksi.

• Anodisointi - Viittaa menettelyyn, jossa muodostetaan suojaava oksidikerros korroosionkestävyyden lisäämiseksi ja osan ulkonäön parantamiseksi.
• Jauhemaalaus - Antaa osalle kestävän pinnan, joka suojaa kulumiselta ja ympäristön aiheuttamilta vaurioilta.
• Maali tai tiivisteet - Tarjoaa kustannustehokkaan suojan ei-kriittisille osille.

Ammattilaisten vinkki: Maalia käytettäessä on käytettävä syövytyspohjustetta, koska se lisää sekä tarttuvuutta että kestävyyttä.

Valetun alumiinin hitsauksen käytännön sovellukset 

Alumiinivalun hitsausta käytetään yleisesti monilla teollisuudenaloilla, kuten autojen korjauksessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ja muilla aloilla.

1. Autoteollisuuden korjaukset 

• TIG-hitsauksen kyky paikallistaa ja korjata moottorilohkoja, sylinterinpäitä ja vaihteistokoteloita.
• Haljenneiden kevytmetallivanteiden ja jousituksen osien korjaus.
• Alustan osien vahvistaminen korkean suorituskyvyn tai maastoajon tarpeisiin.

Ammattilaisten vinkki:  Hitsattuja alumiinikomponentteja käytetään monissa suorituskykyisissä kilpa-autoissa, jotta paino pysyisi alhaisena mutta lujuus säilyisi.

2. Ilmailu ja ilmailu 

• Lentokoneen rungon osien ja moottorin osien korjaaminen.
• Alumiinisten laskutelineiden ja lentokoneen runkorakenteiden hitsaus painon pitämiseksi ja lujuuden säilyttämiseksi.
• Räätälöityjen ilmailu- ja avaruusalan osien, kuten polttoainesäiliöiden, siipirakenteiden ja paineastioiden valmistus.

Ammattilaisten vinkki: A356 ja 7075 ovat ilmailu- ja avaruusteollisuuden alumiiniseoksia, joita hitsataan vain, jos hitsauksen eheys voidaan säilyttää erityistekniikoilla ja tarkalla lämmönhallinnalla.

3. Meriteollisuus 

• Alumiiniveneiden, potkurien ja laivamoottoreiden koteloiden korjaukset.
• Hitsaamalla merialumiinia suolaveden kestävyyden varmistamiseksi.
• Avomerirakenteiden ja laivanrakennuskomponenttien korjaaminen, jotka ovat yleensä alttiina koville olosuhteille.

Ammattilaisten vinkki: Kaikissa merisovelluksissa täytemateriaalin on aina oltava suolavettä kestävää tyyppiä, kuten 5 356.

4. Teollisuus ja rakentaminen 

• Raskaiden koneiden osien ja tehdaslaitteiden korjaus.
• Alumiinisten telineiden, putkien ja tukipalkkien vahvistaminen.
• Alumiinirakenteiden valmistus valmistusta ja rakentamista varten.

Ammattilaisten vinkki:  Suurten valettujen alumiinirakenteiden esilämmitys hitsausta varten halkeilun ja vääntymisen estämiseksi tehdään yleensä teollisuusympäristöissä.

Päätelmä

Alumiinivalun hitsaaminen on ammattitaitoinen prosessi, joka vaatii täydellistä valmistelua, laitteita ja ensiluokkaista hitsausosaamista, jotta tehtävä voidaan suorittaa hyvin. Oikeiden puhdistus-, esilämmitys- ja hitsausmenetelmien noudattaminen takaa vahvat ja luotettavat hitsit. Sinun ei kuitenkaan tarvitse olla tekemisissä ilmailu-, meri- tai autoteollisuuden tai teollisten sovellusten kanssa hyötyäksesi alumiinivaluhitsauksesta korjauksissa tai valmistuksessa. Ajan ja harjoittelun, kärsivällisyyden ja yksityiskohtiin kiinnitetyn huomion avulla valualumiinista tulee jotain, jota voit hitsata ilman suuria ongelmia, minimaalisilla vioilla ja ammattilaatuisilla tuloksilla. Tekniikallasi on panostettava aikaa, jotta voit luoda hitsauksia, jotka kestävät osan käyttöiän, korkealujuuksisissa sovelluksissa.

Usein kysytyt kysymykset valualumiinin hitsauksesta

1. Mitä tekijöitä pidetään haasteellisempina valualumiinin hitsauksessa?

Huokoisuus, hapettuminen ja valualumiinin korkea lämmönjohtavuus lisäävät halkeilua, huokoisuutta ja heikkoja hitsejä. Oksidikerros sulaa paljon korkeammissa lämpötiloissa kuin itse alumiini sulaa, ja siksi sitä on vaikea sulattaa.

2. Mikä on paras toimiva alumiinivalun hitsaustapa?

Tarkat ja puhtaat hitsit ovat mahdollisia TIG-hitsauksessa, kun taas MIG-hitsauksessa on hyvä käyttää paksumpia materiaaleja. Vahvat hitsit edellyttävät esilämmitystä, oikeaa lisäainetta ja suojakaasua.

3. Millä tavoin voidaan välttää huokoisuus ja halkeilu?

Vähennä lämpörasitusta puhdistamalla pinta perusteellisesti, käyttämällä puhdasta argonkaasua ja esilämmittämällä 300F - 600F. Korkean piipitoisuuden omaavan täyteaineen (4047) käyttö voi parantaa halkeamankestävyyttä.