Dökme Alüminyum Nasıl Kaynak Yapılır: Teknikler, Hazırlık ve Yaygın Hatalar

Evet, dökme alüminyum kaynak yapılabilir; ancak bu dikkatli bir hazırlık, doğru süreç ve neden dövme alüminyumdan farklı davrandığının anlaşılmasını gerektirir. En güvenilir yöntem AC akımla TIG kaynağıdır (GTAW). ER4043 veya ER5356 parçayı iyice temizledikten ve 150–230°C'ye (300–450°F) önceden ısıttıktan sonra dolgu telini kullanın. Bu adımlardan herhangi birini atlarsanız çatlama, gözeneklilik veya eksik erime riskiyle karşı karşıya kalırsınız.

Dökme Alüminyumun Kaynaklanması Neden Dövme Alüminyumdan Daha Zordur?

Dökme alüminyum alaşımları daha yüksek seviyelerde silikon içerir (bazı basınçlı döküm kalitelerinde %12'ye kadar) ve sıklıkla orijinal döküm işleminden kaynaklanan sıkışmış gazlara, oksit kalıntılarına ve iç gözenekliliğe sahiptir. Isı uyguladığınızda, sıkışan bu gazlar genleşip kaynak havuzundan kaçarak kabarcıklara ve boşluklara neden olur. Düzensiz tane yapısı aynı zamanda malzemeyi ısıdan etkilenen bölgenin (HAZ) yakınında sıcak çatlamaya daha yatkın hale getirir.

Karşılaşacağınız yaygın dökme alüminyum alaşımları şunları içerir:

• A356 / 356.0 — silindir kafaları, emme manifoldları (en çok kaynak yapılabilir)
• A380 — döküm muhafazalar, braketler (çok zor, yüksek çinko içeriği)
• 319 — motor blokları (orta zorluk)
• 535 — deniz parçaları (kaynaklanabilir, yüksek magnezyum)

Tam alaşımı bilmiyorsanız, bunu zorlu bir iş olarak değerlendirin ve daha fazla hazırlık çalışması yapmayı tercih edin.

Bir Ark Atmadan Önce Gerekli Hazırlık

Hazırlık, başarılı bir dökme alüminyum kaynağının kabaca %80'ini oluşturur. Kaynakların başarısız olmasının temel nedeni kötü hazırlıktır.

Adım 1 — Kontaminasyonu tanımlayın ve kaldırın

Herhangi bir ısı uygulanmadan önce yağ, gres, boya ve eski conta malzemesi çıkarılmalıdır. Tüy bırakmayan bir bez üzerinde aseton veya özel bir alüminyum temizleyici kullanın. Petrol bazlı solvent kullanmayın; kalıntı bırakır. Motor parçaları için, sıcak tankta ıslatma veya alüminyum güvenli yağ gidericili parça yıkayıcı ve ardından durulama, profesyonel mağazalarda standart bir uygulamadır.

Adım 2 — Oksit tabakasının mekanik temizliği

Alüminyum, havaya maruz kaldığında neredeyse anında bir alüminyum oksit tabakası (Al₂O₃) oluşturur. Bu oksit yaklaşık 2.050°C'lik bir erime noktasına sahiptir; bu, alüminyumun kendisinin 660°C'lik erime noktasından çok daha yüksektir. Üzerine kaynak yaparsanız oksit erimeyi önler. Kaynaktan hemen önce bağlantı alanını fırçalamak için özel bir paslanmaz çelik tel fırça kullanın (hiçbir zaman çelik üzerinde kullanmayın, aksi takdirde alüminyumu kirletmez). Açılı taşlama makinesinde 80 kumlu bir flap disk de daha geniş alanlar için iyi çalışır.

Adım 3 — V-oluğu açın veya çatlağı eğin

Çatlaklar için, temiz, sağlam metale kadar tam bir V-oluğu taşlayın veya frezeleyin. Oluk üst kısımda en az 3-4 mm genişliğinde olmalı ve çatlağın tam derinliğine ulaşmalıdır. Her çatlağın sonunda, çatlağın ısı altında devam etmesini önlemek için 3-4 mm'lik bir durdurma-delme deliği açın. Delmeyi durdurmayı atlarsanız, çatlak genellikle kaynak sırasında görebileceğiniz yerin 10-15 mm ötesine uzanır.

Adım 4 — Parçayı önceden ısıtın

Ön ısıtma termal şoku azaltır ve nemi dışarı atar. Parçayı 150–230°C'ye (300–450°F) getirmek için fırın, ısı tabancası veya propan hamlacı kullanın. Sıcaklığı bir kontak termometresi veya sıcaklık gösteren çubuklarla (Tempilstik) doğrulayın. 6 mm'nin altındaki ince cidarlı dökümler için bu aralığın alt sınırı (150°C) yeterlidir. Motor blokları gibi kalın parçalar üst uçtan yararlanır. 260°C'yi aşmayın; bunun üzerinde bazı alaşımlar kalıcı olarak mukavemet kaybetmeye başlar.

Doğru Kaynak Prosesinin Seçilmesi

Onarım işlerinin büyük çoğunluğu için (çatlak manifoldlar, kırık braketler, hasarlı dökümler) AC ile TIG kaynağı ilk tercihtir. Makinenizi yüksek frekanslı başlatmayla AC'ye ayarlayın, 10–15 L/dak'da %100 argon koruyucu gaz kullanın ve saf bir tungsten veya zirkonyumlu tungsten elektrot seçin (çelik için kullanılan toryumlu tip değil).

Doğru Dolgu Telini Seçmek

İki dolgu alaşımı çoğu dökme alüminyum işini kapsar:

• ER4043 (%4 silikon) — Dökme alüminyum için en yaygın seçim. İyi akar, çatlamayı en aza indirir ve bağışlayıcıdır. Bunu motor bileşenleri, muhafazalar ve bilinmeyen alaşımlar için kullanın.
• ER5356 (%5 magnezyum) — daha güçlü ve daha serttir ancak yüksek silikonlu dökümlerde sıcak çatlamaya daha yatkındır. Kaynak sonrası mukavemetin öncelikli olduğu ve temel alaşımın uyumlu olduğunu bildiğiniz durumlarda kullanın (örn. 535 veya 5xxx serisi dökümler).

Dolgu çapı genel olarak malzeme kalınlığına uygun olmalıdır: 4 mm'ye kadar olan bölümler için 1,6 mm tel, 4-8 mm için 2,4 mm ve daha ağır bölümler için 3,2 mm.

TIG Kaynağı Dökme Alüminyum: Ayarlar ve Tekniği

Ayarları doğru yapmak çok önemlidir. Bunları bir başlangıç noktası olarak kullanın ve makinenize ve malzeme kalınlığınıza göre ayarlayın:

• Akım türü: AC (alternatif akım)
• Amperaj: 0,025 mm (0,001 inç) kalınlık başına yaklaşık 1 amper — yani 6 mm'lik bir dökümün tepe noktasında kabaca 240 ampere ihtiyacı vardır
• AC frekansı: 80–120 Hz (daha yüksek frekans daha dar, daha odaklanmış bir ark üretir)
• AC dengesi: %65–70 elektrot negatif (EN) — bu, tungsteni aşırı ısıtmadan oksidi temizler
• Koruyucu gaz: %100 argon, 10–15 L/dak
• Tungsten: AC'de 2–3 mm saf (yeşil) veya zirkonlu, yuvarlak uç

Seyahat hızını sabit tutun ve bir alanda ısı oluşumunu önleyecek kadar hızlı hareket edin. Su birikintisinin yavaşladığını veya çevresindeki metalin renginin aşırı derecede değiştiğini görürseniz, parçayı durdurun ve ön ısıtma sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin. Aynı çizgide birden fazla geçişi istiflemek yerine, daha geniş oluklar üzerinde ileri geri dokuma hareketi kullanın.

Kaynak Sonrası İşlem

Kaynak işlemi tamamlandıktan sonra parçayı suda söndürmeyin veya basınçlı havayla hızla soğutmayın. Sakin havada yavaşça soğumasını bekleyin veya soğuma hızını yavaşlatmak için kaynak battaniyelerine sarın. Hızlı soğutma, termal gerilimi yeniden oluşturur ve kaynağın veya bitişik dökümün çatlamasına neden olabilir.

Soğuduktan sonra, yüzey çatlaklarını kontrol etmek için kaynağı boya penetrantı (PT) ile inceleyin. Basınç taşıyan parçalar (soğutma sıvısı kanalları, yakıt sistemleri) için, parçayı tekrar hizmete sokmadan önce 1,5x çalışma basıncında basınç testi yapılması önerilir.

Döküm kaynaktan sonra işlenecekse, son kesimleri yapmadan önce kalan gerilimin yeniden dağıtılabilmesi için 24 saat dinlenmeye bırakın.

Dökme Alüminyumda Kaynak Arızasının Yaygın Nedenleri

• Gözeneklilik — neredeyse her zaman nem, kirlilik veya yetersiz gaz kapsamı nedeniyle oluşur. Ana metalin tamamen kuru olduğundan emin olun, dolgu telini asetonla temizleyin ve koruyucu gazı bozan hava akımlarını kontrol edin.
• Sıcak çatlama - kaynak havuzunun çekme gerilimi altında katılaşması durumunda meydana gelir. Mümkünse parça üzerindeki baskıyı azaltın, ER4043 (çatlamaya karşı daha dayanıklı) kullanın ve daha yavaş soğumaya izin verin.
• Füzyon eksikliği — genellikle yetersiz ısıdan veya giderilmeyen oksit tabakasından kaynaklanır. Amperajı biraz artırın ve bağlantıyı yeniden temizleyin.
• Yanma — 3 mm'nin altındaki ince kesitlerde en yaygın sorun. Bir destek çubuğu kullanın (bağlantının arkasındaki bakır veya paslanmaz destek plakası ısıyı dağıtır) ve amperajı azaltın.

Kaynak Doğru Seçenek Olmadığında

Bazı dökme alüminyum alaşımları (özellikle A380 gibi yüksek çinkolu pres döküm kaliteleri) esasen geleneksel yöntemlerle kaynaklanamaz. Çinko içeriği, teknik ne olursa olsun şiddetli sıcak çatlamaya ve gözenekliliğe neden olur. Bu durumlarda şunları göz önünde bulundurun:

• Alüminyum lehimleme veya lehimleme — 450°C'nin altındaki sıcaklıklarda kozmetik veya düşük stresli onarımlar için
• Metal dikiş (kilit-dikiş) - birbirine kenetlenen metal pimler ve tıkaçlar kullanan bir soğuk onarım tekniği; ısı gerektirmez, orijinal alaşım özelliklerini korur
• Epoksi onarım bileşikleri — JB Weld KwikWeld veya Belzona 1111 gibi, basınç ve sıcaklığın düşük olduğu yapısal olmayan onarımlara uygundur
• Yedek döküm — orijinal döküm ciddi şekilde bozulmuşsa veya yapısal olarak zarar görmüşse