Hoe gegoten aluminium te lassen: technieken, voorbereiding en veelgemaakte fouten

Ja, gegoten aluminium kan wofden gelast, maar het vereist een zorgvuldige voorbereiding, het juiste proces en begrip van waarom het zich anders gedraagt ​​dan gesmeed aluminium. De meest betrouwbare methode is TIG-lassen (GTAW) met wisselstroom, waarbij gebruik wordt gemaakt van ER4043 or ER5356 lasdraad, na een grondige reiniging en voorverwarmen van het onderdeel tot 150–230°C (300–450°F). Als u een van deze stappen overslaat, riskeert u barsten, porositeit of onvolledige versmelting.

Waarom gegoten aluminium moeilijker te lassen is dan gesmeed aluminium

Gegoten aluminiumlegeringen bevatten hogere niveaus van silicium (tot 12% in sommige gegoten kwaliteiten) en hebben vaak ingesloten gassen, oxide-insluitsels en interne porositeit als gevolg van het oorspronkelijke gietproces. Wanneer u warmte toepast, zetten deze opgesloten gassen uit en ontsnappen ze door het smeltbad, waardoor luchtbellen en holtes ontstaan. De ongelijkmatige korrelstructuur maakt het materiaal ook gevoeliger voor heetscheuren nabij de door hitte beïnvloede zone (HAZ).

Veel voorkomende gegoten aluminiumlegeringen die u tegenkomt zijn onder meer:

• A356 / 356.0 — cilinderkoppen, inlaatspruitstukken (meest lasbaar)
• A380 — gegoten behuizingen, beugels (zeer moeilijk, hoog zinkgehalte)
• 319 — motorblokken (matige moeilijkheidsgraad)
• 535 — maritieme onderdelen (lasbaar, hoog magnesiumgehalte)

Als u de exacte legering niet kent, beschouw het dan als een uitdagende klus en kies voor meer voorbereidend werk.

Essentiële voorbereiding voordat u een boog ontsteekt

Voorbereiding is verantwoordelijk voor ongeveer 80% van een succesvolle las van gegoten aluminium. Slechte voorbereiding is de belangrijkste reden waarom lassen mislukken.

Stap 1 — Identificeer en verwijder verontreiniging

Olie, vet, verf en oud pakkingmateriaal moeten worden verwijderd voordat er enige hitte wordt toegepast. Gebruik aceton of een speciale aluminiumreiniger op een pluisvrije doek. Gebruik geen op petroleum gebaseerd oplosmiddel; dit laat residu achter. Voor motoronderdelen is het inweken van de tank of het wassen van onderdelen met een aluminiumveilige ontvetter gevolgd door spoelen de standaardpraktijk in professionele werkplaatsen.

Stap 2 — Mechanische reiniging van de oxidelaag

Aluminium vormt vrijwel onmiddellijk een aluminiumoxidelaag (Al₂O₃) bij blootstelling aan lucht. Dit oxide heeft een smeltpunt van ongeveer 2.050 °C – veel hoger dan het smeltpunt van 660 °C van aluminium zelf. Als je erover las, voorkomt het oxide het smelten. Gebruik een speciale roestvrijstalen draadborstel (nooit een gebruikt op staal, anders zal deze het aluminium verontreinigen) om het verbindingsgebied te schrobben onmiddellijk vóór het lassen. Een lamellenschijf met korrel 80 op een haakse slijper werkt ook goed voor grotere oppervlakken.

Stap 3 — V-groef of schuine scheur af

Voor scheuren kunt u een volledige V-groef slijpen of frezen tot schoon, gezond metaal. De groef moet aan de bovenkant minimaal 3-4 mm breed zijn en de volledige diepte van de scheur bereiken. Aan het einde van elke scheur boort u een stop-boorgat van 3 à 4 mm om te voorkomen dat de scheur onder invloed van hitte doorzet. Als u het stoppen met boren overslaat, zal de scheur vaak 10-15 mm verder reiken dan waar u deze tijdens het lassen kunt zien.

Stap 4 — Verwarm het onderdeel voor

Voorverwarmen vermindert thermische schokken en verdrijft vocht. Gebruik een oven, heteluchtpistool of propaantoorts om het onderdeel op een temperatuur van 150–230 °C (300–450 °F) te brengen. Controleer de temperatuur met een contactthermometer of temperatuurindicatiestokjes (Tempilstik). Voor dunwandige gietstukken kleiner dan 6 mm is de onderkant van dit bereik (150°C) voldoende. Dikke onderdelen zoals motorblokken profiteren van het hogere segment. Overschrijd de 260°C niet; daarboven beginnen sommige legeringen permanent hun kracht te verliezen.

Het juiste lasproces kiezen

Voor de overgrote meerderheid van de reparatiewerkzaamheden – gescheurde spruitstukken, gebroken beugels, beschadigde gietstukken – is TIG-lassen met AC de beste keuze. Stel uw machine in op wisselstroom met hoogfrequente start, gebruik 100% argon-beschermgas van 10–15 l/min en selecteer een zuivere wolfraam- of zirkonia-wolfraamelektrode (niet het gethorieerde type dat voor staal wordt gebruikt).

Het selecteren van de juiste vuldraad

Twee vullegeringen zijn geschikt voor de meeste gietaluminiumwerkzaamheden:

• ER4043 (4% silicium) — de meest voorkomende keuze voor gegoten aluminium. Het vloeit goed, minimaliseert scheuren en is vergevingsgezind. Gebruik dit voor motoronderdelen, behuizingen en onbekende legeringen.
• ER5356 (5% magnesium) — sterker en harder, maar gevoeliger voor heetscheuren bij gietstukken met een hoog siliciumgehalte. Te gebruiken wanneer sterkte na het lassen een prioriteit is en u weet dat de basislegering compatibel is (bijvoorbeeld gietstukken uit de 535- of 5xxx-serie).

De diameter van het vulmiddel moet over het algemeen overeenkomen met de materiaaldikte: 1,6 mm draad voor secties tot 4 mm, 2,4 mm voor 4–8 mm en 3,2 mm voor zwaardere secties.

TIG-lassen van gegoten aluminium: instellingen en techniek

Het is van cruciaal belang dat de instellingen goed zijn. Gebruik deze als uitgangspunt en pas deze aan voor uw specifieke machine en materiaaldikte:

• Huidig type: AC (wisselstroom)
• Stroomsterkte: ongeveer 1 ampère per 0,025 mm (0,001 inch) dikte - dus een gietstuk van 6 mm heeft op zijn hoogtepunt ongeveer 240 ampère nodig
• Wisselstroomfrequentie: 80–120 Hz (hogere frequentie produceert een smallere, meer gerichte boog)
• AC-balans: 65-70% elektrode negatief (EN) - dit reinigt het oxide zonder het wolfraam oververhit te raken
• Beschermgas: 100% argon, 10–15 l/min
• Wolfraam: 2-3 mm puur (groen) of zirkonia, bolle punt op AC

Houd de rijsnelheid consistent en beweeg snel genoeg om hitteophoping in één gebied te voorkomen. Pauzeer en laat het onderdeel afkoelen tot de voorverwarmtemperatuur als u ziet dat de plas traag wordt of dat het omringende metaal overmatig verkleurt. Gebruik een heen-en-weergaande weefbeweging op bredere groeven in plaats van meerdere passen in dezelfde lijn te stapelen.

Behandeling na het lassen

Zodra het lassen is voltooid, mag u het onderdeel niet in water afschrikken of snel afkoelen met perslucht. Laat het langzaam afkoelen in stilstaande lucht, of wikkel het in lasdekens om de afkoelsnelheid te vertragen. Snelle afkoeling veroorzaakt opnieuw thermische spanning en kan de las of het aangrenzende gietstuk doen barsten.

Na het afkoelen inspecteert u de las met kleurstofpenetrant (PT) om te controleren op oppervlaktescheuren. Voor drukdragende onderdelen (koelmiddeldoorgangen, brandstofsystemen) wordt een druktest bij 1,5× de werkdruk aanbevolen voordat het onderdeel weer in gebruik wordt genomen.

Als het gietstuk na het lassen machinaal wordt bewerkt, laat het dan 24 uur rusten, zodat eventuele restspanningen zich kunnen herverdelen voordat u de eindsnede maakt.

Veelvoorkomende oorzaken van lasfouten op gegoten aluminium

• Porositeit — bijna altijd veroorzaakt door vocht, vervuiling of onvoldoende gasdekking. Zorg ervoor dat het basismetaal kurkdroog is, reinig de lasdraad met aceton en controleer op tocht die het beschermgas verstoort.
• Heet kraken — treedt op wanneer het lasbad stolt onder trekspanning. Verminder indien mogelijk de spanning op het onderdeel, gebruik ER4043 (beter bestand tegen barsten) en laat een langzamere koeling toe.
• Gebrek aan fusie — meestal veroorzaakt door onvoldoende warmte of een oxidelaag die niet is verwijderd. Verhoog de stroomsterkte iets en reinig de verbinding opnieuw.
• Doorbranden — het meest voorkomende probleem bij dunne secties van minder dan 3 mm. Gebruik een steunstaaf (een koperen of roestvrijstalen steunplaat achter de verbinding voert de warmte af) en verminder de stroomsterkte.

Wanneer lassen niet de juiste optie is

Sommige gegoten aluminiumlegeringen – met name gegoten soorten met een hoog zinkgehalte, zoals A380 – zijn in wezen niet met conventionele middelen te lassen. Het zinkgehalte veroorzaakt ernstige hittescheuren en porositeit, ongeacht de techniek. Overweeg in deze gevallen:

• Aluminium solderen of solderen — voor cosmetische reparaties of reparaties met weinig spanning bij temperaturen onder 450 °C
• Metalen stiksels (lock-n-stitch) — een techniek voor koude reparatie waarbij gebruik wordt gemaakt van in elkaar grijpende metalen pinnen en pluggen; geen warmte nodig, behoudt de oorspronkelijke legeringseigenschappen
• Epoxy reparatiemiddelen — zoals JB Weld KwikWeld of Belzona 1111, geschikt voor niet-structurele reparaties waarbij de druk en temperatuur laag zijn
• Vervangend gietstuk — als het oorspronkelijke gietstuk ernstig is aangetast of structureel is aangetast