Reparaturno zavarivanje aluminijumskih felni

 

Uvod

Jedan od načešćih ciljnih poslova svakom početniku, kada je TIG zavarivanje aluminijuma u pitanju, je „zavarivanje prsnutih felni“. Nekako je ovo najčešće tražen posao, češći od prsnutih glava, hladnjaka, kartera, nosača motora. Iz nekog razloga se čini kao izazov koji je lako savladati i kao mogućnost zarade.

Postoji dva načina razmišljanja, jedan je ne raditi felne uopšte a drugi je zašto da ne, kada kupci to traže, felne jesu zavarljive...

Osnovna delatnost naše firme je „reparatura polomljenih, prsnutih i pohabanih delova“ raznim tehnologijama pa i zavarivanjem. Posedujemo najmoderniji MIG pulsni aparat (još i sa duplim pulsom...) kao i TIG AC/DC (između ostalog i sa asimetričnim AC režimom...), ali nikada nismo odradili ni jednu jedinu prsnutu felnu. Sa druge strane postoji i u Srbiji kao i širom sveta mnoge firmi koje prsnute felne i zavaruju a zatim rolaju, ispravljaju, obrađuju i koje tvrde su jako uspešne u svom poslu...

 Ne ulazeći u konflikt sa bilo kim, ne braneći nijedan stav, evo pregleda razmišljanja na temu zavarivanja napuklih aluminijumskih felni.

 

Znanje zabranjuje zavarivanje

U pravnoj nauci postoji institucija „otežavajućih okolnosti“. Nije isto kada neko nepismen učini neku krađu i kada recimo tu istu krađu učini lice koje ima npr položen pravosudni ispit npr sudija, advokat, tužilac, ili je pripadnik nekog od organa pravde... Ovaj drugi bi po svojoj struci i obrazovanju i radnom mestu morao da zna i da bude svestan u kakvo krivično delo se upušta i zbog toga ako ga počini morao bi da bude osuđen uz „otežavajuće okolnosti“.

Na isti način, jedan inženjer ili jedan dobronameran majstor bi morao da zna probleme zavarivanja felni i posledice koje se mogu desiti.

Prvo, alu felne (kao i većina alu proizvoda) svoju čvrstoću tokom proizvodnje dobijaju procesima livenja (plus termička obrada), kovanjem ili rolovanjem (plastičnom deformacijom). Onaj ko ih pravi pre svega ima na umu njihovu čvrstoću i integritet posle proizvodnje u eksploataciji i nijedan jedini proizvođač ne razmišlja o naknadnom reparaturnom zavarivanju, niti ih prilagođava tokom projektovanja i proizvodnje naknadnom zavarivanju niti ijedan jedini daje preporuke za zavarivanje.

Čak šta više, evo jedan od njihovih stavova po ovom pitanju (EUWA = Udruženje Evropskih Proizvođača Felni):
„Popravke oštećene ivice ili diska zagrevanjem, zavarivanjem ili dodavanjem materijala ili skidanjem materijala je apsolutno zabranjeno. Nikakva garancija se ne prihvata za popravljene felne jer takvi zahvati mogu uneti dodatne napone u zonama kritičnih visokih naprezanja.

Habanje do 10% originalne debljine ivice (vrha) točka može biti tolerisano“ (izvor www.euwa.org).

Evo šta bi jedan inženjer ili svaki svestan majstor morao znati o aluminijumskim felnama (koje na popravak najčešće dolaze i iskrivljene i zgnječene i plus sa prslinom):

Deformisana ivica točka nikada ne može biti vraćena u svoje originalno stanje. Svaki materijal menja/gubi svoju čvrstoću kada se pređe granica tečenja tj kada se materijal deformiše ali ne pukne. Što je deformacija / nagnječenje veće, to će kasnije biti lakše slomiti ili pocepati taj deo tj dostići granicu kidanja, tj kasnije će trebati mala sila da bi došlo do loma deformisanog dela. Čim je materijal felne deformisan (iako nema prslina) njegova čvrstoća je smanjena. Svojstvo čvrstoće kod deformisane pa ispravljene felne se ne može vratiti na prvobitnu vrednost kao kod nove (čak ni ponovnim žarenjem ili rekristalizacijom ili starenjem pod uslovom da iko to znanje ima van proizvođača felni).

Pošto su oštećene felne najčešće još i sa prslinama... jedan inženjer ili svestan majstor bi morao takođe da zna:

Bilo kakav unos toplote, uključujući i zavarivanje, smanjuje čvrstoću aluminijumske legure u dosta širokoj zoni oko mesta zavarivanja. Materijal je usled zavarivanja izložen unutrašnjim naponima širenja i skupljanja. Zatim, struktura materijala felne se menja tako što slabi jer se tvrde faze koje daju čvrstoću povlače, brzo hlađenje stvara nove krte strukure, a niskotopiva jedinjenja na granicama zrna mogu izazvati mikroprsline. Nikakva naknadna termička obrada ne može vratiti originalnu čvrstoću posle zavarivanja.

Ovome doprinosi i geometrija felne jer postoje tanki zidovi, debeli i prelazi između njih. Stopa hlađenja je različita za sve njih što će reći da se grejanjem i hlađenjem dodatno unose naponi u nju.

 Znajući ovo ili morati znati po svom obrazovanju ili profesiji, jasno je da će vlasniku biti vraćena felna, zavarena, ne pušta vazduh, ali sa daleko manjom čvrstoćom od one projektovane da izdrži zamor materijala, udar, vibracije itd. U slučaju naletanja na neku rupu moguće je lako da se felna raspadne. Ako je automobil išao velikom brzinom, moguće se katastrofalne posledice. Znati da su takve posledice moguće a ipak odraditi posao i naplatiti ga, sasvim sigurno je lični i stručni moralni problem ako ne i zakonski. Svaka dalja analiza problema je suvišna.

 Inače, u slučaju nesreća, osiguravajuća društva odbijaju da plate odštete, ako utvrde da je izvršena takva reparacija.

 Nadam se da su jasni razlozi zašto naša firma radi reparaturna zavarivanja aluminijumskih glava, blokova, kartera, zvona menjača, hladnjaka... ali nikada prsnutih i oštećenih felni.

 

Izvođenje reparacije aluminijumskih felni zavarivanjem

Ipak navala vlasnika oštećenih felni je ogromna, oni zahtevaju reparaciju, bez obzira čak i kada im se objasni opasnost i posledice. Možda neki posle pažljivo voze automobil, možda ga voze dok ne skupe novac za nove a zavarene bace, ali je verovatnije da kola prodaju a novom vlasniku ne prijave reparaturu. A vrlo je verovatno da mnogi takva kola ne bi ni kupili kada bi znali šta je urađeno na felnama.

U svakom slučaju, tražnja se na kraju zadovoljava, postoji i finansijski interes, pa na tržištu kako kod nas tako i u Evropi i severnoj Americi postoji mnogo firmi koje tvrde da uspešno saniraju felne a ja ću se ograničiti samo na deo koji se odnosi na zavarivanje, neću se baviti ispravljanjem, peskiranjem, lakovanjem...

U Srbiji se zavarivanje felni smatra „tajnom“ majstora. Majstori tajanstveno odgovaraju na pitanja o felnama, tvrdeći da se radi o vrhunskom dostignuću pameti i veštine... Kada se malo uđe u priču pa se majstor otkravi pa oda tajnu ispada da gotovo svaki koristi jedan tip žice za bilo koju felnu, a zatim ispada da jedni koriste uvek i samo žicu tipa AlSi5 a drugi samo i uvek žicu tipa AlMg5.

Da stvar malo razjasnimo.

Već je rečeno, na tržištu postoje felne raznih kvaliteta, dobijenih raznim procesima: livenje+termička obrada, kovanje, valjanje ili one kombinovano otkovak+valjani deo...

Svi proizvođači tvrde da ne rade sa standardnim legurama već sa modifikacijama do kojih su došli svojim istraživanjima dodajući elemente u tragovima da bi se dobila odgovarajuća čvrstoća, livkost itd. Svi oni tvrde da niko paušalno odoka ne može odrediti tačno materijal felne, a pogotovo strukturu posle termičkih obrada, starenja, kovanja, valjanja...

 E sad, oni koji se bave zavarivanjem felni su dali svoje „procene“ o materijalima za felne.

Najčešći (približno) materijali livenih+termički obrađenih felni su A356 i A356-T6.
Za ove je najbolje koristiti za zavarivanje žicu tipa ER 4047 tj AlSi12.

Kovane i valjane felne su najčešće od materijala 5454, 6082-T6, 6060-T6 i 6061-T6.
Za ove 6060-T6 i 6061-T6 se najčešće koristi ER 4043 tj AlSi5 žica.
Za 5454 se najčešće koristi ER 5356 tj AlMg5 žica jer se lako nabavlja iako nije najbolji izbor jer znajući da legura AlMg5 ne trpi veću temperaturu od 65C zbog osetljivosti na naponsku koroziju, preporučuje se ER 5554 žica (koja se teže nabavlja).

Mogu se naći podaci (koji ne moraju biti tačni) da sledeći proizvođači od sledećih materijala prave svoje felne (ovi podaci ne dolaze od proizvođača, kao ni preporuke za zavarivanje već od onih koji smatraju da su prepoznali materijale, pa sve uzeti sa rezervom i nepoverenjem).

Enkei, Rota, OZ, Speedline, BBS, Rays... najčešće proizvode livene felne koje prolaze termičku obradu i starenje. Materijali su pomenute derivacije A356... tj AlSi10Cu i AlSi7Mg u T6 termičkoj obradi.

OZ kod kovanih koristi materijal 6082-T6.

Compomotive koristi liveni + termički obrađen materijal AlSI10Mg (A360.2-T7).

Naravno, ovi gore poznati prouzvođači felni nisu ograničeni na samo jedan proces, već mnogi od njih proizvode felne na sva tri načina, što komplikuje „prepoznavanje i najbolji izbor žice za zavarivanje“ jer jedna felna danas od jednog proizvođača može biti livena a sutra može biti i kovana...

Razlog za „prepoznavanje materijala felne“ je zbog pravilnog izbora dodatnog materijala. Ne mogu se sve aluminijumske felne zavarivati jednom te istom žicom. Žica se mora izabrati kao „metalurški kompaktibilna“, što će reći, jeste da žica tipa ER4043 (AlSi 5) može da pokrije najveći broj felni, ali nekad nije najbolji izbor (npr bolji izbor od nje za sve materijale od i preko 7% Si je žica tipa AlSi12, npr za one A356...). Sa druge strane niti AlSi5 žica niti AlSi12 ne smeju da se koriste na materijalima serije 5xxx kao što ni AlMg žice ne smeju da se koriste na AlSi materijalima (tj A356...), već samo na materijalima tipa 5xxx ili 6xxx (iako je za ove 6xxx najbolji izbor AlSi5). Već je objašnjen mehanizam nastajanja prslina usled kritičnih procenata hemijskih elemenata. Da stvar bude teža, jedno je kada se odmah posle zavarivanja razvije prslina, može se i odmah popraviti, ali problem sa „metalurškom nekompaktibilnošću“ AlSi/AlMg kombinacije često daje na oko šav bez prslina ali unutra zbog izlučenih Mg2Si faza pa metalu šava postoji mnogo mikro-prslina što tek kasnije u eksploataciji može da se razvije u pravu prslinu i raspadanje felne.

Još jednom malo jasnije:
- Livene+termički obrađene felne se najbolje zavaruju sa žicama tipa ER 4047 tj AlSi12,
- Felne od serije 6xxx se najbolje zavaruju žicama tipa ER 4043 tj AlSi5,
- Felne od 5454 materijala se najbolje zavaruju sa žicama ER 5554.

Treba reći da se na samoj felni ponekad može naći oznaka materijala, pa uvek treba pokušati rastumačiti ako postoji neka oznaka.

Osim prepoznavanja najboljeg izbora žice za zavarivanje tj izbegavanja „metalurški nekompaktibilne žice“, kod zavarivanja felni se može uraditi sledeće:

Mesto zavarivanja očistiti do metalnog sjaja, skinuti i boju u široj zoni. Prvo oprati felnu, zatim mesto zavarivanja oprati acetonom a onda roto glodalima napraviti žljeb tj iskopati prslinu (ili brusnom pločom za aluminijum).

Penetrantima odrediti vidljive i ako može na oko nevidljive prsline.

Na mestu završetka prsline probušiti otvor za zaustavljanje širenja prsline.

Žljeb ukopati recimo 2/3 sa jedne strane a drugu stranu ostaviti netaknutu. (Pa zavarivati sa jedne strane, pa onda sa druge strane ožljebiti do malopre nanesenog metala zavara, pa prevariti sa te druge strane).

S obzirom na masu felne i činjenicu da retko koji majstor ima TIG AC/DC aparat od 400A ili veći, predgrevanje je sa jedne strane blagorodno zbog bolje penetracije i izbegavanja grešaka zavarivanja. Ali pošto je točak okrugao, pogrešno ga je grejati samo u zoni zavarivanja već ga treba grejati celog, da bi se izbeglo stvaranje napona između toplog i hladnog dela. Sa druge strane već je rečeno da se može očekivati pad čvrstoće od oko 50%, ali pad čvrstoće je i veći ako se pretera sa ukupnim unosom toplote (predgrevanje + sporo zavarivanje).

Zato je najbolje zavarivanje raditi brzo koristeći moderne invertore i sve blagodeti fokusiranja toplote na što užu zonu i brzo veđenje pištolja tj brenera (korišćenje naoštrenog vrha wolframa umesto loptastog vrha, podešavanje balansa tj čišćenja tek koliko treba, korišćenje veće AC frekvencije, kao i korišćenje asimetričnog AC režima tj nezavisno podešavanje EN amperaže na veću vrednost i podešavanje EP amperaže na manju vrednost).

Mali problemi pri zavarivanju mogu nastati zbog materijala felne. Ako je felna odlivena, desiće se slična situacija kao kod glava, blokova i drugih odlivaka. Prljavština iz mikro pora će sprečavati lepo vezivanje, već će iz materijala „kuvati“. Nema druge nego kao uvek u takvim slučajevma, naneti gusenicu, obrusiti je 75-95% pa onda ponoviti postupak dok se ne đubre ne izvuče na površinu i ne nestane tj dok se ne dobije dobro vezivanje. Kovani i valjani materijali se lako zavaruju, nema „kuvanja“.

Može se naći primer kako je u Kanadi zakonom regulisano zavarivanje felni, a ovde samo kratak izvod:

- Ne sme se zavarivati presek manje debljine od 1.5 mm,

- Radionica mora izvaditi i uvek imati polisu osiguranja za odgovornost za zavarivanje felni od min 2 milona kanadskih dolara,

- Radionica ne sme davati posao podizvođačima koji ne zadovoljavaju pomenuti standard a takođe su odgovorni za rezultat rada tog podizvođača.

- Radionica mora posedovati, kao minimum, od opreme:

* oprema za toplo i hladno ispravljanje,
* aparat za zavarivanje min 250A (prihvata se i TIG i MIG) i drugu pomoćnu opremu za zavarivanje alu felni,
* opremu za ispitavanje prslina,
* CNC mašinu ili drugu mašinu za mašinsku obradu,
* mernu i kalibracijsku opremu,
* poslovođu tj odgovornu osobu sa min 5 godina iskustva na poslovima reparacije alu felni zavarivanjem,
* bar jednog atestiranog zavarivača,
* svake dve godine mora se obaviti sertifikacija zavarivačkog pogona od nezavisne akreditovane sertifikacione kuće koja proverava opremu, poslovođu i atestiranog zavarivača,

 

Uslovi (ukratko) za zavarivanje su:

* Kozmetičke minorne popravke zavarivanjem su dozvoljene na celoj felni.
* Zavarivač mora biti atestiran na jednom od materijala (5083, 5086, 6061) debljine 8 mm, sa potpunom penetracijom (dozvoljeno je obostrano zavarivanje).
* dole su skice dozvoljene i zabranjene zone za zavarivanje.

 

Skica zone zabranjene za zavarivanje

 

Skica poprečnog preseka sa dozvoljenom i zabranjenom zonom za zavarivanje

 

 

Nadam se da ovu pisaniju niste shvatili kao poziv za zavarivanje alu felni već samo kao sagledavanje zanimljive teme.

 

 

I za svaki slučaj, za one koji ne zanju: Nikada ne zavarivati felnu dok je guma na njoj. Unos toplote, znači da će vazduh u gumi početi da se širi, tj da će pritisak porasti. Nekad toliko da može eksplodirati i razneti sve okolo... ima na internetu da se nađu naslovi tipa („... felna ubila radnika tokom zavarivanja...“). Evo izvod iz lista Press (nebitno da li je felna bila aluminijumska ili ne):

 

 

 

NIŠ 23. 04. 2011

 

PRESS

 

TRAGEDIJA POSLE EKSPLOZIJE GUME

 

Felna ubila radnika

 

 

 

D. B. (29) iz Svrljiga, radnik privatne firme „Aksel", poginuo je na radnom mestu dok je popravljao felne na kamionu! Nesrećni radnik je od siline udarca felne preminuo na licu mesta, dok je njegov gazda teško povređen.

 

Nesreća se dogodila u četvrtak po podne, kada je D. B. sa vlasnikom firme pokušavao da zavari felnu, ali je zbog zagrevanja ona izletela iz ležišta i udarila D. B. Nebojša Spasojević, istražni sudija Osnovnog suda u Nišu koji je obavio uviđaj, potvrdio je da je do nesreće došlo usled izletanja felne iz ležišta.

 

- Prema našim saznanjima, do nesreće je došlo prilikom obavljanja radova na točku kamiona. D. B. i još jedna osoba zavarivali su felnu na točku. Došlo je do zagrevanja vazduha u gumi, što je izazvalo porast pritiska, koji je izbacio felnu sa točka. Ona je udarila D. B. u glavu i na mestu ga ubila, dok je čovek koji mu je pomagao prebačen u bolnicu - objasnio je Spasojević, i dodao da je silina udarca felne bila toliko velika da je ona nakon što je ubila radnika probila i krovnu konstrukciju na obližnjem objektu u preduzeću „Aksel".

 

Od siline udarca nesrećni čovek je ostao na mestu mrtav, dok je njegov gazda sa povredama glave prebačen u nišku bolnicu.

 

Druga osoba povređena u ovoj nesvakidašnjoj nesreći najpre je zbrinuta na Klinici za neurohirurgiju.

 

- Pacijent je prebačen na dalje lečenje na Očnu kliniku jer smo mu ustanovili povredu oka - kazao je Aleksandar Igić, dežurni neurohirurg. Povodom ove nesreće nisu se oglasili ni policija niti Inspekcija rada.

 

Slična tragedija dogodila se 30. novembra prošle godine u beogradskom naselju Sopot. Marko Petrović (26) iz sela Ranilovac poginuo je kada je eksplodirala kamionska guma u radionici u ulici Milosava Vlajića 56.