Aluminium już od dawna stało się dominującym materiałem, z którego wykonane są zarówno ramy jak i akcesoria rowerowe. Z pozycji lidera wyparta została stal. Niestety obróbka cieplna aluminium przez spawanie lub lutowanie przez wiele lat była niedostępna. Ponadto akcesoria wykonane z aluminium odznaczały się nie tylko lekkością, ale także ceną.
Rowery przeznaczone do odbywania długich wypraw budowane były nadal ze stali. Cóż bowiem z tego, że rower wykonany z aluminium byłby lżejszy, skoro szansa, że gdzieś w sercu Afryki uda się odnaleźć sprzęt, który pozwoli na zespawanie pękniętego aluminiowego bagażnika była bliska zeru.
W ostatnich latach pojawiły się lutowia, które pozwalają na trwałe połączenie aluminiowych elementów nawet w domowych warunkach. Postanowiłem przetestować jeden z nich.
Zapraszam do lektury!
Nazywanie materiału, z którego wykonane są rowerowe akcesoria aluminium jest oczywiście pewnego rodzaju nadużyciem. Aluminium to nazwa pierwiastka chemicznego. Sprzęty i urządzenia, które potocznie nazywamy aluminiowymi są faktycznie wykonane z bardziej lub mniej czystego aluminium. Pozwolę sobie zaryzykować stwierdzenie, że w znakomitej większości są to stopy aluminium i innych pierwiastków.
Dlaczego obróbka cieplna aluminium w domowych warunkach jest trudna?
Przede wszystkim ze względu na temperaturę topnienia, która dla czystego aluminium wynosi 660 °C. To niewiele. Ciężko jest rozgrzać aluminium w taki sposób, by przeszło do fazy płynnej, ale tylko lokalnie, na samym brzegu. Stąd do spawania aluminium stosuje się specjalne maszyny spawalnicze, które pozwalają bardzo precyzyjnie regulować właściwości plazmy. Kolejny problem, to bardzo szybkie utlenianie zewnętrznej warstwy aluminium, które potęguje się w wysokiej temperaturze. Stąd maszyny spawalnicze do aluminium często wymagają osłony gazowej z gazów szlachetnych (np. argonu), która separuje miejsce prowadzenia połączenia od powietrza.
Obok spawania, czyli zespalania połączenia pomiędzy dwoma elementami poprzez nadtopienie i ponowne zestalenie ich brzegów, drugą metodą łączenia jest lutowanie. Lutowanie polega na łączeniu elementów za pomocą spoiwa. Topieniu ulega już tylko lutowie, które rozpływając się po obu łączonych elementach łączy je trwale ze sobą. Jak można się łatwo domyślić temperatura lutowia musi być niższa od temperatury łączonych elementów.
Dlaczego więc nie lutować aluminium? Odpowiedź jest dość banalna: bo przez wiele lat nie było taniego lutowia. Nie potrafiono go wykonać. W ostatnich latach sytuacja się zmieniła i takie lutowie można dostać już prawie wszędzie.
Przykład praktyczny: pęknięty bagażnik.
Postanowiłem skorzystać z postępu i spróbować zlutować w domowych warunkach pęknięty bagażnik rowerowy. Swoją drogą współczesne bagażniki rowerowe w znakomitej większości wykonane są z aluminium i... dosyć często ulegają pęknięciom. Około 10 lat temu próbowałem zespawać pęknięty bagażnik wykonany z aluminium. Szybko się przekonałem, że w całym Trójmieście jest zaledwie kilka punktów, które są wyposażone w stosowne maszyny. W dodatku firmy, które teoretycznie oferują usługę połączenia aluminium przez spawanie w praktyce nastawione są na produkcję seryjną. Wtedy udało mi się zespawać bagażnik wyłącznie dzięki znajomościom w stoczni i dobrej woli pewnego mistrza.
Kolejny bagażnik pękł mi w zeszłym roku. Co być może istotne pękł w dokładnie tym samym miejscu, co bagażnik poprzedni. Podobnie, jak lata temu, najpierw spróbowałem naprawić go wykorzystując swoje znajomości. Tym razem nic to nie dało. Wyobraziłem sobie naiwnie, że skoro aluminium zostało już zaakceptowane jako materiał wykorzystywany w przemyśle samochodowym, to uda mi się odnaleźć stosowny sprzęt w jednym z okolicznych zakładów naprawy samochodów. Niestety nie. Tym sposobem kolejny raz mogłem się przekonać, że wprawdzie jakiś tam postęp jest, to jednak zespawanie bagażnika z aluminium nadal jest sporym problemem.
Co jest potrzebne do lutowania aluminium?
Przede wszystkim palnik na gaz propan butan. Paliwo jest sprzedawane w niewielkich metalowych zbiornikach (tzw. kartuszach). Ich rozmiar został zestandaryzowany, więc jest duża szansa, że zakupiony kartusz będzie pasował do palnika. Kartusze występują w dwóch odmianach: z zabezpieczeniem lub bez. Zabezpieczenie to kulka umieszczona we wnętrzu kartusza. Przypadkowe przebicie kartusza powoduje, że kulka uszczelni otwór. Palnik kosztuje około 50 pln (marzec 2013). Kartusz z gazem 9-15 pln (marzec 2013). Temperatura płomienia mieszaniny gazu propan-butan to 1 700 - 1 800 ºC. Palniki występują w odmianach z zapalnikiem piezoelektrycznym i bez. Zdecydowanie zachęcam do wyboru palników z takim zapalnikiem. Dzięki niemu rozpalenie palnika to zaledwie naciśnięcie odpowiedniego przycisku na obudowie palnika. Różnica w cenie jest niewielka, a wygoda pracy znacznie wzrasta. Do palników można dokupić różnego rodzaje zestawy dysz. Ja ograniczyłem się tylko do podstawowej dyszy.
Oprócz palnika warto zaopatrzyć się w narzędzia, które pozwolą nam na przytrzymanie blisko siebie łączonych elementów. Są to różnego rodzaju cęgi spawalnicze. Okazało się, że trudno jest je nabyć poza specjalistycznymi sklepami z artykułami do spawania. Nieoczekiwanie znalazłem niedrogie komplety (około 25 pln, o ile mnie pamięć nie myli) w... Lidlu.
Potrzebujemy także lutowia. Po obejrzeniu kilku bardzo zachęcających filmików na youtube odnalazłem na Allegro produkty firmy Lepro (www.lepro.com.pl). Wybrałem lutowie o nazwie ALU 8000-2. Kawałek o średnicy około 2 mm i długości 50 cm kosztował mnie 15 pln (marzec 2013) plus koszty przesyłki. Lutowie ma postać srebrnego pręta kolorem przypominającego cynę, ale nieco bardziej sztywnego. Przedstawione poniżej zdjęcia i filmy zostały przygotowane przy wykorzystaniu właśnie tego lutowia. Mam zbyt małe doświadczenie by ocenić, że to lutowie nadaje się jakoś bardziej lub mniej. Po prostu z jego pomocą zrealizowałem postawiony cel.
Jak lutować aluminium?
Kluczem do sukcesu jest odpowiednie rozgrzanie łączonych elementów. Do ich rozgrzania należy posłużyć się palnikiem na gaz propan-butan. Ze złotych rad to w zasadzie tyle. Łączone detale należy rozgrzać do temperatury, która przekroczy temperaturę topnienia lutowia. Sporo zależy od rozmiaru łączonych elementów. Im większe elementy, tym dłużej będzie trwało ogrzewanie i tym większy płomień powinniśmy zastosować. Jeżeli do przytrzymania łączonych elementów wykorzystamy narzędzie, np. cęgi, również one będą musiały osiągnąć temperaturę powyżej punktu topnienia lutowia. Proces ogrzewania może trwać więc długo. Na filmikach dostępnych na youtube osoby posiadające większą wprawę wykorzystują zestaw palników, np. palnik z dużym płomieniem do ogrzewania wstępnego i mniejszy, do podgrzania już samego miejsca spojenia.
Muszę przyznać, że podgrzanie zespalanych elementów do właściwej, nieznanej temperatury, nie jest łatwe. Przykładowo rozgrzanie kilku prętów bagażnika przytrzymywanych cęgami zajęło mi ponad 45 min. Winę za taki stan rzeczy ponosi mój brak doświadczenia i niewystarczająca wielkość płomienia. Poniżej film pokazujący sposób podgrzewania łączonych elementów. Co jakiś czas zbliżałem lutowie do łączonych elementów i sprawdzałem, czy się nie rozpływa. W domowych warunkach jest to w zasadzie jedyny sposób na sprawdzenie, czy łączone elementy osiągnęły wymaganą temperaturę. No chyba, że ktoś z czytelników dysponuje pirometrem.
Niestety nie udało mi się uwiecznić na filmie właściwego momentu lutowania. W pewnym momencie lutowie po przytknięciu i przyciśnięciu do łączonych elementów zaczęło płynąć. W szczelinę pomiędzy łączonymi elementami wcisnąłem tyle lutowia, ile tylko się dało. Nadmiar lutowia utworzył grudki, które po ostygnięciu zeszlifowałem pilnikiem.
W Internecie można napotkać rozbieżne opinie co do oczyszczania łączonych powierzchni. Moim zdaniem na pewno warto jest wstępnie oszlifować np. papierem ściernym. Nie stosowałem bardziej zaawansowanych metod, takich jak np. oczyszczanie łączonych powierzchni stosownym rozpuszczalnikiem. Ograniczyłem się do bardzo zgrubnego, mechanicznego oczyszczenia łączonych powierzchni.
Bagażnik wykorzystuję z powodzeniem do dnia dzisiejszego. Zlutowane miejsce nadal nie pękło, a bagażnik był wykorzystywany dzień w dzień przez 6 miesięcy. Stąd wnoszę, że uzyskane połączenie jest solidne. Jak dla mnie lutowanie aluminium jest już możliwe w domowych warunkach, co samodzielnie potwierdziłem.
Dosłownie przed kilkoma dniami lutowie do łączenia aluminium odnalazłem na półce w sklepie Castorama co pozwala stwierdzić, że lutowanie aluminium niemal dotarło pod strzechy. Tym razem lutowie miało postać prętów. W paczce znalazło się 5 prętów o średnicy 3 mm i długości 333 mm. Temperatura topnienia 480 ºC. Zakupiłem jedno opakowanie, ale jeszcze nie miałem okazji go wypróbować. Cena takiego opakowania to 29 pln (wrzesień 2013).
Wydaje się, że około metrowy zestaw lutowia do aluminium powinien stać się obowiązkowym wyposażeniem każdego turysty rowerowego, który wybiera się w dłuższą podróż. Szansa, że nawet gdzieś w Afryce uda nam się znaleźć palnik na gaz jest bowiem wielokrotnie większa niż szansa na odnalezienie maszyny spawalniczej.