آیا قصد دارید قدم در راه جوشکاری آلومینیوم بگذارید؟
اگر با سوالات بی شماری مانند چگونگی جوشکاری آلومینیوم، سیم جوش مناسب آن، مراحل و نحوه جوشکاری آلومینیوم، انواع روش‌های جوش و غیره مواجه شده‌اید، تا پایان این مقاله با ایران پلی کرافت همراه شوید تا به تمامی سوالات شما پاسخ دهیم.
علت سخت بودن جوشکاری آلومینیوم چیست؟
سخت بودن جوشکاری آلومینیوم نسبت به سایر فلزات، ناشی از علل زیر است:
- ویژگی‌های خاص آلومینیوم جوشکاری آلومینیوم به دلیل خصوصیات خاص این فلز و تفاوت‌های آن با فلزات آهنی می‌تواند مشکلاتی را به همراه داشته باشد. برخی از آلیاژهای آلومینیوم نیازمند استفاده از فلز پرکننده یا فیلر جوش هستند. استفاده از فلز پرکننده مناسب برای جوشکاری آلومینیوم بسیار حائز اهمیت است. انتخاب نادرست فلز پرکننده می‌تواند منجر به ترک خوردگی و ناکارآمدی جوش شود. بنابراین، بررسی و انتخاب فلز پرکننده مناسب بر اساس آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده ضروری است.
- مقاومت الکتریکی کمتر آلومینیوم نسبت به فلزات آهنی از طرف دیگر نوع سیستم تغذیه جوش نیز برای جوشکاری آلومینیوم اهمیت دارد. آلومینیوم دارای مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به فلزات آهنی است و این باعث می‌شود که نیروی لازم برای تغذیه سیم جوش به آلومینیوم کاهش یابد. استفاده از سیستم‌های محرک ویژه در دستگاه تعذیه سیم مکانیکی می‌تواند به افزایش کارایی جوشکاری آلومینیوم کمک کند. در غیر این صورت، ممکن است جوشکاری با مشکلاتی مانند آسیب و پیچ و خم در آلومینیوم همراه شود.
- هدایت حرارتی بالای آلومینیوم یکی دیگر از عواملی که موجب شده است تا جوشکاری آلومینیوم دشوار به نظر برسد این است که حرارت در جوشکاری آلومینیوم به دلیل هدایت حرارتی بالای آلومینیوم پخش بسیار خوبی دارد. این موضوع می‌تواند منجر به ایجاد چاله‌های جوش بزرگتر شود که برای جوشکاری دقیق و مقاومت مناسب جوش مشکلاتی ایجاد می‌کند. بنابراین، پس از جوشکاری، چاله‌های جوش باید به درستی پر شوند تا جوش قوی و مقاوم حاصل شود.
- واکنش سریع آلومینیوم با اکسیژن هوا به علاوه آلومینیوم سریعاً با اکسیژن هوا واکنش می‌دهد و یک لایه اکسیدی روی سطح خود تشکیل می‌دهد. این لایه اکسیدی مانع از جریان حرارت به جوش می‌شود و همچنین تمامیت جوش را به خطر می‌اندازد. بنابراین، قبل از جوشکاری آلومینیوم، لایه اکسیدی باید با استفاده از روش‌های تمیزکاری شیمیایی یا فیزیکی مانند مکانیکی کاهش یابد تا جوشکاری به خوبی انجام شود.
انواع روش‌های جوشکاری آلومینیوم
در جوشکاری آلومینیوم می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد. در زیر توضیحاتی درباره هر یک از این روش‌ها را به شما ارائه می‌کنیم:
-
جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی
این روش شامل استفاده از قوس الکتریکی برای نیروی حرارتی و الکتریکی جوشکاری است. در این روش، یک الکترود مثبت و یک الکترود منفی در نزدیکی قطعات آلومینیوم قرار می‌گیرند و با برقراری قوس الکتریکی بین آنها، حرارت بالا تولید می‌شود که باعث ذوب شدن قطعات آلومینیوم و ایجاد جوش می‌شود. این روش معمولاً با استفاده از فیلر جوش صورت می‌گیرد. -
جوشکاری آلومینیوم با لیزر
در این روش، از نور لیزر برای ایجاد نیروی حرارتی بر روی قطعات آلومینیوم استفاده می‌شود. لیزر به صورت متمرکز و با تمرکز بالا بر روی نقطه‌ای از سطح آلومینیوم تابانده می‌شود و باعث ذوب شدن قطعات و ایجاد جوش می‌شود. این روش برای جوشکاری دقیق و صحیح آلومینیوم استفاده می‌شود. -
جوشکاری آلومینیوم با پرتو الکترونی
در این روش، از پرتوهای الکترونی برای تولید حرارت و ذوب کردن قطعات آلومینیوم استفاده می‌شود. پرتوهای الکترونی با سرعت بالا به سمت قطعات آلومینیوم ارسال می‌شوند و با برخورد با سطح آنها، حرارت بالا تولید می‌شود که باعث ذوب شدن و جوشکاری آلومینیوم می‌شود. این روش معمولاً در صنایع پیشرفته و خودکار استفاده می‌شود. -
جوشکاری آلومینیوم با جوش اصطکاکی
در این روش، قطعات آلومینیوم توسط فشار و اصطکاک بین دو قطعه در حرکت چرخان، با هم جوش می‌خورند. این روش برای جوشکاری قطعات نامتقارن یا قطعات با ضخامت مختلف استفاده می‌شود. در جوش اصطکاکی بدون استفاده از فیلر جوش کار می‌شود. -
جوشکاری آلومینیوم با جوش CO2
جوشکاری آلومینیوم با جوش CO2 معمولاً با استفاده از روش MIG (Metal Inert Gas) انجام می‌شود. در این روش، برای اتصال فلزات و حفظ منطقه جوش، از گاز CO2 به عنوان گاز فعال استفاده می‌شود. این گاز فعال در هنگام جوشکاری باعث تولید حرارت بیشتر و ایجاد حفره جوش می‌شود که باعث اتصال قطعات آلومینیوم به یکدیگر می‌شود.
نحوه انجام جوشکاری آلومینیوم
جوشکاری قطعات آلومینیومی مطابق مراحل زیر انجام می‌شود:
- آماده سازی قطعات آلومینیوم قبل از جوشکاری، قطعات آلومینیوم باید آماده شوند. این شامل تمیز کردن سطح قطعات از روغن، چربی و ذرات خارجی است. سپس قطعات باید به درستی تنظیم و تمیز شوند تا به هم متصل شوند.
- انتخاب روش جوشکاری مناسب در برخی موارد، ممکن است نیاز به استفاده از فیلر جوش (ماده جوشکاری) باشد. فیلر جوش می‌تواند آلومینیوم خالص یا آلیاژهای آلومینیوم باشد که با خواص مشابه قطعات جوشکاری سازگار است. بر اساس نوع قطعات، ضخامت و نیازهای جوشکاری، روش مناسب جوشکاری آلومینیوم را انتخاب کنید (مانند قوس الکتریکی، لیزر، پرتو الکترونی و غیره).
- انتخاب دستگاه جوشکاری مناسب و انجام جوش دستگاه جوشکاری باید بر اساس روش انتخاب شده و مشخصات فنی آلومینیوم تنظیم شود. بعد از تهیه قطعات و تنظیم دستگاه، می‌توانید به اجرای جوشکاری بپردازید. در این مرحله، با استفاده از روش انتخاب شده، قوس الکتریکی، لیزر یا پرتو الکترونی بر روی نقطه مورد نظر تمرکز داده شده و قطعات آلومینیوم در نقطه مورد نظر جوش می‌خورند.
- پردازش قطعات جوشکاری شده بعد از اتمام جوشکاری، قطعات باید خنک شوند و از بین بردن ضایعات و راکتان‌های جوشکاری (اگر وجود داشته باشد) نیز ضروری است. سپس قطعات جوشکاری شده ممکن است نیاز به پردازش‌های بیشتری مانند تمیزکاری، صیقل‌دهی و... داشته باشند.
ویژگی‌های مناسب سیم جوش برای جوشکاری آلومینیوم
با توجه به مشخصات مورد نیاز برای جوشکاری آلومینیوم، سیم جوش مناسب برای این کار باید:
- برای ایجاد جوش قوی و مقاوم، الکترود باید دارای رسوب‌گذاری بالا باشد. این به معنی توانایی الکترود در تأمین جریان جوشکاری و رسوب دادن مقدار مناسب جوش بر روی سطح آلومینیوم است.
- همچنین الکترود باید به راحتی قابل استفاده و کنترل باشد. جوشکار باید بتواند به راحتی الکترود را به سطح آلومینیوم برساند و فرایند جوشکاری را با کنترل مناسب انجام دهد.
- آلومینیوم به طور طبیعی تمایل به خوردگی دارد، بنابراین الکترود باید مقاومت مناسبی در برابر خوردگی داشته باشد. این مشخصه می‌تواند با استفاده از روش‌های پوشش‌دهی خاص بر روی الکترود بهبود یابد.
- الکترود باید حساسیت کمتری نسبت به ترک داشته باشد تا جلوگیری از تشکیل ترکها در ناحیه جوشکاری شود. این مشخصه می‌تواند با استفاده از مواد الکترودی با خواص پلاستیکی مناسب و توانایی جذب تغییرات حرارتی بالا بهبود یابد.
چه دستگاه جوشی برای جوشکاری آلومینیوم مناسب است؟
برای انجام این کار بسته به شرایط ممکن است هریک از دستگاه‌های زیر مورد استفاده قرار بگیرند:
- دستگاه جوشکاری TIG در جوشکاری آلومینیوم، دستگاه جوشکاری مناسب بسیار اهمیت دارد. دستگاه جوشکاری گاز بی اثر تنگستن (TIG) به عنوان روش اصلی برای جوشکاری آلومینیوم شناخته شده است. دستگاه TIG با استفاده از یک الکترود تنگستنی غیرقابل ذوب و گاز حفاظتی، معمولاً آرگون، جوش را ایجاد می‌کند.
دستگاه TIG توسط جوشکاران حرفه‌ای به خاطر قابلیت کنترل بالا و دقت در ایجاد جوشکاری‌های پیچیده ترجیح داده می‌شود. این روش به صورت دستی انجام می‌شود و امکان تنظیم جریان جوشکاری، جریان پیشرفته و دمای الکترود را فراهم می‌کند. همچنین، این روش به دلیل ایجاد جوشکاری با کیفیت بالا، قدرت نفوذ خوب و کنترل حرارتی دقیق، به خوبی برای جوشکاری آلومینیوم مناسب است. - دستگاه جوشکاری MIG از طرفی، دستگاه جوشکاری MIG (Metal Inert Gas) نیز می‌تواند برای جوشکاری آلومینیوم استفاده شود. با این روش، سیم جوش آلومینیوم به طور خودکار تغذیه می‌شود و با استفاده از گاز حفاظتی (معمولاً آرگون)، جوش ایجاد می‌شود. اما برای جوشکاری آلومینیوم با دستگاه MIG، توجه به تنظیمات دقیق جریان جوشکاری، جریان پیشرفته و تغییرات دما بسیار مهم است.
اگر شما به عنوان یک کاربر عادی و غیرحرفه‌ای قصد جوشکاری آلومینیوم را دارید، دستگاه TIG احتمالاً به دلیل کنترل بالا و سهولت استفاده کمیابتر است. اما اگر تجربه و مهارت کافی در جوشکاری دارید و به جوشکاری آلومینیوم در سطوح پیچیده علاقه‌مند هستید، دستگاه TIG انتخاب مناسبی خواهد بود.
نکاتی که در جوشکاری آلومینیوم باید به آنها توجه کرد
در جوشکاری آلومینیوم باید نکات زیر را در نظر داشته باشید:
- پوشش الکترود قابلیت جذب رطوبت را دارد، بنابراین آن را در محل مناسب خود نگهداری کنید.
- در صورتی که الکترودها مرطوب شدند، می‌توانید آنها را با حرارت حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد خشک کنید.
- ضخامت آلیاژ و آلومینیوم مورد جوشکاری باید یکسان باشد.
- زاویه الکترود نسبت به صفحه آلومینیوم در زمان جوشکاری باید ۴۵ درجه باشد.
- قبل از جوشکاری، الکترود و صفحه مورد نظر را با فرچه‌های سیمی یا کاغذی سمباده کشیده و تمیز کنید.
- طول قوس جوشکاری باید بسیار کوتاه باشد، به خصوص برای آلیاژهای آلومینیوم.
- قطعات با ضخامت کمتر از ۲ میلیمتر بهتر است با جوش اکسیژن یا استیلن جوش داده شوند.
- استفاده از گرد مخصوص جوشکاری مقاومت جوش را افزایش می‌دهد و سرعت عمل را افزایش می‌دهد.
- در صورت ضخامت تقریباً ۲۰ میلیمتر برای ورقه‌های آلومینیوم، درجه حرارت حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد برای منعطف شدن مناسب است.
- هنگام تعویض الکترود، محل جوشکاری را تا حدود ۳ سانتیمتر پاکسازی کنید.
تمام این نکات به منظور بهبود عملکرد و کیفیت جوشکاری آلومینیوم با برق مورد توجه قرار می‌گیرند.
عیوبی که در جوشکاری آلومینیوم شایع هستند
در ادامه برخی از عیوب رایج در جوشکاری آلومینیوم را عنوان کرده‌ایم:
- عیوب هندسی عیوب هندسی عبارت‌اند از:
- ناهم‌ترازی سطح این عیب به معنای عدم هموار بودن سطح جوش است و می‌تواند توسط عدم تطبیق درست بین قطعات، عدم پایداری الکترود، یا عدم تراز بندی صحیح قطعات ایجاد شود.
- انحنا این عیب به معنای انحنای غیرمطلوب در سطح جوش است و می‌تواند به علت تنش‌های داخلی، تغییر شکل قابل توجه قطعات، یا عدم تطبیق درست بین قطعات ایجاد شود.
- عیوب داخلی عیوب داخلی عبارت‌اند از:
- ناخالصی وجود ذرات خارجی مانند خاک، روغن، چربی، رسوبات و جوشکاری‌های قبلی در سطح جوش، می‌تواند به ناخالصی‌ها منجر شود و کاهش استحکام مکانیکی جوش را ایجاد کند.
- تاول تاول‌ها به خطوط ریز در ساختار جوش اطلاق می‌شوند که می‌تواند به علت حرارت بالا، سرعت جوشکاری نامناسب، یا ترکیب این دو ایجاد شود و استحکام مکانیکی جوش را کاهش دهد.
- اتصال ضعیف در صورت عدم اتصال کامل بین قطعات، می‌تواند خسارت جوش را ایجاد کند و استحکام مکانیکی را کاهش دهد.
این عیوب می‌توانند در بارگذاری استاتیک تأثیر داشته باشند که ممکن است سبب کاهش استحکام مکانیکی شود. همچنین، در بارگذاری دینامیک، عیوب دیگری نیز تأثیر منفی خواهند داشت که ممکن است باعث شکست جوش شوند و استحکام مکانیکی را کاهش دهند.
آیا همه آلیاژهای آلومینیوم قابلیت جوش پذیری دارند؟
نه همه آلیاژهای آلومینیوم قابلیت جوشکاری با روش‌های قوس الکتریکی تحت گاز تنگستن (GTAW) و قوس الکتریکی (GMAW) را دارند و نه همه آلیاژهای سری‌های مختلف آلومینیوم برای جوشکاری قوسی مناسب هستند.
به طور کلی، آلیاژهای سری ۱۰۰۰، ۳۰۰۰، ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ اغلب قابلیت جوشکاری با روش‌های قوس الکتریکی تحت گاز تنگستن و قوس الکتریکی را دارند. این آلیاژها شامل آلومینیوم خالص (۱۰۰۰ سری) و آلیاژهایی با اضافه کردن عناصر مثل منگنز، سیلیسیم و منیزیم هستند.
اما آلیاژهای سری ۲۰۰۰ و ۷۰۰۰ برخی از آلیاژهای این سری مانند آلومینیوم ۲۲۱۹ و ۷۰۲۰ استثنا هستند، اکثراً قابلیت جوشکاری با روش‌های قوس الکتریکی تحت گاز تنگستن و قوس الکتریکی را ندارند. در این آلیاژها، به دلیل اکسیداسیون سریع (سوختن) آلومینیوم تحت تأثیر هوا قرار می‌گیرند، بنابراین برای جلوگیری از اکسیداسیون و حفظ کیفیت جوش، باید جوشکاری با استفاده از گازهای محافظ مانند آرگون، هلیم یا مخلوطی از این دو گاز صورت گیرد.
کدام آلیاژهای آلومینیوم برای جوشکاری مناسب هستند؟
برای جوشکاری آلومینیوم، برخی از آلیاژهای خاص اغلب برای این منظور استفاده می‌شوند. در زیر فهرستی از آلیاژهای آلومینیوم را برای جوشکاری ارائه می‌دهیم:
- آلومینیوم سری ۱۰۰۰
- آلومینیوم سری ۳۰۰۰
- آلومینیوم سری ۵۰۰۰
- آلومینیوم سری ۶۰۰۰
- آلومینیوم سری ۷۰۰۰
اگر شما نیاز به جوشکاری آلومینیوم دارید، مهم است که مشخص کنید کدام آلیاژ دقیقاً برای کار شما مناسب است. همچنین، توصیه می‌شود قبل از جوشکاری به راهنمایی و دستورالعمل‌های تولید کننده و استانداردهای مربوط به جوشکاری آلومینیوم توجه کنید تا بهترین نتیجه را بدست آورید.
سوالات متداول
-
کدام فرایندهای جوشکاری برای جوشکاری آلومینیوم توصیه نمی‌شوند؟
جوشکاری با الکترودهای فولادی و جوشکاری با الکترودهای آهنگری برای آلومینیوم توصیه نمی‌شوند. -
جوشکاری آلومینیوم در کدام صنایع کاربرد دارد؟
جوشکاری آلومینیوم در صنایع هوا و فضا، خودروسازی، صنایع الکترونیکی، صنایع دریایی و صنعت غذا و نوشیدنی کاربرد دارد. -
بهترین روش جوشکاری آلومینیوم کدام است؟
بهترین روش جوشکاری آلومینیوم بستگی به نیازها و شرایط مختلف دارد و می‌توان روش‌های MIG، TIG، همدما و امواج فلزات را استفاده کرد. -
آیا می‌توان آلومینیوم را به آهن جوش داد؟
مستقیماً آلومینیوم و آهن جوش داده نمی‌شوند، اما می‌توان از روش‌های اتصال مکانیکی مانند استفاده از قطعات و اتصالات میانی برای اتصال آلومینیوم به آهن استفاده کرد.
