جوشکاری آلومینیوم یکی از چالش برانگیزترین فرآیند جوشکاری است که نیاز به مهارت بالا، ابزار مناسب و همچنین دانش فن بسیار زیادی است؛ چرا که آلومینیوم از فلزات نرم است و هدایت حرارت بالایی دارد، همچنین به دلیل داشتن لایه اکسید سطحی نسبت به فولاد و دیگر فلزات متفاوت رفتار میکند. در این مقاله از پویا صنعت به طور کامل به چیستی آن، ویژگی ها، کاربرد و روش های جوشکاری انواع آن اشاره کردهایم.
آلومینیوم چیست و جوشکاری آلومینیوم چگونه است؟
در جواب سوال جوشکاری آلومینیوم چگونه است، اول باید برایتان توضیح بدهیم که آلومینیوم چیست.
آلومینیوم فلزی با ویژگی های منحصر به فرد خودش است که البته این ویژگی ها باعث شده تا آن در صنایع پرکاربرد شود. این فلز به دلیل داشتن چگالی کم و مقاومت زیاد، برای ما ممکن میسازد تا از آن در ساخت سازههای سبک و در عین حال مقاوم را فراهم کند. در ادامه این مطلب از مقالات پویا صنعت، ویژگی های اصلی آن را برایتان به طور جامع توضیح دادهایم.
ویژگی های اصلی آلومینیوم
- سبکی: جرم آلومینیوم تقریبا هفتاد درصد (70%) از فولاد سبکتر است، به همین دلیل باعث کاهش وزن سازهها میشود.
- هدایت حرارتی بالا: این ویژگی باعث میشود گرما سریع از محل جوشکاری پخش شود، و در نهایت باعث میشود کنترل حرارت در جوشکاری آلومینیوم مهم باشد.
- مقاومت در برابر خوردگی: لایه اکسید طبیعی سطحی، فلز را در برابر رطوبت و عوامل محیطی محافظت میکند.
- چکشخواری و انعطافپذیری: این ویژگی در فلزات بسیار کمیاب است و باعث میشود بتوان با آلومینیوم شکل های پیچیده هندسی ساخت.
- ساخت آلیاژ: این فلز ترکیب پذیری بسیار خوبی دارد برای مثال ترکیب آلیاژی آن با منیزیم، سیلیسیم، مس و دیگر عناصر بسیار کاربردی است.
کاربرد های آلومینیوم
هوافضا
ساخت بدنه هواپیما، بالها و قطعات ساختاری.
خودروسازی
تولید بدنه و قطعات موتوری سبک و مقاوم.
صنعت ساختمان
پنجرهها، درها، نماهای مدرن و سقفهای سبک.
لولهکشی و تجهیزات صنعتی
مخازن، لولهها و تجهیزات حرارتی و مبرد.
صنعت کشتیسازی
بدنه قایقها و کشتیها با مقاومت بالا در برابر خوردگی.
کدام آلیاژ آلومینیوم برای جوشکاری مناسب است؟
در فرآیند جوشکاری آلومینیوم خیلی کم پیش میآید که از آلومینیوم خالص استفاده شود و معمولا از ترکیب آلیاژی آلومینیوم با منیزیم، سیلیسیم و دیگر عناصر استفاده میشود چرا که به دلیل مقاومت بالاتر، آلیاژها در برابر ترک، حفره و تغییر شکل عملکرد بهتری دارند.
سری های رایج آلومینیوم
- سری ۱۰۰۰: تقریباً خالص، مقاومت خوردگی بالا، قابل جوشکاری آسان، اما استحکام پایین.
- سری ۲۰۰۰: حاوی مس، مقاومت بالا، حساس به ترک، جوشکاری دشوارتر.
- سری ۳۰۰۰: حاوی منیزیم، مقاومت خوردگی بالا، مناسب جوشکاری.
- سری ۴۰۰۰: حاوی سیلیسیم، مناسب برای کاربردهای حرارتی، جوشکاری متوسط.
- سری ۵۰۰۰: حاوی منیزیم، مقاومت بالا در برابر خوردگی، جوشکاری آسان و مقاوم.
- سری ۶۰۰۰: حاوی منیزیم و سیلیسیم، جوشکاری نسبتاً آسان، کاربرد صنعتی وسیع.
- سری ۷۰۰۰: حاوی روی، مقاومت بسیار بالا، حساس به ترک، جوشکاری سخت.
آلیاژ های پرکاربرد در جوشکاری
- ۵۳۵۶: مناسب آلومینیوم سری ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰، مقاومت کششی و برشی بالا، مناسب برای قطعات آنودایز شده.
- ۴۰۴۳: مناسب سری ۶۰۰۰ و بعضاً ۲۰۰۰ یا ۳۰۰۰، مقاومت در برابر ترک، ظاهر جوش روشن و زیبا، حوضچه جوش روان.
انواع سیم جوش در جوشکاری آلومینیوم
سیم جوش (TIG (Rod
جوشکاری آلومینیوم با سیم TIG شامل میله های بلند با قطر و اندازه های متفاوت است که خیلی آرام به حوضچه جوش وارد شده و باعث کنترل حرارت میشود. در این حالت ما جوشی بسیار تمیز و با کیفیت خواهیم داشت که مخصوصا برای ورق های نازک آلومینیوم مناسب است.
سیم جوش (MIG (Wire
جوش آلومینیوم با سیم MIG شامل کلاف های سیم آلومینیوم است که در دستگاه MIG با تغذیه اتوماتیک وارد حوضچه جوش میشوند. این روش سرعت بالاتری دارد و برای قطعات ضخیمتر مناسب است، اما ظاهر جوش به تمیزی TIG نیست.
نکات مهم درباره سیم جوش در جوشکاری آلومینیوم
حفظ و نگهداری
جوشکاری آلومینیوم نیازمند نگهداری صحیح سیم جوش است چرا که سیم ها به رطوبت و شرایط جوی بسیار حساس هستند و باید در محیطی با آب و هوای خشک و تقریبا گرم نگهداری شوند.
مطابقت سیم جوش با آلیاژ
جوشکاری آلومینیوم موفق نیازمند مطابقت سیم جوش با فلز پایه است تا از ترک و حفره جلوگیری شود.
انتخاب قطر سیم
جوشکاری آلومینیوم بسته به ضخامت قطعه و روش جوشکاری (TIG یا MIG)، نیاز به انتخاب قطر مناسب سیم دارد تا کیفیت و نفوذ جوش حفظ شود.
انواع جوشکاری آلومینیوم
جوشکاری TIG
- مزایا: کیفیت بالا، ظاهر تمیز، کنترل دقیق حرارت، مناسب ورقهای نازک.
- معایب: سرعت کم، یادگیری دشوار، تجهیزات گرانتر.
- ویژگیها: استفاده از جریان AC برای حذف اکسید، کنترل کامل بر حرارت، امکان استفاده از الکترود تنگستن خالص.
جوشکاری MIG
- مزایا: سرعت بالا، مناسب قطعات ضخیم، یادگیری آسانتر، هزینه کمتر.
- معایب: کیفیت و ظاهر کمتر نسبت به TIG، کمتر مناسب ورق نازک.
- ویژگیها: استفاده از تفنگ فشار/کششی، امکان استفاده از پالس MIG برای کنترل حرارت، انتخاب گاز آرگون یا مخلوط هلیوم/آرگون.
جوشکاری SMAW و FCAW
- (SMAW (Stick: برای تعمیرات سریع، کیفیت پایین، حساس به رطوبت و نیاز به جریان بالاتر.
- FCAW: سیم هسته پودری تأییدشده برای آلومینیوم در دسترس نیست، معمولاً برای لحیمکاری یا کاربردهای خاص.
جوشکاری لیزری و پرتو الکترونی
- برای کاربردهای صنعتی و دقیق، کمترین تغییر شکل حرارتی و امکان جوشکاری اتوماتیک با کیفیت بالا.
آمادهسازی سطح و تجهیزات
تمیز کردن آلومینیوم
- به کارگیری برس ضد زنگ جهت برداشتن لایه اکسید شده
- عدم استفاده از سنباده یا دستگاه هایی که اکسید را به درون فلز نفوذ میدهد
- پاکسازی آلودگی ها، گرد و غبار، روغن و سایر کثیفی ها
انتخاب گاز محافظ
- همانطور که جوش آرگون بسیار پرکاربرد است، گاز آرگون هم یکی از بهترین محافظان جوش است.
- برای قطعات ضخیم میتوان مخلوط آرگون-هلیوم را به کار گرفت
راهاندازی دستگاه جوشکاری
- TIG: تنظیم آمپر، فرکانس AC، توپ کردن الکترود تنگستن
- MIG: تمیز کردن غلطکها و نازل، استفاده از غلطکهای U شکل مخصوص آلومینیوم، تنظیم ولتاژ و سرعت سیم
نکات مهم در جوشکاری آلومینیوم
- قبل از شروع فرآیند جوشکاری حتما فلز را گرم کنید
- دما و سرعت را به طور کامل کنترل کنید
- زاویه مشعل طبق استاندارد باید 15 درجه باشد
- از جریان AC در TIG برای تمیزکاری حوضچه جوش استفاده کنید
- جوش را به درستی پایان دهید تا بتعث ترک یا ایجاد حفره نشود
مشکلات رایج در جوشکاری آلومینیوم و راه حل هایشان
- ترکها: کنترل سرد شدن و پیشگرم کردن، انتخاب سیم جوش مناسب
- حفرهها: تمیز کردن سطح و کنترل گاز محافظ
- سوختن از طریق: کنترل حرارت و سرعت حرکت
- اکسیداسیون: پوشش مناسب گاز محافظ و تمیزکاری قبل از جوش
روش های تست کیفیت جوش و استانداردها
- آزمونهای غیرمخرب (NDT) مانند رادیوگرافی، اولتراسونیک، مایع نافذ
- تست کشش و سختی برای ارزیابی مقاومت مکانیکی
- بررسی ترک، حفره و نفوذ جوش
سوالات متداول درباره جوشکاری آلومینیوم
۱. جوشکاری آلومینیوم چیست و چرا با جوشکاری فولاد متفاوت است؟
جوشکاری آلومینیوم فرآیندی برای اتصال قطعات آلومینیومی است که به دلیل هدایت حرارتی بالا، نرمی فلز و وجود لایه اکسید سطحی، نیازمند تکنیکها و تجهیزات خاص است و نسبت به فولاد حساستر است.
۲. بهترین روش جوشکاری آلومینیوم کدام است؟
جوشکاری آلومینیوم معمولاً با روشهای TIG و MIG انجام میشود. TIG برای جوشهای باکیفیت و دقیق مناسب است، در حالی که MIG سرعت بالاتری دارد و برای قطعات ضخیمتر کاربرد دارد.
۳. چه آلیاژهای آلومینیوم برای جوشکاری مناسب هستند؟
جوشکاری آلومینیوم روی آلیاژهای سری ۱۰۰۰، ۳۰۰۰، ۴۰۰۰، ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ به خوبی انجام میشود. آلیاژهای سری ۲۰۰۰ و ۷۰۰۰ معمولاً چالش بیشتری دارند و نیاز به تکنیکهای ویژه دارند.
۴. چه فلز پرکنندهای برای جوشکاری آلومینیوم استفاده میشود؟
جوشکاری آلومینیوم معمولاً از فلزات پرکننده ۴۰۴۳ و ۵۳۵۶ استفاده میکند. ۴۰۴۳ برای آلیاژهای سری ۶۰۰۰ مناسب است و جوشهای روشن و مقاوم ایجاد میکند، در حالی که ۵۳۵۶ برای قطعات آنودایز یا تحت استرس مناسبتر است.
۵. چه گازی برای جوشکاری آلومینیوم استفاده میشود؟
جوشکاری آلومینیوم معمولاً با گاز آرگون ۱۰۰٪ انجام میشود. در شرایط خاص، مخلوط آرگون/هلیوم برای افزایش نفوذ جوش و سرعت استفاده میشود.
۶. آیا پیشگرم کردن آلومینیوم ضروری است؟
جوشکاری آلومینیوم برای قطعات ضخیم نیازمند پیشگرم است تا از ترک خوردگی و تغییر شکل جلوگیری شود. اما پیشگرم بیش از حد میتواند خواص مکانیکی فلز را کاهش دهد.
۷. چه مشکلات رایجی در جوشکاری آلومینیوم وجود دارد؟
جوشکاری آلومینیوم میتواند با ترکها، حفرهها، سوختن از طریق و اکسیداسیون مواجه شود. کنترل حرارت، آمادهسازی سطح و انتخاب سیم و گاز مناسب برای جلوگیری از این مشکلات ضروری است.
۸. تفاوت جوشکاری TIG و MIG آلومینیوم چیست؟
جوشکاری آلومینیوم با TIG کنترل بالاتری روی حوضچه جوش دارد و جوشهای تمیز و دقیق تولید میکند. MIG سرعت بالاتری دارد و برای تولید انبوه و قطعات ضخیم مناسبتر است، اما ظاهر جوش به تمیزی TIG نیست.
۹. آیا جوشکاری با الکترود دستی برای آلومینیوم توصیه میشود؟
جوشکاری آلومینیوم با الکترود دستی امکانپذیر است، اما دشوار است و جوش نهایی کیفیت پایینتری نسبت به TIG و MIG دارد. معمولاً فقط برای تعمیرات فوری در محل استفاده میشود.
۱۰. چگونه میتوان کیفیت جوش آلومینیوم را تضمین کرد؟
جوشکاری آلومینیوم موفق نیازمند تمیزکاری دقیق سطح، انتخاب صحیح سیم و گاز، کنترل حرارت و تکنیک مناسب است. رعایت این نکات باعث کاهش ترک، حفره و اکسیداسیون و افزایش دوام جوش میشود.
نظر بدهید