جوشکاری آلومینیوم (صفر تا صد)
جوشکاری آلومینیوم
این روز ها مشاغل زیادی در سطح جامعه وجود دارد از جمله این مشاغل که شاید کمتر در سطح شهر دیده شود؛ جوشکاری می باشد. که ما قصد داریم در این مقاله راجع به انواع روش های جوشکاری آلومینیوم صحبت کنیم.
بهتراست قبل از شروع به خواندن این متن، مقاله صفر تا صد جوشکاری را در سایت آروا بخوانید تا اطلاعات اولیه راجع به جوشکاری داشته باشید. در ادامه این مقاله از توضیحات ویژگی های آلومینیوم گرفته تا انواع روش هایی که با آن می توان جوشکاری آلومینیوم را انجام داد؛ بررسی می کنیم.
آلومینیوم چیست و چه ویژگی هایی دارد؟
آلومینیوم یکی از فلزات رنگین (غیر آهنی) و آلیاژ های فراوان به حساب می آید به همین دلیل مصارف زیادی دارد و در صنعت بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. داشتن اطلاعات کامل و جامع در رابطه با نحوه جوش پذیری آلومینیوم می تواند نقش موثری در کیفیت کار جوشکار داشته باشد. آلومینیوم یکی از فلزات فراوان و به رنگ سفید است که با داشتن قابلیت جوش پذیری و انعطاف بالا، یکی از کاربردی ترین فلزات در صنعت محسوب می شود.
بیشتر بخوانید: بهترین فلزات برای جوشکاری
از دیگر ویژگی های این فلز پر مصرف می توان به هدایت الکتریکی و حرارتی آن اشاره کرد که مزیت های زیادی را به همراه دارد؛ از جمله مزایا این ویژگی این است که در زمان مجاورت آلومینیوم با حرارت لایه ای به نام اکسید آلومینیوم که مقاومت بالایی در برابر گاز و مایعات دارد؛ ایجاد می شود که یک لایه محافظتی بسیار قوی است و از نفوذ مایعات و گاز ها به درون یا بیرون آن جلوگیری می کند.
از اطلاعات مفیدی که یک جوشکار در زمینه جوش پذیری آلومینیوم باید بداند، درجه ذوب آن است که حدود ۶۵۸ درجه سانتی گراد می باشد. البته بهتر است بدانید که درجه ذوب اکسید آلومینیوم چیزی در حدود سه برابر عدد عنوان شده یعنی ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد است که موجب مقاومت بالای آن در برابر نشت و نفوذ می باشد.
در زمان جوشکاری آلومینیوم باید به چه نکاتی توجه کرد؟
همانطور که می دانید برای انجام هر کاری لازم است اصول اولیه آن را بدانید، برای جوشکاری آلومینیوم نیز می بایست با کلیه اصول مقدماتی آن آشنا باشید. نکات مهمی در این زمینه وجود دارد که در ادامه به آن ها می پردازیم.
- نکته اول:
اطلاع از جنس و قابلیت های آلیاژ های مختلف آلومینیوم دارای اهمیت است. در آلیاژ های مختلف، نقطه حرارتی است که سبب انعطاف پذیری آن ها می شود که به همین علت است که تمام آلیاژها را نمی توان به یک روش و میزان حرارت مشترک، منعطف ساخت. معمولا به روش قوس الکتریکی می توان آلومینیوم را جوشکاری کرد؛ ناگفته نماند که در هر آلیاژی امکان استفاده از این روش نیز وجود ندارد.
- نکته دوم:
شناخت آلیاژ های آلومینیوم برای انتخاب نوع جوشکاری مناسب نیز دارای اهمیت است. تقریبا تمامی آلیاژ هایی که در سری ۱۰۰۰، ۳۰۰۰، ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ قرار دارند را می توان با استفاده از روش جوشکاری قوسی، جوشکاری کرد اما دیگر آلیاژ های آلومینیوم که در دسته سری های ۲۰۰۰ و ۷۰۰۰ قرار دارند، این قابلیت جوشکاری را ندارند البته در این دو سری نیز استثناهایی وجود دارد و آلیاژ ۲۲۱۹ و ۷۰۲۰ را می توان به روش قوس الکتریکی جوشکاری کرد.
کدام آلیاژ های آلومینیوم برای جوشکاری مناسب هستند؟
همانطور که عنوان شد آلومینیوم یکی از فلزات رنگین حساب می شود و جوشکاری فلزات رنگین نکات و اصول خود را دارد. برای جوشکاری آلومینیوم از آلیاژهای زیادی می توان استفاده کرد که به عنوان فلز پرکننده نیز شناخته شده اند. این فلزات دارای دسته بندی های مختلفی هستند که هر یک خواص مخصوص به خود را دارند.
در ادامه با ما همراه باشید تا برخی از این آلیاژها را به شما معرفی کنیم اما پیش از آن لازم است بدانید که در انتخاب فیلر جوشکاری (فلز پرکننده) دو فاکتور مهم وجود دارد.
- وجود یک، بستر جوش که سالم و بدون ترک باشد تا بتوان پس از جوشکاری از آن استفاده کرد.
- داشتن استحکامات مکانیکی کافی
آلیاژهای سری ۱۰۰۰
در ساختار این آلیاژها عمدتاً درصد زیادی آلومینیوم خالص به کار رفته شده و همین امر سبب ایجاد یک ساختار ضعیف می شود، این آلیاژها هم داکتیلیته (سختی) بالایی در مقابل خوردگی و هم قابلیت جوش پذیری بالایی دارند، به طور کلی از فیلر ۱۱۰۰ برای جوش دادن آن ها استفاده می شود.
آلیاژ های سری ۲۰۰۰
ترکیب دو فلز آلومینیوم و مس هستند که معمولاً قابلیت جوش پذیری پایینی دارند و برای ماشین کاری بسیار مناسب هستند، فرم و انعطاف پذیری آنها بسیار پایین است و از دوام و مقاومت کمتری در مقابله با خوردگی برخوردار هستند. از آلیاژهای سری ۲۰۰۰ در صنایع هوافضا بسیار زیاد استفاده می‌شود.
آلیاژ های سری ۳۰۰۰
ترکیبی از آلیاژهای آلومینیوم و منگنز هستند که استحکام بالایی در مقابله با خوردگی دارند و از انعطاف، شکل پذیری و حتی جوش پذیری بالایی برخوردار هستند. این آلیاژها معمولاً در مبدل های حرارتی و سیستم های تهویه هوا استفاده می شوند.
آلیاژ های سری ۴۰۰۰
در تهیه این نوع آلیاژ از آلومینیوم و سیلیکون استفاده می شود، گفتنی است که سیلیکون نقطه ذوب پایینی دارد به همین دلیل در ساخت سیم جوش ها از آلیاژهای ۴۰۰۰ استفاده می شود و به عنوان یک فیلر شناخته شده اند، البته بیشتر کاربرد آنها به عنوان فلز پایه است.
آلیاژ های سری ۵۰۰۰
سری ۵۰۰۰ ترکیبی از آلومینیوم و منیزیم هستند که ویژگی های بارز آن ها استحکام و دوام زیاد در برابر خوردگی، شکل پذیری، انعطاف پذیری و جوش پذیری است و معمولاً برای فیلر های مختلف از آن استفاده می شود.
آلیاژهای سری ۶۰۰۰
این سری از آلیاژ ها ترکیبی از فلز آلومینیوم، منیزیم و سیلیکون است که ویژگی‌ها و خواص مربوط به خود را دارند. این نوع آلیاژ ها دارای استحکام متوسطی هستند اما در برابر خوردگی ها، دوام و مقاومت بالایی را از خود نشان می دهند و به شکل خیلی ساده منعطف و شکل پذیر هستند.
از کاربردهای آلیاژهای سری ۶۰۰۰ می‌توان به سازه های ساختمانی اشاره کرد و معمولاً در اکستروژن ها مورد استفاده قرار می گیرند؛ بهتر است بدانید که آلیاژهای سری ۶۰۰۰ در برخورد با دماهای بالا قابلیت ترک خوردن دارند.
آلیاژ های سری ۷۰۰۰
گروه آلومینیوم، روی و منیزیم و همچنین گروه آلومینیوم، روی و مس استحکام و دوام بالایی در برابر خوردگی دارد و مقاومت این محصول در برابر انعطاف پذیری سبب شده که به سادگی قابل شکل پذیری نباشد، به همین دلیل معمولا در صنایع هوافضا کاربردهای زیادی دارند با توجه به اینکه به سادگی ترک می‌خورند امکان جوش زدن وجود ندارد. البته در همه جا استثنائات وجود دارد و آلیاژ ۷۰۰۳، ۷۰۰۵ و ۷۰۳۹ قابل جوش زدن با فیلر ۵۳۵۶ هستند.
آشنایی با انواع روش های جوشکاری آلومینیوم
از انواع مختلف جوشکاری برای جوشکاری آلومینیوم می توان استفاده کرد. که در ادامه تمام روش های جوشکاری را بیان می کنیم و هر کدام را برایتان توضیح می دهیم.
- جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی
- جوشکاری آلومینیوم با لیزر
- جوشکاری آلومینیوم با پرتو الکترونی
- جوشکاری آلومینیوم با جوش اصطکاکی
- جوشکاری آلومینیوم با جوش CO2
۱. جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی
جوشکاری قوس الکتریکی (جوش آلومینیوم با برق) به وسیله الکترود های مخصوص انجام می شود که ۹۵ درصد آلومینوم و ۵ درصد سیلسیم دارند که حتماً قطر الکترود باید متناسب با ضخامت کار انتخاب شود. این نوع جوشکاری به دو روش TIG و MIG صورت می گیرد که در ادامه توضیح می دهیم.
- جوشکاری TIG یا الکترود های ثابت
جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود ثابت یا همان جوشکاری تیگ یکی از روش‌های موثر در جوشکاری آلومینیوم می باشد که بر اساس این روش یک قوس الکتریکی ما بین الکترود ثابت و قطعه مورد نظر قرار می گیرد.
توجه کنید که در حین اتصال این دو بخش به هم، حتماً لازم است که از یک گاز خنثی مانند آرگون استفاده شود تا بتوان از عملیات ذوب الکترودها و اکسیداسیون محافظت کرد. پس از انجام عملیات فوق یک مفتول آلومینیومی باید حتماً توسط جوشکار یا اپراتور به محل جوش زدن اضافه شود تا بتوان فضای خالی را پرکرد و ماده مذاب را تقویت کرد.
توجه داشته باشید در این روش جوشکاری برای آلومینیوم حتماً از جریان متناوب AC استفاده شود این در حالی است که برای ورق های فولادی حتماً از جریان مستقیم DC استفاده می کنند.
همانطور که در مطالب فوق گفتیم این روش از جوشکاری متناسب با ورقه هایی با ضخامت ۱ تا ۶ میلیمتر می باشد و بهتر است بدانید که عملیات جوشکاری تیگ کاملاً اتوماتیک انجام نمی‌شود و حتماً اپراتور باید در انجام آن دخیل باشد. این در حالی است که تجهیزات DC که معمولاً برای ورقه های ضخیم تر (به جز استثنائات) استفاده می شود کاملا اتوماتیک و توسط ربات انجام خواهد شد.
- جوشکاری MIG یا الکترود های مصرفی
در این روش جوشکاری آلومینیوم به روش دستی و نیمه اتوماتیک جوشکاری می شود، از مهمترین تجهیزات به کار رفته در این روش استفاده از یک سیم جوش (مقاله سیم جوش چیست را بخوانید.) به عنوان الکترود است که دور یک حلقه پیچیده می شود و یک سر آن به تفنگ جوشکاری وارد می شود.
گفتنی است که این محصول (سیم جوش) یک فلز پرکننده به حساب می آید، این روش مناسب جوشکاری هایی با ضخامت ۴ میلیمتر است که تا ضخامت ۱ میلیمتر با جریان مستقیم جوشکاری می شود و برای ضخامت های بالاتر، از جریان پالسی استفاده می کنیم هم چنین از گاز های خنثی مانند هلیوم و آرگون نیز استفاده می شود.
بیشتر بخوانید: تفاوت جوشکاری با سیم جوش و جوشکاری با الکترود
نکات مهم هنگام جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی
- پوشش الکترود قادر به جذب رطوبت می باشد پس توجه کنید، آن را حتماً در محل خود نگهداری کنید اما چنانچه الکترودها مرطوب شدن می‌توانید آنها را با حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد خشک نمایید.
- حتماً به این نکته توجه کنید که ضخامت آلیاژ با ضخامت آلومینیوم مورد جوشکاری حتماً یک اندازه باشد؛ هم چنین از دیگر نکات مورد توجه در زمان جوشکاری آلومینیوم با برق توجه به زاویه جوشکاری است که زاویه الکترود نسبت به صفحه آلومینیوم باید ۴۵ درجه باشد. زاویه جوشکاری یکی از مهمترین پارامترهای جوشکاری است.
- پیش از جوشکاری آلومینیوم با برق توجه به تمیز بودن الکترود و صفحه مهم می باشد پس اگر قصد جوشکاری بر روی آن را دارید برای این کار حتماً نوک الکترود و محل مورد نظر را از قبل با فرچه های سیمی یا کاغذی سمباده کشیده تا بدون هیچ ناهمواری باشند تا اتصال آنها مقاومت بالایی داشته باشد.
- با توجه به تنوعی که آلیاژ آلومینیوم برای جوشکاری با برق دارد حتماً باید طول قوسی که انتخاب می کنید بسیار کوتاه باشد. لازم است قطعات مورد نظر از لحاظ ضخامت تقسیم بندی شوند، توجه کنید که تمام قطعاتی که ۵ میلیمتر ضخامت آنهاست حتماً از قبل با ۲۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شوند که منعطف شده و قابلیت قوس در آن ها ایجاد شود. این میزان از حرارت برای منعطف شدن در ورقه های آلومینیومی که ضخامت آنها تقریباً ۲۰ میلیمتر است در حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد می باشد.
- توجه داشته باشید که در زمان تعویض الکترود لازم است محل جوشکاری تا حدود ۳ سانتیمتر پاکسازی شود؛ به این صورت که تفاله هایی که روی جوش بسته شده اند باید کاملاً برطرف شوند. برای انجام این کار می‌توانید از آب نیمه گرم استفاده کنید.
- توجه داشته باشید که برای ورقه هایی با ضخامت کمتر از ۲ میلیمتر است جوش اکسیژن یا استیلن بهترین گزینه می باشد در حین کار حتماً از گرد مخصوص جوشکاری استفاده نمایید تا در نهایت مقاومت جوش افزایش پیدا کند همچنین سرعت عمل شما افزایش می یابد چرا که سبب تسریع در عمل ذوب می شود.
۲. جوشکاری آلومینیوم با لیزر
جوشکاری با لیرز برای آلیاژهای که مقاومت کمی در برابر ترک خوردگی دارند؛ بسیار مناسب است و روش کار به این صورت می باشد که حوضچه مذابی عمیق که عرض آن کم می باشد؛ ایجاد می شود تا دو قطعه را بهم متصل کند.
۳. جوشکاری آلومینیوم با پرتو الکترونی
جوشکاری با پرتو الکترونی شبیه جوشکاری با لیزر است با این تفاوت که درخلا انجام می شود و نیاز به گاز محافظ ندارد و برای آلیاژ هایی مناسب است که ضخامتی زیادی دارند. این پرتو ها حوضچه های کوچکی درست می کنند که با نفوذ به عمق آلیاژ، جوش بهتری تولید می کنند.
۴. جوشکاری آلومینیوم با جوش اصطکاکی
در جوشکاری اصطکاکی هیچ آسیبی به قسمت جوش وارد نمی شود و هم چنین نیازی به گاز محافظ ندارد؛ در واقع بدون اینکه ذوب شدنی صورت گیرد آلیاژ ها به وسیله اصطکاکی که بین دو قطعه ایجاد شده بهم جوش داده می شوند. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و جوشکاری اصطکاکی چرخشی یا دورانی دو نوع مختلف از این نوع جوشکاری است.
۵. جوشکاری آلومینیوم با جوش CO2
این مدل جوشکاری تفاوت چندانی با جوش MIG ندارد، تنها برای اتصال فلزات و هم چنین حفظ منطقه جوش از گاز CO2 (گاز های فعال) استفاده می شود.
برای جوشکاری آلومینیوم چه دستگاه جوشی بخریم؟
از مهم ترین نکاتی که در زمینه جوشکاری آلومینیوم باید مورد توجه قرار بگیرد دستگاه جوش آن است واقعیت این است که نمی توان یک دستگاه را به عنوان بهترین دستگاه انتخاب کرد زیرا همان طور که در مطالب بالا گفته شد آلومینیوم آلیاژ های متفاوتی دارد و روش های متنوعی برای جوشکاری آلومینیوم وجود دارد.
