اگر می خواهید بدانید که جوشکاری آلومینیوم چطور انجام می شود با ما همراه باشید. ما در این مقاله تمام نکات مربوط را بررسی خواهیم کرد و در مورد انواع جوشکاری آلومینویم توضیح خواهیم داد.
همانطور که در مقاله آلومینیوم چیست، توضیح داده شد، آلومینیوم فلزی نقره ای رنگ است که به عنوان فراوان ترین فلز موجود در پوسته زمین شناخته می شود و به صورت خالص در طبیعت موجود نیست و حاصل استخراج از سنگ های معدنی می باشد. خواص منحصر بفرد آلومینیوم همچون مقاومت بالا، استحکام مناسب، دوام در برابر خوردگی یا زنگ زدن، آن را تبدیل به یکی از پرکاربردترین مواد مهندسی کرده است.
آلومینیوم پس از آهن به عنوان با کیفیت ترین فلز مورد استفاده در بخش های مختلف صنعت محسوب می گردد و در همین راستا روش های تولید، توسعه و اتصال آلومینیوم پیشرفت زیادی کرده است که یکی از انواع روش های اتصال، جوشکاری آلومینیوم می باشد.
جوشکاری آلومینیوم چیست
آلومینیوم فلزی دارای خواص انعطاف پذیری، جوش پذیری، هدایت حرارتی، چکش خواری و هدایت الکتریکی می باشد و به همین علت در صنعت بسیار پرکاربرد می باشد. هنگامیکه آلومینیوم در خلا تبخیر شود پوششی ایجاد می کند که نور و گرما را منعوس می کند و به نام لایه اکسید آلومینیوم محافظ شناخته می شود. این لایه مقاومت بسیار خوبی دارد و از نفوذ مایعات و گاز جلوگیری می کنند.
همچنین نقطه ذوب آلومینیوم برابر با 933 درجه کلوین یا ۶۵۸ درجه سانتی گراد می باشد که نقطه ذوب اکسید آلومینیوم برابر با ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد است.
نحوه جوشکاری آلومینیوم وابسته به جنس آلیاژهای آلومینیوم است زیرا تمام آلیاژها، نقطه حرارت یکسانی ندارند و روش مناسب جوشکاری خود را می طلبند. بنابراین داشتن اطلاعات کافی درباره جوش پذیری تمام آلیاژهای آلومینیوم بسیار مهم است اما آنچه در انتخاب هر آلیاژی بایستی مدنظر قرار گیرد، دارا بودن استحکام مکانیکی بالا و وجود بستر جوش سالم است، که این نکات باید در تعیین فلز پرکننده جوشکاری حتما مورد توجه و بررسی قرار گیرند.
انواع جوشکاری آلومینیوم
برای جوشکاری آلومینیوم، اولین گام شناخت آلیاژها و نکات یا خواص مربوط به آنهاست.
- آلیاژهای سری ۱۰۰۰ حاوی درصد بالایی آلومینیوم خالص هستند و ساختار ضعیف تری دارند. جوش پذیری بالا و استحکام مناسب در برابر خوردگی از ویژگی های آن است. از فیلر ۱۱۰۰ برای این نوع آلیاژ استفاده می شود.
- آلیاژهای سری ۲۰۰۰ حاصل ترکیب فلز آلومینیوم و مس می باشند. استحکام کم در برابر خوردگی، جوش پذیری پایین و شکل پذیری کم از ویژگی آنان است. از فیلر ۲۳۱۹ و ۴۰۳۳ برای این نوع آلیاژ استفاده می شود.
- آلیاژهای سری ۳۰۰۰ از ترکیب فلز آلومینیوم و منگنز ساخته شده اند. جوش پذیری بالا، انعطاف پذیری مناسب و استحکام بالا در برابر خوردگی از خواص آن می باشد. از فیلر ۴۰۴۳ و ۵۳۵۶ برای این نوع آلیاژ استفاده می شود.
- آلیاژهای سری ۴۰۰۰ از فلز آلومینیوم و سیلیکون تشکیل می شوند. نقطه ذوب پایین باعث می شود که این آلیاژها به صورت فلز پایه استفاده شوند. از فیلر ۴۰۴۳ برای این نوع آلیاژ استفاده می شود.
- آلیاژهای سری ۵۰۰۰ متشکل از فلز آلومینیوم و منیزیم می باشند. استحکام در برابر خوردگی، جوش پذیری بالا و شکل پذیری مناسب از خواص آن است. از فیلر ۵۳۵۶، ۵۱۸۳، ۵۵۵۶ برای جوش دادن استفاده می شود.
- آلیاژهای سری ۶۰۰۰ حاصل ترکیب فلز آلومینیوم، سیلیکون و منیزیم هستند. استحکام در برابر خوردگی، انعطاف پذیری مناسب و ترک خوردن در دماهای بالا از خصوصیات آن می باشد. از فیلر ۴۰۴۳ و ۵۳۵۶ برای این آلیاژ استفاده می گردد.
- آلیاژهای سری ۷۰۰۰ حاصل ترکیب فلز آلومینیوم، منیزیم و روی می باشند. استحکام بالا در برابر خوردگی، انعطاف پذیری پایین و ترک خوردن از خواص آن بشمار می رود و قابل جوشکاری نمی باشند؛ اما آلیاژهای ۷۰۰۳، ۷۰۳۹ و ۷۰۰۵ قابل جوشکاری با پرکننده فلزی ۵۳۵۶ می باشند.
پس از شناخت آلیاژها، نوبت به آشنایی با انواع جوشکاری آلومینیوم می باشد:
- جوشکاری آلومینیوم با co2
- جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی
- جوشکاری آلومینیوم با پرتو الکترونی
- جوشکاری آلومینیوم با لیزر
- جوشکاری آلومینیوم با جوش اصطکاکی
روش های فوق جز روش هایی می باشند که در بخش های آتی، برخی از آنها به تفصیل شرح داده می شوند.
جوشکاری آلومینیوم خشکه
هنگام جوشکاری آلومینیوم خشکه با فلزاتی همچون مس، فولاد، آهن، تیتانیوم یا منیزیم احتمالا ترکیبات فلزی شکننده ای ايجاد خواهد شد که برای جلوگیری از جدا شدن این جوش، بایستی طی فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی، از یک فلز انتقالی برای جوش دادن استفاده شود.
در واقع اين بخشی از این فلز به آلومينيوم و بخشی ديگر بایستی با آهن سازگار باشد و جوش داده شود. روش های جوشکاری GMAW و GTAW انتخاب مناسبی می باشند. همچنین میتوان از روش آلومینیزه کردن جنس سطح مورد نظر پیش از جوشکاری نیز بهره گرفت که این پوشش بر روی سطوح فولاد یا آهن قرار گرفته و آن را مشابه آلومینیوم می کند تا فرآیند جوشکاری تسهیل گردد.
جوشکاری آلومینیوم با گاز
جوشکاری آلومینیوم با گاز یکی از روش های متداول جوشکاری می باشد که کاربردهای متنوعی در اتصال قطعات آلومینیومی دارد. در این روش از روانساز برای حذف لایه اکسید آلومینیوم استفاده می شود و برای شروع جوشكاری آلومینیوم، بایستی مقدار گاز استیلین از اکسیژن بیشتر باشد تا روانساز گرم شود و حرارت مورد نیاز جوشکاری، از طریق واکنش گاز با اکسیژن حاصل می گردد و توسط تشعشع یا جابه جایی به قسمت موردنظر انتقال می یابد که این میزان حرارت و چگونگی انتقال آن به فشار گاز وابسته است.
انواع گازهای سوختنی همچون استیلن، هیدروژن و پروپان در این روش قابل استفاده هستند که در هر کدام مقدار حرارت حاصل از احتراق و درجه حرارت شعله متفاوت می باشد خواهد بود که متداول ترین نوع گاز بکار گرفته، استیلن می باشد. برای جوشکاری با گاز به سیلندر گاز استیلن و گاز اکسیژن، لوله انتقال دهنده گاز، مشعل جوشکاری و رگولاتور تنظیم فشار احتیاج است.
پیشنهاد مطالعه: خواندن مقاله عملیات حرارتی آلومینیوم
جوشکاری با گاز مایع
جوشکاری با گاز مایع از طریق سوختن گازهای سوختنی همچون متیل استیلن، پروپیلن، گاز طبیعی، پروپان و… با اکسیژن ایجاد می گردد و از حرارت شعله برای ذوب کردن سیم جوش و فلز پایه استفاده می شود. در این روش، هوا از صافی عبور داده می شود و سپس توسط کمپرسور فشرده می شود. هوای متراکم شده سرد شده و به مایع می شود و در بخش بعدی هوای مایع حرارت داده می شود تا گاز نیتروژن جدا شود. در انتها گاز اکسیژن خالص داخل کپسول های مخصوص فرآیند جوشکاری به صورت مایع مورد استفاده قرار می گیرند.
جوشکاری آلومینیوم با آرگون
جوشکاری آلومینیوم با آرگون یا جوش تیگ، به صورت جوشکاری قوس فلز تنگستن تحت پوشش گاز محافظ معرفی می شود که از آرگون در آن استفاده می شود. نحوه جوشکاری آلومینیوم با آرگون بدین صورت است که از الکترود تنگستن استفاده می شود و این الکترود فقط برای قوس بکار می رود و در طی فرایند جوشکاری مصرف نمی گردد.
در این جوشکاری، گاز خنثی می تواند هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون کند و مانع از اکسید شدن الکترود شود. این نوع جوشکاری، از سیم جوش برای فلز پرکننده استفاده می کند که منبع تغذیه مستقیم یا متناوب، سیلندر گاز محافظ، رگولاتور، بست و شلنگ، مشعل جوشکاری آرگون، الکترود تنگستن و کابل اتصال از ابزارهای موردنیاز می باشند.
مشعل جوشکاری آرگون برای انتقال جریان برق کابل به الکترود تنگستن و همچنین برای انتقال گاز محافظ به حوضچه مذاب بکار می رود. الکترود ها نیز در انواع مختلف تنگستن، تنگستن توریم دار و زیرکونیوم دار موجود هستند که جزو الکترودهای ذوب نشدنی محسوب می شوند و به علت دوام طولانی و ایجاد قوس بهتر برای جوشکاری آلومینیوم بسیار مناسب می باشد. جوشکاری با آرگون در نیروگاه ها، صنایع پتروشیمی، هوا و فضا، صنایع دریایی و غیره بسیار پرکاربرد است.
پیشنهاد مطالعه: خواندن مقاله بازیافت آلومینیوم
جوش آلومینیوم در خانه
برای جوش آلومینیوم در خانه نیاز است مهارت هایی را فرا بگیرید زیرا جوشکاری بسیار پیچیده است و بایستی پیش از انجام، تجربه داشته باشید و آموزش ببینید و سپس با انجام تمرین حرفه ای شوید. برای اینکار ابتدا آلومینیوم را گرم نمایید تا فرایند جوشکاری سریعتر انجام گیرد سپس لایه اکسید آلومینیوم را با استفاده از برس سیم استیل ضد رنگ جدا کنید.
قطعات را بسیار محکم و مناسب در کنار هم قرار دهید و از صحت تنظیم و تمیز بودن آلومینیوم و سایر تجهیزات اطمینان حاصل نمایید. روش جوشکاری خود را انتخاب نمایید که پیشنهاد استفاده از روش اینورتر برای منازل مناسب است. سپس کار را به سرعت انجام دهید زیرا اگر سطح بیش از حد گرم شود امکان سوختگی با آلومینیوم میسر است.
همچنین در این فرایند، نهایت دقت را بکار گیرید تا جوش به خوبی انجام شود. لازم به ذکر است که جوشکاری، مهارتی بسیار سخت است و حتما نیازمند تجربه و تجهیزات ایمن است؛ به همین علت استفاده از افراد کارآزموده و ماهر همواره توصیه می گردد و حتما در فضای باز بایستی انجام گیرد.
جوشکاری آلومینیوم با co2
گاز co2 یک گاز فعال است که با مواد مذاب واکنش شیمیایی نشان می دهد. کربن دی اکسید در مقایسه با آرگون از قیمت مناسبتری برخوردار است و به همین علت در جوشکاری بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. جوشکاری آلومینیوم با co2 برای روش قوس الکتریکی مناسب است که از این گاز برای اتصال قطعات فولادی توسط دستگاه جوش استفاده می گردد.
این دستگاه ها به صورت نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک موجود هستند که برای تکمیل فرایند، احتیاج به سیم جوش، منبع تغذیه گاز، الکترود، منبع قدرت و محافظ خواهید داشت.
جوشکاری آلومینیوم با دستگاه جوش معمولی
جوشکاری آلومینیوم با دستگاه های مختلفی امکان پذیر است که اگر قصد جوشکاری آلومینیوم با دستگاه جوش معمولی را دارید بایستی اصول مربوط به آن را یاد بگیرید. ابتدا ابزاری همچون انبر اتصال، کابل، ماسک جوشکاری و انبر جوشکاری نیاز دارید. سپس سیم برق دستگاه را به پریز بزنید و انبر اتصال را به جریان منفی و انبر جوش را به جریان مثبت وصل نمایید.
منبع تغذیه را روشن کنید و با توجه به سطح موردنظر، الکترود را تعیین کنید و جریان را با فرمول محاسبه کرده و تنظیم نمایید. جریان مناسب از حاصل ضرب قطر الکترود در عدد ۳۵ حاصل می شود. سپس قوس بین نوک الکترود و قطعه را ایجاد نمایید تا جوشکاری آغاز گردد. حرارت شدید قوس، نوک الکترود را ذوب می کند و فلز پرکننده یا فیلر با مصرف الکترود، رسوب می کند.
زاویه جوشکاری، حرکت الکترود، قطر الکترود، پهنای جوش و ضخامت قطعه را بررسی نمایید و سپس انبر اتصال را به قطعه وصل کنید. الکترود را به سطح نزدیک کرده و صورت خود را با ماسک جوشکاری بپوشانید. توجه کنید که همواره قطعه روی زمین و سطحی ثابت قرار داشته باشد و از برخورد انبر اتصال و انبر جوش به هم خودداری کنید.
جوشکاری آلومینیوم با اینورتر
جوشکاری آلومینیوم با اینورتر، تکنولوژی جدیدی است که کابل ورودی به دستگاه جوش اینورتر، جریان ۲۲۰ ولت شهری متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند و جریان بالایی را برای جوشکاری فراهم می کند. همچنین این دستگاه دارای ولوم جهت تنظیم جریان خروجی و ولتاژ نیز می باشد.
دستگاه جوش اینورتر قابل حمل و سبک است و ابعاد کوچکتری نسبت به دستگاه جوش معمولی دارد و این روش جوشکاری برای فضاهای تنگ و کوچک همچون منازل بسیار پرکاربرد است. در جوشکاری اینورتر، توان کمتری نیاز است بنابراین مصرف انرژی را کاهش می دهد. یکی دیگر از مشخصات این نوع جوشکاری، سادگی کار با دستگاه آن است که به دلیل پیچیده و دشوار نبودن، برای جوشکاری های مداوم و طولانی، بدون قطع و وصلی بسیار مناسب هستند.
این تکنولوژی جدید، آلودگی صوتی کمی دارد و قابلیت استفاده از انواع سیم ها، انواع الکترودها و انواع فیلرهای جوشکاری را داراست.
جوشکاری آلومینیوم با الکترود
جوش آلومینیوم با برق از طریق الکترود های مخصوصی انجام می گیرد که این الکترودها متشکل از ۹۵ درصد آلومینیوم و ۵ درصد سیلسیم می باشد. جوشکاری آلومینیوم با الکترود به دو روش متفاوت TIG و MIG انجام می شود که در هر دو روش، قطر الکترود مورد استفاده بایستی متناسب با ضخامت قطعه تعیین انتخاب گردد.
جوشکاری الکترود مصرفی یا MIG به صورت نیمه اتوماتیک و دستی انجام می گیرد و وابسته به ضخامت کار، با استفاده از جریان مستقیم یا جریان پالسی و گازهایی همچون آرگون و هلیوم انجام می شود.
نحوه اجرای آن نیز بدین صورت است که سیم جوش به عنوان الکترود دور یک حلقه قرار می گیرد و عملیات جوشکاری در حالیکه یک سر سیم جوش به تفنگ جوشکاری متصل است انجام می شود. در جوشکاری الکترود ثابت یا TIG، یک قوس الکتریکی در فاصله بین الکترود ثابت و قطعه واقع می شود که از جریان متناوب استفاده می گردد و این جوشکاری اتوماتیک نیست اما اگر ورقه های کار همچون فولاد ضخیم تر باشند، از جریان مستقیم استفاده می شود و به صورت تمام اتوماتیک عملیات جوشکاری انجام می گیرد.
همچنین در حین انجام کار، استفاده از گاز آرگون یا دیگر گازهای خنثی ضروری است تا از ذوب الکترودها یا اکسید شدن آنها جلوگیری کند.
ساخت دستگاه جوش آلومینیوم
یکی از مهم ترین نکات در زمینه جوشکاری آلومینیوم، دستگاه جوش است و به دلیل آنکه آلومینیوم دارای آلیاژهای متنوعی می باشد، انتخاب بهترین دستگاه جوش میسر نیست اما شما می توانید با اعتماد به شرکت های معتبر که در ساخت دستگاه جوش آلومینیوم ماهر هستند، برای خرید آن اقدام نمایید که این تجهیزات و دستگاه ها وابسته به نوع روش جوشکاری مدنظر شما می باشند.
سخن پایانی
نحوه جوشکاری آلومینیوم نسبت به سایر فلزات همچون فولاد، به تجهیزات، آگاهی، توجه و مراقبت بیشتری نیاز دارد. در این مقاله پاسخ به پرسش جوشکاری آلومینیوم چگونه است؟ و انواع جوشکاری و تکنیک های مختلف آن شرح داده شد تا در انتهای کار، جوش آلومینیومی صاف، تمیز و مقاوم داشته باشید.
درصورت نیاز به خدمات ریخته گری آلومینیوم در تهران با ما تماس بگیرید. ما بهترین کارگاه ریخته گری در تهران هستیم.
