فهرست مطالب

1. مقدمه
2. فرآیندهای جوشکاری آلومینیوم
   • 2.1 جوشکاری آرگون (TIG)
   • 2.2 جوشکاری MIG/MAG
   • 2.3 جوشکاری با گاز استیلن
   • 2.4 جوشکاری قوسی
3. مزایا و معایب جوشکاری آلومینیوم
   • 3.1 مزایا
   • 3.2 معایب
4. انتخاب الکترود و سیم جوش مناسب
   • 4.1 الکترودهای تنگستن
   • 4.2 سیم جوش‌های آلومینیومی
5. آماده‌سازی قطعات برای جوشکاری
   • 5.1 تمیزکاری
   • 5.2 پیشگرم کردن
   • 5.3 طراحی اتصال و فیکسچر
6. مشکلات و چالش‌های جوشکاری آلومینیوم
   • 6.1 ترک‌ها و تخلخل‌ها
   • 6.2 نفوذ ناقص
   • 6.3 سوختگی و بریدگی کناره جوش
7. کاربردهای جوشکاری آلومینیوم
   • 7.1 صنایع خودروسازی
   • 7.2 صنایع دریایی
   • 7.3 صنایع هوافضا
8. نتیجه‌گیری
9. منابع

مقدمه

آلومینیوم به دلیل خواص منحصر به فرد خود مانند وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی، هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، و انعطاف‌پذیری، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. جوشکاری آلومینیوم به دلیل ویژگی‌های خاص این فلز، نیازمند تکنیک‌ها و فرآیندهای خاصی است. این مقاله به بررسی کامل فرآیندهای مختلف جوشکاری آلومینیوم، مزایا و معایب آن، انتخاب الکترود و سیم جوش مناسب، آماده‌سازی قطعات برای جوشکاری، مشکلات و چالش‌های جوشکاری آلومینیوم، و کاربردهای آن در صنایع مختلف می‌پردازد.با شرکت الکامهر کیمیا یکی از بزرگترین و بروزترین تولیدکننده راد آلومینیوم، آلیاژهای آلومینیومی، مفتول، هادی خالص، هادی آلیاژی، شمش آلیاژی و گرانول همراه باشید.

فرآیندهای جوشکاری آلومینیوم

جوشکاری آرگون (TIG)

جوشکاری آرگون یا تیگ (TIG)، یکی از روش‌های متداول و پرکاربرد در جوشکاری آلومینیوم است. در این روش از یک الکترود تنگستن استفاده می‌شود که برخلاف دیگر فرآیندهای جوشکاری، حین عملیات جوشکاری مصرف نمی‌شود. گاز خنثی مانند آرگون، هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیری می‌کند. در این نوع جوشکاری، الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می‌شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی‌شود.

مزایای جوشکاری TIG:

1. کیفیت بالا: این روش به دلیل دقت بالا و کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری، کیفیت بسیار خوبی دارد.
2. قابلیت جوشکاری فلزات نازک: جوشکاری TIG به ویژه برای جوشکاری قطعات نازک و حساس مناسب است.

معایب جوشکاری TIG:

1. سرعت پایین: سرعت جوشکاری در این روش نسبت به روش‌های دیگر پایین‌تر است.
2. هزینه بالا: تجهیزات مورد استفاده در این روش معمولاً گران‌تر هستند.

جوشکاری MIG/MAG

جوشکاری MIG (Metal Inert Gas) و MAG (Metal Active Gas) دو روش مشابه هستند که در آن‌ها قوس الکتریکی بین الکترود مصرفی و قطعه کار ایجاد می‌شود. در این فرآیند، سیم جوش به عنوان فلز پرکننده استفاده می‌شود و گاز محافظ از حوضچه جوش محافظت می‌کند.

مزایای جوشکاری MIG/MAG:

1. سرعت بالا: این روش به دلیل سرعت بالای جوشکاری، برای تولیدات انبوه مناسب است.
2. کیفیت جوش مناسب: جوشکاری MIG/MAG کیفیت مناسبی دارد و در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معایب جوشکاری MIG/MAG:

1. حساسیت به باد: این روش به دلیل استفاده از گاز محافظ، در محیط‌های بادخیز کارایی کمتری دارد.
2. نیاز به تجهیزات گران‌قیمت: تجهیزات مورد استفاده در این روش نیز نسبتاً گران‌قیمت هستند.

جوشکاری با گاز استیلن

در جوشکاری با گاز استیلن، شعله مشعل استیلن یا کاربید و هوا برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می‌شود. این روش برای جوشکاری ورق‌های نازک و قطعات کوچک مناسب است.

مزایای جوشکاری با گاز استیلن:

1. سادگی تجهیزات: تجهیزات مورد نیاز برای این روش ساده و ارزان‌قیمت هستند.
2. قابلیت استفاده در محل‌های مختلف: این روش به دلیل عدم نیاز به برق، در محیط‌های مختلف قابل استفاده است.

معایب جوشکاری با گاز استیلن:

1. کنترل دما: کنترل دقیق دما در این روش دشوار است.
2. کیفیت پایین‌تر: کیفیت جوش در این روش معمولاً پایین‌تر از روش‌های دیگر است.

جوشکاری قوسی

در جوشکاری قوسی، از الکترودهای پوشش‌دار استفاده می‌شود که حاوی حدود 95% آلومینیوم و 5% سیلیسیوم هستند. این روش برای جوشکاری قطعات ضخیم‌تر و در شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای جوشکاری قوسی:

1. سرعت بالا: این روش نیز سرعت جوشکاری بالایی دارد.
2. قابلیت جوشکاری قطعات ضخیم: جوشکاری قوسی برای قطعات ضخیم‌تر مناسب است.

معایب جوشکاری قوسی:

1. کیفیت پایین‌تر: کیفیت جوش در این روش ممکن است پایین‌تر از روش‌های دیگر باشد.
2. نیاز به تمیزکاری: پس از جوشکاری، نیاز به تمیزکاری قطعات وجود دارد.

مزایا و معایب جوشکاری آلومینیوم

مزایا

1. سرعت بالا: به دلیل انتقال مستقیم حرارت از سیم جوش به قطعه کار، سرعت جوشکاری بسیار بالا است.
2. کیفیت جوش بالا: به دلیل عدم وجود سرباره و دود، منطقه قوس و حوضچه مذاب به وضوح قابل رویت است.
3. امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورق‌های نازک: این روش برای جوشکاری فلزات رنگین مانند آلومینیوم، نیکل، مس و برنج مناسب است.

معایب

1. گران بودن تجهیزات: تجهیزات جوشکاری آلومینیوم نسبت به دیگر روش‌ها گران‌تر است.
2. حساسیت به ترک: آلیاژهای آلومینیوم به دلیل وجود ترکیبات بین فلزی، حساسیت بیشتری به ترک دارند.
3. نیاز به تمیزکاری دقیق: سطح فلز پایه و مفتول جوشکاری باید کاملاً تمیز باشد تا جوش با کیفیتی حاصل شود.

انتخاب الکترود و سیم جوش مناسب

الکترودهای تنگستن

1. الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ): برای جوش آلومینیوم استفاده می‌شود و حین جوشکاری پت پت می‌کند.
2. الکترود تنگستن توریم دار: دو نوع دارد؛ 1% توریوم دار (قرمز رنگ) و 2% توریم دار (زرد رنگ).
3. الکترود تنگستن زیرکونیم دار (سفید رنگ): برای جوشکاری آلومینیوم مناسب است.
4. الکترود تنگستن لانتان دار (مشکی رنگ): جدیداً در بازار آمده است.
5. الکترود تنگستن سزیم دار (طلایی رنگ): جدیداً در بازار آمده است.

سیم جوش‌های آلومینیومی

آماده‌سازی قطعات برای جوشکاری

تمیزکاری

قبل از جوشکاری، سطح فلز پایه و مفتول جوشکاری باید کاملاً تمیز باشد. استفاده از اسید فسفریک و الکل برای پاک کردن لایه‌های اکسیدی مناسب است. این فرآیند شامل از بین بردن هرگونه روغن، گریس، گرد و غبار و لایه‌های اکسیدی است که می‌توانند کیفیت جوش را تحت تأثیر قرار دهند.

پیشگرم کردن

پیشگرم کردن قطعات بزرگ برای جوشکاری شعله‌ای ضروری است. این کار باعث کاهش تنش‌ها و احتمال بروز ترک و پیچیدگی می‌شود. دمای پیشگرم معمولاً بین 100 تا 200 درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود، اما باید مراقب بود که این دما از 200 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند تا از بروز مشکلات حرارتی جلوگیری شود.

طراحی اتصال و فیکسچر

استفاده از قطعات کمکی به صورت نگه‌دارنده یا فیکسچر در جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم می‌تواند به بهبود کیفیت و دقت جوش کمک کند. طراحی صحیح اتصال و استفاده از فیکسچرهای مناسب، می‌تواند از تغییر شکل‌های ناخواسته و انحرافات جلوگیری کند. همچنین، فیکسچرها می‌توانند از حرکت قطعات در حین جوشکاری جلوگیری کرده و به یکپارچگی جوش کمک کنند.

مشکلات و چالش‌های جوشکاری آلومینیوم

ترک‌ها و تخلخل‌ها

یکی از مشکلات رایج در جوشکاری آلومینیوم، بروز ترک‌ها و تخلخل‌ها در ناحیه جوش است. این مشکلات می‌توانند به دلیل وجود اکسیدهای آلومینیوم، عدم تمیزکاری کافی، یا استفاده از الکترود و سیم جوش نامناسب رخ دهند. برای جلوگیری از این مشکلات، تمیزکاری دقیق سطح فلزات و استفاده از مواد جوشکاری مناسب ضروری است.

نفوذ ناقص

نفوذ ناقص نیز یکی دیگر از مشکلات رایج در جوشکاری آلومینیوم است. این مشکل می‌تواند به دلیل تنظیمات نامناسب دستگاه جوشکاری، عدم پیشگرم کردن کافی، یا طراحی نادرست اتصال رخ دهد. برای جلوگیری از نفوذ ناقص، تنظیمات دستگاه جوشکاری باید به دقت انجام شود و پیشگرم کردن قطعات بزرگ به طور کامل صورت گیرد.

سوختگی و بریدگی کناره جوش

سوختگی و بریدگی کناره جوش نیز از مشکلات رایج در جوشکاری آلومینیوم هستند. این مشکلات می‌توانند به دلیل تنظیمات نادرست دستگاه جوشکاری، استفاده از جریان بالا، یا حرکت نادرست مشعل جوشکاری رخ دهند. برای جلوگیری از این مشکلات، تنظیمات دستگاه جوشکاری باید به دقت انجام شود و حرکت مشعل جوشکاری باید به صورت یکنواخت و کنترل شده صورت گیرد.

کاربردهای جوشکاری آلومینیوم

صنایع خودروسازی

در صنایع خودروسازی، جوشکاری آلومینیوم به دلیل وزن کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جوشکاری آلومینیوم برای ساخت قطعات بدنه خودروها، شاسی، و اجزای موتوری استفاده می‌شود. این کاربردها باعث کاهش وزن خودروها و افزایش کارایی و عملکرد آن‌ها می‌شود.

صنایع دریایی

در صنایع دریایی، جوشکاری آلومینیوم برای ساخت بدنه کشتی‌ها، قایق‌ها، و تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت بالا در برابر خوردگی و وزن کم آلومینیوم، این فلز را برای کاربردهای دریایی بسیار مناسب می‌سازد. جوشکاری آلومینیوم در این صنایع باعث افزایش دوام و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات می‌شود.

صنایع هوافضا

در صنایع هوافضا، جوشکاری آلومینیوم برای ساخت قطعات بدنه هواپیماها، فضاپیماها، و تجهیزات هوافضایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. وزن کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی و دمای بالا، آلومینیوم را به یکی از مواد اصلی در این صنایع تبدیل کرده است. جوشکاری آلومینیوم در این صنایع باعث افزایش ایمنی و کارایی تجهیزات هوافضایی می‌شود.

نتیجه‌گیری

جوشکاری آلومینیوم به دلیل خواص منحصر به فرد این فلز و نیاز به تکنیک‌ها و فرآیندهای خاص، یکی از چالش‌برانگیزترین و در عین حال مفیدترین روش‌های جوشکاری است. انتخاب صحیح فرآیند جوشکاری، الکترود و سیم جوش مناسب، و آماده‌سازی دقیق قطعات، می‌تواند به بهبود کیفیت جوش و کاهش مشکلات رایج کمک کند. جوشکاری آلومینیوم در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، دریایی، و هوافضا کاربردهای گسترده‌ای دارد و با توجه به مزایا و معایب آن، می‌تواند به افزایش کارایی و عملکرد تجهیزات و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات کمک کند.

منابع

• American Welding Society. (2020). Aluminum Welding. Retrieved from aws.org
• The Welding Institute. (2019). Aluminum Welding Processes. Retrieved from twi-global.com
• Miller Electric Mfg. LLC. (2021). Welding Aluminum with Miller. Retrieved from millerwelds.com
• ESAB Welding & Cutting Products. (2018). Aluminum Welding Solutions. Retrieved from esabna.com
• Lincoln Electric. (2020). Aluminum MIG and TIG Welding. Retrieved from lincolnelectric.com
• The Fabricator. (2021). “Aluminum Welding Guide”. Retrieved from thefabricator.com
• Davies, A. C. (2012). The Science and Practice of Welding (10th ed.). Cambridge University Press.
• Bohnart, Edward R. (2015). Welding Principles and Practices (4th ed.). McGraw-Hill Education.
• Cary, Howard B., & Helzer, Scott. (2011). Modern Welding Technology (6th ed.). Pearson Education.
• Jeffus, Larry. (2017). Welding: Principles and Applications (8th ed.). Cengage Learnin