حتی برای باتجربه‌ترین جوشکاران، جوشکاری آلومینیوم نوعی چالش محسوب می‌شود و بسیاری از افراد می‌پرسند که آیا می‌توان آلومینیوم را جوش داد؟ پاسخ مثبت است اما باید توجه داشت که جوشکاری آلومینیوم فرآیندی منحصربه‌فرد است. جوشکاری آلومینیوم به تکنیک‌ها و فرآیندهای متفاوتی نسبت به جوشکاری فولاد نیاز دارد. دانستن این تفاوت‌ها برای تکمیل جوش‌های موفق و کار بر روی پروژه‌های مختلف بسیار مهم است.

انواع مقاطع آلومینیومی مانند لوله‌ها، تیوب‌ها، صفحه‌ها و ورق‌های آلومینیومی برای کاربردهای مختلف نیازمند اتصال به یکدیگر و یا اتصال به سایر قطعات غیر هم‌جنس هستند که این امر از طریق جوشکاری میسر می‌شود. بنابراین، شناخت دقیق نکات فنی انواع روش‌های جوشکاری آلومینیوم، می‌تواند بسیار مفید فایده واقع شود. قیمت ورق آلومینیوم را در این لینک مشاهده نمایید.

 

مراحل جوشکاری آلومینیوم

به‌منظور انجام صحیح فرآیند جوشکاری و نیز ایجاد یک جوش استاندارد و عاری از عیوب، لازم است تا مراحل فرآیند جوشکاری را به‌درستی طی کنیم. از تمیزکاری اولیه و اصول انجام آن گرفته تا انتخاب روش صحیح جوشکاری آلومینیوم، همگی در دستیابی به یک جوش باکیفیت و سالم ضروری هستند.

 

تمیزکاری سطح و انواع روش‌ های آن

ازآنجایی‌که آلومینیوم تمایل زیادی به اکسیژن دارد، لایه‌ای از اکسید همیشه روی سطح آن وجود دارد. این فیلم باید قبل از هر تلاشی برای جوشکاری یا لحیم‌کاری جدا شود. همچنین باید از تشکیل آن در طول فرآیند اتصال نیز جلوگیری شود. اگر فیلم اکسید آلومینیوم به‌طور کامل حذف نشود، ذرات کوچک اکسید ذوب نشده در حوضچه جوش به دام می‌افتند و باعث کاهش شکل‌پذیری، عدم همجوشی و احتمالاً ترک‌خوردگی جوش می‌شوند.

اکسید آلومینیوم را می‌توان با روش‌های مکانیکی، شیمیایی یا الکتریکی حذف کرد. حذف مکانیکی شامل خراش دادن با ابزار تیز، کاغذ سنباده، برس سیمی (فولاد ضد زنگ)، سوهان کردن یا هر روش مکانیکی دیگری است.

حذف شیمیایی به دو صورت انجام می‌شود که شامل استفاده از محلول‌های پاک‌کننده اعم از انواع اچ‌کننده یا غیر اچ‌کننده می‌شوند. انواع غیر اچ‌کننده باید فقط در هنگام شروع با قطعات نسبتاً تمیز استفاده شوند و همراه با سایر پاک‌کننده‌های حلال استفاده می‌شوند. برای تمیز کردن بهتر، محلول‌های نوع اچینگ توصیه می‌شود، اما باید بااحتیاط استفاده شوند.

هنگامی‌که از غوطه‌ور کردن استفاده می‌شود، شستشوی سرد و گرم به‌شدت توصیه می‌شود. محلول‌های نوع اچینگ محلول‌های قلیایی هستند. زمان در محلول باید کنترل شود تا اچ بیش‌ازحد اتفاق نیفتد. همچنین، آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم را نباید با سود سوزآور یا پاک‌کننده‌هایی با pH بالای ۱۰ تمیز کرد، زیرا ممکن است واکنش شیمیایی نشان دهند.

 

پیش گرم کردن

آلومینیوم دارای هدایت حرارتی بالا و دمای ذوب پایین است. بسته به آلیاژ خاص، سه تا پنج برابر سریع‌تر از فولاد گرما را هدایت می‌کند. بنابراین، گرمای بیشتری باید به آلومینیوم وارد شود، حتی اگر دمای ذوب آلومینیوم کمتر از نصف دمای فولاد باشد.

به دلیل هدایت حرارتی بالا، پیش گرما اغلب برای جوشکاری قطعات ضخیم‌تر استفاده می‌شود. اگر دما خیلی بالا باشد یا دوره زمانی خیلی طولانی باشد، استحکام اتصال جوش در آلیاژهای عملیات حرارتی و سخت‌کاری شده ممکن است کاهش یابد. با عملیات حرارتی آلومینیوم در این لینک آشنا شوید.

پیش گرم برای آلومینیوم نباید از ۴۰۰ درجه فارنهایت (۲۰۴ درجه سانتی‌گراد) تجاوز کند و قطعات نباید بیش‌ازحد لازم در آن دما نگهداری شوند. به دلیل هدایت حرارتی بالا، رویه‌ها باید از فرآیندهای جوشکاری با سرعت بالاتر با استفاده از گرمای ورودی بالا استفاده کنند. هم قوس تنگستن گاز (GTAW) و هم فرآیند قوس فلزی گاز (GMAW) این نیاز را تأمین می‌کنند.

رسانایی حرارتی بالای آلومینیوم می‌تواند مفید باشد، زیرا اگر حرارت بسیار سریع از جوش خارج شود، جوش خیلی سریع جامد می‌شود. همراه با کشش سطحی، این امر به نگه‌داشتن فلز جوش در موقعیت خود کمک می‌کند و جوشکاری در تمام موقعیت‌ها با فرآیندهای GTAW و GMAW را عملی می‌کند.

انبساط حرارتی آلومینیوم نیز دو برابر فولاد است. علاوه بر این، در جوش های آلومینیوم در هنگام انجماد از حالت مذاب، حدود ۶ درصد از حجم آن کاهش می‌یابد. این تغییر ابعاد ممکن است باعث ایجاد اعوجاج و ترک شود.

 

انتخاب مواد پرکننده و الکترودهای مناسب

درواقع بعضی از آلیاژ‌های آلومینیوم را نمی‌توان بدون مواد پرکننده جوش داد. آلیاژهایی مثل ۶۰۶۱ اگر بدون این مواد جوشکاری شوند ترک می‌خورند. باید نوع مناسب مواد پرکننده انتخاب شوند.

برای مثال استفاده از پرکننده آلومینیوم ۶۰۶۱ برای جوش‌دادن آلیاژ ۶۰۶۱، سبب شکست در جوشکاری می‌شود. در عوض انواع پرکننده‌های ۵۳۵۶ یا ۴۰۴۳ را برای جوش‌دادن آلیاژ ۶۰۶۱ باید به کار برد. یکی دیگر از چالش‌های جوش‌‌دادن آلومینیوم، تغذیه است. اگر یک سیم تغذیه مکانیکی در حال استفاده باشد، احتمالاً نیاز به وجود سیستم‌های خاص هدایتگر است.

 

انتخاب روش جوشکاری آلومینیوم

انتخاب روش مناسب برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن، یک فاکتور مهم است. چراکه برخی از فرآیندها اصلاً برای جوشکاری آلومینیوم توصیه نمی‌شوند و در صورت عدم شناخت روش‌های مناسب، امکان ایجاد یک جوش معیوب دور از انتظار نیست. در ادامه، بهترین روش‌های جوشکاری آلومینیوم و نکات فنی آن‌ها شرح داده خواهد شد. برای اطلاع کامل از نکات جوشکاری آلومینیوم، به این لینک مراجعه نمایید.

 

مهم ‌ترین روش‌ های جوشکاری آلومینیوم

اگر می‌خواهید آلومینیوم را جوش دهید، مهم است بدانید که چندین فرآیند جوشکاری وجود دارد که می‌توان از آن‌ها استفاده کرد:

• جوشکاری GTAW/TIG
• جوشکاری GMAW/MIG
• جوشکاری با پرتو لیزر و پرتو الکترونی
• جوشکاری مقاومتی
• جوشکاری قوس فلز پوشش دار SMAW

 

جوشکاری آلومینیوم به روش GTAW یا TIG

جوشکاری قوس تنگستن گاز (GTAW) که به‌عنوان جوشکاری با گاز بی‌اثر تنگستن (TIG) نیز شناخته می‌شود، یکی از محبوب‌ترین فرآیندهای جوشکاری انتخاب‌شده برای آلومینیوم است. این تکنیک جوش اغلب توسط علاقه‌مندان به خودرو و جوشکاران برای تیم‌های مسابقه حرفه‌ای استفاده می‌شود.

GTAW به تجهیزات جریان ثابت با قابلیت AC (جریان متناوب) با استفاده از ۱۰۰ درصد آرگون به‌عنوان گاز محافظ نیاز دارد. همچنین، نیازی به تغذیه سیم مکانیکی ندارد، که پتانسیل ایجاد مشکلات تغذیه پذیری را دارد.

در عوض، جوشکار مواد پرکننده را به یک حوضچه تغذیه می‌کند. این فرآیند همچنین بسیار تمیز است، زیرا جریان متناوب لایه اکسیدشده آلومینیوم را هنگام جوشکاری پاک می‌کند. همچنین از آلوده شدن آلومینیوم در طول فرآیند جلوگیری می‌کند.

 

نکاتی در مورد جوشکاری TIG

بهترین الکترود برای جوشکاری آلومینیوم به روش GTAW، الکترود تنگستنی خالص است. همچنین، باید زمانی را برای آماده‌سازی آلومینیوم خود با تمیز کردن و گرم کردن آن اختصاص دهید.

اطمینان حاصل کنید که جریان آرگون بیش‌ازحد در مشعل وجود ندارد، که می‌تواند باعث ایجاد قوس نامنظم شود. برای جلوگیری از تاب برداشتن نیز از هیت سینک استفاده کنید

هنگام جوشکاری، الکترود یا میله پرکننده آلومینیومی مناسب را عاری از آلاینده نگه دارید و آن را با مواد پایه ذوب کنید تا یک حوضچه جوش ثابت ایجاد شود.

 

جوشکاری آلومینیوم به روش GMAW یا MIG

جوشکاری قوس فلزی با گاز (GMAW)، که معمولاً به‌عنوان جوشکاری با گاز بی‌اثر فلز (MIG) شناخته می‌شود، روش رایج دیگری است که برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می‌شود.

این نوع جوش معمولاً دارای سرعت بیشتر و نرخ رسوب بالاتر نسبت به جوشکاری TIG است که بر کیفیت جوش تأثیر می‌گذارد. بااین‌حال، از یک سیستم تغذیه سیم مکانیکی استفاده می‌کند، به این معنی که جوشکار ممکن است مجبور باشد از یک تفنگ قرقره یا تفنگ فشاری برای امکان تغذیه سیم استفاده کند.

علاوه بر این، برای مبارزه با خطر متخلخل شدن آلومینیوم، مواد پایه و میله پرکننده باید تمیز، عاری از رطوبت بوده و پوشش گاز محافظ عالی و معمولاً محتوای آرگون خالص باشد.

 

نکاتی در مورد جوشکاری MIG

تغذیه سیم فشاری خود را آماده کنید. آلومینیوم خود را تمیز کنید، هرگونه اکسید را بردارید و لبه‌هایی که به هم متصل می‌شوند را سوهان کنید.

در حین جوشکاری از کشیدن تفنگ خودداری کنید و به‌جای آن، با زاویه ۱۰ درجه تا ۱۵ درجه فشار دهید. برای بهبود ظاهر کلی جوش و کمک به جلوگیری از عیوب، از مهره‌های مستقیم چندگانه استفاده کنید

از یک هیت سینک استفاده کنید که گرمای اضافی را جذب می‌کند و به شما امکان می‌دهد با سرعت کمتری جوش دهید.

 

جوشکاری آلومینیوم با پرتو لیزر و پرتو الکترونی

روش‌های جوشکاری پرتو معمولاً برای آلومینیوم استفاده می‌شود. جوشکاری پرتوی الکترونی دارای یک ناحیه متأثر از حرارت بسیار دقیق است که به‌راحتی قابل‌کنترل است. جوشکاری پرتو لیزر برای جوش‌های سریع و تمیز عالی است و برای مواد حساس به ترک‌خوردگی مانند آلومینیوم ایدئال است.

 

جوشکاری مقاومتی آلومینیوم

این نوع جوش فلزات را با اعمال فشار و عبور جریان از نواحی فلزی در حال اتصال به یکدیگر متصل می‌کند. می‌توان از آن برای آلومینیوم استفاده کرد، اما جوشکار باید از هدایت حرارتی و الکتریکی بالای این فلز آگاه باشد. این فرآیند به‌ویژه برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم عملیات حرارتی پذیر با استحکام بالا، که اتصال آن‌ها با جوش ذوبی دشوار است، مفید هستند.

 

جوشکاری قوس فلز پوشش دار (SMAW)

از این نوع جوش می‌توان برای جوشکاری آلومینیوم استفاده کرد، اما توصیه نمی‌شود. در برخی موارد، از این روش برای تعمیر آلومینیوم ریخته‌گری با استفاده از تجهیزات جریان ثابت با الکترود آلومینیومی با استفاده از قطب مثبت الکترود استفاده می‌شود.

 

جمع بندی

روش‌های جوشکاری مختلفی را برای اتصال انواع مقاطع آلومینیومی می‌توان به کار برد که مهم‌ترین آن‌ها جوشکاری GMAW، GTAW، جوشکاری مقاومتی و جوشکاری با پرتو لیزر یا پرتو الکترونی هستند. همچنین، انجام صحیح مراحل جوشکاری شامل تمیزکاری سطح قطعه، پیش گرم کردن، انتخاب ماده پرکننده و الکترود مناسب، در دستیابی به یک جوش باکیفیت و استاندارد بسیار ضروری است. جوشکاری آلومینیوم با روش SMAW چندان توصیه نمی‌شود.