جوشکاری آلومینیوم و هرآنچه باید درباره آن بدانید

جوشکاری آلومینیوم، یکی از فرایندهای سخت است که بر روی این فلز پرمصرف در صنایع انجام می‌شود. آلومینیوم فلزی است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای اتصال، به جوشکاری نیازمند خواهد شد. اما نوع جوشکاری این فلز نسبت به فولاد متفاوت است و تکنیک‌های مختلفی را باید در انجام این فرایند مورد توجه قرار داد.

فیلر جوشکاری آلومینیوم، یکی از دشواری‌های این فرایند به‌شمار می‌رود که انتخاب نامناسب آن خود منجر به بروز عیوبی چون ترک خوردگی خواهد شد. البته انتخاب روش جوشکاری نیز یکی از چالش‌های بزرگ این فعالیت مهم در صنعت است.

در این مقاله، قصد داریم تا ضمن بررسی تمامی مسائل مربوط به جوشکاری آلومینیوم، به معرفی روش‌ها، دستگاه جوش و عواملی که در این نوع جوشکاری مهم است بپردازیم. با آیرومارت همراه باشید.

چرا جوشکاری آلومینیوم مشکل است؟

جوشکاری فلزات غیرآهنی چون آلومینیم، نیازمند رعایت نکات خاصی است. ازجمله مشکلات حین جوشکاری آلومینیوم می‌توان به انتخاب فلز پرکننده یا فیلر جوشکاری آلومینیوم اشاره کرد.

برخی از آلیاژهای این فلز را نمی‌توان بدون فیلر جوش داد و در صورت عدم استفاده از فلز پرکننده، آلیاژ دچار ترک خوردگی می‌شود. بنابراین انتخاب یک فلز مناسب بسیار مهم است.

نوع سیستم تغذیه نیز اهمیت زیادی دارد. در صورتی که دستگاه تعذیه سیم مکانیکی مورد استفاده قرار گیرد، باید از سیستم‌های محرک ویژه نیز استفاده کرد. از آن‌جایی که مقاومت آلومینیوم نسبت به فولاد کمتر است، در صورتی که از سیستم محرک استفاده نشود، آسیب و پیچ و خم در آلیاژ آلومینیوم ایجاد خواهد شد.

از سوی دیگر، با توجه به هدایت حرارتی بسیار بالای آلومینیوم نسبت به فلزاتی چون آهن، در هنگام جوشکاری، پخش حرارت بسیار خواهد بود و در نتیجه امکان ایجاد چاله‌های جوش بزرگتر، افزایش می‌یابد. در این شرایط، باید پس از جوشکاری، چاله‌ها را در انتهای فرایند پر کرد.

فرایندهای پیش و پس از جوشکاری آلومینیوم نیز متفاوت است. بر روی سطح آلومینیوم لایه اکسیدی تشکیل می‌شود و این لایه، مشکلاتی در حین جوشکاری ایجاد می‌کند چرا که نقطه ذوب بالاتری دارد. بنابراین پیش از جوش باید از روش‌های تمیزکاری شیمیایی یا فیزیکی برای از بین بردن لایه اکسیدی استفاده کرد.

انواع روش های جوشکاری آلومینیوم

از روش‌های مختلفی برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می‌شود. انواع روش های جوشکاری آلومینیوم هر یک نکات خاصی دارند که باید حین فرایند مورد توجه قرار گیرد.

همانطور که عنوان شد، فرایند جوشکاری این فلز نسبتا مشکل است. بنابراین جوشکارها معمولا حین اتصال آلومینیوم، دچار سردرگمی می‌شوند. روش‌هایی که مناسب جوشکاری آلیاژهای این فلز هستند را در ادامه توضیح خواهیم داد.

جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی

جوشکاری قوس الکتریکی، یکی از محبوب‌ترین روش های جوشکاری آلومینیوم با الکترود به شمار می‌رود که خود دارای دو نوع TIG و MIG است:

جوشکاری قوس الکتریکی تحت محافظت گاز تنگستن ( GTAW / TIG)

جوشکاری قوس الکتریکی TIG یا جوشکاری با الکترودهای ثابت، یکی از روش‌های موثر و پرکاربرد در جوشکاری آلومینیوم است. در این روش، نیازی به دستگاه تغذیه سیم که خود چالشی در جوشکاری آلومینیوم است وجود ندارد و به همین دلیل مناسب تلقی می‌شود.

این روش جوشکاری، مناسب برای اتصال ورق‌هایی با ضخامت 1 تا 6 میلی‌متر است. در جوشکاری آلومینیوم به این روش، از جریان متناوب AC استفاده می‌شود.

اغلب آلیاژهای سری 1000 و 5000 را می‌توان با جوشکاری تیگ و بدون استفاده از پرکننده به هم متصل کرد. هیچ یک از آلیاژهای سری 6000 قابلیت جوشکاری با این روش را ندارند.

در مقاله‌ای مجزا در خصوص جوشکاری تیگ به تفصیل بحث کرده‌ایم.

جوشکاری قوس الکتریکی تحت محافظت گاز (GMAW/MIG ‎‌)

جوشکاری آلومینیوم با mig به صورت دستی و نیمه اتوماتیک انجام می‌شود. استفاده از سیم جوش یا الکترود در این روش بسیار مهم است. الکترود جوشکاری آلومینیوم به عنوان فلز پرکننده شناخته می‌شود.

این روش برای جوشکاری قطعات با ضخامت‌های 1 تا 4 میلی‌متر با جریان مستقیم، مناسب است. برای جوشکاری ضخامت‌های بالاتر، از روش پالسی استفاده می‌شود. در این روش، گازهای خنثی هلیوم و آرگون کاربرد دارند. جوشکاری میگ با سرعت بالاتری نسبت به جوشکاری tig انجام می‌شود.

جوشکاری آلومینیوم با جوش co2

جوشکاری co2 نوعی جوشکاری قوسی است که در آن از CO2 به عنوان گاز محافظ استفاده می‌شود. گاز CO2 نه تنها خواص محافظتی بالایی دارد بلکه نسبت به گاز آرگون، قیمت مناسب است. بنابراین یکی از روش‌های متداول در جوشکاری آلومینیوم به شمار می‌رود.

جوشکاری پرتوی لیزر

در جوشکاری پرتوی لیزر برای آلومینیوم، حوضچه مذابی عمیق ایجاد می‌شود که عرض کمی دارد. بنابراین این روش، نوعی روش جوشکاری آلومینیوم است که برای آلیاژهایی که مقاومت کمی در برابر ترک خوردگی دارند مناسب تلقی می‌شود.

جوشکاری پرتوی الکترونی

این روش از جوشکاری، مشابه جوشکاری با لیزر است. با این تفاوت که در فضای خلا انجام شده و به گاز محافظ نیاز ندارد. از این روش برای اتصال قطعاتی با ضخامت زیاد استفاده می‌شود. پرتوی الکترونی، حوضچه جوشی کوچک ایجاد می‌کند که با نفوذ به عمق آلیاژ، خط جوشی باکیفیت را به دنبال خواهد داشت.

سیم جوش برای جوشکاری آلومینیوم

انتخاب سیم جوش، یکی از مهم‌ترین مراحل جوشکاری آلومینیوم است. برای کارایی بهتر و حفظ خواص خط جوش، باید از سیم جوشی استفاده کرد که خواصی نزدیک به فلز پایه داشته باشد.

دمای ذوب سیم جوش و فلز پایه نیز باید تقریبا نزدیک به هم باشد. به عنوان مثال، برای ثابت ماندن فلز منیزیم در فلز پایه، باید از سیم جوشی استفاده کرد که منیزیم داشته باشد. تحت چنین شرایطی است که تغییر شکل فلز پایه پس از جوشکاری به حداقل می‌رسد.

در خصوص جوشکاری فلز آلومینیوم، برای قطعاتی که قرار است بعد از جوشکاری تحت آندایز آلومینیوم قرار گیرند، بهتر است از فیلری با ترکیب نزدیک به فلز پایه استفاده شود. بدین ترتیب، خط جوش نیز بعد از آندایز تفاوت چندانی با فلز پایه نخواهد داشت.

در ادامه، انواع سری آلومینیوم و الکترودهای مناسب هر یک برای جوشکاری را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

آلیاژهای سری 1000

در ترکیب شیمیایی آلیاژهای سری 1000، معمولا 99 درصد آلومینیوم وجود دارد. ساختار این سری ضعیف است و داکتیلیته و مقاومت به خوردگی بالایی دارند.

برای جوشکاری این آلیاژها از فیلر آلومینیوم 1100 استفاده می‌شود. باید ذکر کرد که معمولا این آلیاژها را به راحتی جوشکاری می‌کنند. قیمت ورق آلومینیوم را از آیرومارت بخواهید.

آلیاژهای سری 2000

این سری از آلومینیوم‌ها که به آلیاژهای آلومینیوم – مس نیز معروفند، قابلیت جوشکاری کمی دارند. ویژگی ماشینکاری آن‌ها خوب است اما شکل‌پذیری کمی دارند. از فیلرهای 2319 و 4043 برای جوشکاری این آلیاژها استفاده می‌شود.

آلیاژهای آلومینیوم 3000

آلیاژهای سری 3000 یا آلیاژهای آلومینیوم – منگنز، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری بسیار خوبی دارند. استحکام بالا و مقاومت به خوردگی بسیار خوب نیز از خواص آن‌ها محسوب می‌شود. فیلرهای مورد استفاده برای جوشکاری این آلیاژها 4043 و 5356 است.

سری 4000

آلومینیوم‌های سری 4000، به دلیل دارا بودن عنصر سیلیکون در ترکیب خود، نقطه ذوب پایین‌تری دارند به همین دلیل در ساخت بسیاری از سیم‌های جوش و اغلب به عنوان فیلر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورتی که خودشان تحت جوشکاری قرار گیرند از فیلر 4043 برای جوش آن‌ها استفاده می‌شود.

آلیاژهای 5000

آلیاژهای این سری، خواص استحکامی بالایی دارند. مقاومت به خوردگی، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری آن‌ها نیز بالا است. از فیلرهای 5356، 6183 و 5556 برای جوشکاری این گروه استفاده می‌شود. قیمت ورق آلومینیوم آجدار گریدهای مختلف را از آیرومارت استعلام بگیرید.

سری 6000

استحکام متوسط، مقاومت به خوردگی بالا و شکل‌پذیری خوب از مهم‌ترین خواص آلیاژهای سری 6000 است. آلیاژهای این گروه در سازه‌های ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اگرچه دراثر جوشکاری آلومینیوم سری 6000، احتمال ترک‌خوردگی در آن‌ها بالا می‌رود اما به طور کلی برای جوشکاری آن‌ها از فیلرهای 4043 یا 5356 استفاده می‌شود.

آلومینیوم سری 7000

استحکام بسیار بالا اما قابلیت شکل‌پذیری کم، از مهم‌ترین ویژگی‌های این گروه از آلیاژهای آلومینیوم است که در صنایع هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به دلیل این‌که هنگام جوشکاری، ترک‌خوردگی و خوردگی بالایی دارند، معمولا این فلزات را جوشکاری نمی‌کنند. اما می‌توان آلیاژهای 7003، 7005 و 7039 را با استفاده از فیلر آلومینیوم 5356، جوشکاری کرد.

عیوب جوش آلومینیوم

در جوشکاری آلومینیوم، 4 عیب جوش بسیار متداولند. در ادامه این عیوب جوش آلومینیوم را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

عیب تخلخل

این عیب جوش عمدتا بعد از جوشکاری میگ و جوشکاری تیگ اتفاق می‌افتد و علت آن جذب گاز هیدروژن در حوضچه مذاب است. در صورتی که از گاز محافظ با کیفیت بیشتر استفاده شود و همچنین با پاک کردن سطح قطعه کار از آلودگی‌ها و چربی‌ها، می‌توان احتمال بروز این عیب را به حداقل رساند.

ایجاد ترک گرم

یکی از عیوب معمول در جوشکاری آلومینیوم، بروز عیب ترک گرم است. ترک گرم یا ترک انجمادی، در جوشکاری آلومینیوم در داخل فلز جوش ایجاد می‌شود و علت آن می‌تواند یکی از عوامل انتخاب نادرست فیلر و طراحی غلط هندسه جوش باشد.

در صورت استفاده از فیلرهای جوش سری 5000 و 4000 می‌توان بروز این عیب را به حداقل رساند. البته، استفاده از این فیلرها می‌تواند استحکام جوش را کاهش دهد و همچنین موجب عدم امکان انجام عملیات حرارتی روی جوش شود.

ترک انحلالی

یکی دیگر از عیوبی که ممکن است در جوشکاری آلومینیوم رخ دهد، ایجاد ترک انحلالی در منطقه متاثر از حرارت جوش است. علت آن را می‌توان به نقطه ذوب پایین برخی رسوبات در مرز دانه نسبت داد.

این ترک در آلیاژهای آلومینیوم سری 6000 و 7000 بیشتر رخ می‌دهد. با استفاده از فیلرهای آلومینیوم با نقاط ذوب پایین می‌توان احتمال بروز این عیب را کاهش داد. به عنوان مثال برای جوشکاری آلومینیوم سری 6000 می‌توان از فیلر سری 4000 استفاده کرد.

سایر عیوب جوش آلیاژهای آلومینیوم

در صورتی که پارامترهای جوشکاری، نادرست تنظیم شوند یا از تکنیک‌های غلط استفاده شود، عیب بریدگی کناره جوش، عیب ذوب ناقص و عیب نفوذ ناقص ممکن است رخ دهند.

دستگاه جوش آلومینیوم

به طور کلی نمی‌توان یک دستگاه را به عنوان بهترین دستگاه جوش آلومینیوم انتخاب کرد. متناسب با نوع آلیاژ و روش جوشکاری، دستگاه جوش، متفاوت است. دستگاه جوش TIG معمولا انتخاب بهتری نسبت به دستگاه MIG است و ترجیح داده می‌شود.

جمع بندی

در این مقاله، درباره انواع روش‌های جوشکاری آلومینیوم بحث کردیم. جوشکاری آلومینیوم با جوشکاری فولاد متفاوت است و چالش‌هایی دارد. به همین دلیل، نکاتی باید هنگام اتصال این فلزات به یکدیگر مورد توجه قرار گیرد. انتخاب فیلر و انتخاب روش در جوشکاری این فلز بسیار مهم است.

مجموعه آیرومارت، انواع خدمات جوشکاری را به متقاضیان ارائه می‌دهد. قیمت لوله درزدار جوشکاری شده را از آیرومارت استعلام بگیرید. شما می‌توانید برای دریافت خدمات جوشکاری آلومینیوم با بالاترین کیفیت، از طریق شماره تلفن 02145306 با کارشناسان این مجموعه در تماس باشید.