راهنمایی جوشکاری آلومینیوم با الکترود

مهمترین  بخش در جوشکاری آلومینیوم با الکترود انتخاب الکترود جوشکاری مناسب می باشد و معمولا جوشکارها در حین انجام جوشکاری آلومینیوم کمی سردرگم می‌شوند زیرا استحکام جوش فولاد با فلز پایه یکسان است اما در مورد آلومینیوم این مساله متفاوت می باشد ما در این مقاله قصد داریم شرحی پیرامون جوشكاری آلومینیوم با الكترود ارائه دهیم كه ممكن است برایتان مفید باشد پس ما را همراهی كنید.

آلومینیوم فلزی سفید رنگ با قابلیت رسانایی الكتریكی و حرارتی است كه در مجاورت هوا، اكسید شده و لایه اكسیدآلومینیوم به صورتی قشری نازك با ضخامت 002/0 میلی‌متر روی آن قرار می‌گیرد كه از آن در مقابل گازها و مایعات محافظت می‌كند.

از آلومینیوم  برای جوشكاری نیز استفاده می‌شود ولی تفاوت آلومینیوم با دیگر فلزها به هنگام جوشكاری این است كه استحكام جوش آلومینیوم كمتر از ماده پایه است و اكثر جوشكارها به دلیل غفلت از این موضوع به هنگام كار كمی سردرگم می‌شوند.

ویژگی‌ های آلومینیوم جوشکاری

درجه ذوب آلومینیوم 658 درجه و درجه ذوب اكسید آلومینیوم حدود 2000 درجه سانتی‌گراد است كه این فرآیند اكسیداسیون، در كار جوشکاری آلومینیوم با الکترود اختلال ایجاد می‌كند. برای از بین بردن اكسید آلومینیوم از پوشش‌هایی استفاده می‌كنند كه سربارهای مخصوص تولید می‌كنند.

انتخاب آلیاژ یكی از فاكتورهای مهم در جوشكاری آلومینیوم محسوب می‌شود و تعدد آلیاژهای آلومینیوم، ضرورت اطلاع از خواص آلومینیوم به هنگام جوشكاری را اقتضا می‌كند.

هنگام استفاده از جوش فولاد، استحكام فولاد با استحكام فلز پایه یكسان است در حالی‌كه در مورد آلومینیوم چنین نیست. همین امر موجب سردرگمی جوشكار می‌شود.

جوشكاران باید بدانند كه همه آلیاژهای آلومینیوم، قابلیت جوشكاری با استفاده از قوس الكتریكی یا جوشكاری آلومینیوم با الكترود با كمك گاز تنگستن و یا قوس الكتریكی GMAW را  ندارند.

آلیاژهای سری 1000، 3000، 5000 و 6000 قابلیت پذیرش جوشكاری آلومینیوم با الكترود را دارند ولی آلیاژهایی كه سری 2000 و 7000 هستند( به استثنای 2219 و 7020) را نمی‌توان به وسیله جوشكاری آلومینیوم با الكترود جوش داد.

نحوه جوشکاری آلومینیوم با الکترود

از آن‌جایی كه آلیاژهای آلومینیوم اكسید می‌شوند، چنانچه قرار باشد تحت جوشكاری قرار بگیرند، با استفاده از یك گاز محافظ(مانند آرگون، هلیوم یا تركیبی از این دو) به چند روش جوشكاری می‌شوند كه در ادامه آن‌ها را شرح می‌دهیم.

1- جوشکاری آلومینیوم با الكترود ثابت (جوشکاری به روش TIG)

در روش جوشکاری آلومینیوم با الکترود ثابت به روش TIG، از یك قوس الكتریكی از جنس تنگستن برای اتصال الكترود و قطعه مورد نظر استفاده می‌كنند.

یك گاز خنثی مانند آرگون قوس را احاطه می‌كند كه باعث محافظت مذاب جوش و الكترود از فرآیند اكسیداسیون می‌شود. یك مفتول از جنس آلومینیوم به عنوان فیلر با دست جوشكار هدایت شده و تغذیه مذاب را به عهده می‌گیرد.

همچنین بخوانید : راهنمایی صفر تا صد جوشکاری آرگون (TIG)

برای جوشكاری ورقه‌های فولادی  از جریان الكتریكی مستقیم و برای جوشكاری آلومینیوم از جریان الكتریكی متناوب استفاده می‌كنند.

جوشكاری به روش TIG برای قطعات با ضخامت 1 الی 6 میلی‌متر مناسب است. می‌توان از این روش جوشكاری به وسیله ربات‌ها استفاده كرد ولی نه به صورت كامل. برای جوشكاری ورقه‌های ضخیم، تجهیزات  DC موجود است ولی آن را كاملاً به صورت اتوماتیك و توسط ربات‌ها باید انجام داد.

برقی كه به مصرف جوشكاری ورقه‌های ضخیم می‌رسد(DC)، می‌توانند پالسی باشند كه  قطبیت متغیر به وجود آورند. هنگامی كه نسبت دوره‌های جریان برق تغییر می‌كند، فاز جوشكاری نیز تغییر می‌یابد.

از آلیاژهای سری 1000 و 5000 مانند ( 1050، 5754، 5356 و …) می توان برای جوشكاری به روش TIG بدون استفاده از فیلر استفاده نمود. ولی هیچ یك از آلیاژهای سری 6000 این قابلیت را ندارند.

2- جوشکاری آلومینیوم با الکترودهای مصرفی (جوشکاری به روش MIG)

یكی دیگر از روش‌های جوشکاری آلومینیوم با الکترود، جوشكاری به روش دستی MIG و با استفاده از الكترودهای مصرفی است كه به جوشكاری نیمه اتوماتیك معروف است.

در این روش، از یك سیم  به عنوان الكترود و همچنین فلز به عنوان فیلر استفاده می‌شود. جوشكاری به این صورت است كه جوش را دور حلقه‌ای می‌پیچانند و یك طرف آن را به تفنگ جوشكاری  وصل  می‌كنند. اتصال قوس جوشكاری با  قطبیت معكوس انجام می‌شود.

جوشكاری به روش MIG برای قطعات با ضخامت بیش از 4 میلی‌متر مناسب است. برای قطعاتی كه ضخامت 1 میلی‌متر دارند نیز می‌توان از این روش جوشكاری با استفاده از جریان الكتریكی مستقیم ولی پالسی استفاده نمود.

 اهمیت انتخاب فیلر در جوشكاری آلومینیوم با الكترود

هنگام جوشكاری با آلومینیوم، انتخاب آلیاژی كه به عنوان فیلر مورد استفاده قرار می‌گیرد دارای اهمیت است؛ زیرا خواص سیم‌جوش باید با خواص آلومینیوم یكسان باشد. به منظور بازدهی بیشتر، حتی دمای ذوب سیم‌جوش و فلز پایه نیز باید تقریباً یكسان و مشابه باشند.

این موضوع را به این شكل ساده می‌توان توضیح داد كه به عنوان مثال اگر قرار باشد میزان منیزیم در فلز پایه ثابت بماند، سیم‌جوش نیز باید حاوی منیزیم باشد وگرنه تغییر شكل و پیچیدگی بعد از جوشكاری دچار افت می‌شود. به دلیل اینكه آلیاژهای آلومینیوم قیمت پایین و تنوع زیادی دارند، نسبت  به  سایر فرآیندهای تولیدی مزایای بیشتری دارند.

2 عامل مؤثر در انتخاب فیلر برای انجام جوشکاری آلومینیوم با الکترود

به هنگام جوشکاری آلومینیوم با الکترود، انتخاب فیلر در گرو عواملی به شرح زیر است:

1- بستر مناسبی ایجاد شود كه جوش پس از اتمام جوشكاری دچار ترك نشود.

2- به لحاظ مكانیكی، استحكام كافی داشته باشد.

توجه داشته باشید برای اتصالاتی كه بعد از فرآیند جوشكاری دچار آندایز می‌شوند، از فیلری استفاده شود كه تركیب آلیاژ آن به فلز پایه نزدیك باشد تا پس از آندایز، تفاوت ظاهری آن‌ها دیده نشود.

آندایز کردن در حقیقت به فرآیند ضخیم‌سازی لایه اكسیدی به ضخامت زیاد گاهی تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اكسید طبیعی می‌گویند.

7 خاصیت آلیاژهای مختلف و الكترودها برای جوشكاری آلومینیوم

برای جوشکاری آلومینیوم با الکترود باید از آلیاژهای گوناگون و الكترودهای مناسب آن‌ها به شرح زیر استفاده نمود: 

1- آلیاژهای 1000

99 درصد این آلیاژها از آلومینیوم خالص تشكیل شده‌اند، ساختار آن‌ها ضعیف است. شكل‌پذیری و مقاومت به خوردگی در آن‌ها بسیار زیاد است، به راحتی جوش داده می‌شوند و از فلزهای 1100 به عنوان فیلر برای جوش دادن آن‌ها استفاده می‌شود.

2- آلیاژهای 2000

این نوع آلیاژها، از نوع آلومنیوم – مس هستند كه قابلیت جوشكاری آن‌ها بسیار پایین و قابلیت ماشین‌كاری آن‌ها خوب است، شكل‌پذیری كمی دارند( منهای حالت آنیل شده). به نسبت سایر آلیاژها، مقاومت خوردگی آن‌ها كمتر است، از اینرو  به  صورت كلددار یا آندایز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از این نوع آلیاژ  بیشتر در صنایع هوا- فضا استفاده می‌شود. فیلرهای مناسب آن‌ها، 2319 و 4043  هستند.

3- آلیاژهای 3000

این نوع آلیاژها، از جنس آلومینیوم – منگنز هستند كه خاصیت استحكام زیاد، مقاومت نسبت  به  خوردگی، شكل‌پذیری و جوش‌پذیری بالا دارند. در مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های تهویه هوا از آن‌ها استفاده می‌شود و فیلر مناسب آن‌ها سری‌های 4043 و 5356  هستند.

4- آلیاژهای 4000

این آلیاژها از جنس آلومینیوم – سیلیكون هستند كه به دلیل وجود سیلیكون، نقطه ذوب پایین دارند و از آن‌ها در ساخت سیم‌جوش استفاده  می‌شود. این آلیاژها به عنوان فیلر به كار می‌روند  ولی  اگر  به عنوان  فلز  پایه  به كار روند، فیلر مناسب آن‌ها، سری 4043  است.

همچنین بخوانید : تفاوت سیم جوش و الکترود جوشکاری

5- آلیاژهای 5000

این نوع آلیاژها، از جنس آلومینیوم – منیزیم  هستند كه خاصیت استحكام زیاد، مقاومت در برابر خوردگی و شكل‌پذیری و جوش‌پذیری را یك‌جا در خود دارند. فیلرهای مناسب آن‌ها، سری‌های 5356، 5183 و 5556 هستند.

6- آلیاژهای 6000

این آلیاژ ها از جنس آلومینیوم – منیزیم – سیلیكون هستند كه خاصیت استحكام متوسط، مقاومت زیاد نسبت به خوردگی و سهولت در شكل‌پذیری از ویژگی‌های آن‌هاست. از این نوع آلیاژ در سازه‌های ساختمانی و اكستروژن استفاده می‌شود. این نوع آلیاژها در دمای بالا دچار ترك خوردگی می‌شوند و فیلرهای 4043، 5356 برای آن‌ها مناسبند.

7- آلیاژهای  7000

این آلیاژها ساخته‌شده از آلومینیوم – منیزیم  و آلومینیوم – روی – مس هستند كه استحكام زیادی دارند  و  از اینرو شكل‌دادن به  آن‌ها دشوار است و به طور معمول در صنایع هوا- فضا  از  آنها استفاده می‌شود.

همچنین بخوانید : الکترود پایه مس چیست و چه کاربردی دارد؟

به دلیل خاصیت ترك‌خوردگی بالا، آن‌ها را جوش  نمی‌دهند. ولی استثنائاتی در این نوع آلیاژها  وجود دارد و آن  این است كه  با  فیلرهای  فلزی سری 5356  می‌توان  آلیاژهای 7003، 7005 و 7039 را جوش داد.

دلیل جوش‌ پذیری برخی آلیاژها

در جوشکاری آلومینیوم با الکترود باید به این نكته توجه نمود دلیل اینكه چرا فقط برخی از آلیاژها خاصیت جوش‌پذیری دارند، ناشی از دسته‌بندی كلی آلیاژهاست.

آلیاژها به طوركلی یا حرارت‌پذیرند یا حرارت‌ناپذیر. چنانچه  نتوان عملیات حرارتی را روی آلیاژهای آلومینیومی اجرا كرد، باید به روش كار سرد آنها را سخت و مقاوم سازی نمود.

دلیل دیگر این است كه  آلیاژهایی كه حرارت‌پذیرند، به هنگام عملیات جوشكاری كه دما به بالای 200 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، خواص مكانیكی‌شان كاهش می‌یابد.

همچنین بخوانید : جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن

از این رو چنانچه جوشكار پس از عملیات جوشكاری ، عملیات جوشكاری ثانویه را اجرا نكند، ناحیه اطراف جوش به نسبت سایر نقاط آلومینیوم، ضعیف‌تر خواهد شد.

3 نکته مهم برای انجام جوشکاری آلومینیوم با الکترود

1- برای جوشکاری آلومینیوم با الکترود، انتخاب ضخامت قطر الكترود متناسب با قطعه مورد نظر از اهمیت برخوردار است، زیرا الكترودهایی كه برای جوشكاری آلومینیوم استفاده می‌شوند پوشش ضخیم دارند كه تركیبی از آلومینیوم(95%) و سیلیسیوم(5%) هستند و رطوبت را جذب می‌كنند. بنابراین باید در مكان خشك نگهداری شوند ولی می‌توان رطوبت الكترودها را در حرارت 200 درجه سانتی‌گراد از بین برد.

2- زاویه الكترود در جوشكاری آلومینیوم با الكترود مهم است و این زاویه باید 45 درجه باشد. برای انجام قوس، الكترود و قطعه مورد نظر، هر دو را باید با برس سیمی یا سمباده از گرد و غبار، اكسید و رطوبت پاك‌سازی نمود؛ زیرا در جوشكاری آلومینیوم با الكترود خلل ایجاد می‌كند.

3- فرآیند جوشكاری به روش MIG از سرعت بیشتری نسبت به  روش TIG برخوردار است.

فیدساکو فروشنده انواع الکترود و ملزومات جوشکاری

از جمله محصولات فیدساکو می توان به الکترود جوشکاری ، سیم جوش ، ملزومات جوشکاری و مواد مصرفی جوشکاری اشاره کرد.

لطفا جهت کسب اطلاع از قیمتها و مشخصات الکترودها با شماره های 09122089054 – 02126209336 تماس حاصل فرمایید.

در آخر باید اضافه کنیم در جوشکاری آلومینیوم با الکترود، انتخاب آلیاژ مناسب فلز پرکننده اهمیت بسیاری دارد. و توجه داشته باشید برای جوشکاری آلومینیوم با الکترود خواص سیم جوش باید با خواص آلومینیوم پایه یکسان باشد.