راهنمایی بر جوشکاری آلومینیوم به روش قوسی با پوشش گاز محافاظ (GMAW)

قوانین ساده زیر را در انتخاب ابزار جوشکاری، آماده‌سازی ماده پایه و انتخاب تکنیک درست و بازرسی چشمی جوش رعایت کنید تا جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم به روش قوسی با پوشش گاز محافظ از کیفیت بالایی برخوردار باشند. حتی برای کسانی که در جوشکاری فولاد ماهرند، جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم می‌تواد چالش‌برانگیز باشد زیرا رسانایی بالای گرما و نقطه ذوب پایین ممکن است موجب سوختگی شود مگر اینکه جوشکار نکاتی که در ادامه می‌آید را رعایت کند. همچنین تغذیه سیم جوشکاری آلومینیوم در طول فرآیند جوشکاری نیز چالش‌برانگیز است زیرا سیم از فولاد نرمتر است، استحکام فشاری کمتری دارد و درغلتک محرک(drive roll) در هم می‌پیچد. برای غلبه بر این مشکلات، پیشنهاد می‌شود به قوانین زیر برای انتخاب مواد و اجرای کارتوجه کنید.

آماده‌سازی ماده پایه: برای جوش آلومینیوم، جوشکار ابتدا باید ماده پایه را تمیز کرده و روغن یا حلال را از اکسیدهای آلومینیوم و آلودگی هیدروکربنی پاک کند. اکسید آلومینیوم که روی سطح قرار دارد، در دمای 110 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود در حالی که آلومینیوم پایه در دمای 650 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. بنابراین باقی ماندن هرگونه اکسید روی سطح ماده پایه مانع نفوذ ماده فیلر به قطعه می‌شود. برای پاک کردن اکسید آلومینیوم از یک از برس سیمی زبر از جنس فولاد ضد زنگ یا حلال یا ترکیب تیزابی استفاده کنید. اگر از برس سیمی استفاده می‌کنید، آن را تنها در یک جهت حرکت بدهید و مراقب باشید که خیلی محکم برس نکشید زیرا همینکار موجب ورود اکسیدها به قطعه می‌شود. به یاد داشته‌باشید از این برس تنها برای آلومینیوم استفاده کنید. همچنین از برسی که برای تمیز کردن فولاد کربنی یا ضدزنگ استفاده کرده‌اید برای آلومینیوم استفاده نکنید.

 اگر از محلول تیزابی استفاده می‌کنید، حتماً پیش از شروع جوشکاری آن را از قطعه پاک کنید. برای کاهش احتمال ورود هیدروکربنها از روغن یا محلول برش(cutting solvent) به جوش، آنها را با  یک چربی‌زدا پاک کنید. البته چربی‌زدا خود نباید حاوی هیدروکربن باشد.

پیش‌گرم کردن: پیش‌گرم کردن قطعه آلومینیومی از ترک‌خوردن جوش جلوگیری می‌کند. دمای پیش‌گرم نباید از 110 درجه سانتیگراد بیشتر شود. از یک نشانگر دما برای جلوگیری از زیادشدن دما و برافروختگی استفاده کنید. علاوه بر آن گذاشتن خالجوش در نقاط ابتدایی و انتهایی ناحیه جوش به فرآیند پیش‌گرمایش کمک می‌کند. همچنین اگر لازم است یک آلومینیوم ضخیم به یک قطعه نازک جوش شود، ابتدا آن را پیش‌گرم کنید. در صورتی که سردجوشی(لب‌گردی) رخ بدهد، از زائده‌های جوشکاری(run on and runoff tabs) استفاده کنید.

تکنیک فشار: درمورد آلومینیوم فشار دادن تفنگ بهتر از هل دادن آن است زیرا آلودگی را کاهش داده و تمیزتز است و پوشش گاز محافظ در این حالت بهتر است.

سرعت پیشروی: جوشکاری آلومینیوم باید با دمای بالا و سریع صورت بگیرد. بالاتر بودن رسانایی گرمایی در آلومینیوم برخلاف فولاد، ایجاب می‌کند آمپراژ و ولتاژ بالاتر و گرمتری داشته‌باشیم و سرعت پیشروی در جوشکاری بالاتر باشد. اگر سرعت خیلی کم باشد، احتمال سوختگی به خصوص در ورقه‌های نازک بالا می‌رود.

گاز محافظ: آرگون به خاطر قابلیت تمیزکردنش و وضعیت نفوذپذیریش رایجترین گاز محافظ برای جوشکاری آلومینیوم است. هنگام جوشکاری آلیاژهای سری  5XXXآلومینیوم ، استفاده از ترکیبی از آرگون و هلیوم با حداکثر 75 درصد هلیوم، ایجاد اکسید منیزیم را به حداقل می‌رساند.

سیم جوش: سیم تغذیه‌ای انتخاب کنید که نقطه جوش آن نزدیک ماده پایه باشد. هرچه بازه ذوب فلز را پایینتر بیاورید، جوشکاری آلیاژ ساده‌تر می‌شود. سیمی با قطر 1.2 تا 1.6 میلی‌متر انتخاب کنید. هرچه قطر سیم کمتر باشد، تغذیه آن راحتتر است. برای جوش مواد نازک، یک سیم 0.09 سانتیمتر قطر با فرآیند جوشکاری ضربانی(پالسی) با سرعت کم تغذیه سیم(250 تا 760  سانتی‌متر بر ثانیه)کارکرد خوبی دارد.

جوش با شکل برجسته: در جوشکاری آلومینیوم علت اغلب شکستها ترک‌خوردگی دهانه است. ترک خوردگی به سبب نرخ بالای انبساط دمایی آلومینیوم و انقباض قابل توجه ناشی از خنک شدن جوش رخ می‌دهد. خطر ترک‌خوردگی در حالتی که دهانه مقعر باشد بیشتر است زیرا سطح دهانه با پایین آمدن دما منقبض و گسیخته می‌شود. بنابراین جوشکار باید دهانه‌ای به شکل محدب بسازد. با خنک شدن جوش،شکل محدب آن نیروهای انقباضی را جبران می‌کند.

انتخاب منبع تغذیه: هنگام انتخاب منبع تغذیه برای جوش آلومینیوم به روش قوسی با گاز محافظ باید روش انتقال-اسپری، یا ضربانی(پالسی)- را در نظر بگیرید. ماشینهای جریان ثابت و ولتاژ ثابت می‌توانند برای جوش اسپری مورد استفاده قرار گیرند. در این روش اسپری یک جریان نازک از فلز مذاب را گرفته و آن را در تمام قوس از الکترود تا ماده پایه اسپری می‌کند. این کار برای آلومینیوم ضخیم که به جریانی بیش از 350 آمپر احتیاج دارد، نتیجه بهینه می‌دهد.

انتقال پالسی معمولاً با یک اینورتر(منبع تغذیه‌ای که جریان مستقیم را به متناوب تبدیل می‌کند) انجام می‌شود. منابع تغذیه جدید معمولاً فرآیند ضربانی لازم- بر اساس سیم فیلر و قطر آن- در خود دارند. در طول جوشکاری پالسی در هر پالس یک قطره از فلز فیلر از الکترود به قطعه منتقل می شود. این فرآیند سرعت بالاتری نسبت به انتقال به روش اسپری دارد. استفاده از جوشکاری با پوشش گاز محافظ به روش پالسی  همچنین میزان حرارت را بهتر کنترل می‌کند. علاوه بر آن جوشکاری بدتراز را آسان کرده و به جوشکار اجازه می‌دهد مواد نازک را با سرعت کم تغذیه سیم و جریان پایین جوشکاری کند.

فیدر سیم: روش ترجیحی برای تغذیه آلومینیوم نرم، استفاده از روش فشاری-کششی است که یک محفظه برای محافظت سیم تغذیه از محیط دارد. یک موتور با سرعت متغیر و گشتاور ثابت به فشار سیم رو به جلو و هدایت آن در تفنگ با سرعت و نیروی ثابت کمک می‌کند. یک موتور با گشتاور بالا سیم را می‌کشد و سرعت سیم و طول قوس را ثابت نگه می‌دارد.

در برخی مغازه‌ها، جوشکار از فیدر یکسانی برای آلومینیوم و استیل استفاده می‌کنند. در این حالت استفاده از لاینر(دورگیر) پلاستیکی به تغذیه هموار و مداوم آلومینیوم کمک می‌کند. از تیوب خروجی اسکنه (chisel-type outgoing) و تیوب ورودی پلاستیکی( plastic incoming tubes)به عنوان لوله راهنما (guide tube)استفاده کنید تا سیم را تا حد ممکن نزدیک به غلتک نگه داشته و از در هم تنیدگی و پیچ خوردن سیم جلوگیری کنید. هنگام جوشکاری کابل تفنگ را تا حد ممکن صاف نگه دارید تا مقاومت سیم تغذیه را به حداقل برسانید. غلتک‌ها و تیوبهای راهنما باید تراز باشند تا از تراشیده شدن آلومینیوم جلوگیری شود.

از غلتک محرک مخصوص آلومنیوم استفاده کنید. تنش آن را طوری تنظیم کنید که نرخ تغذیه سیم مناسب باشد. تنش اضافی موجب تغییر شکل سیم شده و تغذیه بی‌نظمی را رقم می‌زند. تنش کم موجب تغذیه با مقدار نامناسب می شود. هر دو حالت به قوس ناپایدار و تخلخل جوش می‌انجامند.

تفنگ جوشکاری: از لاینر جداگانه ای برای جوش آلومینیوم استفاده کنید. برای پیشگیری از پوسته پوسته شدن سیم، سعی کنید لاینر را مهار کنید تا فضای خالی بین لاینر و دیفیوزر در ابتدا و انتهای تفنگ کاهش یابد. لاینرها را مرتباً تعویض کنید تا احتمال ایجاد اکسید آلومینیوم و مشکلات تغذیه ناشی از آن را به حداقل برسانید. از نازل تماسی با قطری حدوداً 0.38 میلیمتر بزرگتر از قطر ماده فیلر استفاده کنید. زیرا با گرم شدن نازل، شکل آن به بیضی تغییر پیدا می‌کند و ممکن است روند تغذیه محدود و با مشکل مواجه شود. در کل اگر جریان جوشکاری از 200 آمپر بیشتر شود، از آب خنک استفاده کنید تا بالا رفتن دما و ایجاد مشکل در تغذیه کاهش پیدا کند.

جوشکاری آلومینیوم به روش قوسی با پوشش گاز محافاظ
راهنمایی خرید ابزارالات بی‌سیم (باتری خور)
چگونه از دستگاه فرز استفاده کنیم؟
فهرست