نحوه جوشکاری آلومینیوم با دستگاه جوش

ایمان شکوهیان
آلیاژ مناسب برای جوشکاری آلومینیوم

آلومینیوم به عنوان یک فلز زیبا، سبک و پرکاربرد، دارای رسانه خوبی برای الکتریکی و گرماست؛ به همین دلیل از این فلز می‌توان در بسیاری از صنایع مانند:ساخت‌وساز یا هوافضا استفاده کرد. به لطف چگالی کم و استحکام خوب، آلومینیوم به بخشی جدایی ناپذیر از تولید مدرن تبدیل شده است. جوشکاری آلومینیوم، فرآیندی است که نیاز به دانش و مهارت خاصی دارد.  آلومینیوم یک خاصیت دارد که جوشکاری این فلز را بسیار دشوار می‌کند. این فلز به محض اینکه در معرض هوای محیط قرار می‌گیرد، یک لایه نازک از اکسید آلومینیوم را تشکیل می‌دهد. و این لایه است که به فلز ظاهر خاکستری نقره‌ای غیر قابل انکار می‌دهد؛ علاوه بر این، این خاصیت آلومینیوم را در برابر آب، اکسیژن و حتی بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم در برابر خوردگی می‌کند. در این مقاله از مجله اینترنتی آهن رسان قرار است در مورد جوشکاری آلومینیوم و نحوه صحیح این نوع جوشکاری اطلاعاتی را در اختیار شما قرار دهیم. پس با ما همراه باشید.

برای اطلاع از قیمت آهن امروز می‌توانید نگاهی به سایت آهن رسان داشته باشید.

برای خرید و ثبت سفارش این محصول می‌توانید با کارشناسان ما تماس داشته باشید. اگر هم نیاز به خرید اعتباری این محصول داشته باشید، با کمک مجموعه آهن رسان می‌توانید حجم بالایی از این محصول را از ما خریداری کنید. خرید آهن آلات با چک تجربه‌ای است که می‌توانید از مجموعه آهن رسان آن را انجام دهید. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه باید با کارشناسان ما در تماس باشید.

اطلاعاتی در مورد آلیاژهای آلومینیوم

آلومینیوم یک عنصر شیمیایی است که حدود ۸ درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و آن را فراوان‌ترین فلز و سومین عنصر فراوان پس از اکسیژن و سیلیکون می‌سازد. با کلیک روی قیمت آلومینیوم امروز می‌توانید نگاهی به روند قیمتی این محصول در روزهای اخیر داشته باشید. آلومینیوم به دلیل داشتن چگالی کم (حدود ۲.۷ گرم بر سانتی متر مکعب) و از طریق پدیده غیرفعال‌سازی، مقاومت در برابر خوردگی عالی شناخته شده است.

از آنجایی که آلومینیوم خالص نسبتاً نرم است، مقادیر کمی از عناصر آلیاژی برای ایجاد طیف وسیعی از خواص مکانیکی اضافه می‌شود. آلیاژها بر اساس عناصر آلیاژی اصلی گروه بندی می‌شوند. آلیاژهای تجاری خاص بر اساس مشخصات بین‌المللی آلیاژهای فرفورژه یا سیستم آلفا عددی ISO دارای یک نام چهار رقمی هستند.

جدول زیر جزئیات بیشتری در مورد ترکیب این طبقه بندی‌ها ارائه می‌دهد.

سری عناصر آلیاژی اصلی استحکام کششی

 

قابلیت حرارتی

 

کاربردها
۱xxx ۹۹% حداقل آلومینیوم (خالص) ۷۰-۱۸۵ ندارد مقاومت در برابر خوردگی، لوله کشی، هدایت الکتریکی
۲xxx مس ۱۸۵-۴۳۰ دارد هوافضا، آهنگری
۳XXX منگنز ۱۱۰-۲۸۰ ندارد ساخت قابلمه و تابه، مبدل حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی
۴XXX سیلیکون ۱۷۰-۳۸۰ دارد سیم پرکننده (جوشکاری)
۵XXX منیزیوم ۱۲۵-۳۵۰ ندارد خودرو، مخازن تحت فشار، پل‌ها، ساختمان‌ها
۶XXX منیزیوم و سیلیکون ۱۲۵-۴۰۰ دارد ساخت خودرو، کاربردهای تزئینی
۷xxx زینک ۲۲۰-۷۵۰ دارد ساخت هوافضا، صفحه زرهی، تجهیزات ورزشی رقابتی

رقم اول سری عنصر آلیاژی اصلی اضافه شده به آلیاژ آلومینیوم را نشان می‌دهد و برای توصیف سری استفاده می‌شود، یعنی سری ۱۰۰۰ یا سری ۵۰۰۰ و غیره. رقم دوم نشان دهنده اصلاح آلیاژ خاص در سری است. یعنی x1xx نشان دهنده اولین اصلاح برای آلیاژ مشخص شده است، در حالی که x2xx نشان دهنده اصلاح دوم است. رقم سوم و چهارم آلیاژ را در یک سری خاص مشخص می‌کند. به طور خلاصه آلیاژ ۲۰۲۴ در سری آلیاژهای ۲۰۰۰ قرار دارد و تغییرات صفر دارد و آلیاژ نوع ۲۴ مشخص شده است.

با این حال، یک استثنا برای این سیستم شماره گذاری وجود دارد و آن برای آلومینیوم سری ۱۰۰۰ است. دو رقم آخر حداقل درصد آلومینیوم بالای ۹۹٪ را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، ۱۰۵۰ به معنای ۹۹.۵۰٪ حداقل محتوای آلومینیوم است.

  راهنمای خرید تیرآهن

آلیاژهای آلومینیوم همچنین دارای یک نامگذاری دمایی هستند که مراحل پردازش اضافی را (در صورت اجرا) تعریف می‌کنند. نام‌گذاری‌های دما در جدول ۲ به تفصیل آمده است. علاوه بر تعیین‌های درجه حرارت اصلی که در جدول ۲ توضیح داده شده است، دو عنوان فرعی برای “H” وجود دارد – سخت شدن کرنش، و “T” – تحت عملیات حرارتی. جدول ۳ و ۴ به ترتیب این عناوین “H” و “T” را توضیح می‌دهند.

  • F : برای محصولات فرآیند شکل دهی که در آن هیچ کنترل خاصی بر شرایط سخت شدن حرارتی یا کرنشی استفاده نمی‌شود، اعمال می‌شود.
  • Annealed : برای محصولی که برای ایجاد کمترین استحکام برای بهبود شکل پذیری گرم شده است اعمال می‌شود.
  • H : برای محصولاتی که از طریق کار سرد تقویت شده‌اند کاربرد دارد. سخت شدن کرنش ممکن است با عملیات حرارتی تکمیلی دنبال شود که باعث کاهش استحکام می‌شود. دو یا چند رقم همیشه از “H” پیروی می‌کنند
  • W با محلول عملیات حرارتی : یک مزاج ناپایدار قابل استفاده فقط برای آلیاژهایی که پس از عملیات حرارتی محلول به طور خود به خود در دمای اتاق کهنه می‌شوند.
  • T عملیات حرارتی: برای تولید مزاج پایدار غیر از F، O، یا H. برای محصولی که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته است، گاهی اوقات با سخت شدن کرنش تکمیلی برای ایجاد مزاج پایدار اعمال می‌شود. یک یا چند رقم همیشه از “T” پیروی می‌کنند.

آیا جوشکاری آلومینیوم فرآیند مشکلی است؟

در بسیاری از موارد، گر فرآیند شکل گیری نیاز به جوشکاری محصول آلومینیومی شما داشته باشد، به احتمال زیاد بتوانید این کار را انجام دهید! جدا از برخی استثناها، مانند بسیاری از اعضای سری ۲XXX و ۷XXX، محصولات آلومینیومی را می توان با تکنیک های جوشکاری مناسب به هم متصل کرد. علاوه بر جوشکاری دستی، می‌توانید جوشکاری رباتیک را نیز برای پروژه خود در نظر بگیرید. جوشکاری رباتیک دقت جوش، قوام و خروجی بیشتر را ارائه می‌دهد. در بسیاری از موارد آلیاژهای آلومینیوم مشکلات زیر را در زمان جوشکاری دارند:

  • هدایت حرارتی بالا: این منجر به اتلاف بیش از حد گرما می‌شود که می‌تواند جوشکاری را دشوار کند. حتی این احتمال وجود دارد که منجر به اعوجاج ناخواسته قطعات شود که به دلیل گرمای ورودی بیشتر مورد نیاز است.
  • لایه اکسید روی قطعه موردنظر: آلومینیوم‌ها دارای یک لایه اکسید (اکسید آلومینیوم) هستند که نقطه ذوب بسیار بالاتری (۲۰۶۰ درجه سانتیگراد) نسبت به آلیاژ آلومینیوم اصلی (۶۶۰ درجه سانتیگراد) دارد. در هنگام جوشکاری، این می‌تواند منجر به قرار گرفتن لایه اکسید در ناحیه جوش شود و به طور بالقوه باعث عدم وجود عیوب همجوشی و کاهش استحکام جوش شود. در نتیجه، قطعات کار باید قبل از جوشکاری با برس سیمی تمیز شوند تا از ورود اکسید جلوگیری شود.

روش‌های جوشکاری آلومینیوم

برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن می‌توان از فرآیندهای متعددی استفاده کرد که در زیر به تفصیل توضیح داده شده است.

جوش قوس الکتریکی (Arc Welding)

جوش قوس الکتریکی معمولاً برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شود. بیشتر گریدهای فرفورژه در سری‌های ۱xxx، ۳xxx، ۵xxx، ۶xxx و استحکام متوسط ۷xxx (به عنوان مثال ۷۰۲۰) را می‌توان با فرآیندهای مبتنی بر قوس به صورت ذوبی جوش داد. به ویژه آلیاژهای سری ۵xxx جوش پذیری عالی دارند. آلیاژهای با استحکام بالا (مثلاً ۷۰۱۰ و ۷۰۵۰) و بیشتر سری‌های ۲xxx برای جوشکاری ذوبی توصیه نمی‌شوند زیرا مستعد ترک‌خوردگی در مایع شدن و انجماد هستند.

از جوش MIG می‌توان با موفقیت برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم استفاده کرد. این فرآیند برای اندازه‌گیری‌های نازک‌تر مواد مانند ورق آلومینیوم مناسب‌تر است، زیرا میزان حرارت مورد نیاز در مقایسه با صفحات ضخیم‌تر کمتر است. آرگون خالص گاز محافظ ترجیحی برای این فرآیند است و سیم/میله جوش مورد استفاده باید از نظر ترکیبی تا حد امکان شبیه به قطعات در حال جوش باشد.

  ورق مشبک چیست؟

از جوشکاری TIG می‌توان برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم نیز استفاده کرد. به دلیل رسانایی حرارتی بالای آلومینیوم حجیم، فرآیند TIG تولید گرمای کافی را برای گرم نگه داشتن ناحیه جوش به اندازه کافی برای ایجاد یک حوضچه جوش امکان‌پذیر می‌کند. برای اتصال مقاطع ضخیم و نازک می‌توان از جوش تیگ استفاده کرد. مشابه جوشکاری MIG، آرگون خالص گاز محافظ ترجیحی است و سیم/میله جوش مورد استفاده باید از نظر ترکیبی مشابه قطعات در حال جوش باشد.

جوش لیزری (Laser Welding)

مانند سایر فرآیندهای مبتنی بر ذوب، از جمله جوشکاری قوس الکتریکی، پرتوهای لیزر را می‌توان برای جوش دادن سری‌های زیادی از آلیاژهای آلومینیوم استفاده کرد. جوشکاری لیزری به دلیل چگالی توان بالای آن در سطح ماده، معمولاً یک فرآیند جوشکاری سریع‌تر در مقایسه با سایر فرآیندهای جوشکاری است. جوشکاری لیزری سوراخ کلید می‌تواند جوش‌هایی با نسبت ابعادی بالا (عرض جوش باریک: عمق جوش بزرگ) تولید کند که در نتیجه مناطق تحت تأثیر حرارت باریک ایجاد می‌شود. جوشکاری پرتو لیزر را می‌توان با مواد حساس به ترک استفاده کرد، مانند آلیاژهای آلومینیوم سری ۶۰۰۰ در صورت ترکیب با مواد پرکننده مناسب مانند آلیاژهای آلومینیوم ۴۰۳۲ یا ۴۰۴۷. گازهای محافظ مورد استفاده بسته به درجه آلومینیوم مورد اتصال انتخاب می‌شوند.

جوشکاری پرتو الکترونی (Electron Beam Welding)

مانند جوشکاری لیزری، پرتوهای الکترونی در تولید جوش‌های سریع و حوضچه‌های جوش کوچک خوب هستند. پرتوهای الکترونی در تولید جوش در مقاطع بسیار ضخیم آلومینیوم نیز بهتر عمل می‌کنند. برخلاف سایر فرآیندهای مبتنی بر همجوشی، جوشکاری پرتوی الکترونی در خلاء اتفاق می‌افتد، به این معنی که نیازی به گاز محافظ نیست و در نتیجه جوش‌های بسیار خالص ایجاد می‌شود.

انتخاب مناسب فلز پرکننده، برای به حداقل رساندن خطر ترک داغ در آلیاژهای آلومینیوم هنگام استفاده از فرآیندهای جوشکاری ذوبی مانند جوشکاری قوس الکتریکی، پرتو الکترونی و جوشکاری لیزر ضروری است.

جوشکاری اصطکاکی (Friction Welding)

جوشکاری اصطکاکی یک فرآیند اتصال حالت جامد است (یعنی ذوب فلز رخ نمی‌دهد)، که به ویژه برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم مناسب است. جوشکاری اصطکاکی قابلیت اتصال به تمام سری آلیاژهای آلومینیوم از جمله ۲xxx و ۷xxx را دارد که با فرآیندهای مبتنی بر همجوشی دشوار هستند. علاوه بر این، به دلیل ماهیت فرآیند حالت جامد، نیاز به گاز محافظ حذف شده و عملکرد مکانیکی برتر ناحیه جوش در مقایسه با فرآیندهای جوشکاری ذوبی به دست می‌آید. چندین نوع پردازش اصطکاکی وجود دارد:

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW). FSW در TWI Ltd در سال ۱۹۹۱ توسعه یافت. FSW با استفاده از یک ابزار غیر مصرفی کار می‌کند که می‌چرخد و در رابط دو قطعه کار فرو می‌رود. سپس ابزار از طریق رابط حرکت می‌کند و گرمای اصطکاکی باعث گرم شدن و نرم شدن مواد می‌شود. سپس ابزار دوار به صورت مکانیکی مواد نرم شده را برای تولید جوش مخلوط می‌کند.

جوشکاری نقطه‌ای اغتشاشی اصطکاکی مجدد (RFSSW). RFSSW توسعه فرآیند FSW است و به عنوان یک تکنیک جوشکاری نقطه‌ای برای جایگزینی پرچ‌ها در کاربردهای ورق آلومینیوم استفاده می‌شود.

جوشکاری اصطکاکی خطی (LFW). LFW با نوسان یک قطعه کار نسبت به قطعه دیگر در حالی که تحت یک نیروی فشاری زیاد است کار می‌کند. اصطکاک بین سطوح نوسانی باعث تولید گرما می‌شود و باعث پلاستیک شدن مواد رابط می‌شود. سپس مواد پلاستیکی شده از سطح مشترک خارج می‌شود و باعث کوتاه شدن (سوختن) قطعات کار در جهت نیروی فشاری می‌شود. در حین سوختن، آلاینده‌های رابط، مانند اکسیدها و ذرات خارجی، که می‌توانند بر خواص و احتمالاً عمر مفید جوش تأثیر بگذارند، به داخل فلاش خارج می‌شوند. پس از پاک شدن از آلاینده‌ها، تماس فلز خالص با فلز رخ می‌دهد و در نتیجه جوش می‌شود. این فرآیند برای اتصال اجزای آلومینیومی حجیم برای تولید اشکال نزدیک به شبکه استفاده می‌شود

جوشکاری اصطکاکی دوار (RFW). RFW مشابه LFW است با این تفاوت که قطعات آلومینیومی حجیم استوانه‌ای هستند و برای تولید گرمای اصطکاکی به جای نوسان خطی می‌چرخند.

  ورق آلومینیوم چیست؟

بهترین روش برای جوشکاری آلومینیوم چیست؟

بهترین روش برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن به کاربرد اتصال مورد علاقه بستگی دارد. قبل از تصمیم‌گیری در مورد فرآیند جوشکاری باید نکات زیر را در نظر گرفت:

  • هزینه (تجهیزات جوشکاری، مواد مصرفی، دفع زباله، هزینه‌های اپراتور و غیره)
  • عملکرد جوش مورد نظر
  • محدودیت‌های هندسی
  • در دسترس بودن تامین کننده
  • تکرارپذیری
  • سرعت تولید
  • سلامت و امنیت
  • و…

نکات مهم جوشکاری آلومینیوم

برای جوشکاری آلومینیوم باید نکات زیر در نظر گرفته شود:

  • گرم کردن آلومینیوم (Heat the Aluminum)
  • الکترود (Electrode)
  • نکات جوشکاری آلومینیوم
  • سرعت (Speed)
  • دقت (Accuracy)
  • جوشکاری (MIG) در مقابل جوشکاری ( TIG)
  • گاز بی اثر (Inert Gas)
  • سیم (Wire)
  • سینک حرارتی (Heat Sink)

در جوشکاری آلومینیوم یک سری موارد هست که باید آن‌ها را در نظر گرفت. برای اینکه به یک جوش باکیفیت دست یابید باید فاکتورهایی مثل راحتی جوشکاری، استحکام جوش، قابلیت شکل پذیری جوش، میزان درجه حرارت کار، میزان مقاومت در برابر خوردگی، میزان حساسیت به ترک و عملیات حرارتی دقت و توجه کافی داشته باشید. علاوه بر این،  انتخاب آلیاژ مناسب به علت فراوانی آلیاژهای آلومینیوم دانستن اطلاعاتی درباره خواص جوش پذیری این آلیاژ  بسیار حائز اهمیت است.

در جدول زیر اطلاعاتی در این باره وجود دارد که می‌توانید مطالعه کنید.

آلیاژ آلومینیوم جوشکاری تیگ TIG جوشکاری دستی SMAW جوشکاری مقاومتی بدون توقف Seam welding لحیم کاری soldering
۱۰۵۰ خیلی خوب خیلی خوب خیلی خوب خیلی خوب
۲۰۱۱ خیلی ضعیف خیلی ضعیف ضعیف قابل قبول
۲۰۱۴ خیلی ضعیف ضعیف قابل قبول قابل قبول
۲۰۲۴ خیلی ضعیف خیلی ضعیف قابل قبول قابل قبول
۵۰۰۵ خوب خیلی خوب قابل قبول خوب
۵۰۸۳ قابل قبول خیلی خوب ضعیف ضعیف
۵۱۸۲ قابل قبول خیلی خوب خوب ضعیف
۵۷۵۴ قابل قبول خیلی خوب ضعیف ضعیف
۶۰۶۳ خوب خیلی خوب خیلی خوب خوب
۶۰۶۱ خوب خیلی خوب خوب خوب
۶۰۸۲ خیلی خوب قابل قبول خوب خوب
۷۰۷۵ خیلی ضعیف خیلی ضعیف خیلی ضعیف خیلی ضعیف

 

سخن پایانی

آلومینیوم و آلیاژهای آن برای طیف وسیعی از کاربردها بسیار محبوب هستند. با این وجود، یک تصور غلط رایج وجود دارد که آلومینیوم را نمی‌توان به طور موثر از طریق فرآیندهای جوشکاری معمولی به روشی که آلیاژهای فولادی می‌توانند به یکدیگر متصل کرد.

بسیاری از مردم فکر می‌کنند که چاره‌ای جز اتصال قطعات آلومینیومی با اتصال دهنده‌های مکانیکی مانند پرچ ندارند؛ اما  وقتی صحبت از جوشکاری آلومینیوم می‌شود، نکات ظریفی وجود دارد که باید در زمان جوشکاری به آن دقت داشت. این فلز را می‌توان با روش لیزری، قوس الکتریکی،پرتو الکترونی و… جوش داد. در این مقاله در مورد جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن اطلاعاتی را در اختیار شما گذاشتیم. این اطلاعات به شما کمک می‌کند تا تعیین کنید که آیا می‌توانید محصول آلومینیومی خود را جوش دهید یا خیر.برای خرید آلومینیوم و ثبت سفارش می‌توانید با کارشناسان آهن رسان در تماس باشید. برای این منظور فقط کافی‌ست با شماره درج شده در سایت تماس بگیرید.

سوالات متداول

  1. چه روش‌هایی برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می‌شود؟

جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی – جوشکاری آلومینیوم با لیزر – جوشکاری آلومینیوم با پرتو الکترونی – جوشکاری آلومینیوم با جوش اصطکاکی – جوشکاری آلومینیوم با جوش CO2

  1. دستگاه جوش مناسب برای جوشکاری آلومینیوم چیست؟

دستگاه جوشکاری HI POWER 8850 – ۲۰۰ AC DC Puls یکی از بهترین دستگاه های جوش کاری می باشد.

  1. از فلز آلومینیوم چه کاربردهایی می‌توان داشت؟

این فلز دارای رسانه خوبی برای الکتریکی و گرماست؛ به همین دلیل از این فلز می‌توان در بسیاری از صنایع مانند:ساخت‌وساز یا هوافضا استفاده کرد.

  1. آیا جوشکاری آلومینیوم سخت است؟

در برخی از موارد، ممکن است این فرآیند باعث ایجاد لایه اکسید و هدایت حرارتی بالا شود.

  1. برای خرید آلومینیوم چه کنیم؟

برای خرید این محصول یا سایر مقاطع فولادی می‌توانید با شماره درج شده در سایت تماس داشته باشید.

 

اشتراک گذاری مقاله
3 پاسخ
  1. درود. آیا آلومینیوم ۷۰۲۰ برای جوشکاری آلومینیوم مناسب هست؟ ای کاش مرغوب ترین و کم هزینه ترین روش جوشکاری آلومینیوم را هم ذکر می کردید

  2. سلام و وقت بخیر برای جوشکاری ورق آلومینیوم کدام شماره های این ورق مناسب تر هستند؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *