آموزش کامل صفر تا صد نحوه جوشکاری ورق آلومینیوم

جوشکاری آلومینیوم برخلاف ظاهر براق و نرم آن، یکی از پیچیده ترین فرآیندهای جوشکاری در صنعت است. این فلز گرچه سبک و مقاوم به خوردگی است، اما در برابر حرارت رفتاری متفاوت از فولاد از خود نشان می دهد. یکی از چالش های اصلی، رسانایی حرارتی بالای آلومینیوم است که باعث می شود حرارت به سرعت در قطعه پخش شده و تمرکز حرارت در محل جوش کاهش یابد. این ویژگی کار را برای ایجاد قوس پایدار و نفوذ مناسب سخت می کند.

علاوه بر این، لایه اکسیدی سطح آلومینیوم که به طور طبیعی تشکیل می شود، نقطه ذوب بسیار بالاتری نسبت به خود فلز دارد. این لایه اگر به درستی پاک نشود، مانعی جدی برای اتصال مناسب محسوب می شود. در نتیجه، جوشکاری آلومینیوم نیازمند دقت، تجربه و تجهیزات خاصی است که با شناخت دقیق خصوصیات این فلز، می توان از آن عبور کرد.

برای برآورد دقیق هزینه پروژه‌های جوشکاری، آگاهی از قیمت ورق آلومینیوم در بازار روز یکی از عوامل کلیدی و تأثیرگذار است.

تفاوت آلومینیوم با فولاد در جوشکاری

آلومینیوم نسبت به فولاد چندین تفاوت اساسی دارد که بر فرآیند جوشکاری تأثیر مستقیم می گذارد. مهم ترین تفاوت، رسانایی گرمایی بسیار بالاتر آلومینیوم است که باعث پخش سریع حرارت می شود و در نتیجه انرژی بیشتری برای ذوب آن لازم است. از سوی دیگر، آلومینیوم در هنگام ذوب ظاهری مشابه با حالت جامد دارد و این مسأله برای جوشکارهای کم تجربه گمراه کننده است.

همچنین آلومینیوم فاقد رنگ تغییرپذیر در هنگام گرمایش است، برخلاف فولاد که با تغییر دما به راحتی از رنگش می توان درجه حرارت را تشخیص داد. این موضوع کنترل دمایی را دشوارتر می سازد. در نهایت، وجود لایه اکسیدی با نقطه ذوب بالا و تمایل به انقباض شدید هنگام سرد شدن، احتمال ایجاد ترک را در آلومینیوم افزایش می دهد.

خواص فیزیکی و شیمیایی آلومینیوم

آلومینیوم فلزی سبک با چگالی پایین و مقاومت به خوردگی بالا است که دلیل آن تشکیل طبیعی لایه اکسیدی بر سطح آن می باشد. نقطه ذوب این فلز در حدود 660 درجه سانتی گراد است، اما لایه اکسیدی آن تا دمایی حدود 2000 درجه ذوب نمی شود. رسانایی الکتریکی و حرارتی بالای آن نیز هم مزیت محسوب می شود و هم مانع، زیرا باعث پخش سریع گرما و ناپایداری قوس می گردد.

از نظر شیمیایی، آلومینیوم با بسیاری از عناصر ترکیب نمی شود، اما در شرایط خاص واکنش پذیری بالایی نشان می دهد. این ویژگی ها ایجاب می کند که پیش از جوشکاری، دقت زیادی در آماده سازی سطح و انتخاب مواد مصرفی صورت گیرد.

روش های رایج جوشکاری ورق آلومینیوم

جوشکاری TIG (جوشکاری با گاز آرگون)

جوشکاری TIG که با گاز خنثی آرگون انجام می شود، یکی از دقیق ترین روش ها برای جوشکاری آلومینیوم است. این فرآیند کنترل بالایی روی قوس الکتریکی فراهم می آورد و امکان جوش های تمیز و باکیفیت را می دهد. استفاده از الکترود تنگستن، قوس پایداری ایجاد می کند که به جوشکار اجازه می دهد بر نقطه جوش تمرکز کند.

از مزایای این روش می توان به کنترل دقیق دما، ظاهر صاف جوش و عدم نیاز به مصرف سیم جوش (در حالت فریل) اشاره کرد. با این حال، سرعت پایین و نیاز به مهارت بالا، از چالش های این روش است.

جوشکاری MIG

در روش MIG، سیم جوش به طور مداوم وارد ناحیه جوش شده و به عنوان فیلر عمل می کند. این روش برای کارهایی با سرعت بالا و حجم زیاد مناسب است. در جوشکاری آلومینیوم با MIG، معمولاً از گازهای محافظی چون آرگون خالص یا مخلوط آرگون-هلیوم استفاده می شود.

روش MIG نسبت به TIG آسان تر است، اما کنترل کمتری روی کیفیت نهایی جوش دارد. همچنین نیاز به تنظیم دقیق ولتاژ و سرعت سیم جوش دارد تا از ایجاد حفره یا نفوذ ناقص جلوگیری شود.

جوشکاری مقاومتی یا نقطه ای

این روش بیشتر در صنایع خودروسازی و تولید انبوه کاربرد دارد. در جوشکاری نقطه ای، جریان الکتریکی قوی از طریق الکترودها به ورق ها اعمال می شود و با ایجاد حرارت در محل تماس، ورق ها به هم متصل می شوند. برای آلومینیوم به دلیل مقاومت الکتریکی پایین، به جریان بالاتر و فشار دقیق تری نیاز است. به همین دلیل تجهیزات خاصی برای این فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد.

آماده سازی ورق آلومینیوم قبل از جوشکاری

تمیز کردن و زدودن اکسید آلومینیوم

برای رسیدن به جوشی با کیفیت بالا، باید لایه اکسیدی سطح آلومینیوم پیش از جوشکاری کاملاً زدوده شود. این کار معمولاً با استفاده از برس استیل ضدزنگ، فرچه سیمی مخصوص یا روش های شیمیایی انجام می گیرد. عدم پاکسازی مناسب این لایه باعث می شود که جوش فاقد پیوستگی و استحکام باشد.

استفاده از فیلر مناسب

انتخاب سیم جوش یا فیلر مناسب نقش کلیدی در استحکام و کیفیت جوش دارد. برای آلومینیوم، فیلرهای سری 4000 و 5000 کاربرد بیشتری دارند. در انتخاب فیلر باید نوع آلیاژ ورق آلومینیومی و شرایط کاری در نظر گرفته شود. استفاده از فیلر ناسازگار می تواند منجر به ترک خوردگی یا خوردگی موضعی در محل جوش شود.

تنظیمات دستگاه جوش

هر روش جوشکاری تنظیمات خاص خود را دارد، اما در حالت کلی برای آلومینیوم، باید آمپراژ، ولتاژ و سرعت تغذیه سیم جوش به گونه ای تنظیم شود که از نفوذ زیاد یا کم جلوگیری شود. همچنین استفاده از AC یا DC بسته به نوع جوش و ضخامت ورق اهمیت دارد.

تکنیک های عملی برای جوشکاری بهتر آلومینیوم

کنترل دمای جوش

دمای بالا می تواند منجر به سوختگی، اعوجاج و یا حتی سوراخ شدن ورق شود. استفاده از تجهیزات خنک کننده، جوشکاری در بازه های زمانی کوتاه و پالسینگ جریان می تواند کمک شایانی به کنترل دما کند.

استفاده از تجهیزات محافظتی

استفاده از ماسک های مخصوص با لنز مناسب، دستکش های نسوز و لباس ایمنی الزامی است. نور تولیدشده در جوشکاری آلومینیوم بسیار شدیدتر از فولاد است و اشعه فرابنفش بیشتری دارد که می تواند به چشم آسیب جدی وارد کند.

جلوگیری از تاب برداشتن ورق

تاب برداشتن یکی از مشکلات رایج هنگام جوشکاری ورق های نازک آلومینیومی است. برای جلوگیری از آن، می توان از گیره های مهارکننده، الگوهای جوش متقارن و پیش گرمایش استفاده کرد.

خطاهای رایج در جوشکاری آلومینیوم و نحوه رفع آن ها

سوختگی ورق

این خطا زمانی رخ می دهد که حرارت بیش از حد به ناحیه جوش اعمال شده و باعث سوراخ شدن یا تخریب ورق شود. کاهش آمپراژ، افزایش سرعت جوش و استفاده از تکنیک پالسینگ از روش های جلوگیری از این مشکل هستند.

ترک خوردن در محل جوش

ترک ها معمولاً در اثر سرد شدن سریع، انتخاب نادرست فیلر یا آماده سازی ضعیف سطح ایجاد می شوند. استفاده از فیلر سازگار، پیش گرمایش در موارد لازم و سرد کردن تدریجی قطعه می تواند از ترک خوردگی جلوگیری کند.

عدم نفوذ کافی

اگر جوش به عمق مناسب نرسد، مقاومت مکانیکی آن کاهش می یابد. این مشکل معمولاً به علت ولتاژ پایین، سرعت بالای جوشکاری یا زاویه نامناسب تورچ رخ می دهد. با اصلاح این پارامترها می توان نفوذ جوش را بهبود بخشید.

برای مقایسه اقتصادی میان جوشکاری آلومینیوم و فولاد، اطلاع از قیمت فولاد آلیاژی از منابع معتبر مانند ثامن تجارت می‌تواند به تصمیم‌گیری دقیق‌تر کمک کند.

سوالات متداول