جوشکاری آلومینیوم

جوشکاری آلومینیوم به مجموعه‌ای از پارامترها از جمله تمیز کردن، گرمای یکنواخت، مواد جوشکاری و مهارت‌های جوشکاری جامد نیاز دارد و به دلیل هدایت حرارتی بالا و تشکیل لایه اکسیداسیون ذاتی، چالش‌هایی را ایجاد می‌کند. اتلاف سریع گرما می تواند منجر به تاب خوردگی، اعوجاج و تنش های پسماند در جوش شود و به ویژه در ورق های نازک تر ظاهر می شود و بر استحکام اتصال تأثیر می گذارد.

 

توضیحات

 

رسانایی حرارتی و حساسیت حرارتی حدود 4 تا 5 برابر فولاد است و نقطه ذوب آلومینیوم کمتر از لایه اکسید آن است که موانعی ایجاد می کند که از اتصال صحیح فلزات جوش جلوگیری می کند. گرما به خوبی در آلومینیوم پراکنده می شود و در حین جوشکاری می تواند یک دهانه بزرگ ایجاد کند و بنابراین آلومینیوم بسیار مستعد ترک خوردن دهانه است، به همین دلیل باید دهانه ها را پر کرد تا در انتهای جوش خرابی ایجاد نشود. جوشکار باید به وضوح بداند که گرمای بیشتری نسبت به شروع جوش وجود دارد، و به همین دلیل است که تا زمانی که جوش از شروع جوش بسیار دور نشده باشد، ممکن است نفوذ کامل رخ ندهد.

 

پرکننده های آلومینیومی در مقابل گریدهای آلومینیومی

 

هنگام جوشکاری آلومینیوم، انتخاب مواد پرکننده مناسب (اغلب به شکل میله یا سیم پرکننده) برای اطمینان از جوش قوی، بادوام و سازگار بسیار مهم است. پرکننده های آلومینیوم بر اساس آلیاژ آلومینیوم پایه، فرآیند جوشکاری (به عنوان مثال، TIG، MIG)، کاربرد و خواص مورد نظر مانند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی یا شکل پذیری انتخاب می شوند. در زیر، مواد پرکننده توصیه شده برای انواع مختلف آلومینیوم را بیان کرده‌ایم و زمینه استفاده از آنها را فراهم می‌کنیم.

 

• √سری 1xxx (آلومینیوم خالص، به عنوان مثال، 1100، 1350)، پرکننده های توصیه شده: 1100، 4043،

همانطور که می دانیم سری 1xxx دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی، هدایت حرارتی بالا با استحکام کم است، در حالی که پرکننده آلومینیوم خالص مانند 1100 با ترکیب فلز پایه برای مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی مطابقت دارد. برای کاربردها در هادی های الکتریکی و تجهیزات شیمیایی، 4043 (سیلیکون آلیاژی) نیز برای سیالیت بهتر و مقاومت در برابر ترک، به ویژه در جوشکاری TIG استفاده می شود. به طور خلاصه، سری 1xxx نرم هستند، بنابراین برای جلوگیری از ترک خوردن، از آلیاژ کردن بیش از-با پرکننده‌های قوی‌تر خودداری کنید.

 

• √سری 2xxx

(مس-آلیاژ شده، به عنوان مثال، 2024، 2219، پرکننده های توصیه شده: 2319 (به طور خاص برای 2219، 4043 به عنوان مصالحه)

برای قطعات هوافضا، 2319 برای 2219 استفاده می شود زیرا با محتوای مس مطابقت دارد و استحکام را ارائه می دهد. 2آلیاژهای سری xxx دارای استحکام بالایی هستند، با این حال، مستعد ترک خوردگی گرم هستند و اغلب غیرقابل جوشکاری به خصوص در سال 2024 در نظر گرفته می شوند، و 4043 یک جایگزین برای سایر آلیاژهای 2xxx است، هرچند برای کاهش استحکام cracking است. در صورت امکان، سعی کنید از جوشکاری سری 2xxx خودداری کنید و برای کاربردهای حیاتی، اتصال مکانیکی ترجیح داده می شود.

 

• √سری 3xxx (منگنز-آلیاژ شده، به عنوان مثال، 3003، 3004)، پرکننده‌های توصیه شده: 4043، 5356

سری‌های 3xxx دارای استحکام متوسط، مقاومت در برابر خوردگی خوب هستند، اغلب در ورق‌های فلزی استفاده می‌شوند، و 4043 سیالیت و مقاومت در برابر ترک را برای جوش‌کاری عمومی{3}} (آلیاژ منیزیم{{4}) ارائه می‌کند، در صورت نیاز به استحکام بالاتر یا مقاومت در برابر خوردگی، می‌توان استفاده کرد جوش-و به طور گسترده در ورق های فلزی، تهویه مطبوع، ظروف غذا استفاده می شود.

 

• √سری 4xxx: سیلیکون-آلیاژ شده (مثلاً 4043)، به دلیل سیالیت خوب و مقاومت در برابر ترک، اغلب به عنوان پرکننده استفاده می‌شود.

 

• √سری 5xxx (منیزیم-آلیاژ شده، به عنوان مثال، 5052، 5083، 5086)، پرکننده های توصیه شده: 5356، 5183، 5556

این سری ها دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند و به طور گسترده در مخازن دریایی، خودرویی و تحت فشار استفاده می شوند. در عمل، 5356 برای بیشتر آلیاژهای 5xxx به دلیل محتوای منیزیم منطبق، مقاومت در برابر خوردگی عالی (مخصوصاً در محیط های دریایی) و استحکام خوب. 5183 بهترین پرکننده است و 5556 برای کاربردهای با استحکام بالاتر (مثلاً 5083 ساخت فلز پایه در کشتی) استفاده می شود. لطفاً فراموش نکنید که اگر مقاومت در برابر خوردگی حیاتی است از پرکننده های 4xxx مانند 4043 روی آلیاژهای 5xxx خودداری کنید، زیرا سیلیکون می تواند آن را کاهش دهد. همچنین پرکننده های 5xxx می توانند باعث ایجاد لکه (بقایای سیاه) در جوشکاری TIG شوند و بنابراین تمیز کردن اغلب مورد نیاز است.

 

• √سری 6xxx (منیزیم-سیلیکون-آلیاژ شده، به عنوان مثال، 6061، 6063)، پرکننده‌های توصیه شده: 4043، 5356

این سری ها دارای استحکام و جوش پذیری خوبی هستند، به طور گسترده در کاربردهای سازه ای استفاده می شوند، و 4043 به دلیل سیالیت عالی، حساسیت به ترک کم، و تطابق رنگ خوب پس از آندایز کردن (معمول برای آلیاژهای 6xxx) به طور گسترده استفاده می شود. 5356 زمانی که به استحکام بالاتر نیاز است، انتخاب می شود، اگرچه سیالیت کمتری دارد و ممکن است با رنگ همخوانی نداشته باشد.{3} به علاوه، 4043 اغلب برای تعمیرات عمومی در 6061 به دلیل سهولت استفاده ترجیح داده می شود، اما 5356 خواص مکانیکی بهتری را برای جوش های بحرانی ارائه می دهد.

 

• √سری 7xxx (روی-آلیاژ شده، به عنوان مثال، 7075، 7050)، پرکننده‌های توصیه شده: 5356 (به ندرت)، 4043 (به عنوان مصالحه)

این سری‌ها دارای استحکام بسیار بالایی هستند، در هوافضا و اجزای{0}} با استحکام بالا استفاده می‌شوند، اما جوش‌پذیری ضعیفی به دلیل ترک خوردگی دارند، بنابراین آلیاژهای 7xxx به دلیل ترک‌خوردگی شدید داغ و مشکلات خوردگی تنشی قابل جوش نیستند. هنگامی که جوشکاری انجام می شود (مثلاً برای تعمیرات)، از 5356 یا 4043 برای به حداقل رساندن ترک استفاده می شود، اما جوش بسیار ضعیف تر از فلز پایه خواهد بود. به طور کلی، جوشکاری برای آلیاژهای 7xxx ممنوع است و روش‌های اتصال جایگزین یا تکنیک‌های تخصصی (مثلاً جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی) به شدت توصیه می‌شود.

 

 

توجه به جوشکاری آلومینیوم

 

انتخاب فلز پرکننده مناسب یکی از حیاتی ترین تصمیمات هنگام جوشکاری آلومینیوم است، زیرا انتخاب نامناسب می تواند منجر به ترک خوردگی، از دست دادن استحکام و مقاومت در برابر خوردگی ضعیف شود. بر خلاف فولاد، شما تقریباً هرگز از فلز پرکننده ای استفاده نمی کنید که با فلز پایه مطابقت داشته باشد، و بنابراین برای داشتن یک جوش آلومینیوم سالم باید در نظر بگیرید. در زیر یک لیست کوتاه آمده است:

 

• √اکسیداسیون

آلومینیوم وقتی در معرض جو قرار می گیرد به سرعت اکسید می شود و یک لایه اکسید نازک با دمای ذوب بالاتر (2072 درجه سانتیگراد) نسبت به آلومینیوم (660 درجه سانتیگراد) تشکیل می دهد. اغلب، جوشکاری از طریق این مانع ممکن است سوراخ هایی را در قطعه کار بسوزاند. حذف لایه اکسید را می توان با حلال ها، اسیدها یا با تکنیک های ساینده مکانیکی از طریق یک برس سیمی فولاد ضد زنگ انحصاری یا سندبلاست به دست آورد.

 

• √آندایز کردن

آندایز کردن، اگر جوش آنودایز می شود، پرکننده ای را انتخاب کنید که با واکنش رنگ فلز پایه مطابقت داشته باشد (به عنوان مثال، 4043 برای آلیاژهای 6xxx اغلب بعد از آندایز کردن بهتر از 5356 به نظر می رسد).

 

• √پیش گرم کردن

پیش گرم کردن می تواند به به حداقل رساندن ترک خوردگی و تشکیل نواحی متخلخل در بخش های آلومینیومی وسیع و انواع آلیاژهای خاص کمک کند. با این حال، گرم کردن بیش از حد می تواند منجر به عواقب منفی شود. علاوه بر این، پیش گرم کردن آلومینیوم به جلوگیری از تغییرات دمایی ناگهانی که می تواند باعث مشکلات جوشکاری شود، کمک می کند.

 

• √تخلخل

در طول حالت مذاب، آلومینیوم می تواند مقادیر زیادی هیدروژن را جذب کند و در نتیجه حفره های کوچک یا حباب هایی در فلز جوش ایجاد شود. این یکپارچگی ساختاری فلز را تضعیف می کند و آن را در برابر شکست ناشی از فشار و استرس آسیب پذیر می کند. بنابراین، استفاده از گاز محافظ، به علاوه حذف روغن و گریس از قطعه کار می تواند تخلخل را به حداقل برساند.

 

• √ناخالصی ها

برای جلوگیری از تغییر رنگ، دانه بندی، خوردگی و اکسیداسیون نشانه هایی از ناخالصی در اتصال جوش، اپراتور باید قبل از جوشکاری، روغن، کثیفی و زباله را از قطعه کار حذف کند. می تواند بر ناحیه جوش تأثیر منفی بگذارد و بر استحکام و ظاهر قطعه کار تأثیر بگذارد. برای به حداقل رساندن کار آماده سازی قبل از جوشکاری، ذخیره سازی مناسب، نگهداری تجهیزات همیشه بهترین گزینه هستند.

 

• √ضخامت

جوش دادن مواد نازک و ضخیم آلومینیوم به طور همزمان همیشه یک چالش است زیرا گرمای اعمال شده ممکن است از طریق مواد نازک ذوب شود اما قادر به نفوذ مواد ضخیم برای اتصال جوش قوی نیست. جوشکارها برای دستیابی به کیفیت جوشکاری بهینه باید پارامتری را تنظیم کنند که درجات آلومینیوم، روش جوشکاری، آمپر، حرارت ورودی و نوع پرکننده را پوشش دهد.

 

 

ویژگی های پرکننده آلومینیومی

 

جوشکاری آلومینیوم فرآیند پیچیده ای است که نیاز به دانش کامل در مورد ویژگی های پرکننده دارد و در زیر لیست کوتاهی از آنها ذکر شده است:

 

• √4043، سیلیکون-آلیاژ شده با 4.5 - 6.0% سیلیکون، سیلیکون نقطه ذوب را کاهش می‌دهد و سیالیت حوضچه جوش را بهبود می‌بخشد و کار با آن را آسان‌تر می‌کند و خطر ترک‌خوردگی داغ را کاهش می‌دهد. ترکیب شیمیایی آن جوشکاری آسان و ظاهر مهره‌ای صاف را تضمین می‌کند، اگرچه در مقایسه با پرکننده‌های مبتنی بر منیزیم{4}}مانند 5356 مقداری استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را از بین می‌برد. این یک انتخاب عالی برای-جوشکاری، تعمیرات، و کاربردهایی است که در آن‌ها-ظاهر پس از جوش (به‌عنوان مثال، برای آنودایز کردن{0} ایده‌آل، استحکام{1}) مهم است. محیط های بسیار خورنده بهترین کار برای جوشکاری همه منظوره، به‌ویژه در سری‌های 6xxx و 3xxx. برای TIG و MIG خوب است. اگر مقاومت در برابر خوردگی مهم باشد، برای آلیاژهای{17}}منیزیم بالا (5xxx) ایده آل نیست. هنگامی که با آلیاژهای سری 6xxx (مانند 6061، 6063) استفاده می شود، 4043 پس از آندایز کردن، تطابق رنگ بهتری را در مقایسه با پرکننده های مبتنی بر منیزیم{26}} مانند 5356، که می تواند تیره تر یا ناهماهنگ به نظر برسد، ارائه می دهد.
• √ 5356, magnesium-alloyed with 5% of magnesium which can enhance strength and corrosion resistance. It excels in marine and structural welding but is temperature-limited. Its balance of strength, feedability, and color-matching makes it a top choice for welding 5xxx/6xxx aluminum alloys for marine or structural applications. Worthwhile to remember that avoid welding high Mg alloys (>3% Mg) برای جلوگیری از شکنندگی. رایج برای جوشکاری MIG.
• √5183/5556، جایگزین‌های استحکام بالاتر برای 5356 برای آلیاژهای 5xxx (مثلاً 5083) در کاربردهای سخت مانند کشتی‌سازی.
• √2319، مس-آلیاژ شده، مخصوص 2219 (یک آلیاژ 2xxx قابل جوش) برای استفاده در هوافضا.
• √1100/1070: پرکننده های آلومینیومی خالص برای سری 1xxx، ترکیبی منطبق برای هدایت و مقاومت در برابر خوردگی.
•  

تکنیک جوشکاری آلومینیوم

 

جوشکاری MIG و TIG به دلیل دقت و کیفیت، رایج‌ترین روش‌های جوشکاری برای اتصال آلومینیوم هستند. در کنار این دو تکنیک جوشکاری، راه حل های جوشکاری دیگری نیز برای کاربرد خاص اتخاذ شده است و در زیر یک مقدمه کوتاه آورده شده است:

 

• √جوشکاری TIG (گاز بی اثر تنگستن)

TIG می تواند بر روی قطبیت AC کار کند، ثبات قوس را ارائه می دهد و لایه اکسید را پاک می کند، و یک جوشکار باتجربه TIG می تواند به طور مداوم گرمای کافی برای ذوب آلیاژهای آلومینیوم با توانایی جوش دادن بخش های نازک و ضخیم تولید کند. گاز محافظ خنثی، معمولاً آرگون، به مشعل TIG وارد می شود تا گودال جوش را از آلودگی عاری نگه دارد.

 

• √جوشکاری MIG (جوشکاری قوس فلزی گاز، GMAW)

جوشکاری MIG یک روش جوشکاری محبوب برای مواد آلومینیومی ضخیم تر است زیرا ورودی گرما نسبت به جوشکاری TIG بیشتر است. این روش جوشکاری کاملاً شبیه فرآیند TIG است، اما به جای استفاده از الکترود تنگستن غیرقابل مصرف، از سیم الکترود تغذیه خودکار استفاده می‌کند که سرعت حرکت سریع‌تری را از تفنگ قرقره ارائه می‌دهد. از گازهای محافظ نیز برای محافظت از جوش ها در برابر آلودگی استفاده می شود.

 

• √جوشکاری پرتو الکترونی

روش جوش الکترونی در داخل محفظه خلاء انجام می شود و بدون نیاز به گازهای محافظ اضافی از جوش در برابر ناخالصی ها محافظت می کند و بنابراین برای مقاطع ضخیم گزینه بسیار مناسبی است زیرا حوضچه جوش کوچک و دقیقی ایجاد می کند.

 

• √جوش لیزری

جوشکاری لیزری هم عرض و هم عمق جوش باریکی را ارائه می‌دهد، که منجر به ایجاد مناطق جوش تمیز با مکمل گاز محافظ می‌شود. این یک فرآیند جوشکاری سریع است که یک پرتو با چگالی توان بالا را در سطح قطعه کار متمرکز می کند.

 

• √جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی از فشار و جریان برای انجام همجوشی استفاده می کند و نقطه ضعف این روش چالش های احتمالی در هنگام تجربه هدایت حرارتی و الکتریکی بالا است.

 

• √جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی برای استفاده از گرمای تولید شده توسط اصطکاک مکانیکی برای اتصال مواد آلومینیومی طراحی شده است. مزیت جوشکاری اصطکاکی این است که می توان از آن برای همه گریدهای آلیاژ آلومینیوم از جمله سری های سخت جوش 2xxx و 7xxx استفاده کرد و نیازی به استفاده از محافظ برای محافظت از حوضچه جوش نیست.

 

خدمات جوشکاری

 

جوشکاری آلومینیوم می تواند چالش برانگیز باشد، حتی برای جوشکاران باتجربه، و تکنیک ها و اقدامات احتیاطی خاصی برای جوشکاری با کیفیت بالا مورد نیاز است. اشتباهات ممکن است منجر به ضعیف شدن اتصالات، نقص یا حتی شکست کامل جوش شود. Fabmann می‌تواند شریک مورد اعتماد شما باشد و ما می‌توانیم استانداردهای باکیفیت جوشکاری را با ثبات ارائه کنیم، و طیف گسترده‌ای از خدمات جوشکاری آلومینیوم را با توجه به نیازهای مختلف برای نیازهای خاص شما ارائه می‌کنیم. مهندسین مواد و جوشکاران ما در کار با انواع آلیاژهای آلومینیوم با تجربه هستند و می توانند خدمات جوشکاری با کیفیت بالا را به شما ارائه دهند. تیم ما هنگام اجرای پروژه های شما مانند اجزای عمومی، لوله ها و صفحات، تجهیزات دریایی و سازه های ساختمانی بر جنبه های زیر تمرکز می کند.

 

• √جوشکاری TIG و جوشکاری MIG برای آلومینیوم
• √جوشکاری دقیق با تلورانس های تنگ
• √ساخت سفارشی ثانویه مانند برش لیزری، مهر زنی، مونتاژ
• √ پوشش قدرتو آندایزینگ