جوشکاری لوله آلومینیوم

جوشکاری لوله آلومینیومی، ترکیبی از مهارت، علم و دقت است و در صنایع مختلف از هوافضا گرفته تا ساخت و ساز کاربرد دارد. این فرآیند به دلیل بالاتر بودن قیمت لوله آلومینیوم و خواص متفاوت این فلز در مقایسه با فولاد، چالش ‌های خاص خود را دارد. انتخاب روش مناسب جوشکاری و توجه به نکات کلیدی می ‌تواند تأثیر قابل‌ توجهی بر کیفیت نهایی کار و مقاومت سازه داشته باشد. در این مقاله، به بررسی روش‌ های رایج جوشکاری لوله آلومینیوم و نکات مهمی که باید در هنگام اجرای این فرآیند در نظر گرفته شود، خواهیم پرداخت.

روش های جوشکاری لوله آلومینیوم

روش های متعددی برای جوشکاری لوله آلومینیوم وجود دارد که در ادامه این روش ها را به تفکیک بررسی می کنیم.

جوشکاری لوله آلومینیوم با الکترود

جوشکاری لوله آلومینیوم با الکترود روشی دقیق و کاربردی است که اغلب برای اتصالات حساس به کار می‌ رود. در این فرآیند از الکترودهای تنگستنی استفاده می ‌شود و گاز خنثی مانند آرگون محیط جوش را از اکسیداسیون محافظت می ‌کند.

این روش که به جوشکاری TIG (تنگستن گاز خنثی) معروف است، برای جوشکاری لوله‌ های نازک آلومینیومی است و کنترل بالایی روی حرارت و شکل جوش فراهم می ‌آورد. جوش TIG به دلیل کیفیت عالی و ظرافت در خروجی، انتخابی محبوب برای صنایع حساس مانند خودروسازی و هوافضا است. با این حال، به مهارت بالا و تجهیزات خاص نیاز دارد.

روش جوشکاری لوله آلومینیوم اواپراتور

جوشکاری لوله آلومینیومی اواپراتور به معنای اتصال لوله ‌های آلومینیومی است که در ساخت و تعمیر اواپراتورها (بخشی از سیستم ‌های سرمایشی و گرمایشی) استفاده می ‌شود.  اواپراتور بخشی از سیستم تبرید یا تهویه مطبوع است که مسئول تبخیر مبرد (مایع خنک‌ کننده) و انتقال حرارت برای تولید سرمایش می ‌باشد.

از آنجا که لوله های آلومینیومی مبرد، نازک بوده و جوشکاری آنها دقیق است، برای این کار می توان از فرآیند جوشکاری TIG (تنگستن گاز خنثی) استفاده کرد. به طور کلی استفاده از تکنیک ریشه باز (open-root joint geometry) برای جوش آلومینیوم مناسب است.

جوش MIG لوله آلومینیوم

جوشکاری MIG یکی از روش ‌های کارآمد و سریع است که برای ورق‌ های نازک و ضخیم آلومینیوم استفاده می‌ شود. جوش MIG (Metal Inert Gas) یک فرآیند جوشکاری است که در آن از یک سیم جوش فلزی و گاز محافظ (معمولاً آرگون یا مخلوطی از گازها) برای ایجاد اتصال بین قطعات فلزی استفاده می ‌شود.

به دلیل رسانایی حرارتی بالا و نقطه ذوب پایین، جوشکاری آلومینیوم با چالش ‌هایی مانند کنترل حرارت و جلوگیری از سوختگی یا اعوجاج فلز همراه است. برای جوشکاری با این روش، استفاده از گاز آرگون ۱۰۰٪ ضروری است، زیرا گازهای دیگر مانند CO2 کیفیت جوش را کاهش می ‌دهند. همچنین پاکسازی لایه اکسید سطحی با برس فولاد ضدزنگ برای جلوگیری از ترک و نقص در جوش ضروری است.

دستگاه‌ های مدرن با تنظیمات pulsed MIG حرارت را به صورت متناوب اعمال کرده و از سوختگی جلوگیری می‌ کنند. این روش، سرعت بالاتر و یادگیری ساده ‌تری نسبت به جوشکاری TIG دارد و برای کاربردهای مختلف توصیه می ‌شود.

لازم به ذکر است که جوشکاری آلومینیوم با co2 هم معمولاً به روش MIG انجام می‌شود، اما به طور کلی استفاده از CO2 به‌عنوان گاز محافظ در جوشکاری آلومینیوم توصیه نمی ‌شود.

جوشکاری آلومینیوم با پرکننده

جوشکاری با پرکننده، به جوشکاری ذوبی با استفاده از فلز پرکننده (Filler Metal) اشاره دارد. در این روش، فلز پرکننده به صورت سیم یا میله به حوضچه مذاب اضافه می ‌شود تا شکاف بین قطعات پر شده و اتصال قوی ایجاد شود. این نوع جوشکاری در فرایندهایی مانند جوشکاری TIG، MIG و جوشکاری قوس الکتریکی (SMAW) استفاده می‌ شود.

در جوشکاری آلومینیوم، انتخاب فلز پرکننده مناسب بسیار حائز اهمیت است. آلیاژهای پرکننده ‌ای مانند ER4043 و ER5356 به طور گسترده ‌ای برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می‌ شوند. انتخاب آلیاژ مناسب در جوشکاری آلومینیوم برای فیلر یا فلز پرکننده، از مهمترین عوامل در ایجاد جوش با کیفیت و با استحکام بالا است.

جوش آلومینیوم با فلزات مختلف

جوشکاری آلومینیوم با فلزات دیگر، به دلیل تفاوت‌ های فیزیکی و شیمیایی، چالش‌ برانگیز است. نقطه ذوب متفاوت، تشکیل آلیاژهای شکننده و اکسیداسیون از مشکلات این فرآیند هستند. روش ‌های پیشرفته مانند جوشکاری اصطکاکی یا با استفاده از مواد پرکننده خاص می ‌توانند این چالش ‌ها را کاهش دهند. این روش معمولاً برای کاربردهای خاص در صنایع الکترونیکی و خودروسازی به کار می‌ رود.

جوشکاری آلومینیوم با قلع

جوشکاری آلومینیوم با قلع بیشتر به‌ عنوان لحیم ‌کاری نرم شناخته می ‌شود تا جوشکاری صنعتی. این روش دمای پایینی دارد و استحکام اتصال نسبت به دیگر روش‌ های جوشکاری کمتر است. از این فرآیند در مواردی که نیازی به تحمل فشار یا ضربه زیاد نیست، مانند اتصالات الکترونیکی، استفاده می ‌شود.

جوشکاری آلومینیوم با مس

جوشکاری آلومینیوم با مس به دلیل تفاوت در نقطه ذوب و هدایت حرارتی، فرایندی پیچیده است. برای کاهش مشکلات، از روش ‌های خاص مانند جوشکاری اصطکاکی بهره می ‌گیرند. این روش اغلب در صنایع الکتریکی برای اتصالات رسانا کاربرد دارد.

در فرآیند جوش اصطکاکی، نیازی به فیلر نیست و آماده ‌سازی مفصل قبل از جوش به حداقل می ‌رسد. در این جوشکاری، فلزات به حالت پلاستیک درمی ‌آیند و سپس به هم فشرده می ‌شوند که موجب ایجاد یک ناحیه تحت تاثیر حرارت بسیار باریک (narrow heat-affected zone) و محافظت از ساختار مولکولی فلزات می ‌شود. این جوش، قدرتی به اندازه فلزات پایه ایجاد می ‌کند و از آسیب ناشی از حرارت زیاد در روش‌های لحیم‌کاری جلوگیری می‌کند.

جوشکاری آلومینیوم خشکه نیز به روشی گفته می شود که در آن اتصال آلومینیوم با استفاده از فشار مکانیکی و بدون استفاده از حرارت استفاده انجام می شود.

جوشکاری آلومینیوم با هوا گاز نیز از دیگر روش های جوش این فلز است.

بهترین روش جوشکاری لوله آلومینیوم

روش بهینه برای جوشکاری لوله های آلومینیومی TIG (Gas Tungsten Arc Welding) است. جوشکاری TIG کنترل دقیقی را ارائه می ‌دهد، جوشه ‌هایی با کیفیت بالا و تمیز با حداقل پاشیدگی تولید می ‌کند که آن را برای سطوح نازک آلومینیومی ایده‌ آل می‌کند.

روش مناسب دیگر MIG است که برای جوشکاری لوله های آلومینیومی، به ویژه با دیواره های ضخیم تر، مناسب است. جوشکاری MIG سریعتر و کارآمدتر از TIG است، اما برای جلوگیری از مسائلی مانند تخلخل، نیاز به کنترل دقیق دارد.

به طور کلی، برای لوله های آلومینیومی کوچکتر، جوشکاری TIG به دلیل دقت و کنترل زیاد مناسب تر است. اما  برای لوله های بزرگتر یا زمانی که سرعت بالا نیاز است، جوشکاری MIG می تواند سودمند باشد.

جوشکاری آلومینیوم با اینورتر برای هر دوی این روش ها مناسب است.

نکات جوشکاری لوله آلومینیوم

جوشکاری لوله آلومینیوم نیازمند دقت و رعایت نکات خاصی است تا کیفیت جوش بهینه حاصل شود. در ادامه، نکات مهم در این زمینه ارائه شده است.

• تمیزکاری سطحی: آلومینیوم دارای لایه اکسیدی مقاومی است که باید قبل از جوشکاری برداشته شود. برای این منظور، از فرچه‌ های سیمی یا سمباده استفاده می شود تا سطح تمیز و عاری از آلودگی باشد.
• انتخاب روش جوشکاری مناسب: همان طور که ذکر شد، برای جوشکاری لوله آلومینیوم، روش‌های TIG (قوس تنگستن با گاز محافظ) و MIG (قوس فلزی با گاز محافظ) مناسب هستند.
• تنظیمات دستگاه جوش: برای جوشکاری لوله آلومینیوم، از جریان متناوب (AC) استفاده کنید. تنظیمات دستگاه باید به‌گونه ‌ای باشد که قوس پایدار و حرارت مناسب ایجاد شود. همچنین لازم است از الکترود تنگستن خالص یا تنگستن با درصد کمی توریم استفاده کنید.
• استفاده از سیم جوش مناسب: سیم جوش باید از همان آلیاژ آلومینیوم باشد تا خواص مکانیکی جوش با قطعه اصلی هماهنگ باشد. برای آلیاژهای سری 1000، از سیم جوش 1100 استفاده کنید.
• کنترل حرارت: آلومینیوم دارای هدایت حرارتی بالایی است؛ بنابراین، باید از حرارت بیش ‌از حد جلوگیری گردد. پیش‌ گرم سازی برای قطعات با ضخامت بالا می‌ تواند مفید باشد.
• حفاظت از جوش: پس از جوشکاری، سطح جوش ممکن است نیاز به تمیز کاری مجدد داشته باشد تا از تشکیل اکسید جلوگیری شود. استفاده از برس ‌های سیمی یا اسیدهای مخصوص می ‌تواند مفید باشد.
• رعایت نکات ایمنی: استفاده از تجهیزات ایمنی مانند عینک جوشکاری، دستکش و لباس‌ های محافظ ضروری است. همچنین، محیط کار باید تهویه مناسبی داشته باشد تا از تجمع گازهای مضر جلوگیری شود.
• استفاده از دستگاه‌ های جوش با توان بالا: برای جوشکاری لوله‌ های آلومینیومی، دستگاه جوش باید توان کافی برای تامین حرارت لازم برای ذوب آلومینیوم را داشته باشد. جوشکاری آلومینیوم با دستگاه جوش معمولی می تواند مانع از شکل گیری صحیح جوش شود.
• کنترل سرعت جوشکاری: سرعت جوشکاری باید متناسب با ضخامت لوله و نوع جوش انتخابی تنظیم شود. سرعت کم ممکن است باعث تجمع حرارت بیش از حد و ذوب نامناسب شود، در حالی که سرعت زیاد می ‌تواند باعث ایجاد جوش ضعیف گردد.

با رعایت این نکات، می ‌توانید جوشکاری لوله آلومینیوم را با کیفیت و ایمنی بالاتری انجام دهید.

جمع بندی

جوشکاری لوله آلومینیوم به مهارت و دقت بالا نیاز دارد. روش ‌های مختلفی برای این کار مناسب است، از جمله جوشکاری TIG (با الکترود تنگستنی و گاز آرگون) که برای اتصالات حساس مناسب است و جوش MIG که برای ورق‌ های ضخیم‌ تر کارآمدتر است. برای جلوگیری از مشکلاتی مانند سوختگی و ترک در جوش، تمیزکاری دقیق سطح آلومینیوم و انتخاب روش جوشکاری مناسب ضروری است. همچنین، کنترل حرارت و سرعت جوشکاری، انتخاب سیم جوش مناسب و استفاده از دستگاه‌ های جوش با توان بالا از نکات کلیدی در این فرآیند هستند.

برای جوشکاری لوله آلومینیوم، علاوه بر انتخاب روش مناسب و تجهیزات دقیق، توجه به قیمت آهن کیلویی و تفاوت هزینه ‌ها در مقایسه با آلومینیوم، می ‌تواند در تصمیم‌ گیری ‌های اقتصادی پروژه تاثیرگذار باشد.

سوالات متداول