نحوه جلوگیری از تخلخل و ترک در هنگام جوشکاری با سیم آلومینیومی MIG

چرا هستند جوش های آلیاژ آلومینیوم مستعد تخلخل و ترک است؟

جوشکاری آلیاژ آلومینیوم عمدتاً به دلیل خواص فیزیکوشیمیایی منحصر به فرد خود مستعد تخلخل و ترک است. بر خلاف فولاد، آلومینیوم به راحتی تحت تأثیر عوامل مختلف در طول فرآیند جوشکاری قرار می گیرد که منجر به نقص می شود.

تاثیر لایه اکسیدی (که منجر به عدم همجوشی و تخلخل می شود)

آلومینیوم به سرعت یک لایه اکسید آلومینیوم متراکم ($Al_2O_3$) در هوا تشکیل می دهد. این لایه اکسید دارای نقطه ذوب تقریباً 2050 درجه سانتیگراد است، در حالی که آلومینیوم خالص تنها در دمای 660 درجه سانتیگراد ذوب می شود. اگر این لایه اکسید به طور موثر در حین جوشکاری جدا نشود یا شکسته نشود، می تواند در حوضچه جوش گیر کند و باعث موارد زیر شود:

• عدم وجود فیوژن: لایه اکسیدی با نقطه ذوب بالا از همجوشی کافی بین سیم و فلز پایه جلوگیری می کند و استحکام جوش را کاهش می دهد.
• تخلخل: لایه اکسید گازها (به ویژه هیدروژن) را در حوضچه جوش به دام می اندازد و این گازهای به دام افتاده در حین جامد شدن جوش منافذ تشکیل می دهند.

حلالیت هیدروژن بالا (منجر به تخلخل)

آلیاژهای آلومینیوم در حالت مایع حلالیت هیدروژن بسیار بالایی دارند که در حالت جامد به شدت افت می کند. این تغییر قابل توجه در حلالیت علت اصلی تخلخل است.

• منابع هیدروژن: هیدروژن عمدتاً از رطوبت و روغن روی سطوح سیم و فلز پایه و همچنین رطوبت موجود در گاز محافظ می آید.
• تشکیل تخلخل: حین جوشکاری، حوضچه جوش مقدار زیادی هیدروژن را جذب می کند. با سرد شدن و جامد شدن استخر، هیدروژن نمی تواند به سرعت از فلز جامد خارج شود و حباب هایی را تشکیل می دهد که به منافذ تبدیل می شوند.

انبساط حرارتی بالا و انقباض انجماد (منجر به ترک)

آلیاژهای آلومینیوم دارای ضریب انبساط حرارتی بالا و نرخ انقباض انجماد بالایی هستند. این بدان معناست که آلومینیوم در حین جوشکاری تحت تغییرات حجم قابل توجهی قرار می گیرد و تنش داخلی قابل توجهی ایجاد می کند.

• ترک های داغ: در مراحل پایانی انجماد جوش، اگر فازهای یوتکتیک با نقطه ذوب پایین وجود داشته باشد و استحکام ماده کم باشد، تنش انقباضی انجماد می تواند جوش را که هنوز به طور کامل جامد نشده پاره کند و باعث ایجاد ترک های داغ شود.
• ترک های سرد: تنش ناشی از انقباض ناهموار به دلیل سرد شدن جوش و ناحیه متاثر از گرما تا دمای اتاق می تواند باعث ایجاد ترک در داخل یا نزدیک جوش شود.

تاثیر عناصر آلیاژی (منجر به ایجاد ترک)

مقاومت در برابر ترک آلیاژهای مختلف آلومینیوم متفاوت است. برخی از عناصر آلیاژی، مانند مس (Cu) و سیلیکون (Si)، می‌توانند فازهای یوتکتیک با نقطه ذوب پایین را در نسبت‌های خاص تشکیل دهند و مواد را در برابر ترک‌خوردگی داغ در حین جوشکاری حساس‌تر کنند.

برای نشان دادن، در اینجا یک مقایسه رایج است سیم آلومینیومی MIG انواع آلیاژ:

آماده سازی قبل از جوشکاری - اولین گام برای جوشکاری موفق

• اهمیت تمیز کردن قبل از جوش:

  توضیح دهید که چرا حذف کامل روغن، رطوبت و مهمتر از همه لایه اکسید از فلز پایه و فلز ضروری است. سیم آلومینیومی MIG .

  روش‌های تمیز کردن خاصی مانند استفاده از برس اختصاصی فولاد ضد زنگ، استون یا ایزوپروپیل الکل را ارائه دهید و تأکید کنید که جوشکاری باید بلافاصله پس از تمیز کردن شروع شود.

• انتخاب و ذخیره سازی سیم آلومینیومی MIG:

  بر اهمیت انتخاب صحیح تاکید کنید سیم آلومینیومی MIG مدل (به عنوان مثال، 4043 در مقابل 5356) و توضیح دهید که چگونه ویژگی های مختلف سیم بر مقاومت در برابر ترک تأثیر می گذارد.

  توصیه کنید سیم را در یک محیط خشک و تمیز نگهداری کنید تا از رطوبت و آلودگی که از عوامل مستقیم تخلخل هستند جلوگیری شود.

عملیات کلیدی در طول فرآیند جوشکاری

هنگام جوشکاری آلومینیوم، کنترل عملیات کلیدی در طول فرآیند به اندازه آماده سازی مناسب قبل از جوش بسیار مهم است. تکنیک‌های صحیح می‌توانند به طور موثری تخلخل و ترک‌ها را کاهش دهند و از جوش‌های با کیفیت بالا اطمینان حاصل کنند سیم آلومینیومی MIG .

1. گاز محافظ و کنترل نرخ جریان

گاز محافظ برای محافظت از حوضچه جوش در برابر اکسیژن، نیتروژن و رطوبت موجود در هوا ضروری است.

• نوع گاز: برای جوشکاری MIG آلومینیوم، معمولا از آرگون خالص (Ar) استفاده می شود. آرگون چگالی تر از هوا است و به طور موثر حوضچه جوش را می پوشاند و از آلودگی جوی جلوگیری می کند. برای آلومینیوم ضخیم تر یا کاربردهایی که نیاز به گرمای ورودی بالاتری دارند، می توان از مخلوط آرگون-هلیوم استفاده کرد، زیرا هلیوم گرما و نفوذ قوس را افزایش می دهد.
• تنظیم نرخ جریان: سرعت جریان گاز باید بر اساس جریان جوشکاری و سرعت باد محیط تنظیم شود.
  • خیلی کم: منجر به محافظت ضعیف می شود و به هوا اجازه می دهد حوضچه جوش را آلوده کرده و باعث ایجاد تخلخل شود.
  • خیلی زیاد: تلاطم ایجاد می کند که می تواند هوای محیط را جذب کند و همچنین باعث تخلخل شود.
  • پارامترهای مرجع: نرخ جریان 15-25 دلار لیتر در دقیقه (30-50 دلار فوت مکعب در ساعت) یک نقطه شروع معمول است، اما تنظیم دقیق ضروری است.

2. بهینه سازی پارامترهای جوشکاری

کنترل دقیق پارامترهای جوش برای اطمینان از کیفیت جوش مرکزی است.

• ولتاژ و آمپر:
  • ولتاژ: باید بر اساس قطر سیم و ضخامت فلز پایه تنظیم شود. ولتاژ بیش از حد بالا باعث ایجاد قوس طولانی و ناپایدار می شود که باعث پاشش و تخلخل می شود. ولتاژ بسیار کم منجر به قوس کوتاه و اتصال کوتاه بالقوه می شود.
  • آمپر: در درجه اول گرمای ورودی را کنترل می کند. آمپر بسیار کم منجر به همجوشی ضعیف می شود و می تواند باعث ایجاد ترک های سرد شود. مقدار زیاد آن می تواند از طریق فلز پایه بسوزد یا منجر به ترک های داغ شود.
• سرعت تغذیه سیم: ارتباط مستقیم با آمپر در جوشکاری MIG.
  • خیلی سریع: آمپر بسیار زیاد است که منجر به یک حوضچه جوش بسیار بزرگ و افزایش خطر ترک های داغ می شود.
  • خیلی آهسته: آمپر خیلی کم است و در نتیجه همجوشی ناکافی است.

3. تکنیک جوشکاری و هندلینگ

تکنیک صحیح به کنترل حوضچه جوش و جلوگیری از نقص کمک می کند.

• زاویه تفنگ: را تکنیک هل دادن توصیه می شود، جایی که تفنگ در امتداد جهت جوش رانده می شود. این روش محافظ گاز بهتری را فراهم می کند و اکسیدها و ناخالصی ها را از لبه جلوی حوضچه جوش دور می کند و به جلوگیری از تخلخل کمک می کند. به طور کلی نسبت به تکنیک کشش برای جوشکاری MIG آلومینیوم برتری دارد.
• سرعت سفر: حفظ سرعت سفر ثابت بسیار مهم است.
  • خیلی سریع: را weld pool is not adequately shielded, and insufficient heat input leads to poor fusion.
  • خیلی آهسته: غلظت بیش از حد گرما می تواند باعث سوختگی یا افزایش خطر ترک های داغ به دلیل تجمع گرما شود.
• طول قوس: طول قوس پایدار و کوتاه گرمای متمرکز و محافظ بهتری را فراهم می کند. قوس بلند باعث کاهش پایداری و افزایش احتمال آلودگی جوی می شود.

مقایسه پارامترها: تکنیک فشار در مقابل تکنیک کشیدن

نحوه برخورد با عیوب رایج جوشکاری

عیوب جوشکاری کاملاً قابل اجتناب نیستند، اما درک علل و راه حل های آنها می تواند به میزان قابل توجهی نرخ ضایعات را کاهش دهد و کیفیت جوش را بهبود بخشد. در اینجا راه حل هایی برای تخلخل و ترک، دو عیب رایج در هنگام جوشکاری وجود دارد سیم آلومینیومی MIG .

1. راه حل برای تخلخل

تخلخل ناشی از گاز (عمدتاً هیدروژن) است که قبل از انجماد در حوضچه جوش به دام افتاده است. برای رفع این مشکل، باید منابع هیدروژن را حذف کنید و پارامترهای جوشکاری را برای خروج گاز بهینه کنید.

• تمیز کردن ناکافی قبل از جوش: این شایع ترین علت تخلخل است.
  • مشکل: باقیمانده روغن، رطوبت یا اکسید روی فلز پایه و سطح سیم تجزیه می شود و در حرارت زیاد گاز هیدروژن تولید می کند.
  • راه حل: را base metal must be thoroughly cleaned with a dedicated stainless steel brush and a degreasing agent (e.g., acetone) before welding. Ensure the سیم آلومینیومی MIG همچنین برای جلوگیری از جذب رطوبت در محیط خشک و تمیز نگهداری می شود.
• گاز محافظ نامناسب:
  • مشکل: خلوص گاز کم یا سرعت جریان نادرست، که منجر به آلودگی حوضچه جوش توسط جو می شود.
  • راه حل: از آرگون با خلوص بالا استفاده کنید و مطمئن شوید که سرعت جریان مناسب است (معمولاً 15-25 دلار در لیتر در دقیقه). خطوط گاز را از نظر نشتی بررسی کنید و از شفاف بودن نازل تفنگ جوش اطمینان حاصل کنید.
• پارامترهای جوشکاری نامناسب:
  • مشکل: را welding speed is too fast, causing the weld pool to solidify too quickly for gases to escape.
  • راه حل: سرعت جوشکاری را کمی کاهش دهید تا وجود حوضچه جوش افزایش یابد و به گازها زمان بیشتری برای فرار بدهید. همچنین بررسی کنید که جریان و ولتاژ مطابقت دارند تا از قوس پایدار و دمای حوضچه جوش مناسب اطمینان حاصل شود.

2. راه حل برای ترک

ترک ها می توانند گرم یا سرد باشند که به ترتیب در حین یا پس از انجماد ایجاد می شوند. کلید حل مشکلات ترک، کنترل تنش حرارتی و انتخاب سیم مناسب است.

• ترک های داغ: عمدتاً در مراحل پایانی انجماد زمانی رخ می دهد که تنش انقباض جوش از مقاومت جوش بیشتر شود.
  • مشکل: ترکیبات آلیاژی نامتناسب فلز پایه و سیم می تواند فازهای یوتکتیک با نقطه ذوب پایین را تشکیل دهد یا طراحی نامناسب اتصال می تواند منجر به تمرکز تنش شود.
  • راه حل:
    1. سیم آلومینیومی MIG مناسب را انتخاب کنید: به عنوان مثال، هنگام جوشکاری آلومینیوم 6061 حساس به ترک، با استفاده از یک سیلیکون حاوی 4043 سیم مقاومت در برابر ترک بهتری نسبت به استفاده دارد 5356 سیم سیلیکون مسیر انجماد حوضچه جوش را تغییر می دهد و تمایل به ترک های داغ را کاهش می دهد.
    2. پیش گرم کردن: برای صفحات ضخیم تر، پیش گرم کردن مواد قبل از جوشکاری می تواند اختلاف دمای بین جوش و فلز پایه را کاهش دهد، سرعت خنک شدن را کاهش داده و تنش انقباض را به حداقل برساند.
    3. بهینه سازی طراحی مشترک: از طراحی های مفصلی که استرس را متمرکز می کنند، مانند گوشه های تیز و محدودیت بیش از حد خودداری کنید.
• ترک های سرد: ترک هایی که با سرد شدن جوش تا دمای اتاق به دلیل ایجاد تنش داخلی ایجاد می شوند.
  • مشکل: اغلب مربوط به سختی جوش بالا و مهار بالا است.
  • راه حل:
    1. کنترل نرخ خنک کننده: از خنک شدن اجباری خودداری کنید و بگذارید قطعه به طور طبیعی خنک شود.
    2. سیم آلومینیومی MIG مناسب را انتخاب کنید: سیمی با استحکام و شکل پذیری انتخاب کنید که با فلز پایه مطابقت داشته باشد و از سخت شدن بیش از حد جوش جلوگیری کند.

مقایسه عملکرد سیم معمولی

تمرین مستمر و توجه به جزئیات

جوشکاری آلیاژ آلومینیوم یک فرآیند بسیار فنی است که نیاز به توجه دقیق به جزئیات دارد. بدون تمرین مداوم و کنترل دقیق بر فرآیند تولید، حفظ کیفیت جوش ثابت چالش برانگیز است. همانطور که توسط Hangzhou Kunli Welding Material Co.، Ltd. در زمینه سیم های آلیاژ آلومینیوم نمونه است، خروجی با کیفیت بالا از پیگیری بی وقفه تعالی در هر مرحله حاصل می شود.

1. تجربه و بهبود مهارت

مهارت جوشکاری یک شبه به دست نمی آید. از طریق تمرین مداوم، جوشکاران می توانند:

• بهبود هماهنگی دست و چشم: کنترل بهتری بر زاویه تفنگ، سرعت حرکت و حفظ طول قوس پایدار داشته باشید.
• درک خواص مختلف مواد: با نحوه ذوب و جاری شدن انواع آلیاژ آلومینیوم در حین جوشکاری آشنا شوید که امکان تنظیم پارامترهای انعطاف پذیر را فراهم می کند.
• عیب یابی سریع: هنگامی که مسائلی مانند تخلخل یا ترک ایجاد می شود، تجربه امکان تشخیص سریع و اقدامات اصلاحی را فراهم می کند.

2. تعمیر و نگهداری تجهیزات و کالیبراسیون پارامتر

جوشکاری با کیفیت بالا به تجهیزات قابل اعتماد و پایدار بستگی دارد. بی توجهی به نگهداری معمول و کالیبراسیون پارامترها می تواند منجر به کیفیت جوش ناسازگار شود.

• تعمیر و نگهداری تجهیزات: به طور منظم قطعات سایش مانند فیدر سیم، نازل تفنگ، نوک تماس و خطوط گاز را بررسی کنید تا مطمئن شوید که در وضعیت خوبی کار می کنند. برای مثال، یک نوک تماسی فرسوده می‌تواند بر انتقال جریان تأثیر بگذارد و منجر به قوس ناپایدار شود.
• کالیبراسیون پارامتر: به طور دوره ای بررسی کنید که ولتاژ و جریان خروجی جوشکار دقیق است و با پارامترهای تنظیم شده مطابقت دارد. این برای جوشکاری با سیم آلومینیومی MIG ، زیرا حتی انحرافات جزئی پارامتر می تواند بر نفوذ و شکل مهره جوش تأثیر بگذارد.

3. یک سیستم کنترل کیفیت دقیق

یک سیستم کنترل کیفیت قوی پایه و اساس کیفیت محصول است. شرکت مواد جوشکاری Hangzhou Kunli، بیش از 20 سال تجربه تولید و گواهینامه های بین المللی متعدد گواهی بر کنترل دقیق کیفیت آنها است.

• کنترل مواد اولیه: مواد خام از نقطه خرید به شدت غربال می شوند تا اطمینان حاصل شود که هر دسته سیم آلیاژ آلومینیوم با خلوص بالا و الزامات ترکیب آلیاژ خاص مطابقت دارد.
• کنترل فرآیند تولید: هر مرحله از تولید، مانند کشیدن سیم، تمیز کردن، و قرقره کردن، نظارت و آزمایش می شود تا اطمینان حاصل شود که سطح سیم، ابعاد و پایداری تغذیه مطابق با استانداردها است.
• بازرسی محصول نهایی: را final product undergoes comprehensive performance testing, including chemical composition analysis, mechanical property tests, and weldability tests, to ensure stable and reliable performance.

مقایسه کیفیت سیم در مقابل نتایج جوشکاری