راهنمای سیم جوش آلومینیوم برای MIG و TIG

کار با فلزات نرم و از نظر حرارتی فعال، هر قسمت از دستگاه جوشکار را تحت فشار قرار می دهد. برخلاف فولاد، آلومینیوم از طریق پوشش اکسیدی پایدار، اتلاف سریع گرما و روشی که تحت فشار رول‌های خوراک تسلیم می‌شود، فرآیند را به چالش می‌کشد. تصمیم در مورد استفاده از سیم جوش آلومینیوم - و نحوه تحویل آن - در نهایت تصمیم می گیرد که آیا اتصال بار مورد نظر را به طور قابل اعتماد حمل کند یا در سطح ضعف نشان دهد.

چرا آلومینیوم در حوضچه جوش رفتار متفاوتی دارد؟

جوشکاران باتجربه فولاد معمولاً هنگام شروع کار با آلومینیوم شگفت زده می شوند، زیرا این ماده گرما را به سرعت هدایت می کند و حاشیه باریکی برای خطا ارائه می دهد. سه عامل اصلی بسیاری از این چالش ها را تشکیل می دهند:

• تشکیل لایه اکسید: آلومینیوم بلافاصله به محض تماس با اکسیژن در هوا، یک لایه اکسید بسیار نازک رشد می کند. آن فیلم در دمای بسیار بالاتر از خود آلومینیوم ذوب می شود. باقی ماندن آن در محل در حین جوشکاری باعث می شود که قطعات اکسید در حوضچه محبوس شوند که از همجوشی تمیز و یکنواخت جلوگیری می کند.
• هدایت حرارتی: گرما از ناحیه جوش در آلومینیوم به مراتب سریعتر از فولاد دور می شود. به همین دلیل، معمولاً باید در همان ابتدا حرارت اضافی بریزید تا گودال را به درستی راه اندازی کنید، اما هرگونه تردید یا کاهش سرعت در هنگام عبور می تواند باعث شود که مواد به طور کامل ذوب شوند.
• نرمی تحت فشار مکانیکی: رول‌های تغذیه، آسترهای راهنما و اجزای مشعل که سیم فولادی را به خوبی اداره می‌کنند، اغلب سیم آلومینیومی بسیار نرم‌تر را صاف می‌کنند، می‌چرخانند یا به هر طریق دیگری به سیم آلومینیومی نرم‌تر آسیب می‌رسانند و منجر به تحویل نامنظم سیم و ایرادات مختلف جوش می‌شوند.

آشنایی با این سه ویژگی قبل از اینکه دستگاه را روشن کنید به کاهش ناامیدی، هدر رفتن مواد پرکننده و قطعات خراب کمک می کند. عملاً هر انتخابی که در تنظیمات انجام می دهید - از نوع آستر گرفته تا گاز محافظ - مستقیماً از این تفاوت های اصلی ناشی می شود.

رایج ترین پرکننده های آلیاژ آلومینیوم کدامند؟

اکثر کارهای جوشکاری آلومینیوم در مغازه ها، تاسیسات تعمیر و محیط های تولیدی تنها به دو سری آلیاژ اولیه متکی هستند. این دو گروه از نظر ترکیب، رفتار مکانیکی و شرایطی که برای آنها مناسب است، متفاوت هستند.

ER4043 به دلیل سیالیت مطلوب حوضچه و توانایی آن برای پر کردن شکاف‌های وسیع‌تر یا جبران آمادگی کمتر از ایده‌آل مفصل شناخته شده است. در نتیجه، اغلب در برنامه های تعمیر و کارهای ساخت عمومی استفاده می شود. ER5356 در جوش نهایی استحکام قابل توجهی بالاتری می دهد و هر زمان که قطعه تمام شده آنودایز شود، گزینه ارجح است، زیرا منیزیم موجود در آن به ایجاد ظاهری روشن تر و یکنواخت بعد از فرآیند آندایز کردن کمک می کند. تصمیم گیری برای دستیابی به کدام یک به طور معمول با دانستن اینکه چه آلیاژ پایه ای را به هم وصل می کنید و چه محیطی یا بارگذاری جوش در سرویس خواهد دید شروع می شود.

سیم آلومینیومی MIG: چه چیزی را باید تغییر دهید؟

تجهیزات راه‌اندازی شده برای سیم آلومینیومی فولادی MIG نمی‌توانند بدون چندین تغییر عمدی با موفقیت کار کنند. مسیر تغذیه سیم اغلب منبع اصلی مشکلات است. بنابراین، پرداختن به این منطقه می تواند بسیاری از مشکلات رایجی که هنگام انتقال بین مواد با آن مواجه می شوند را حل کند.

تنظیمات ضروری عبارتند از:

1. آسترهای فولادی را به آنهایی که از PTFE یا نایلون ساخته شده اند تغییر دهید. این مواد با اصطکاک کم به سیم نرم اجازه می دهند به راحتی سر بخورد و خراشیدن را که باعث ایجاد براده های آلومینیومی و در نهایت گرفتگی داخل آستر مشعل می شود، متوقف کند.
2. به یک اسلحه قرقره یا یک تغذیه کننده سیم فشاری بروید. با یک اسلحه قرقره، کل قرقره سیم درست روی بدنه مشعل قرار می گیرد، بنابراین مجرای طولانی برای پیچ خوردگی وایر یا لانه پرنده وجود ندارد. یک تغذیه کننده فشار کش مجموعه دومی از رول های درایو را در نزدیکی مشعل اضافه می کند تا سیم را به طور پیوسته بکشد و از له شدن آن در طول مسیر جلوگیری کند.
3. رول های درایو شیار U یا رول های پیچ خورده را که به طور خاص برای آلومینیوم و سایر سیم های نرم طراحی شده اند نصب کنید. رول‌های شیار V معمولی ساخته شده برای فولاد، سیم آلومینیومی را حتی زمانی که تنش نسبتاً کم تنظیم شده باشد، له می‌کند. فشار رول درایو را تا زمانی که فشار سیم بدون لغزش کافی باشد، کاهش دهید.
4. قطبیت را روی DCEP (الکترود جریان مستقیم مثبت) تنظیم کنید. این تنظیم برای سیم آلومینیومی MIG استاندارد است زیرا به شکستن قوس و پاکسازی موثر اکسیدهای سطح کمک می کند.
5. آرگون خالص یا گاز محافظ غنی از آرگون را انتخاب کنید. آرگون عمل تمیز کردن قوس قوی را به آلومینیوم نیاز دارد و قوس را آرام و پایدار نگه می دارد. گازهای محافظ که شامل CO2 قابل توجهی هستند که روی فولاد خوب کار می کنند، باعث ایجاد مشکلاتی در آلومینیوم می شوند.

انتقال اسپری حالت انتقالی است که برای اکثر سیم های آلومینیومی MIG استفاده می شود. هنگامی که به ترکیب مناسب ولتاژ و سرعت تغذیه سیم رسیدید، قوس یک غبار ثابت و ریز از قطرات ایجاد می کند که یک مهره یکنواخت و جذاب ایجاد می کند. اسپری پالس انتخاب دیگری را ارائه می دهد، مخصوصاً برای مواد نازک تر یا هر جایی که می خواهید کنترل دقیق تری بر ورودی گرما داشته باشید، زیرا فلز به جای اینکه همیشه جریان داشته باشد، فقط در طول پالس های کوتاه جریان بالا از قوس عبور می کند.

در آلومینیوم، یک مهره MIG که به خوبی اجرا می شود، معمولاً سطحی تمیز و براق، شکل محدب ملایم و انگشتان پا به خوبی مخروطی دارد. اگر مهره یا اطراف آن خاکستری یا دوده ای به نظر می رسد، پوشش ضعیف گاز یا نوعی آلودگی تقریباً همیشه علت است. تخلخل سطحی که می توانید ببینید معمولاً از رطوبت به دام افتاده، خاک باقی مانده سطح یا جریان گاز بسیار کم ناشی می شود.

تکنیک TIG برای آلومینیوم: آیا دقت هزینه دارد؟

جوشکاری TIG در مقایسه با MIG فرمان بسیار بیشتری بر گرما، شکل گودال و دقیقاً جایی که پرکننده می‌رود، ارائه می‌کند، اگرچه هماهنگی چشم و دست بیشتری را می‌طلبد و به طور طبیعی تکمیل یک مفصل زمان بیشتری می‌برد. برای ورق آلومینیوم نازک، جوش های آرایشی قابل مشاهده، یا کاربردهایی که ظاهر مهره نهایی مورد توجه است، معمولاً TIG انتخاب می شود.

نکات کلیدی در مورد TIG در آلومینیوم:

• الکترود تنگستن جامد می ماند و بخشی از فلز جوش نمی شود. میله پرکننده را به صورت دستی اضافه می‌کنید، چه در یک جریان ثابت و چه در ضربات سریع که با کاری که گودال انجام می‌دهد مطابقت دارد. تغذیه میله هماهنگ با زاویه مشعل و کنترل پدال برای احساس طبیعی به زمان و تمرین نیاز دارد.
• جریان AC به جای DC انتخاب استاندارد است. در طول بخش الکترود مثبت چرخه، قوس لایه اکسید روی سطح را پاک می کند. قسمت الکترود منفی گرمای متمرکز را تامین می کند که در واقع فلز را ذوب و ذوب می کند.
• نحوه تهیه تنگستن تفاوت ایجاد می کند. برای کار AC روی آلومینیوم شما یک الکترود تمیز با انتهای گرد و کمی توپی می خواهید. تیز کردن آن تا حدی خوب که می توانید برای جوش فولاد DC می توانید به سرعت ذوب و تحلیل برود.
• استفاده از لنز گازی و اندازه فنجان مناسب به صاف و ثابت نگه داشتن گاز محافظ کمک می کند. یک لنز گازی جریان یکنواخت تر و کمتر متلاطم ایجاد می کند که بهتر از یک بدنه کولت استاندارد از مهره های پهن تر و اشکال مفصل تر محافظت می کند.

میله پرکننده سیم TIG آلومینیومی باید با سرعت ثابتی وارد شود که با سرعت حرکت حوضچه مطابقت داشته باشد. اضافه کردن میله خیلی سریع باعث ایجاد فلز اضافی در بالا بدون نفوذ خوب در زیر می شود. حرکت بیش از حد آهسته، مهره‌ای لاغر با بریدگی در امتداد لبه‌ها ایجاد می‌کند. مشاهده لبه جلوی حوضچه جوش، به جای تمرکز مستقیم روی قوس، سیگنال قابل اعتمادی را برای زمان افزودن فلز پرکننده ارائه می دهد.

آماده سازی سطح قبل از TIG بیشتر از MIG است. لایه اکسید را به صورت مکانیکی با استفاده از یک برس فولادی ضد زنگ که منحصراً برای آلومینیوم در نظر گرفته شده است جدا کنید و محل را با یک حلال از قبل تمیز کنید تا از ورود آلاینده ها در مواد جلوگیری شود.

تطبیق آلیاژ پرکننده با فلز پایه: یک مرجع عملی

انتخاب یک فلز پرکننده مناسب یک فرآیند عمدی است. آلیاژهای پایه معمولی معمولاً با تعداد محدودی از فلزات پرکننده خاص جفت می شوند. یک انتخاب نادرست می تواند منجر به جوشی شود که در ابتدا صدا به نظر می رسد اما بعداً به دلیل ترک خوردن، کاهش استحکام یا مقاومت در برابر خوردگی ناکافی دچار شکست می شود. جدول زیر آلیاژهای پایه ای که اغلب در ساخت کلی با آن ها مواجه می شوند را همراه با پرکننده های معمولی آنها فهرست می کند.

هنگامی که مطمئن نیستید، جداول سازگاری ارائه شده توسط تامین کننده فلز پرکننده را بررسی کنید. این راهنماها توصیه های دقیقی را بر اساس شیمی واقعی مواد پایه به جای قوانین کلی ارائه می دهند.

اشتباهات رایجی که جوش های آلومینیوم را به خطر می اندازند

اکثر مشکلات و جوشکاری های آلومینیوم شکست خورده به همان تعداد انگشت شماری از اشتباهات قابل اجتناب باز می گردد. تشخیص زودهنگام این موارد باعث صرفه جویی در زمان، مواد و کار مجدد می شود.

1. حذف ناکافی اکسید لایه‌ای باقی می‌ماند که می‌تواند همجوشی را مختل کند و اغلب منجر به تخلخل می‌شود. همیشه با یک برس ضد زنگ اختصاصی فقط آلومینیومی و سپس تمیز کردن با حلال شروع کنید.
2. استفاده از آلیاژ پرکننده نامناسب: پرکننده‌ای که با آلیاژ پایه مطابقت ندارد می‌تواند باعث ایجاد ترک‌خوردگی داغ در ناحیه تحت تأثیر حرارت، کاهش استحکام یا ظاهر بد پس از آنودایز شود. ابتدا آلیاژ پایه را مشخص کنید.
3. فشار غلط رول درایو: فشار بیش از حد، سیم آلومینیومی نرم را صاف می کند و براده هایی ایجاد می کند که آستر را مسدود می کند. فشار خیلی کم باعث می شود سیم بلغزد و به طور ناهموار تغذیه شود. نقطه شیرینی را پیدا کنید که وایر به آرامی بدون تغییر شکل حرکت می کند.
4. پوشش گاز ناسازگار: بادکش ها، اتصالات شلنگ شلنگ یا جریان کم باعث می شود هوا به حوضچه برسد و جوش را اکسید کند. اتصالات را به طور منظم بررسی کنید و از محل کار جلوگیری کنید.
5. نادیده گرفتن تجمع گرما در جوش های چند پاس: آلومینیوم گرما را بیشتر از فولاد نگه می دارد، بنابراین هر عبور جدید دمای بیشتری را اضافه می کند. برای جلوگیری از سوختگی و اعوجاج، زمان خنک شدن کافی بین پاس ها بدهید یا از سینک حرارتی یا پشتی استفاده کنید.
6. میله پرکننده آلوده: روغن و رطوبت پوست به راحتی به سطح میله منتقل می شود. دستکش تمیز بپوشید و میله ها را در ظروف در بسته نگهداری کنید تا خشک بمانند.
7. نوع تنگستن اشتباه برای AC TIG: الکترودهای تنگستن خالص یا دوپ شده با زیرکونیا به خوبی AC را روی آلومینیوم کنترل می کنند. تنگستن Thoriated برای کار DC در نظر گرفته شده است و در زیر AC خراب می شود یا بد رفتار می کند.
8. اتصال ناکافی اتصال: شکاف های بیش از حد باعث می شود که پرکننده آلومینیومی به طور کامل اتصال را به خصوص در ریشه سخت کند. آلومینیوم به اندازه برخی از پروسه های فولادی منافذ عریض را پر نمی کند.

دو بررسی موردی کاربردی

مورد الف: جوش MIG بر روی یک بخش قاب آلومینیومی ساختاری

جنس پایه صفحه 6061 است که ضخامت آن تقریباً سه شانزدهم اینچ است. مفصل یک فیله در یک اتصال T در یک قاب ساختاری سبک وزن است.

1. هر دو قطعه را با استون پاک کنید تا چربی و کثیفی پاک شود، سپس با استفاده از یک برس ضد زنگ که فقط برای آلومینیوم در نظر گرفته شده است، در امتداد مسیر جوش بشویید.
2. سیم پرکننده ER4043 را انتخاب کنید زیرا به خوبی با 6061 جفت می شود و در برابر ترک خوردگی در ناحیه تحت تأثیر گرما مقاومت خوبی ارائه می دهد.
3. یک اسلحه قرقره مجهز به آستر PTFE نصب کنید و کشش رول درایو را به سبک‌ترین تنظیمی که همچنان سیم ثابتی را بدون صاف کردن آن ارائه می‌کند، تنظیم کنید.
4. از گاز محافظ آرگون مستقیم استفاده کنید و قبل از شروع قوس، جریان را در نازل بررسی کنید.
5. یک زاویه فشار کمی با مشعل نگه دارید و سرعت حرکت را ثابت نگه دارید تا شکل مهره ای یکنواخت ایجاد کنید. اگر لبه های مهره به آرامی خیس نمی شوند، ولتاژ را کمی تغییر دهید.
6. هنگامی که جوش سرد شد، قبل از اینکه قطعه حرکت کند، به دقت به آن نگاه کنید تا هر گونه تخلخل، برش یا همجوشی ناهموار در انگشتان پا وجود داشته باشد.

مورد B: جوش TIG روی ورق آلومینیومی نازک برای درز قابل مشاهده

مواد پایه ورق سری 5052 با ضخامت حدود یک شانزدهم اینچ است. اتصال یک جوش لب به لب است که در محصول نهایی در معرض دید باقی می ماند.

1. لبه ها را کاملاً پاک کنید و با برس تمیز کنید. در موادی به این نازک، هر آلاینده باقی مانده بلافاصله در یک مهره TIG برجسته می شود.
2. میله سیم جوش آلومینیومی ER5356 TIG را برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی خوب که 5052 به آن معروف است، انتخاب کنید.
3. دستگاه را روی AC شماره گیری کنید و یک موج متعادل تنظیم کنید - یا کمی به سمت تمیز کردن اضافی متمایل شوید - تا اکسید را در امتداد مفصل باریک کنترل کنید.
4. مشعل را با یک لنز گازی و یک فنجان بزرگتر برای ایجاد پوشش صاف و یکنواخت گاز روی ورق نازک قرار دهید.
5. میله پرکننده را با شیب های کوتاه و عمدی که با حرکت رو به جلو گودال مطابقت دارد، اضافه کنید. با افزایش گرما در مواد، پدال پا را نزدیک انتهای مفصل بردارید.
6. مهره تکمیل شده را از نظر ارتفاع یکنواخت تاج، ترکیب صاف در انگشتان پا، و هیچ نشانه ای از نواحی کدر یا تیره که نشان دهنده اکسیداسیون باشد بررسی کنید.

تعمیر و نگهداری فروشگاه و مراقبت از مواد مصرفی

نحوه مراقبت از مواد مصرفی تأثیر مستقیمی بر کیفیت جوش آلومینیوم دارد. مجموعه محدودی از شیوه های معمول می تواند به رفع بسیاری از مسائل رایج کمک کند.

1. لاینرها را به صورت دوره ای بررسی کنید و در صورت نیاز آنها را تعویض کنید. با گذشت زمان، ذرات آلومینیوم انباشته شده در داخل آستر می توانند باعث تغذیه متناوب شوند، وضعیتی که تشخیص آن بدون برداشتن آستر برای بازرسی ممکن است دشوار باشد.
2. قرقره های وایر را هر زمان که نصب نشده اند در کیسه های دارای بسته های خشک کن مهر و موم شده نگه دارید. رطوبتی که به سطح سیم می رسد باعث ایجاد تخلخل می شود و اغلب نیاز به تصفیه گاز اضافی برای پاک شدن قبل از بازگشت تغذیه مطمئن دارد.
3. نوک های تماس را به طور منظم پاک کنید و قبل از اینکه به اندازه کافی سایش شوند تا قوس سرگردان شود، آنها را عوض کنید. آلومینیوم داخل نوک انباشته می شود که باعث سفت شدن دهانه و افزایش مقاومت الکتریکی می شود.
4. شلنگ های گاز و اتصالات مشعل را در ابتدای هر شیفت بازرسی کنید. حتی یک نشتی کوچک همان اثر یک مخزن تقریبا خالی را ایجاد می کند: محافظ لکه دار و سطوح جوش اکسید شده.
5. برس ها را کاملاً برای آلومینیوم نگه دارید و آنها را علامت گذاری کنید تا هرگز روی فولاد یا فلزات دیگر استفاده نشوند. آلودگی متقاطع از ذرات آهن به صورت لکه های تیره یا آخال در جوش تمام شده ظاهر می شود.

بسته شدن: چگونه تصمیم تنظیم خود را تنظیم کنید

تصمیم گیری بین سیم آلومینیومی TIG و سیم آلومینیومی MIG به یک روش خلاصه نمی شود که به طور کلی بهتر باشد. مناسب بودن هر گزینه به ترکیب خاصی از ضخامت مواد، حجم تولید، طراحی اتصالات و ظاهر مهره های مورد نیاز بستگی دارد. MIG همراه با یک تفنگ قرقره، پرکننده را به سرعت در بخش‌های سنگین‌تر حرکت می‌دهد و در تنظیمات با تولید بالاتر کارآمد است. سیم آلومینیومی TIG مدیریت حرارت دقیقی را بر روی استوک نازک ارائه می دهد و دانه های صاف تر و جذاب تر را زمانی که ظاهر بخشی از نیاز است ارائه می دهد.

انتخاب پرکننده از استدلال ساده پیروی می کند: شیمی سیم را با آلیاژ پایه و شرایطی که اتصال در هنگام استفاده با آن مواجه خواهد شد مطابقت دهید. روش تحویل سیم، تمیز کردن سطح، و تنظیم گاز محافظ جزئیات جزئی نیستند - آنها وزنی مشابه با انتخاب پرکننده دارند. جوشکاری که توجه ثابتی به تمیزی، نگهداری مواد مصرفی و تنظیمات مناسب فرآیند دارد، معمولاً متوجه می شود که آلومینیوم بسیار قابل کنترل تر از آن چیزی است که شهرت آن نشان می دهد. بیشتر مشکلاتی که افراد با آن مواجه می شوند ناشی از آماده سازی عجولانه هستند نه هر چیزی که منحصر به خود مواد باشد. ایجاد عادات ثابت در این زمینه ها نتایج قابل اعتمادی را در هر جوش بدون توجه به آلیاژ یا فرآیند به ارمغان می آورد.