آشنایی کامل با جوشکاری آلومینیوم و تکنیک‌های آن

جوشکاری یک فرآیند اساسی است که در اتصال فلزات مورد استفاده قرار می گیرد و آلومینیوم نیز از این قاعده مستثنی نیست. خواص منحصر به فرد آلومینیوم، از جمله سبک بودن، هدایت حرارتی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، آن را به یک انتخاب محبوب در صنایع مختلف، از هوافضا و خودرو گرفته تا ساخت و ساز و دریایی تبدیل کرده است. این مقاله به بررسی هنر جوشکاری آلومینیوم، برجسته کردن تکنیک‌ها، چالش‌ها و کاربردهای متنوع آن می‌پردازد.

آلیاژهای آلومینیوم

آلومینیوم به ندرت به‌صورت خالص در پروژه‌های ساختاری و صنعتی استفاده می‌شود. این فلز به‌خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، بیشتر به‌صورت آلیاژ در می‌آید تا ویژگی‌های مکانیکی آن بهبود یابد. آلیاژهای آلومینیوم به‌طور گسترده‌ای در صنایع مختلف، از خودروسازی تا ساختمان، مورد استفاده قرار می‌گیرند و انتخاب مناسب آلیاژ می‌تواند تأثیر بسزایی در کیفیت و کارایی محصولات نهایی داشته باشد. آلومینیوم به ندرت به شکل خالص برای کاربردهای ساختاری استفاده می شود. در عوض، اغلب با عناصر دیگر آلیاژ می شود تا خواص مکانیکی آن افزایش یابد. آلیاژهای متداول آلومینیوم مورد استفاده در کاربردهای جوشکاری شامل سری های 1000، 3000، 5000 و 6000 هستند. انتخاب آلیاژ به کاربرد خاص و خواص مورد نظر مانند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت جوش بستگی دارد. قیمت پروفیل آلومینیوم نیز به عواملی همچون نوع آلیاژ، ابعاد و ضخامت آن بستگی دارد. به‌طور میانگین، قیمت پروفیل آلومینیوم به ازای هر کیلوگرم متغیر است. این قیمت‌ها می‌توانند به‌دلیل نوسانات بازار و تغییر در تقاضا، متفاوت باشند. به همین دلیل، برای پروژه‌های بزرگ و تخصصی، مشاوره با تأمین‌کنندگان معتبر مانند فولاد حامیران می‌تواند به‌عنوان راهکاری مناسب برای تأمین مواد اولیه و کنترل هزینه‌ها مورد توجه قرار گیرد.

جوشکاری آلومینیوم

• جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW/MIG)

جوشکاری MIG یکی از رایج ترین روشهای جوشکاری آلومینیوم است که در آن سیم جوش آلومینیوم توسط موتور وایر فیدر به تورچ جوشکاری هدایت گردیده و به همراه گاز محاظ عملیات جوش انجام میگردد . 

• جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW/TIG) آلومینیوم

جوشکاری TIG برای جوشکاری با کیفیت بالا و دقیق ایده آل است. در این روش از یک الکترود تنگستن غیر قابل مصرف استفاده می گردد و امکان کنترل دقیق گرمای ورودی و سرعت جوش را فراهم می کند..

• جوشکاری نقطه ای مقاومتی (نقطه جوش)

این تکنیک معمولاً در صنعت خودرو برای اتصال ورق های آلومینیومی به ویژه در ساخت بدنه خودرو استفاده می شود. این جوشکاری با سرعت بالا را برای مواد آلومینیومی نازک ارائه می دهد.

• جوشکاری اصطکاکی (FSW)

FSW یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که شامل چرخاندن یک ابزار غیر مصرفی بر روی درز جوش است. این به ویژه برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم غیر مشابه و مواد با ضخامت های مختلف مفید است.

• جوشکاری پرتو لیزر (LBW)

LBW از یک پرتو لیزر بسیار متمرکز برای ذوب و ذوب آلومینیوم استفاده می کند. این برای هر دو بخش ضخیم و نازک مناسب است و کنترل عالی بر گرمای ورودی را ارائه می دهد.

چالش های جوشکاری آلومینیوم

• رسانایی حرارتی بالا

رسانایی حرارتی بالای آلومینیوم می تواند منجر به اتلاف گرما شود و استفاده از انرژی ورودی بالا را به خصوص در جوشکاری TIG ضروری می کند.

• اکسیداسیون

آلومینیوم به راحتی در معرض هوا یک لایه اکسید تشکیل می دهد. گاز محافظ مناسب برای جلوگیری از آلودگی اکسیدی در جوش بسیار مهم است.

• تخلخل

هیدروژن در آلومینیوم مذاب محلول است و می تواند منجر به تخلخل گاز در جوش شود. تمیز کردن و آماده سازی مناسب مواد پایه برای کاهش این موضوع ضروری است.

• ترک داغ

برخی از آلیاژهای آلومینیوم مستعد ترک خوردگی داغ هستند، به ویژه هنگامی که جوش داده می شوند. پیش گرم کردن و عملیات حرارتی پس از جوش می تواند به کاهش این نگرانی کمک کند. (ترک داغ بلافاصله پس از جوش نمایان میگردد)

• جوشکاری غیرمشابه

اتصال آلومینیوم به مواد دیگر، مانند فولاد، به دلیل تفاوت در انبساط حرارتی و عوامل دیگر می تواند چالش برانگیز باشد. تکنیک های جوشکاری تخصصی برای جوشکاری های متفاوت مورد نیاز است.

کاربردهای جوش آلومینیوم

• هوافضا

ویژگی های سبک وزن آلومینیوم آن را به یک عنصر اصلی در ساخت هواپیما تبدیل کرده است. اجزای جوش داده شده شامل بدنه، بالها و قطعات موتور هستند.

• خودرو

آلومینیوم به طور فزاینده ای در صنعت خودروسازی برای کاهش وزن خودرو و بهبود بهره وری سوخت استفاده می شود. قاب ها، پانل ها و اجزای موتور خودرو اغلب جوش داده می شوند.

• دریانوردی

آلومینیوم در برابر خوردگی مقاوم است و برای ساخت قایق و کشتی مناسب است، جایی که برای بدنه ها، عرشه ها و روسازه ها استفاده می شود.

• ساخت و ساز

سازه های آلومینیومی جوش داده شده در طراحی های معماری رایج هستند و به طور گسترده برای چارچوب های ساختمانی، نماها و پل ها استفاده می شوند.  

مهارت جوشکاری آلومینیوم، کلید استفاده بهینه در صنایع مختلف

جوشکاری آلومینیوم یک مهارت بسیار مهم است که امکان استفاده از این فلز همه کاره را در صنایع مختلف فراهم می کند. جوشکاران باید در مورد آلیاژهای مختلف آلومینیوم، تکنیک‌های جوشکاری و چالش‌های خاصی که هنگام کار با این ماده ایجاد می‌شود، آگاه باشند. با ادامه پیشرفت فناوری، تقاضا برای آلومینیوم و نیاز به جوشکاران ماهر آلومینیوم در آینده افزایش خواهد یافت.