جوشکاری CO2 چیست؟ مزایا، کاربردها و چالش های جوش CO2

جوشکاری CO2 یکی از روش های پرکاربرد جوشکاری قوسی با سیم مصرف شونده است که در آن سیم جوش به صورت پیوسته وارد ناحیه جوش شده و گاز دی اکسید کربن از حوضچه مذاب در برابر هوای محیط محافظت می کند. این فرآیند در خانواده GMAW قرار می گیرد و در صورت استفاده از CO2 یا گاز فعال، از نظر فنی جوشکاری MAG نامیده می شود.

این روش به دلیل سرعت مناسب، امکان جوشکاری پیوسته و هزینه نسبتا پایین گاز محافظ، در ساخت سازه های فولادی و تولید صنعتی کاربرد زیادی دارد. سیم مصرفی نیز بخش مهمی از هزینه فرآیند است و بررسی قیمت سیم جوش CO2 به انتخاب محصول متناسب با قطر، برند و حجم مصرف پروژه کمک می کند. صفحه محصول حامیران نیز سیم های CO2 را در قطرها و برندهای مختلف عرضه می کند.

جوش CO2 چیست و چگونه انجام می شود؟

در جوش CO2 یک قوس الکتریکی میان سیم جوش مصرف شونده و قطعه کار ایجاد می شود. حرارت قوس، سیم و بخشی از فلز پایه را ذوب کرده و حوضچه جوش تشکیل می شود. همزمان گاز CO2 از نازل تورچ خارج شده و اطراف قوس و حوضچه مذاب را پوشش می دهد.

سیم جوش به صورت مداوم توسط وایرفیدر از قرقره به سمت تورچ هدایت می شود؛ بنابراین برخلاف جوشکاری با الکترود دستی، نیازی به توقف مکرر برای تعویض الکترود وجود ندارد.

برای فولادهای کربنی، سیم هایی مانند ER70S-6 از گزینه های رایج هستند. انتخاب سیم جوش CO2 باید بر اساس جنس فلز پایه، ضخامت قطعه، قطر سیم، گاز محافظ و مشخصات فرآیند انجام شود.

تفاوت جوشکاری CO2 با MIG چیست؟

در بازار ایران معمولا عبارت های «جوش MIG» و «جوش CO2» به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما از نظر فنی تفاوت دارند.

هر دو در گروه GMAW هستند، اما:

• MIG از گاز محافظ بی اثر مانند آرگون استفاده می کند.
• MAG از گاز فعال مانند CO2 یا مخلوط آرگون و CO2 استفاده می کند.
• بنابراین استفاده از CO2 خالص، جوشکاری MAG محسوب می شود، نه MIG خالص.

این تفاوت به ویژه هنگام انتخاب گاز، تنظیم دستگاه و تعیین روش انتقال فلز اهمیت دارد.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری CO2

دستگاه جوش

منبع تغذیه انرژی لازم برای ایجاد قوس را فراهم می کند. در GMAW با سیم جامد، قطبیت رایج DCEP یا الکترود مثبت است؛ بنابراین برخلاف برخی توضیحات قدیمی، AC حالت معمول این فرآیند نیست.

وایرفیدر

وایرفیدر سیم را با سرعت تنظیم شده به سمت تورچ هدایت می کند. تغییر سرعت تغذیه سیم مستقیما بر جریان و رفتار قوس اثر می گذارد.

تورچ

تورچ وظیفه هدایت سیم، جریان الکتریکی و گاز محافظ به ناحیه جوش را بر عهده دارد.

کپسول و رگلاتور CO2

گاز محافظ از طریق رگلاتور و شیلنگ به تورچ منتقل می شود. مقدار جریان گاز باید متناسب با شرایط کار تنظیم شود؛ جریان بسیار کم پوشش کافی ایجاد نمی کند و جریان بیش از حد نیز می تواند موجب آشفتگی گاز شود.

حالت های انتقال فلز در جوشکاری CO2

نوع انتقال قطرات مذاب به ولتاژ، جریان، قطر سیم و ترکیب گاز محافظ بستگی دارد.

انتقال اتصال کوتاه

در Short Circuit Transfer، سیم به طور متناوب با حوضچه مذاب تماس پیدا می کند و فلز منتقل می شود. این روش برای ضخامت های پایین و برخی موقعیت های جوشکاری مناسب است.

انتقال کروی

در Globular Transfer قطرات نسبتا بزرگی از سیم جدا می شوند. استفاده از CO2 خالص می تواند این نوع انتقال را ایجاد کند و معمولا پاشش آن از گازهای آرگون دار بیشتر است.

انتقال اسپری

یکی از ایرادهای رایج در توضیح جوش CO2 این است که Spray Transfer را جزو حالت های CO2 خالص معرفی می کنند. انتقال اسپری واقعی به گاز آرگون دار نیاز دارد و منابع فنی برای آن حداقل حدود 80 درصد آرگون را ذکر می کنند. بنابراین با CO2 خالص نباید آن را Spray Transfer واقعی در نظر گرفت.

انتقال پالسی نیز معمولا با مخلوط های آرگون دار انجام می شود، نه CO2 صد درصد.

مزایای جوشکاری CO2

سرعت مناسب جوشکاری

تغذیه پیوسته سیم باعث می شود توقف فرآیند نسبت به جوشکاری الکترود دستی کمتر شود و سرعت تولید افزایش پیدا کند.

هزینه مناسب گاز

CO2 خالص در بسیاری از کاربردهای فولاد کربنی گزینه اقتصادی تری نسبت به مخلوط های آرگون دار است. در مقابل، معمولا پاشش بیشتر و قوس ناپایدارتر ایجاد می کند.

نفوذ مناسب

CO2 می تواند نفوذ مناسبی در جوش فولاد ایجاد کند و به همین دلیل در بسیاری از کاربردهای سازه ای و تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد.

عدم تشکیل سرباره در سیم جامد

در GMAW با سیم جامد، برخلاف الکترود روکش دار، سرباره قابل توجهی روی جوش ایجاد نمی شود و در نتیجه عملیات تمیزکاری بعد از جوش کاهش پیدا می کند.

قابلیت اتوماسیون

تغذیه پیوسته سیم باعث شده GMAW/MAG برای خطوط تولید نیمه اتوماتیک، اتوماتیک و رباتیک مناسب باشد.

معایب و چالش های جوشکاری CO2

پاشش بیشتر

یکی از شناخته شده ترین چالش های استفاده از CO2 خالص افزایش پاشش نسبت به بسیاری از مخلوط های آرگون و CO2 است. تنظیم مناسب ولتاژ، سرعت سیم و فاصله تورچ می تواند پاشش را کاهش دهد.

حساسیت به جریان هوا

باد می تواند گاز محافظ را از اطراف حوضچه کنار بزند و احتمال ایجاد تخلخل یا نقص جوش را افزایش دهد. به همین دلیل این روش برای محیط های باز و بادخیز بدون تمهیدات محافظتی مناسب نیست.

نیاز به تنظیم دقیق دستگاه

سرعت سیم، ولتاژ، فاصله نوک تماس تا قطعه و سرعت حرکت تورچ باید با یکدیگر هماهنگ باشند. تنظیم نامناسب می تواند باعث پاشش زیاد، نفوذ ناکافی، سوختگی لبه یا ناپایداری قوس شود.

علت تخلخل در جوش CO2 چیست؟

برخلاف یک تصور رایج، استفاده از CO2 خالص لزوما به معنی ایجاد تخلخل نیست. تخلخل بیشتر زمانی ایجاد می شود که حفاظت گازی مختل شود یا سطح و سیم آلوده باشند.

دلایل متداول عبارتند از:

• کم بودن جریان گاز
• نشتی مسیر گاز
• وزش باد
• کثیفی یا چربی سطح
• فاصله نامناسب تورچ
• گرفتگی نازل
• سیم جوش آلوده یا زنگ زده

بنابراین پیش از افزایش دبی گاز باید علت اصلی عیب مشخص شود.

کاربرد جوشکاری CO2

این روش بیشتر برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ استفاده می شود و در صنایع مختلف کاربرد دارد، از جمله:

• ساخت سازه های فولادی
• سوله سازی
• خودروسازی
• تولید ماشین آلات
• ساخت مخزن
• تولید تجهیزات صنعتی
• قطعه سازی
• خطوط تولید و جوشکاری رباتیک

برای آلومینیوم معمولا آرگون خالص یا مخلوط های مناسب آرگون و هلیوم استفاده می شود؛ CO2 خالص گزینه مناسب جوشکاری آلومینیوم نیست. برای استنلس استیل نیز معمولا از مخلوط های آرگون دار با درصد کنترل شده گاز فعال استفاده می شود.

نکات مهم برای افزایش کیفیت جوش CO2

کیفیت نهایی تنها به دستگاه وابسته نیست. تمیزی سطح، قطر سیم، تنظیم ولتاژ، سرعت وایرفیدر، فاصله تورچ، سرعت حرکت و جریان صحیح گاز باید متناسب با ضخامت و نوع اتصال انتخاب شوند.

اگر از سیم هایی مانند ER70S-6 استفاده می کنید، رعایت نکات جوشکاری با سیم جوش CO2 به تنظیم بهتر فرآیند و شناخت شرایط استفاده از سیم کمک می کند. مقاله مرتبط حامیران نیز مراحل تغذیه سیم و اجرای جوش با این نوع سیم را توضیح داده است.

همچنین قبل از شروع کار:

• سطح اتصال را از روغن، زنگ و آلودگی پاک کنید.
• سیم و گاز را متناسب با فلز پایه انتخاب کنید.
• نازل و کانتکت تیپ را تمیز نگه دارید.
• تنظیمات پیشنهادی سازنده سیم و دستگاه را بررسی کنید.
• در پروژه های مهندسی، پارامترهای WPS را ملاک قرار دهید.
• از تهویه مناسب و تجهیزات حفاظت فردی استفاده کنید.

جوش CO2 بهتر است یا آرگون؟

پاسخ به نوع فلز و کاربرد بستگی دارد. برای بسیاری از فولادهای کربنی و تولیدات صنعتی، CO2 یا مخلوط آرگون/CO2 می تواند از نظر سرعت و هزینه مناسب باشد. برای آلومینیوم و برخی کاربردهای استنلس استیل، گازهای بی اثر یا مخلوط های مخصوص انتخاب مناسب تری هستند.

بنابراین نمی توان یکی از این روش ها را برای تمام پروژه ها «بهتر» دانست.

جمع بندی

جوشکاری CO2 چیست؟ این فرآیند نوعی جوشکاری GMAW/MAG است که در آن سیم جوش به طور پیوسته مصرف می شود و CO2 به عنوان گاز محافظ در اطراف حوضچه قرار می گیرد. سرعت مناسب، هزینه اقتصادی گاز، نفوذ خوب و امکان اتوماسیون از مزایای مهم آن هستند.

در مقابل، پاشش بیشتر CO2 خالص، حساسیت به باد و نیاز به تنظیم صحیح پارامترها از چالش های این روش محسوب می شوند. برای دستیابی به جوش مناسب، انتخاب سیم صحیح، تنظیم دستگاه و رعایت دستورالعمل فنی اهمیت بیشتری از صرفا افزایش آمپر یا دبی گاز دارد.