جوشکاری آلومینیوم | بررسی کامل روش‌ها، تجهیزات و آلیاژ های مناسب

جوشکاری آلومینیوم یکی از حساس‌ترین و در عین حال کاربردی‌ترین فرایندهای جوشکاری در صنایع مختلف است. در کارخانه تولید آلومینیوم، به‌ویژه هنگام اتصال پروفیل‌ها، ورق‌ها یا قطعات اکسترود شده، انتخاب روش مناسب جوشکاری اهمیت بالایی دارد.

در این مقاله به بررسی انواع روش‌ها، آلیاژها، الکترودها و نکات فنی در جوشکاری آلومینیوم می‌پردازیم.

انواع روش‌های جوشکاری آلومینیوم

آیا می‌توان با دستگاه جوش معمولی آلومینیوم را جوش داد؟

جوشکاری آلومینیوم با دستگاه‌های جوش معمولی (MMA یا همان SMAW) امکان‌پذیر است، اما نتایج آن اغلب مطلوب نیست. دستگاه‌های جوش معمولی بیشتر برای فلزات آهنی طراحی شده‌اند و در هنگام جوشکاری آلومینیوم، چالش‌هایی مانند نفوذ ناکامل، ایجاد حفره، و ترک‌های سرد پدید می‌آید. دلیل این مسئله، وجود لایه‌ی نازکی از اکسید آلومینیوم بر سطح فلز است که نقطه ذوب بالاتری نسبت به خود آلومینیوم دارد و با دستگاه‌های معمولی به‌خوبی حذف نمی‌شود.

همچنین کنترل دقیق حرارت در دستگاه‌های معمولی دشوارتر است و آلومینیوم به دلیل رسانایی حرارتی بالا، به‌سرعت گرما را پخش می‌کند. این موضوع باعث می‌شود جوشکاری به سختی پایدار بماند و کیفیت جوش پایین بیاید. بنابراین، برای جوش‌هایی با استحکام و دوام بیشتر، توصیه می‌شود از روش‌های تخصصی‌تر مانند TIG یا MIG به‌جای دستگاه جوش معمولی استفاده شود.

نکات فنی و ایمنی در استفاده از الکترود برای فلزات غیر آهنی

جوشکاری آلومینیوم با الکترود روکش‌دار (Stick Welding) یکی از روش‌های ساده‌تر و قابل‌دسترس‌تر است، اما محدودیت‌هایی دارد. برای این کار، الکترودهایی مانند E4043 یا E5356 به‌کار می‌روند که مخصوص آلومینیوم طراحی شده‌اند. این روش بیشتر برای تعمیرات موضعی یا پروژه‌های سنگین با ضخامت بالای آلومینیوم کاربرد دارد، جایی که دقت ظریف لازم نیست.

با این حال، جوشکاری با الکترود برای آلومینیوم چندین چالش دارد. نخست، شروع قوس روی سطح اکسید شده آلومینیوم سخت است و گاهی باعث پاشش یا خاموش شدن قوس می‌شود. دوم، این روش کنترل کمی بر ظاهر جوش دارد و اغلب سطح جوش به‌درستی یکدست نمی‌شود. همچنین استفاده از ماسک مناسب، تهویه خوب و رعایت نکات ایمنی برای جلوگیری از دودهای سمی و گرمای زیاد بسیار مهم است.

بررسی کاربرد شعله در اتصال آلومینیوم؛ روش‌های Oxy-Fuel و کاربردهای آن

یکی از روش‌های سنتی و رایج جوشکاری آلومینیوم، استفاده از شعله گاز (Oxy-Fuel) یا همان جوش هواگاز است. در این روش از ترکیب اکسیژن و استیلن یا پروپان استفاده می‌شود تا شعله‌ای ایجاد کند که دمای کافی برای ذوب آلومینیوم داشته باشد. این روش به‌ویژه در تعمیرات سبک یا پروژه‌هایی که دقت ظاهری کمتری نیاز دارند، کاربرد دارد.

البته جوشکاری با هواگاز برای اتصالات سازه‌ای یا نقاط حساس توصیه نمی‌شود، زیرا کنترل دقیق بر روی نفوذ و پایداری جوش وجود ندارد. در این روش باید حتماً از فلاکس مخصوص برای حذف لایه اکسیدی استفاده شود. در غیر این‌صورت، جوش به‌سرعت اکسید شده و اتصال مکانیکی ضعیفی شکل می‌گیرد. استفاده از این روش بیشتر در تعمیر رادیاتورها، ظروف آلومینیومی یا قطعات خانگی دیده می‌شود.

جوشکاری آلومینیوم

نکات مهم جوشکاری آلومینیوم با اینورتر؛ تنظیمات و محدودیت‌ها

اینورترهای جوشکاری AC/DC برای کار با آلومینیوم یکی از ابزارهای مهم در کارگاه‌های صنعتی هستند. در اینورترهای مدرن می‌توان حالت AC (جریان متناوب) را فعال کرد تا قوس الکتریکی بتواند به‌خوبی لایه اکسید آلومینیوم را از بین ببرد. همچنین قابلیت تنظیم فرکانس، شکل موج و میزان نفوذ باعث می‌شود جوش‌هایی با کیفیت بالا به‌دست آید.

با این وجود، کار با اینورتر برای آلومینیوم نیاز به تجربه دارد. مثلاً انتخاب تنگستن مناسب، تنظیم درست آمپر، و سرعت حرکت تورچ نقش حیاتی دارند. اگرچه هزینه اینورتر نسبت به دستگاه‌های معمولی بالاتر است، اما نتایج جوش بسیار دقیق‌تر و تمیزتر بوده و در پروژه‌هایی مانند ساخت درب و پنجره آلومینیومی یا قطعات حساس صنعتی استفاده می‌شود.

آیا جوشکاری آلومینیوم با CO2 امکان‌پذیر است؟ بررسی علمی و فنی

در ظاهر ممکن است تصور شود که گاز CO2 (دی‌اکسید کربن) که در جوشکاری فولاد کاربرد دارد، در جوشکاری آلومینیوم نیز قابل‌استفاده است. اما در واقع این گاز برای آلومینیوم مناسب نیست. علت اصلی این است که CO2 در حرارت بالا با آلومینیوم واکنش می‌دهد و لایه‌های اکسیدی ضخیمی ایجاد می‌کند که مانع از نفوذ درست جوش می‌شود.

برای جوشکاری آلومینیوم در روش MIG، باید به‌جای CO2 از گاز خالص آرگون یا ترکیبی از آرگون با هلیوم استفاده شود. این گازها محیط محافظ مناسبی فراهم می‌کنند و از اکسید شدن جلوگیری می‌کنند. بنابراین استفاده از CO2 نه‌تنها کیفیت جوش را کاهش می‌دهد، بلکه ممکن است باعث ترک‌خوردگی و خرابی سریع اتصال شود.

راهنمای جوشکاری آلومینیوم با هوا گاز؛ تجهیزات مورد نیاز و نکات کلیدی

جوشکاری با هوا گاز یا همان لحیم‌کاری سخت (Brazing) یکی از روش‌های ساده و کم‌هزینه برای اتصال قطعات آلومینیومی است. در این روش از مشعل هواگاز، فلاکس مخصوص آلومینیوم و سیم لحیم با دمای ذوب بالاتر از لحیم‌کاری معمول استفاده می‌شود. این روش بیشتر در تعمیرات یا ساخت تجهیزات سبک خانگی به‌کار می‌رود.

تجهیزات لازم شامل مشعل قابل تنظیم، فلاکس با پایه پتاسیم یا بوراکس، و میله فلزی آلیاژی مناسب است. قبل از شروع کار باید سطح آلومینیوم کاملاً تمیز شود و لایه اکسیدی با برس استیل حذف گردد. دمای شعله باید به‌صورت یکنواخت روی محل اتصال اعمال شود تا جوش بدون ترک و نفوذ مناسب ایجاد شود.

جوش آلومینیوم با قلع؛ روش لحیم‌کاری سرد و کاربردهای خانگی و صنعتی

جوش آلومینیوم با قلع در واقع نوعی لحیم‌کاری سرد محسوب می‌شود که در آن از هویه یا مشعل کم‌حرارت برای ذوب قلع و ایجاد اتصال استفاده می‌شود. این روش بیشتر در تعمیر قطعات کوچک، وسایل الکترونیکی، یا لوله‌های سبک کاربرد دارد و نیاز به تجهیزات تخصصی ندارد.

با اینکه اتصال حاصل از قلع به‌مراتب ضعیف‌تر از جوش‌های ذوبی است، در بسیاری از کاربردهای غیرسازه‌ای کفایت می‌کند. در صورتی که از فلاکس مخصوص آلومینیوم استفاده شود، نفوذ قلع بهتر انجام می‌شود و چسبندگی اتصال بهبود می‌یابد. اما برای قطعات با بار مکانیکی یا حرارتی بالا، این روش به‌هیچ‌وجه مناسب نیست و ممکن است منجر به شکست سریع اتصال شود.

جدول خلاصه انواع روش های جوشکاری آلومینیوم

جوشکاری آلومینیوم

روش جوشکاری انواع آلومینیوم

جوشکاری آلومینیوم خشک یا خشکه و قطعات ریخته‌گری شده

آلومینیوم خشک یا آلومینیوم خشکه اغلب به آلیاژهای ریخته‌گری شده با درصد سیلیس بالا گفته می‌شود. این آلیاژها به‌دلیل وجود عناصر آلیاژی مانند سیلیس، منیزیم یا مس، در برابر جوش‌پذیری مقاومت بیشتری نشان می‌دهند. برای جوشکاری این نوع آلومینیوم‌ها باید:

• از پیش‌گرمایش بین ۱۵۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد استفاده کرد.
• فیلرهای مخصوص مانند ER4047 یا ER5356 انتخاب شوند.
• فرایند TIG یا MIG با پارامترهای دقیق به‌کار گرفته شود.

موارد استفاده شامل:

• قطعات ریخته‌گری خودرو
• پایه‌های تجهیزات صنعتی
• پوسته‌های موتور و قطعات آلومینیومی ضخیم

جوشکاری پروفیل و مقاطع اکسترودی آلومینیوم؛ نکات فنی و چالش‌ها

پروفیل‌های اکسترودی معمولاً از آلیاژهای سری ۶۰۰۰ تولید می‌شوند که جوش‌پذیری خوبی دارند. این قطعات در ساخت پنجره، درب، شاسی خودرو و سازه‌های سبک استفاده می‌شوند. نکات فنی:

• استفاده از فیلر ER4043 برای آلیاژهای ۶۰۶۱ و ۶۰۶۳
• کنترل اعوجاج با بست و شابلون هنگام جوشکاری
• استفاده از فرآیند MIG برای سرعت بالا یا TIG برای ظرافت بیشتر

نحوه جوشکاری ورق آلومینیومی؛ روش‌های مؤثر برای ضخامت‌های کم و زیاد

ورق‌های آلومینیومی با ضخامت‌های متفاوت نیازمند روش‌های مختلفی هستند:

• ورق‌های نازک (کمتر از ۲ میلی‌متر): روش TIG با آمپراژ پایین بهترین گزینه است. کنترل دقیق قوس و استفاده از تنگستن نازک توصیه می‌شود.
• ورق‌های ضخیم (بیشتر از ۳ میلی‌متر): می‌توان از MIG با چند پاس یا پیش‌گرمایش استفاده کرد.

در هر دو حالت: تمیزی سطح، حذف لایه اکسیدی با برس استیل و استفاده از گاز محافظ خالص آرگون حیاتی است. کاربردها:

• بدنه خودروها
• ساخت تابلو برق و تابلوهای تبلیغاتی
• ساخت تانک و مخازن کوچک

جوشکاری آلومینیوم

مواد مصرفی و آلیاژها

بررسی آلیاژهای آلومینیوم در جوشکاری؛ کدام آلیاژ جوش‌پذیرتر است؟

جدول مقایسه جوش‌پذیری سری‌های مختلف آلیاژ آلومینیوم

مقایسه بهترین آلیاژهای جوش‌پذیر در سری‌های مختلف آلومینیوم

 نکات کلیدی در انتخاب بهترین گرید آلومینیوم

• سری 1000 و 5000 به‌طور کلی بالاترین جوش‌پذیری را دارند و برای محیط‌های دریایی، ساخت مخزن، و بدنه مناسب‌اند.

• سری 6000 اگرچه نسبت به سری 1000 و 5000 کمی حساس‌تر است، اما با انتخاب فیلر مناسب و تکنیک درست، بسیار رایج در جوشکاری صنعتی است.

• سری 2000 و 7000 به دلیل وجود مس و روی، در معرض ترک گرم هستند و نیاز به دقت بالایی دارند. فقط برخی آلیاژهای خاص این دو سری (مثل 2219 و 7005) با رعایت کامل اصول فنی قابل جوشکاری هستند.

• انتخاب فیلر مناسب (مثلاً ER4043 یا ER5356) و استفاده از گاز آرگون خالص یا ترکیبی برای جلوگیری از اکسید شدن حیاتی است.

الکترود مناسب برای جوشکاری هر نوع آلیاژ آلومینیوم را بشناسید

الکترودهای E4043 و E5356 پرکاربردترین انواع در جوشکاری آلومینیوم هستند. انتخاب آن بستگی به نوع آلیاژ و کاربرد دارد:

• E4043: برای آلیاژهای سری 1000، 3000 و 6000
• E5356: برای آلیاژهای با منیزیم بالا مثل 5000

فیلم آموزشی جوش TIG 6061 t6 آلومینیوم با میل جوش 4643

نکات تخصصی و ایمنی

مقایسه روش‌های مختلف جوشکاری آلومینیوم؛ کدام روش برای شما مناسب‌تر است؟

نکات ایمنی در جوشکاری آلومینیوم؛ هر آنچه باید بدانید

• استفاده از ماسک جوشکاری با فیلتر UV و IR الزامی است.
• از تهویه مناسب برای جلوگیری از استنشاق دودها استفاده کنید.
• سطح آلومینیوم باید قبل از جوش تمیز و بدون چربی یا اکسید باشد.
• از دستکش و لباس نسوز مخصوص استفاده شود.

در پایان باید گفت انتخاب روش مناسب برای جوشکاری آلومینیوم وابسته به نوع قطعه، آلیاژ، شرایط محیطی و دقت مورد نیاز است. در کارخانه تولید آلومینیوم، استفاده از تجهیزات مدرن و تخصص نیروی انسانی در کنار شناخت صحیح از آلیاژها، کلید موفقیت در ایجاد جوش‌های باکیفیت است.