جوشکاری آلومینیوم به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش همواره چالش‌برانگیز بوده است. جوشکاری با الکترود مفتولی که به‌عنوان جوشکاری قوس فلزی محافظت‌شده (SMAW) نیز شناخته می‌شود، معمولاً به‌عنوان روشی کمتر ترجیح داده شده در نظر گرفته می‌شود، زیرا ممکن است باعث بروز مشکلات غیرمنتظره و نتیجه‌های نامرتب شود.
بااین‌حال، جوشکاری با الکترود مفتولی هنوز یک تکنیک عملی برای جوشکاری آلومینیوم محسوب می‌شود؛ بنابراین، در این مقاله به علم جوشکاری آلومینیوم با الکترود مفتولی پرداخته‌ایم و نکات، روش‌ها و استراتژی‌های حیاتی را که می‌توانند این کار دلهره‌آور را به یک فرایند قابل‌انجام و مؤثر تبدیل کنند، توضیح می‌دهیم.
آیا می‌توان با جوش الکترود دستی، آلومینیوم را جوش داد؟
پاسخ کوتاه این است که جوشکاری الکترود دستی یک تکنیک ساده و عمدتاً ناشناخته برای جوشکاری آلومینیوم است، زیرا نتایج حاصل از آن بسیار نامرتب و نازیبا هستند. آلومینیوم به طور معمول به دلیل خواص زیبایی‌شناختی‌اش استفاده می‌شود؛ جوشکاری الکترود دستی نمی‌تواند اثرات مشابهی مانند جوشکاری TIG یا جوشکاری MIG پالسی را فراهم کند.
علاوه بر این، فلزات نازک برای جوشکاری الکترود دستی مناسب نیستند. برای فلزاتی باضخامت کمتر از 1/8 اینچ، معمولاً از جوشکاری الکترود دستی با میله‌های جوش آلومینیوم توصیه نمی‌شود. از آنجا که آلومینیوم معمولاً به صورت ورق‌های نازک عرضه می‌شود، این امر ممکن است مشکلاتی ایجاد کند.
بااین‌حال، فرض کنید که به دستگاه جوش MIG با تفنگ قرقره‌ای یا دستگاه جوش TIG AC دسترسی ندارید. در این صورت، می‌توانید برای تعمیرات معمولی آلومینیوم ضخیم و انجام تعمیرات گاه‌به‌گاه از تجهیزات جوش الکترود دستی خود استفاده کنید. این روش می‌تواند در شرایط محدود برای کارهای از راه دور، نگهداری و تعمیرات مفید باشد.
چگونه آلومینیوم را با جوش دستی (استیک) جوش دهیم؟
جوشکاری آلومینیوم با استفاده از الکترود دستی (استیک) ممکن است فرایندی دشوار با نتایج غیرمنتظره باشد، اما اگر مراحل صحیح را دنبال کنید، می‌توانید جوش‌های باکیفیت و نتایج رضایت‌بخشی به دست آورید. شما نیاز به تمرین مهارت جوشکاری خود دارید، باید تجهیزات مناسب را در اختیار داشته باشید، پس از کار خود را تمیز کنید و جوش را به‌درستی آماده کنید. با استفاده از جوشکاری دستی می‌توانید جوش‌هایی مستحکم و بلندمدت بر روی فلز تولید کنید، اما نباید انتظار نتایجی مشابه جوشکاری TIG (جوشکاری با الکترود تنگستن) را داشته باشید.
آماده‌سازی قطعات آلومینیومی
قبل از شروع به جوشکاری و اتصال فلزات، لازم است که جوش به طور صحیح آماده شود. اولین قدم، حذف لایه اکسید است، چرا که دمای ذوب آلومینیوم و اکسید آن تفاوت زیادی دارد. برای این کار، استفاده از یک برس مخصوص استنلس‌استیل توصیه می‌شود. اطمینان حاصل کنید که یک برس به طور اختصاصی برای آلومینیوم دارید، زیرا برس‌های فولاد نرم ممکن است باعث آلودگی سطح شوند.
به یاد داشته باشید که لایه اکسید به‌سرعت در معرض هوا تشکیل می‌شود. به همین دلیل، نباید مدت زیادی برای شروع جوشکاری معطل بمانید. علاوه بر این، از استفاده از دستگاه‌های سنگ‌زنی خودداری کنید، چرا که این دستگاه‌ها می‌توانند به‌جای حذف اکسید، لایه آن را ضخیم‌تر کنند.
همچنین، باید قطعات به طور مناسب با هم منطبق شوند. هیچ‌چیز نباید یکپارچگی جوش را به خطر اندازد یا شکاف‌های اضافی ایجاد کند که نیاز به فلز پرکننده بیشتر داشته باشد.
الکترود میله‌ای برای آلومینیوم
برای جوشکاری آلومینیوم با میله، استفاده از یک الکترود مناسب ضروری است. آلیاژهای آلومینیوم را می‌توان با استفاده از الکترود چندمنظوره E4043 به روش جوشکاری قوسی (آرک) جوش داد. دماهای پایین باعث تولید دود یا پاشش زیادی نمی‌شوند؛ چون قوس جوش ثابت و پایدار است. قطر این الکترودها معمولاً 1/8 اینچ است و برای عملکرد به جریان الکتریکی بین 80 تا 135 آمپر نیاز دارند. این الکترودها در قطرهای مختلف، از 5/32 اینچ تا 3/32 اینچ، موجود هستند.
این الکترودها برای کاربردهای صاف، افقی و عمودی طراحی شده‌اند، اما بسته به سازنده، امکان دارد کاربردشان متفاوت باشد. اگر قصد خرید دارید، حتماً ابتدا مشخصات آن‌ها را بررسی کنید، زیرا برخی از آن‌ها با قطبیت DCEN (منفی مستقیم) کار می‌کنند، اما بیشتر آن‌ها نیاز به قطبیت DCEP (مثبت مستقیم) دارند.
اگرچه الکترودهای E4043 آلومینیومی قوس ثابت و پاشش کمی ایجاد می‌کنند، باید توجه داشته باشید که قیمت آن‌ها بیشتر از الکترودهای فولادی معمولی است. برای خرید آن‌ها باید بودجه بیشتری در نظر بگیرید، چرا که تمایل به سوختن سریع‌تری دارند. معمولاً این الکترودها هیدروسکوپیک هستند، به این معنی که آب را از محیط جذب می‌کنند؛ بنابراین، اگر به‌درستی نگهداری نشوند، فلاکس آن‌ها مرطوب و چسبناک خواهد شد.
تکنیک جوشکاری با الکترود دستی (استیک) بر روی آلومینیوم
ویژگی‌های حرارتی آلومینیوم باعث می‌شوند که گرما از اتصال جوش به‌سرعت از دست برود که این امر باعث می‌شود حوضچه جوش نسبت به فولاد بسیار سریع‌تر سرد و جامد شود؛ بنابراین، برای جوشکاری با الکترود دستی روی آلومینیوم، باید قوس کوتاهی حفظ کرده و با سرعت حرکت کنید.
وقتی با سرعتی بسیار کند حرکت می‌کنید، دو مشکل ممکن است پیش آید. ممکن است حوضچه جوش خیلی زود جامد شود و باعث چسبیدن الکترود به محل اتصال شود، یا ممکن است گرمای زیادی اعمال کرده و قطعات را بسوزانید. از سوی دیگر، اگر خیلی سریع حرکت کنید، ممکن است جوش مناسب و نفوذ صحیح ایجاد نشود؛ بنابراین، به‌عنوان یک مبتدی، باید زمان کافی را صرف یادگیری و بهبود تکنیک جوشکاری دستی آلومینیوم خود کنید.
برای فلزات نازک یا باضخامت متوسط، معمولاً خطوط کوچک و مستقیم بهترین نتیجه را می‌دهند. برای قطعات ضخیم‌تر، ممکن است نیاز به حرکت به‌صورت زیگزاگ (بافتن) باشد، اما این کار باعث ازدست‌رفتن حرارت ضروری در محل اتصال می‌شود و از ایجاد جوش مناسب و نفوذ جلوگیری می‌کند؛ بنابراین، فاصله نوک الکترود از سطح جوش را کوتاه نگه دارید تا بتوانید کشش فلکس الکترود را احساس کنید که جوش را به سمت جلو هدایت می‌کند.
اتمام جوش و تمیزکاری
زمانی که جوشکاری با الکترود پوشش‌دار (استیک) روی آلومینیوم انجام می‌دهید، توصیه می‌شود که با سرعت بیشتری حرکت کنید، اما باید در هنگام اتمام جوش احتیاط کنید. اگر جوش آلومینیومی شما شکست بخورد، ممکن است با نقصی به نام دهانه جوش (weld crater) مواجه شوید. این نقص زمانی ایجاد می‌شود که جوش خیلی سریع تمام شود و به جوش اجازه داده نشود که حوضچه جوش، دهانه انتهایی جوش را پر کند.
این مشکل تنها یک مسئله بصری نیست. این نقص نشان می‌دهد که جوش آلومینیومی شما در آن ناحیه ضعیف است. پر کردن صحیح انتهای جوش اهمیت زیادی دارد، زیرا این ناحیه ضعیف ممکن است منجر به شکست اتصالات شود. درصورتی‌که دهانه جوش قبلاً ایجاد شده باشد، باید آن را به‌آرامی سابیده و فرایند را دوباره انجام دهید.
در مقایسه با فولاد، اتمام جوش استیک روی آلومینیوم نیاز به تمیزکاری بیشتری دارد. شما باید زمان زیادی را صرف تمیزکردن پاشش جوش و البته لایه سرباره‌ای که روی جوش تشکیل می‌شود، کنید. این موضوع به دلیل ماهیت الکترودهای پوشش‌دار و فلکس استفاده شده در جوشکاری آلومینیوم است. اگرچه معمولاً این مواد به‌راحتی پاک می‌شوند، اما مقدار آن‌ها در جوشکاری آلومینیوم به‌مراتب بیشتر از جوشکاری با فولاد نرم است.
مشکلات احتمالی هنگام جوشکاری آلومینیوم با الکترود دستی
حالا که جوش آلومینیومی خود را به اتمام رسانده‌اید و تمیز کرده‌اید، زمان بررسی و بازرسی فرارسیده است. بیشتر مشکلاتی که هنگام جوشکاری با الکترود دستی به وجود می‌آید، به‌راحتی قابل‌شناسایی هستند، بنابراین برای شناسایی ترک‌ها، سوختگی یا عدم اتصال، فقط به یک بازرسی بصری نیاز دارید.
رایج‌ترین مشکلاتی که هنگام جوشکاری آلومینیوم با الکترود دستی رخ می‌دهند عبارت‌اند از:
- سوختگی، تاب برداشتن یا اعوجاج: جوشکاری آلومینیوم نازک با الکترود دستی احتمال تاب برداشتن، اعوجاج و سوختگی را افزایش می‌دهد. آلومینیوم به گرمای بیشتری نیاز دارد، اما گرمای بیش از حد به‌زودی باعث سوختن سوراخ‌ها در ماده یا پیچش و انحراف قطعات اطراف آن می‌شود.
- ترک‌خوردن: برخی آلیاژهای آلومینیوم ممکن است باعث ترک‌خوردن حوضچه جوش آلومینیوم شوند زمانی که جامد می‌شود. آسیب‌پذیری آلیاژ پایه آلومینیوم به ترک‌ها عمدتاً توسط ترکیب شیمیایی آن تعیین می‌شود. اما به دلیل گرما، عوامل دیگر و نوع جوشی که جوشکاری دستی ایجاد می‌کند، این مشکل بیشتر مشاهده می‌شود.
- ظاهر ضعیف جوش: علاوه بر مزایای خود، آلومینیوم به دلیل ظاهر زیبای خود انتخاب محبوبی در میان جوشکاران است. شما باید انتظار جوش‌هایی نامرتب و ناصاف را داشته باشید هنگام استفاده از جوشکاری دستی. برخلاف جوشکاری TIG که می‌توانید جوش‌های دقیقی به شکل سکه‌های چیده شده داشته باشید، در جوشکاری دستی نمی‌توانید به این زیبایی‌ها دست یابید، هرچند که ظاهر جوش تنها به ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی آن بستگی ندارد.
- عدم اتصال (عدم ذوب کامل): ویژگی‌های حرارتی آلومینیوم نیازمند مدیریت دقیق گرما هستند. گرم‌کردن بیش از حد جوش می‌تواند باعث سوختگی شود، درحالی‌که کمبود گرما می‌تواند منجر به عدم ذوب کامل شود. برای دستیابی به نتیجه مطلوب در جوشکاری دستی نیاز به زمان و تجربه دارید، زیرا این روش کنترل حرارت دقیقی مانند جوشکاری TIG و MIG با پالس ندارد.
- کف جوش: همان‌طور که قبلاً ذکر شد، این نقص در انتهای جوش ایجاد می‌شود و زمانی که با سرعت زیاد جوش می‌زنید که در جوشکاری آلومینیوم با الکترود دستی ضروری است، انتظار می‌رود؛ بنابراین، حتماً با سرعت مناسب جوش بزنید، اما در انتها زمان کافی را برای این که حوضچه جوش به‌خوبی مفصل را پوشش دهد، اختصاص دهید.
جایگزین‌های جوشکاری آلومینیوم با الکترود دستی
جوشکاری با الکترود دستی (Stick/Arc) یک روش معتبر برای اتصال آلومینیوم است، اما به دلیل معایب آن، اکثر جوشکاران به‌جای آن از جوشکاری MIG یا TIG استفاده می‌کنند. این دو تکنیک کنترل حرارت بهتر، تمیزی بیشتر، زیبایی‌شناسی بهبودیافته و نتایج برتر با قطعات نازک‌تر را فراهم می‌کنند.
جوشکاری MIG آلومینیوم
جوشکاری MIG که به آن جوشکاری قوس فلزی گازی نیز گفته می‌شود، یک روش نیمه اتوماتیک است که به دلیل تطبیق‌پذیری و سهولت استفاده شهرت دارد. جوشکاران مبتدی جوشکاری آلومینیوم با MIG را ترجیح می‌دهند؛ زیرا این روش به شما این امکان را می‌دهد که بدون تخصص کافی، جوش‌هایی با نتایج قابل‌قبول تولید کنید. برای موفقیت در این روش، تنها نیاز به یک تفنگ سیم‌پیچ یا یک لاینر خاص دارید که می‌تواند سیم نرم آلومینیومی را تغذیه کند.
در سال‌های اخیر ویژگی‌های جدیدی مانند جوشکاری پالس و دوگانه پالس MIG توسط تجهیزات جوشکاری MIG معرفی شده است، مانند دستگاه جوش MIG-250TD. با استفاده از این ویژگی‌ها، دستگاه جوش MIG شما می‌تواند جوش‌هایی مشابه TIG تولید کند و بهترین قسمت این است که این کار چندان دشوار نیست.
جوشکاری MIG به‌مراتب راحت‌تر از جوشکاری Stick است و جوش‌هایی با کیفیت بهتر تولید می‌کند. این روش کنترل حرارت بهتری دارد و قوس آن نیز نسبت به جوشکاری Stick بیشتر انعطاف‌پذیر است. مزیت جوشکاری Stick نسبت به MIG این است که برای آن گاز محافظ نیاز نیست.
جوشکاری TIG آلومینیوم
اگر به جوشکاری آلومینیوم با کیفیت عالی، تمیزی، حرفه‌ای‌گری و جذابیت ظاهری نیاز دارید، جوشکاری TIG گزینه مناسبی است. این روش به جوشکاران باتجربه‌تر اختصاص دارد، زیرا مهارت‌های موردنیاز آن مشابه مهارت‌های جوشکاری با الکترود دستی است. اما اگر به جوشکاری TIG مسلط شوید، می‌توانید برخی از بهترین جوش‌های آلومینیومی ممکن را ایجاد کنید.
جوشکاری TIG نیاز به تنظیمات دقیق‌تری و گاز محافظ با کیفیت بالاتر نسبت به جوشکاری با الکترود دستی دارد. دستگاه جوش TIG-200 AC/DC یکی از دستگاه‌هایی است که به جوشکار این امکان را می‌دهد که تنظیمات را دقیقاً تنظیم کرده و دمای جوش را کنترل کند، به لطف ویژگی‌ها و کنترل‌های متعدد آن. جوشکارهای TIG باید از جریان متناوب (AC) پشتیبانی کنند. در همین حال، می‌توانید با استفاده از یک دستگاه جوش ساده، جوشکاری با الکترود دستی انجام دهید که امکانات پیچیده زیادی ندارد. بااین‌حال، نتایج جوشکاری با الکترود دستی و TIG بر روی آلومینیوم قابل‌مقایسه نیستند.
نتیجه‌گیری
جوشکاری با الکترود دستی (استیک) آلومینیوم ابزاری مفید در جعبه‌ابزار جوشکاران است؛ زیرا انعطاف‌پذیری در شرایط دشوار را فراهم می‌کند. اگرچه ممکن است این روش اولین گزینه برای اکثر کاربردهای جوشکاری آلومینیوم نباشد، اما در موقعیت‌هایی که روش‌های جایگزین ممکن است ناکافی باشند، عملکرد بسیار خوبی دارد.
توانایی آن در مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت، سازگاری با مواد سنگین‌تر و هزینه پایین، آن را به گزینه‌ای بسیار ارزشمند برای کارهای دور از دسترس، نگهداری و تعمیرات تبدیل می‌کند. بااین‌حال، جوشکاران باید از محدودیت‌های آن آگاه باشند، به‌ویژه در مقایسه با جوشکاری TIG و MIG، چرا که تسلط بر این روش نیازمند مهارت و تجربه است.
