جوشکاری مس کار آسانی است و تنها باید به چند نکته در رابطه با آن توجه داشت. نکته اول این است که حرارتی که در این جوشکاری نیاز است، حدود ۲ برابر حرارت مورد نیاز برای جوشکاری فولادها با ضخامت مشابه است. علاوه بر این مورد، باید به اتلاف حرارت مس توجه داشته باشید. برای این منظور بهتر است فاصله نوک سیم جوش از فلز پایه را به اندازه ۱ یا ۲ برابر بیشتر از اندازه فولاد در نظر بگیرید.
هنگام جوشکاری قطعات بزرگ با ضخامت های زیاد ، گرمایش تکمیلی توصیه می شود.
این فرآیند،جوشی تولید می کند که تخلخل کمتری دارد.
مس ممکن است با شعله کمی اکسید کننده جوش داده شود زیرا فلز مذاب توسط اکسیدی که توسط شعله تشکیل می شود محافظت می شود. اگر از پودر برای محافظت از فلز مذاب استفاده شود، شعله باید خنثی باشد.
مس بدون اکسیژن (سیم جوش مسی اکسید زدا) باید به جای مس حامل اکسیژن برای مجموعه های جوش گازی استفاده شود. سیم جوش باید از همان ترکیب فلز پایه باشد
مس چیست؟
از آنجایی که مس فلزی نرم و غیر آهنی است، بسیار منعطف بوده و توسط جوشکاری می‌توان آن را خم کرده و یا برش داد. همچنین شکل‌دهی به مس و اتصال آنها، از طریق جوشکاری بسیار راحت انجام می‌شود. همین ویژگی سبب شده تا از مس در ساخت وسایل تزئینی منزل استفاده زیادی شود.
کاربرد دیگر مس در صنعت برق است. مس رسانای گرما و الکتریسیته بوده و در صنعت برق مورد استفاده زیادی قرار می‌گیرد. همچنین برای ساخت لوله‌های مسی، شیرها و اتصالات از مس استفاده زیادی می‌شود.
از آنجایی که مس انعطاف پذیر و بسیار چکش خوار است، به عنوان عنصر اصلی در صدها آلیاژ مختلف از جمله برنج، برنز و نیکل-مس نیز استفاده می شود. متداول ترین عناصر آلیاژی مورد استفاده برای آلیاژهای مس عبارتند از آلومینیوم، نیکل، روی، قلع و سیلیکون.
از آنجایی که مس خالص آنقدر انعطاف پذیر است که نمی توان آن را به راحتی ماشین کاری کرد، بنابراین مقادیر کمی از عناصر دیگر با آلیاژهای مختلف به آن اضافه می شود تا قابلیت ماشین کاری را بهبود بخشد، همچنین فلز را اکسیدزدایی می کند، آن را در برابر خوردگی مقاوم می کند، خواص مکانیکی و عملیات حرارتی آن را بهبود می بخشد.
در مجموع بیش از ۳۰۰ آلیاژ مس به صورت تجاری موجود است.
روش های مختلف برای جوشکاری مس
مس را می توان به روش های مختلفی جوش داد. با این حال، ما در این مقاله در مورد آموزش نحوه جوشکاری مس تنها به رایج ترین تکنیک ها می پردازیم. که عبارتند از:
- جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW)
- جوشکاری قوسی تنگستن با گاز محافظ (GTAW)
- جوشکاری قوس فلزی دستی (MMAW)
در ادامه هر یک از این روش ها توضیح داده شده است.
جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW) که جوشکاری MIG نیز نامیده می شود
جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW) از سیستم SMAW برای جوشکاری پیروی می کند. این بدان معناست که ماده پرکننده مورد استفاده در این روش جوشکاری یک الکترود است.
با این حال، بین این دو روش تفاوت وجود دارد. در حالی که یک سری میله های کوتاه توسط SMAW به عنوان الکترود مصرفی استفاده می شود، روش GMAW به طور خودکار یک “سیم” پیوسته را با سرعتی که کاربر تعریف می کند به تورچ جوشکاری می دهد. علاوه بر این، یک تنظیم کننده برای تغذیه گاز محافظ وجود دارد.
هنگام استفاده از روش GMAW برای جوشکاری مس، توصیه می شود از سیم جوش مسی ERCu استفاده کنید. این یک آلیاژ مس یا ماده پرکننده با خلوص 985 است. در این روش آلیاژهای متنوعی نیز وجود دارد.
ضخامت بخش مسی که باید جوش دهید، مخلوط گاز مورد نیاز را تعیین می کند. به طور کلی، آرگون برای ضخامت تا 6 میلی متر استفاده می شود. برای ضخامت بیشتر از این، از مخلوط هلیوم و آرگون استفاده می شود.
جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ (GTAW) که جوشکاری TIG نیز نامیده می شود
در این روش مس را به روشی مشابه بیشتر فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی جوش می دهد. این بدان معناست که GTAW شامل استفاده از قوس الکتریکی برای گرم کردن و ذوب شدن قطعه مس و مواد پرکننده است.
هنگامی که حوضچه جوش ذوب شده به آرامی سرد و جامد می شود، با وارد کردن یک گاز محافظ مانند آرگون یا هلیوم در نوک تورچ از اثرات جوی محافظت می شود. در حالی که GTAW مشابه بسیاری از فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی است، اما مانند روش های جوشکاری قوس الکتریکی که قوس الکتریکی را با استفاده از الکترودهای مصرفی به مس در حال جوش منتقل می کند، جوش نمی دهد.
در عوض، GTAW از یک الکترود تنگستن غیر مصرفی برای ایجاد یک اتصال جوش بین قطعات کار استفاده می کند. می تواند این کار را با یا بدون مواد پرکننده(سیم جوش / فیلر) انجام دهد. همچنین در بسیاری از روش‌های جوشکاری قوس الکتریکی، از ماده پرکننده به عنوان الکترود حمل کننده قوس الکتریکی به مس در حال جوش استفاده می‌شود.
اما در روش جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ از سیم پرکننده جداگانه استفاده می شود. همچنین، در حالی که از روش GTAW برای جوش مس استفاده می شود، اصلاً نیازی به معرفی ماده پرکننده نیست.
روش های GTAW می توانند قطعات مسی تا ضخامت 16 میلی متر را با موفقیت جوش دهند. پرکننده ای که برای این روش توصیه می شود، هر فلزی است که ترکیبی شبیه به فلز پایه داشته باشد. گاز محافظ آرگون برای مقاطع مسی با ضخامت تا 1.6 میلی متر ترجیح داده می شود. برای قطعات کاری که بیش از این سطح ضخامت دارند، از مخلوط هلیوم و آرگون استفاده می شود.
در مقایسه با آرگون، مخلوطی از هلیوم و آرگون اجازه می دهد تا سرعت حرکت بالاتر و عمق نفوذ بیشتر در جریان جوشکاری مشابه وجود داشته باشد. برای فراهم کردن قطعه مسی در حال جوش با ویژگی‌های سوراخ‌دار خوب هلیوم همراه با خواص پایداری قوس آرگون، مخلوطی که معمولاً استفاده می‌شود 25% Ar/75% He است.
جوشکاری قوس فلزی دستی (MMAW)
این روش عمدتاً برای انجام جوشکاری تعمیر یا نگهداری روی مس و آلیاژهای مس استفاده می شود. ماده پرکننده توصیه شده برای این روش الکترود ECuSn-C است. توصیه دیگر استفاده از الکترود جریان مستقیم مثبت (DC+) با تکنیک مهره رشته ای است. هنگامی که از این ماده پرکننده استفاده می شود، روش MMAW می تواند در موارد زیر کمک کند:
- جوشکاری مس به فلزات دیگر
- تعمیر کوچک قطعات مسی نازک
- اتصالات جوش با دسترسی محدود
این سه روش متداول برای جوشکاری مس هستند. اکنون که اطلاعات اولیه در مورد هر روش دارید، می توانید تکنیک/روشی را انتخاب کنید که با نیازهای شما و کاری که در حال انجام است مناسب باشد. با این حال، صرف نظر از روشی که برای جوشکاری مس انتخاب می‌کنید، برای تولید یک جوش موثر باید مراحل اولیه را دنبال کنید. در بخش بعدی به این مراحل می پردازیم.
مراحل کلیدی در جوشکاری مس
هنگام جوشکاری مس به تنهایی، باید مراحل حیاتی مربوط به جوشکاری موثر مس را بدانید. چندین مرحله در جوشکاری مس وجود دارد. با انجام این مراحل به ترتیب زیر قادر خواهید بود یک جوش مسی فوق العاده بادوام تولید کنید.
1. اطمینان از ایمنی
هنگامی که به دنبال جوشکاری مس به تنهایی هستید، اولین کاری که باید انجام دهید این است که ایمنی خود را تضمین کنید. مهم نیست که چه فلزی را جوش می دهید، قبل از شروع جوشکاری باید اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید. عدم انجام این کار می تواند شما را در معرض خطر آسیب قرار دهد.
بنابراین، قبل از شروع جوشکاری مس، چه اقدامات احتیاطی ممکن را می توانید انجام دهید؟ شما باید وسایل ایمنی بپوشید، مطمئن شوید که هیچ چیز قابل اشتعال در اطراف شما وجود ندارد و در یک منطقه تمیز یا منطقه ای عاری از مواد خارجی کار کنید.
انجام اقدامات احتیاطی به ویژه هنگام جوشکاری مس مهم است. این به این دلیل است که مس یک رسانای فوق العاده خوب الکتریسیته است و اگر با دست خالی با فلز کار کنید، ممکن است دچار شوک الکتریکی شوید.
علاوه بر خطر برق گرفتگی، جوشکاری مس می تواند شما را در معرض گازهای سمی قرار دهد. بنابراین، برای اطمینان از ایمنی خود هنگام جوشکاری مس، نباید روی دستکش های چرمی و لباس های ایمنی به تنهایی حساب باز کنید ،در عوض باید ماسک تنفسی و محافظ چشم را نیز در تجهیزات ایمنی خود بگنجانید.
2. سطح را آماده کنید
آماده سازی سطح برای جوشکاری مس به معنای عاری از چربی، روغن، رنگ، کثیفی و سایر ذرات خارجی قبل از شروع جوشکاری است. چرا باید ناحیه جوش را عاری از این ذرات نگه دارید؟ زیرا اگر جوش با فلز مخلوط شود می تواند ترک بخورد. علاوه بر این، ممکن است حاوی مواد شیمیایی مضر مانند گوگرد، فسفر و سرب باشند.
علاوه بر ناحیه جوش، باید مس را نیز قبل از شروع جوشکاری تمیز کنید. چگونه می توانید محل جوش و مس را تمیز کنید؟ با یک برس سیمی برنزی و یک ماده تمیز کننده مناسب. ابتدا برس سیمی بزنید و سپس با استفاده از ماده پاک کننده چربی زدایی کنید. همچنین مطمئن شوید که غشا اکسیدی که در حین جوشکاری تشکیل می شود را با برس سیمی پس از رسوب دادن هر جوشکاری جدا کنید.
3. پیش گرمایش
چرا قبل از شروع جوشکاری، گرم کردن مس مهم است؟ زیرا این فلز رسانایی حرارتی بالایی دارد. اگر ضخامت فلز مس بیش از 0.01 اینچ باشد، این امر به ویژه مهم است. شما باید تمام بخش هایی را که باید به طور یکنواخت جوش داده شوند، گرم کنید.
از آنجایی که مس می تواند گرما را به سرعت از محل اتصال جوش به فلز پایه اطراف آن منتقل کند، برای جوش دادن قطعات مسی ضخیم به پیش گرمای بالایی نیاز است. دما به ضخامت فلز بستگی دارد و می تواند بین 50 درجه تا 752 درجه فارنهایت باشد.
با این حال، اگر در حال جوشکاری آلیاژ مس هستید، می توانید این بخش را نادیده بگیرید زیرا نفوذ حرارتی، در این مورد، در مقایسه با مس بسیار کمتر است. در صورت جوشکاری مس و نه آلیاژ مس، باید پیش گرمای مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنید. شما به عنوان جوشکار مس باید ضخامت فلز پایه، فرآیند جوشکاری و حتی جرم کلی جوش توجه ویژه ای داشته باشید.
علاوه بر موارد فوق، کار مهم دیگری که باید انجام دهید این است که تا آنجا که می توانید گرما را به یک منطقه محلی محدود کنید. این به شما کمک می کند تا اطمینان حاصل کنید که مقدار زیادی از مواد در محدوده دمایی قرار نگرفته است که منجر به از دست دادن شکل پذیری می شود.
علاوه بر این، شما باید دمای پیش گرم را تا زمانی که اتصال جوش داده شود، حفظ کنید. پس از شروع جوشکاری، حرارت مس از پیش گرم شده، شروع به از بین رفتن می کند و این خطر ترک خوردگی را کاهش می دهد.
4. در نظر گرفتن طراحی مشترک
یکی دیگر از مراحل مهم در جوشکاری موثر مس، توجه به طراحی مشترک است. این مستلزم چه چیزی است؟ ابتدا باید فاصله بین اتصالات را در نظر بگیرید. در حالت ایده‌آل، شما باید این فاصله را تا حدودی بر اساس فلز اصلی و آلیاژ مسی مورد استفاده کنترل کنید. با این حال، شکاف بهینه برای اتصالات بین 0.04 تا 0.20 میلی متر است.
نکته مهم دیگر در اینجا همپوشانی مشترک است. همپوشانی مفصل ایده آل حداقل سه برابر ضخیم تر از نازک ترین قسمتی است که باید به آن بپیوندید. شما باید سعی کنید تا حد امکان از مواد کمتری استفاده کنید زیرا این به شما کمک می کند تا به استحکام مطلوب برسید.
5. شعله را تنظیم کنید
اگر می خواهید یک جوش مس مطلوب ایجاد کنید، باید شعله را به طور مناسب تنظیم کنید. بهترین کار در اینجا استفاده از شعله خنثی است. شعله خنثی به چه معناست؟ شعله خنثی شعله ای است که به گونه ای تنظیم شده است که مقادیر یکسان استیلن و اکسیژن با سرعت یکسان مخلوط شوند. یکی دیگر از کارهای حیاتی که باید در اینجا انجام دهید، مشخص کردن واضح مخروط داخلی سفید و اطمینان از عدم وجود مه است.
6. تمیز کردن پودر های باقیمانده
اگر از پودر استفاده شده است، باید باقیمانده را به یکی از روش های زیر حذف کنید:
فرچه زدن با سیم و یا بخار
فرچه زدن با سیم و استفاده از آب داغ برای شستشو
رقیق شدن در غوطه وری سود سوزآور داغ
اگر نتوانید به طور کامل شار را حذف کنید، ممکن است منجر به ضعیف شدن و حتی شکست مفصل شود.
7. سیم جوش مورد نظر را انتخاب کنید
انتخاب مواد پرکننده مناسب یکی از حیاتی ترین مراحل در جوشکاری موثر مس است. انتخاب مواد پرکننده مناسب به جوشکاری یک قطعه مسی که از فلز پایه قوی تر است کمک می کند. بهترین یا مناسب ترین ماده پرکننده برای جوشکاری مس به مقاومت فلز در برابر خوردگی، میزان استحکام مورد نیاز در اتصال، دمای عملیاتی و هزینه های مربوطه بستگی دارد.
برای بهترین نتیجه، باید یک فلز پرکننده با محتوای سیلیکون (Si) یا منگنز (Mn) انتخاب کنید که به عنوان یک دی اکسیدان عمل می کند. این صرف نظر از این است که از روش GMAW، GTAW یا MMAW برای جوشکاری مس استفاده می کنید.
هنگامی که صحبت از مواد پرکننده برای جوشکاری مس می شود، مواد توصیه شده و رایج ترین مواد مورد استفاده ErCu و ErCuSi-A هستند. اولی سیالیت را تسهیل می کند زیرا حاوی Si و Mn با قلع (Sn) است. از سوی دیگر، اگر می خواهید مس اکسید شده با P را جوش دهید، باید به سراغ مواد پرکننده ErCuSi-A بروید. همچنین برای جوشکاری مس سخت که حاوی سی و MN به عنوان اکسید کننده است، گزینه خوبی است.
8. لحیم کاری مس
لحیم کاری که یکی از اولین روش هایی است که برای اتصال فلز استفاده می شود، شامل حرارت دادن فلز پرکننده (به شکل سیم پرکننده) به طوری که ذوب شده و مفاصل را پر می کند. لحیم کاری نرم ساده ترین فرآیند است و معمولاً در داخل و اطراف خانه برای تعمیر اقلام فلزی کوچک استفاده می شود. همچنین این روشی است که لوله کش ها برای اتصال و تعمیر لوله های مسی و اتصالات مسی استفاده می کنند.
برای لحیم کاری نرم می توانید از یک آهن لحیم کاری ارزان قیمت یا یک دمنده با پودر مناسب استفاده کنید. لحیم کاری سخت شامل حرارت دادن مواد پرکننده تا دمای بسیار بالاتر است، بنابراین اتصال بسیار قوی تر از سایر اتصالات لحیم شده خواهد بود.
مواد پرکننده متفاوت است و معمولاً حاوی نقره است، بنابراین این تکنیک اغلب به عنوان لحیم کاری نقره شناخته می شود. با این حال، لحیم کاری واقعی در دمای بالاتری نیز انجام می شود.
9. جوشکاری مس (Copper Brazing)
جوشکاری اساساً تکنیکی شبیه به لحیم کاری است و از همان نوع مواد پرکننده (سیم یا میله لحیم کاری) استفاده می کند که برای لحیم کاری استفاده می شود. اتصالات باید بسیار نزدیک به هم باشند تا عمل مویرگی بتواند فلز پرکننده را بین قطعات مسی که به هم متصل می شوند بکشد.
حتی اگر دماهای مورد استفاده باید به طور قابل توجهی بالاتر از دمای مورد نیاز برای لحیم کاری باشد، فلز پایه نباید تا نقطه ذوب گرم شود.
لحیم کاری که به طور گسترده برای کارهای لوله کشی استفاده می شود، ممکن است برای اتصال انواع مختلف فلز و همچنین قطعات فلزی با ضخامت های مختلف نیز استفاده شود.
