در فرایند جوشکاری، استفاده از مواد مختلف برای اتصال دو قطعه فلزی، به‌ویژه در صنایع مختلف نظیر ساختمان‌سازی، خودروسازی و صنایع نفت و گاز، اهمیت ویژه‌ای دارد. یکی از جنبه‌های اساسی در این فرایند، انتخاب مواد جوش است که می‌تواند شامل سیم‌جوش و فیلر جوش باشد. هر یک از این مواد ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند که تأثیر مستقیمی بر کیفیت و استحکام جوش ایجاد شده خواهد داشت. سیم جوش به‌عنوان یک ماده جوشکاری معمول، به طور عمده در فرایندهایی مانند جوشکاری با قوس الکتریکی مورداستفاده قرار می‌گیرد، درحالی‌که فیلر جوش معمولاً در فرایندهای جوشکاری خاص، نظیر جوشکاری با گاز، به کار می‌رود. در این مقاله به بررسی تفاوت‌های اصلی بین فیلر جوش و سیم جوش پرداخته و نکات کلیدی در انتخاب هر یک از این مواد برای جوشکاری‌های مختلف را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
فیلر جوش چیست؟
فیلر جوش‌ها برای پر کردن فضای بین دو قطعه نزدیک به هم در فرایندهای جوشکاری، لحیم‌کاری یا لحیم‌کاری سخت استفاده می‌شوند. این آلیاژها یا فلزات خالص هنگامی که گرم می‌شوند، ذوب شده و به داخل شکاف‌های بین دو قطعه نزدیک به هم جریان می‌یابند تا یک جوش، اتصال لحیم‌کاری یا لحیم‌کاری سخت ایجاد کنند. فیلر جوش‌ها دارای نقطه ذوب و ویژگی‌های جریان مناسبی هستند که اجازه می‌دهند با اثر موئینه در اتصالات آماده‌شده پخش شوند.
اتصالات تولید شده با فیلر جوش‌ها، الزامات خدماتی مانند مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و مقاومت را برآورده می‌کنند. این اتصالات همچنین تقریباً تمامی استانداردهای انجمن آزمایش مواد آمریکا (ASTM)، انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) و استانداردهای ISO را رعایت می‌کنند.
فیلر جوش‌های استاندارد شامل نقره، قلع، بدون‌سرب، سرب، بدون کادمیوم، نیکل، مس، آلومینیوم و طلا هستند. فیلر جوش‌ها می‌توانند به‌صورت خمیری یا جامد (مانند تکه‌ها، پودر، واشرها، سیم و حلقه‌ها) یافت شوند. فیلر جوش‌های ذوبی ابتدا به‌صورت پودر اتمیزه شده و سپس با فلاکس مخلوط شده و به شکل یک ترکیب خمیری درمی‌آیند.
چگونه از فیلر جوش استفاده می‌شود؟
در فرایند جوشکاری، فیلر فلزی از الکترود به محل اتصال جوش داده می‌شود. این فیلر فلزی در طی فرایند جوشکاری مصرف می‌شود، مانند جوشکاری قوس فلزی با گاز (GMAW) یا جوشکاری قوس فلزی پوشش‌دار (SMAW)، جوشکاری قوس فلزی با فیلر سیم و هسته فلزی (FC/MCAW). فیلر فلزی می‌تواند به‌صورت سیم فیلر ساده به محل اتصال افزوده شود که به‌صورت الکتریکی متصل نمی‌باشد، مانند جوشکاری پلاسما (PAW) و جوشکاری قوس تنگستن با گاز (GTAW).
در طی فرایند جوشکاری، گرمای تولید شده توسط قوس الکتریکی، فیلر فلزی و سطح فلز پایه را ذوب می‌کند. مواد ذوب شده با هم ترکیب شده و یک حوضچه جوش تشکیل می‌دهند که پس از سردشدن و جامد شدن، اتصال جوش را می‌سازد؛ بنابراین، ترکیب شیمیایی فیلر فلزی در اتصال نهایی با افزودن فلز ذوب شده از فلز پایه تغییر می‌کند.
توجه: فلز یا آلیاژی که جوشکاری، لحیم‌کاری، لحیم‌سازی یا برش داده می‌شود، به‌عنوان فلز پایه شناخته می‌شود.
انواع مختلف فیلر جوشکاری
فیلر جوش یکی از اجزای حیاتی در فرایند جوشکاری است. انتخاب فیلر جوش مناسب برای پروژه جوشکاری شما به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع فلز، ضخامت، طراحی اتصال و موقعیت جوشکاری. انواع مختلف فیلر جوش برای جوشکاری شامل موارد زیر است:
فیلر جوش فولاد کم‌کربن
فیلر جوش فولاد کم‌کربن معمولاً در جوشکاری استفاده می‌شود. این فیلر برای اتصال فولاد کم‌کربن و فولاد آلیاژی کم مناسب است. همچنین مقاومت خوبی در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارد، بنابراین برای استفاده در محیط‌های باز ایده‌آل است.
فیلر جوش فولاد ضدزنگ
فیلر جوش فولاد ضدزنگ به‌گونه‌ای طراحی شده است که جوشی پایدار و مقاوم در برابر خوردگی ایجاد کند. این فیلر برای کاربردهایی که انتظار می‌رود اتصال جوش‌خورده برای سال‌ها بدون تخریب باقی بماند، مناسب است.
فیلر جوش آلومینیوم
فیلر جوش آلومینیوم برای اتصال آلیاژهای آلومینیومی طراحی شده است. این فیلر نسبتاً نرم است و برای جوشکاری ورق‌های نازک ایده‌آل است. همچنین برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیومی با محتوای بالای منیزیم مناسب می‌باشد.
فیلر جوش نیکل
فیلر جوش نیکل برای اتصال آلیاژهای نیکل طراحی شده است. این فیلر انتخاب عالی برای کاربردهای جوشکاری نیازمند مقاومت به دماهای بالا است، مانند صنایع هوافضا.
فیلر جوش در قطرها و اشکال مختلف موجود است. قطر فیلر جوش تأثیر زیادی بر روی ورودی حرارت و میزان فلز پرکننده موردنیاز برای کامل‌کردن جوش دارد. بسته به کاربرد، محدوده قطر رایج فیلر جوش بین 0.030 تا 0.035 اینچ است. فیلر جوش می‌تواند به صورت جامد یا هسته‌دار باشد. فیلر جوش جامد یک سیم است که هسته‌ای جامد دارد، در حالی که فیلر جوش هسته‌دار دارای هسته‌ای توخالی است که حاوی فلوکس یا گاز محافظ است.
علاوه بر نوع و قطر فیلر جوش، خواص فیزیکی و شیمیایی آن نیز تأثیر زیادی بر فرایند جوشکاری و کیفیت جوش دارد. این خواص فیزیکی شامل موارد زیر است:
• مقاومت کششی: حداکثر باری که یک فیلر جوش می‌تواند قبل از تغییر شکل تحمل کند.
• مقاومت به بارگذاری: فشاری که یک سیم جوش می‌تواند بدون ایجاد تغییر شکل پلاستیکی تحمل کند.
• کشش: مقدار تغییر شکل سیم جوش قبل از شکستن آن.
• سختی: توانایی سیم جوش در مقابل تغییر شکل و تحمل سایش و فرسایش.
• خصوصیات شیمیایی شامل: نقطه ذوب، دمای که در آن یک فیلر جوش شروع به ذوب شدن می‌کند.
• قابلیت جوشکاری: توانایی یک فیلر جوش در پیوند با فلز پایه بدون ایجاد ترک یا حفره‌های هوا.
خصوصیات فیلر جوش همچنین در کاربردهایی که در آن یک بخش فلزی نازک‌تر از بخش دیگر است، اهمیت دارند. در چنین مواردی، خصوصیات فلز فیلر باید با فلز ضعیف‌تر همخوانی داشته باشد.
سیم جوش چیست؟
سیم جوش، ماده‌ای است که در طی فرایند جوشکاری ذوب شده و پس از انجماد، اتصال جوشکاری شده را تشکیل می‌دهد. معمولاً این فلز ترکیبی از فلز پایه و فلز پرکننده است و ممکن است شامل افزودنی‌هایی از شار مصرفی نیز باشد.
در برخی روش‌های جوشکاری مانند جوشکاری لیزری، جوشکاری قوس خودکار، جوشکاری مقاومتی و جوشکاری پرتو الکترونی که بدون استفاده از فیلر انجام می‌شوند، سیم جوش از نظر ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مشابه فلز پایه خواهد بود.
در مقابل، هنگامی که فیلری به حوضچه جوش اضافه می‌شود، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فلز جوش تحت‌تأثیر هر دو فلز پایه و پرکننده قرار خواهد گرفت.
خواص نهایی فلز جوش به عوامل زیر بستگی دارد:
• ترکیب شیمیایی فلز پایه
• ترکیب شیمیایی فلز پرکننده
• واکنش‌های شیمیایی بین فلز جوش، گاز محافظ و شار مصرفی
جمع‌بندی
در پایان، تفاوت اصلی بین فیلر جوش و سیم جوش به نحوه استفاده، نوع فرایند جوشکاری و کاربردهای آن‌ها برمی‌گردد. فیلر جوش به‌عنوان ماده پرکننده در جوشکاری‌های بدون استفاده از الکترود مصرفی عمل می‌کند، در حالی که سیم جوش بخشی از فرایند الکترود مصرفی در جوشکاری‌های قوسی یا گاز است. انتخاب بین این دو به نوع مواد مورد جوشکاری، ضخامت قطعات، و الزامات پروژه بستگی دارد.
درک درست از ویژگی‌ها و کاربردهای هرکدام می‌تواند به کیفیت بالاتر جوش و صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌ها منجر شود؛ بنابراین، آشنایی دقیق با نیازهای پروژه و مشورت با متخصصان می‌تواند گام مؤثری در انتخاب صحیح ماده جوش باشد.
