جوش لیزری، انقلابی در جوشکاری آلومینیوم

آلومینیوم یکی از فلزات با آلیاژ های فراوان به حساب می آید که با داشتن قابلیت جوش پذیری و انعطاف بالا، یکی از کاربردی ترین فلزات در صنعت محسوب می شود. این فلز پس از فولاد به عنوان دومین فلز پرمصرف در صنایع شناخته می‌شود. جرم حجمی پایین در کنار استحکام از مهم‌ترین خواص آلومینیوم است.

از دیگر ویژگیهای این فلز پرمصرف، می توان به هدایت الکتریکی و حرارتی آن اشاره کرد. در زمان مجاورت آلومینیوم با حرارت، لایه ای به نام اکسید آلومینیوم که مقاومت بالایی در برابر گاز و مایعات دارد، ایجاد می شود که درواقع یک لایه محافظتی بسیار قوی است و از نفوذ مایعات و گاز ها به درون یا بیرون آن جلوگیری می کند.

از اطلاعات مفیدی که یک جوشکار در زمینه جوش پذیری آلومینیوم باید بداند، درجه ذوب آن است که حدود ۶۵۸ درجه سانتیگراد است. البته بهتر است بدانید که درجه ذوب اکسید آلومینیوم چیزی در حدود سه برابر عدد عنوان شده یعنی ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد است که موجب مقاومت بالای آن در برابر نشت و نفوذ میشود.

در کنار تمام مزایایی که آلومینیوم دارد، تا مدت‌ها جوشکاری آلومینیوم امری غیرممکن به نظر می‌رسید. پس داشتن اطلاعات جامع در رابطه با نحوه جوش پذیری آلومینیوم می تواند نقش موثری در کیفیت کار جوشکار داشته باشد.

آشنایی با انواع روش های جوشکاری آلومینیوم

از انواع مختلف جوشکاری برای آلومینیوم می توان استفاده کرد:

1. جوشکاری آلومینیوم با قوس الکتریکی
2. جوشکاری آلومینیوم با دستگاه جوش لیزری
3. جوشکاری آلومینیوم با پرتو الکترونی
4. جوشکاری آلومینیوم با جوش اصطکاکی
5. جوشکاری آلومینیوم با جوش CO۲

جوش آلومینیوم به روش سنتی:

آلومینیومی که به روش‌های معمولی و متداول جوشکاری در آن زمان جوش داده می‌شدند دارای عیوب متعددی بودند. افت شدید خواص مکانیکی در ناحیه جوش از مهم‌ترین این عیب‌ها به شمار می‌رفت. آلومینیوم جوش داده شده در خط جوش خود، رفتاری ترد و شکننده از خود نشان می‌داد.

مهمترین پارامتر در جوشکاری آلومینیوم، انتخاب آلیاژ است و به علت فراوانی آلیاژهای آلومینیوم، دانستن اطلاعاتی درباره خواص جوش پذیری این آلیاژها بسیار حائز اهمیت است. معمولاً جوشکارها در حین جوشکاری آلومینیوم کمی سردرگم می شوند چرا که استحکام جوش فولاد با فلز پایه یکسان است، اما در مورد آلومینیوم این مسئله متفاوت است و استحکام منطقه جوش آلومینوم کمتر از ماده پایه است.

تعدادی از مشکلاتی که جوشکاران هنگام جوشکاری آلومینیوم با آن دست و پنجه نرم میکنند به شرح زیر است:

• همه ی آلیاژهای آلومینیوم قابلیت جوشکاری به روش های قوس الکتریکی تحت گاز تنگستن (GTAW) و قوس الکتریکی (GMAW) را ندارند.
• جذب رطوبت توسط الکترودها؛ درصورت جذب رطوبت برای خشک نمودن آنها باید تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد گرم شوند.
• ضخامت آلیاژ با ضخامت آلومینیوم مورد جوشکاری باید حتما یک اندازه باشد.
• زاویه الکترود نسبت به صفحه آلومینیوم پارامتر مهم جوشکاریست که باید ۴۵ درجه باشد.
• برای انجام انواع جوشکاری ابتدا باید مواد مورد نیاز و وسایل خود را تمیز کنید. با گذشت زمان، در قسمت بیرونی آلومینیوم یک لایه نازک از اکسید آلومینیوم تشکیل می شود که در دمای بسیار بالاتر از آلومینیوم ذوب می شود. بنابراین قبل از جوش دادن هر قطعه آلومینیوم، باید اکسید آلومینیوم را پاک کرد.
• با توجه به تنوع آلیاژی آلومینیوم تنظیم طول قوس باید صورت گیرد که باید بسیار کوتاه باشد تا جوشکاری مناسب صورت گیرد.
• تقسیم بندی قطعات از نظر ضخامت به دلیل فرآیند پیش گرمایش قبل از جوشکاری لازم است. تمام قطعاتی که ضخامت آنها ۵ میلیمتر است باید از قبل با ۲۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شوند که منعطف شده و قابلیت قوس در آنها ایجاد شود. این میزان از حرارت برای منعطف شدن ورقه های آلومینیومی که ضخامت آنها تقریباً ۲۰ میلیمتر است، حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد می باشد.
• برطرف کردن تفاله های روی جوش در زمان تعویض الکترود که باید تا حدود ۳ سانتیمتر پاکسازی صورت گیرد و از طریق آب نیمه گرم انجام می شود.
• برای ضخامت های کمتر از ۲ میلیمتر جوش برقی مناسب نیست.
• دشواری و در بعضی مواقع عدم امکان رباتیک بودن فرآیند جوشکاری آلومینیوم با روش سنتی.
• نیاز به تخصص ویژه و مهارت دست اپراتور جهت انجام فرآیند جوشکاری برای ایجاد جوش مقاوم و تمیز.
• برخی از آلیاژهای آلومینیوم را نمی توان بدون مواد پرکننده جوش داد. این آلیاژها در صورت جوشکاری بدون فلز پرکننده، دچار ترک خوردگی می شوند. به علاوه مواد پرکننده باید صحیح انتخاب شوند.
• کیفیت جوش، وابسته به تنظیمات آمپر دستگاه است که با تغییر آلیاژهای آلومینیوم تغییر میکند. همچنین وابسته بودن این تنظیمات به عوامل محیطی، کار را دشوارتر میکند.
• گسترش سریع گرمای ایجاد شده توسط قوس الکتریکی فرآیند جوشکاری را دشوار و موجب ایجاد دفرمه شدن و ترکهای ریز در قطعه در هنگام سرد شدن می گردد.

با توجه به مشکلات گفته شده، جوشکاری آلومینیوم با استفاده از روش سنتی، کاری دشوار و ریسک پذیر محسوب میشود ولی روشی ساده برای حل این مشکلات وجود دارد و آن استفاده از دستگاه جوش لیزری برای جوشکاری آلومینیوم است.

چرا دستگاه جوش لیزری برای جوشکاری آلومینیوم مناسب است؟

در دستگاه جوش لیزری،فرآیند بدون تماس و فشار و در اثر تابش مستقیم نور لیزر بر روی سطح انجام می شود.

تعدادی از مزایای دستگاه جوش لیزری آلومینیوم:

• جوش عمیق و باریک و بسیار تمیز و منظم و کاهش روند سنگ‌زنی یا سمباده پس از جوش
• جوش لیزری دو فلز بدون استفاده از مواد پرکننده
• جوش دو فلز از یک جنس و حتی جنس های مختلف
• سرعت جوشکاری لیزری ۲ تا ۱۰ برابری نسبت به جوشکاری سنتی که موجب افزایش راندمان تولید در کنار صرفه جویی اقتصادی میشود. (۲ متر در دقیقه با عمق نفوذ ۲ میلیمتر با توان ۲ کیلو وات)
• دفرمه نشدن و تغییر شکل بسیار کم با دستگاه جوش لیزری در اثر حرارتی تا ۲۰۰ برابر کمتر از جوش سنتی
• سرد شدن سریع ناحیه جوش داده و تشکیل ساختار خوب و مستحکم
• کیفیت جوش بالا و مسطح بودن سطح بدون تخلخل و خشک شدگی ناحیه جوش
• استحکام بالای جوش به اندازه فلز پایه و حتی فراتر از آن
• طول عمر بالای محل جوش نسبت به جوش های سنتی
• کاربری بسیار آسان
• قابلیت اتوماسیون سازی و جوشکاری خودکار و رباتیک برای جوش لیزری نقطه ای، خطی و محیطی با سرعت و دقت بالا
• قابلیت تنظیم پارامترهای دستگاه جوش لیزری با توجه به مواد مختلف جهت دستیابی به بهترین کیفیت جوش
• طول عمر زیاد دستگاه جوش لیزری در تولیدات با حجم بالا در مقایسه با جوش سنتی
• آلودگی محیطی کمتر
• سیاه نشدن و اثر نگذاشتن در پشت کار
• جوشکاری لیزری ورق های نازک، حتی نازک تر از ۰.۳ میلیمتر
• جوشکاری لیزری قطعات مینیاتوری و کوچک با دقت بالا
• کاهش مصرف انرژی الکتریکی در جوشکاری لیزری تا ۸۰ درصد در مقایسه با جوش سنتی
• کاهش ۷۰ درصد عملیات پرداخت و سنگ زنی پس از جوشکاری
• جوشکاری لیزری در میدان الکترومغناطیسی، خلاء و در حضور گاز های خاص
• جوش تمیز بدون وجود ناخالصی

با توجه به مشکلات گفته شده برای جوشکاری آلومینیوم به روش سنتی و مزایای گفته شده برای جوشکاری لیزری آلومینیوم، به این نتیجه میرسیم که بهترین روش برای جوشکاری آلومینیوم استفاده از دستگاه جوش لیزری است.

شرکت وندا (نوین صنعت پرتوگستر وندا) تولید کننده دستگاه جوش لیزری دستی و دستگاه جوش لیزری اتوماتیک و وارد کننده و تامین کننده قطعات جانبی دستگاههای لیزری، آماده ی پاسخگویی به سوالات شما در زمینه جوشکاری آلومینیوم با دستگاه جوش لیزری است. برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما تماس بگیرید.