وقتی صحبت از جوشکاریآلومینیوم به میان میآید، اولین نکتهای که باید در نظر گرفت رفتاری خاص و چالشبرانگیز این فلز است. آلومینیوم دارای هدایت حرارتی بسیار بالا، نقطه ذوب پایین و واکنشپذیری سریع با هواست و همین مسئله باعث میشود که جوشکاری آلومینیوم بر خلاف فولاد یا فلزات دیگر نیازمند انرژی بیشتر، حرارت بالاتر و حفاظت دقیقتر از حوضچه مذاب باشد.
در این میان، هلیوم بهعنوان یک گاز خنثی با ولتاژ یونیزاسیون بالا، دمای قوس را افزایش میدهد و شرایطی ایجاد میکند که در آن جوشکاری آلومینیوم با کیفیت بهتر، نفوذ عمیقتر و سرعت بالاتر انجام میشود. بسیاری از صنایع حساس مثل هوافضا، خودروسازی، تجهیزات تحت فشار و ساخت مخازن آلومینیومی، وابسته به کیفیت اتصال هستند و این کیفیت تنها با انتخاب درست گاز محافظ در جوشکاریآلومینیوم به دست میآید.
اثر مستقیم هلیوم بر نفوذ و دمای قوس در جوشکاری آلومینیوم
یکی از مهمترین چالشها در جوشکاری آلومینیوم، نیاز شدید این فلز به حرارت بالا برای ایجاد حوضچه مذاب پایدار است. آلومینیوم به سرعت گرما را از محل جوش دور میکند و اگر گاز محافظ نتواند قوس داغ و متمرکزی ایجاد کند، حوضچه مذاب شکل نمیگیرد و نتیجه، جوش سطحی، نامرغوب و کمنفوذ خواهد بود. هلیوم با داشتن ولتاژ یونیزاسیون بالاتر نسبت به آرگون، قوسی با انرژی بیشتر تولید میکند و این موضوع مستقیماً روی کیفیت جوشکاری آلومینیوم تأثیر میگذارد.
هرچه دمای قوس بیشتر باشد، لایه سخت اکسید آلومینیوم که نقطه ذوبی بسیار بالاتر از خود آلومینیوم دارد، سریعتر شکسته شده و فلز پایه بهطور کامل ذوب میشود. بنابراین هلیوم با بالا بردن دمای قوس، امکان جوشکاری آلومینیوم در ضخامتهای بالا، قطعات ریختهگریشده و مقاطع پیچیده را فراهم میکند.
چرا پایداری قوس با هلیوم برای جوشکاری آلومینیوم حیاتی است؟
در جوشکاری آلومینیوم، پایداری قوس یکی از شاخصهایی است که تعیین میکند کیفیت جوش چگونه خواهد بود. آلومینیوم با داشتن ضخامتی متفاوت در نقاط مختلف و حساسیت بالا به تغییر حرارت، نیازمند قوسی یکنواخت و قابل کنترل است. هلیوم به دلیل ویژگیهای الکتریکی خاص، قوسی تیز، سریع و با ولتاژ بیشتر ایجاد میکند و این قوس در جوشکاری آلومینیوم باعث میشود که حوضچه مذاب رفتار قابل پیشبینیتری داشته باشد. این پایداری در فرآیند TIG اهمیت بیشتری دارد، زیرا جوشکار باید با حرکات تکنیکی دقیق، کنترل کامل بر روی حوضچه مذاب داشته باشد تا اتصال نهایی بدون تخلخل، صاف و یکدست شکل بگیرد. به همین دلیل بسیاری از متخصصان، هلیوم را بهعنوان یکی از کلیدیترین گازها در جوشکاریآلومینیوم معرفی میکنند.
جوشکاری آلومینیوم با روش TIG و مزایای بیرقیب هلیوم
در روش TIG که دقیقترین و حرفهایترین روش برای جوشکاری آلومینیوم است، هلیوم نقش بسیار برجستهای دارد. اگرچه آرگون برای شروع قوس راحتتر است، اما هلیوم در ضخامتهای بالا یا زمانی که نیاز به نفوذ کامل باشد، بهترین عملکرد را ارائه میدهد. در جوشکاری آلومینیوم با استفاده از هلیوم:
حوضچه مذاب سریعتر تشکیل میشود
الکترود کمتر به حوضچه میچسبد
نفوذ افزایش پیدا میکند
احتمال تخلخل کاهش مییابد
حرارت یکنواخت در طول مسیر جوش توزیع میشود
بنابراین در مقاطع ضخیم یا هنگام جوشکاری قطعات حساس هواپیمایی، تجهیزات صنعتی یا مخازن آلومینیومی، استفاده از هلیوم در جوشکاریآلومینیوم باعث ارتقای کیفیت اتصال میشود و این موضوع در صنعت اهمیت بسیار زیادی دارد.
جوشکاری آلومینیوم با روش MIG و نقش هلیوم در سرعت و کیفیت
در روش MIG نیز هلیوم تأثیر زیادی دارد، مخصوصاً در زمانی که هدف افزایش سرعت و عمق نفوذ باشد. در جوشکاری آلومینیوم با MIG، جریانهای بالا و سرعت زیاد از ویژگیهای این روش هستند و هلیوم این ویژگیها را تقویت میکند. هلیوم باعث میشود:
قطرات فلز سریعتر انتقال پیدا کنند
رسوبدهی افزایش یابد
دمای قوس بیشتر شود
نفوذ جوش در آلومینیوم ضخیم بهتر انجام شود
در خطوط تولید صنعتی که سرعت جوشکاریآلومینیوم اهمیت زیادی دارد، ترکیب آرگون+هلیوم انتخاب ایدهآل است. درصدهای معمول بین ۳۰ تا ۷۵ درصد هلیوم بسته به نوع قطعه و ضخامت آلومینیوم استفاده میشوند. هرچه ضخامت بیشتر باشد، درصد هلیوم نیز افزایش مییابد تا فرآیند جوشکاری آلومینیوم با نفوذ کافی انجام شود.
اهمیت ترکیب هلیوم و آرگون در جوشکاریآلومینیوم
هلیوم بهتنهایی قوسی بسیار داغ تولید میکند، اما شروع قوس با آن سختتر است. ترکیب هلیوم با آرگون باعث میشود که مزایای هر دو گاز در جوشکاری آلومینیوم بهصورت همزمان فعال شوند. آرگون قوس را پایدار میکند و هلیوم دمای قوس را افزایش میدهد. نتیجه:
جوش تمیزتر
نفوذ عمیقتر
کنترل بهتر بر حوضچه
شروع قوس آسانتر
کاهش احتمال تخلخل
به همین دلیل، بسیاری از متخصصان، مخلوط هلیوم+آرگون را بهترین گزینه برای جوشکاریآلومینیوم در ضخامت متوسط تا بسیار زیاد میدانند.
جلوگیری از تخلخل در جوشکاری آلومینیوم با استفاده از هلیوم
یکی از مشکلات رایج در جوشکاری آلومینیوم، تخلخل است. تخلخلها معمولاً به دلیل گیر افتادن هیدروژن یا گازهای آلودهکننده در حوضچه مذاب ایجاد میشوند. هلیوم با افزایش دمای حوضچه مذاب، زمان بیشتری برای خروج گازهای حبسشده فراهم میکند و در نتیجه ساختار جوش یکدستتر میشود. استفاده از هلیوم در جوشکاری آلومینیوم بهویژه در قطعات ریختهگری یا قطعاتی که دارای آلودگی سطحی هستند، تأثیر بسیار زیادی در کاهش تخلخل دارد. هرچه دمای حوضچه بیشتر باشد، احتمال گیر افتادن هوا یا گازهای محبوس کمتر میشود و این موضوع کیفیت نهایی جوشکاری آلومینیوم را بهطور چشمگیری افزایش میدهد.
کاربرد هلیوم در جوشکاری آلومینیوم ضخیم و قطعات ریختهگری
در جوشکاری آلومینیوم ضخیم، معمولاً آرگون بهتنهایی نمیتواند دمای کافی ایجاد کند. بهخصوص در ضخامتهای بالای ۱۰ میلیمتر، هلیوم تبدیل به یک انتخاب ضروری میشود. قطعات ریختهگریشده آلومینیوم نیز معمولاً دارای خللوفرج و آلودگیهای داخلی هستند و به همین دلیل جوشکاری آلومینیوم در این قطعات بسیار دشوار است. هلیوم با افزایش دمای قوس و حرکت بهتر مذاب، به خارج شدن آلودگیها کمک کرده و جوشی تمیزتر و عمیقتر ایجاد میکند. همین موضوع باعث شده که بسیاری از کارخانههای سازنده قطعات خودرو یا تجهیزات صنعتی که از قطعات ریختهگری آلومینیوم استفاده میکنند، برای جوشکاریآلومینیوم از هلیوم بهره ببرند.
چرا با وجود قیمت بالا، هلیوم همچنان برای جوشکاری آلومینیوم ضروری است؟
هلیوم گازی گرانقیمت است، اما زمانی که کیفیت اتصال اهمیت زیادی داشته باشد، هزینه آن کاملاً توجیهپذیر است. در صنعتی که شکست یک اتصال آلومینیومی میتواند خسارتهای مالی و انسانی زیادی ایجاد کند، افزایش کیفیت جوشکاری آلومینیوم اهمیت بیشتری نسبت به هزینه گاز محافظ دارد. هلیوم مصرف بیشتری نسبت به آرگون دارد، زیرا وزن مولکولی پایینتری دارد و دبی بیشتری لازم است، اما نتیجه نهایی در جوشکاری آلومینیوم کاملاً متفاوت است. جوشهای عمیق، تمیز، بدون تخلخل و با خواص مکانیکی بالا، چیزی است که هلیوم ارائه میدهد.
صنایعی که بیشتر از همه به جوشکاریآلومینیوم با هلیوم وابستهاند
کاربرد هلیوم در جوشکاریآلومینیوم در صنایعی که دقت، استحکام و کیفیت بالا نیاز دارند، بیش از سایر حوزهها دیده میشود. برخی از مهمترین موارد عبارتند از:
تولید مخازن تحت فشار آلومینیومی
صنعت حملونقل ریلی
ساخت شاسیهای صنعتی
ساخت یخچالهای صنعتی و تجهیزات برقی آلومینیومی
تولید مبدلهای حرارتی
سازههای آلومینیومی دریایی
در تمام این صنایع، کوچکترین نقص در جوشکاریآلومینیوم میتواند عملکرد سیستم را مختل کند و به همین دلیل هلیوم نقش بسیار مهمی در روشهای جوشکاری دارد.
بدون دیدگاه