گزینه های انتخابی سیم جوشکاری

به منظور دست یابی به یک جوشکاری موفق برای آلیاژ­های مختلف آلومینیوم به سیم های جوشکاری متفاوتی نیاز می باشد. ویژگی­ های این سیم­ ها باید با آلیاژ خاصی که قرار است بر روی آن جوشکاری شود، مطابقت کنند و همچنین قابلیت تطبیق رنگ سیم، استحکام و اثر آن بر روی ناحیه­ ی تحت تاثیر حرارت نیز باید در نظر گرفته ­شوند. علاوه بر­این، برای داشتن موثر­ترین جوشکاری باید دمای ذوب سیم جوشکاری مشابه ماده­ ی پایه­ اش باشد. به عنوان مثال، آلیاژ­های آلومینیوم با مقدار بیشتر منیزیم باید با آلیاژ سیم جوش دارای میزان بالا­ی منیزیم جوشکاری شود. هر دسته از سیم ­های جوشکاری شامل ترکیب دینامیکی شیمیایی خاص خود می باشد که با آلیاژ آلومینیوم دارای خواص مشابه به خود، نتایج موثر­تری را به دست خواهند داد. به علاوه برای افزایش بازده تولید باید تغییر شکل کاهش بیابد.

تعمیر قالب­ های تولیدی متشکل از چندین آلیاژ سری ۷۰۰۰ به دلیل احتمال ایجاد ترک داغ و ترک خوردگی ناشی از تنش بسیار دشوار می باشد و باعث می­شود تا این آلیاژ­ها قابل جوشکاری با تکنیک­ های جوشکاری قوس الکتریکی نباشند. البته آلیاژهای اکستروژن ۷۰۰۳ و ۷۰۰۵ و آلیاژ صفحه­ای ۷۰۳۹ از این قاعده مستثنی می ­باشند. جوشکاری آلیاژهای سری ۷۰۰۰ می تواند توسط سیم جوش آلیاژی ۵۳۵۶ یا ۲۳۱۹ انجام شود که هردوی آن­­ها می توانند جوش­ های بدون تخلخل و با استحکام قابل قبول و تطابق خوب با یکپارچگی آلومینیوم ایجاد کنند. سیم جوش ۵۳۵۶ نوع رایج­ تر این نوع سیم ­های جوشکاری می باشد، چراکه دارای صلبیت، استحکام بالا و خوراندن پیوسته می باشد و این در حالی است که سیم جوش ۲۳۱۹ قابل عملیات حرارتی میباشد و همچنین استحکام بالا و قابلیت چکش­خواری مناسبی را فراهم می سازد. سیم های ۵۳۵۶ محتوی ۵ درصد منیزیم می باشند که حساسیت به ترک­ خوردگی جوش را کاهش می­دهد. هرچه قدر مقدار منیزیم بیشتر باشد، احتمال خطر ترک برداشتن نیز کاهش می­ یابد.

دو دستگاه فرز که آلیاژهای آلومینیوم سری ۷۰۰۰ را می­سازند، به گسترش سیم جوشکاری آلیاژی که می­توانند به خوبی با آلیاژهای سری ۷۰۰۰ کار کنند، کمک کرده اند. اگرچه این محصولات به صورت گسترده موجود نمی­ باشند اما نتایج اولیه­ ی آزمایش، حاکی از تطبیق رنگی بهبود­ یافته­ در سیم­ های ۲۳۱۹ و ۵۳۵۶ می باشند. با این حال، ناحیه ­ی تحت تاثیر حرارت در اطراف محل تعمیر جوش که در­ حین فرایند تعمیر در تمامی آلیاژهای عملیات حرارتی شده، متداول می ­باشد، همچنان به عنوان یک مسئله برای این سیم ­جوش ­ها باقی می­ماند.

سیم ۲۳۱۹ بهترین گزینه برای جوشکاری قابل­ های ساخته شده از آلیاژهای سری ۲۰۰۰ می­ باشد. آلیاژهای کارشده ­ی سری ۲۰۰۰می­ توانند به منظور دست­یابی به استحکام کششی خود که در گستره ی تقریبی  ۴۴۸ MPa قرار می­گیرد، تحت عملیات حرارتی قرار بگیرند. آین آلیاژها با مس ترکیب شد­ه ­اند که کمک می­ کند تا خواص جوشکاری بهتری تولید شود. آزمایشات نشان داده­ اند که سیم­ جوش ۲۳۱۹، جوش با کیفیت عالی و تطبیق رنگ عالی به دست می­دهد و باعث می­ شود به هنگام مهم بودن مسئله ­ی تطبیق رنگ، گزینه ­ی­ مطلوبی باشد. آلیاژهای سری ۲۰۰۰ نیز به دلیل پیرشدگی و بازپخت­شدگی  زیادشان، نسبت به نقطه مقابلشان یعنی سری ۷۰۰۰ دارای مقاومت بالاتری در برابر خستگی می ­باشند و به این به این معنا می ­باشد که گرمای جوش موجب کاهش استحکام ماده­ ی جوشکاری شده نمی­گردد.

آلیاژها­ی سری ۶۰۰۰، آلیاژهای کارشده­ی قابل عملیات حرارتی می­ باشند که ناحیه ­ی تحت تاثیر حرارت را در اطراف منطقه ­ی جوشکاری شده نشان می­دهند. سیم مناسب آلیاژهای جوشکاری سری ۶۰۰۰ آلومینیوم، سیم ۴۰۴۳ می باشد که یکی از قابل کنترل­ترین سیم جوش­ ها می ­باشد و همچنین دارای نقطه­ ی ذوب پایین و سیالیت بهتری می­ باشد که آن را به ترک خوردگی جوش کمتر حساس می­کند. این نوع سیم ­جوش برای کاربرد­هایی مناسب است که استحکام ناحیه ­ی جوش خورده و تطبیق رنگ بسیار حیاتی می ­باشند. با این حال اگر قرار است که ماده­ ی پایه بعد از تعمیر آندکاری شود، سیم جوشکاری ۵۳۵۶ گزینه­ ی بهتری خواهد بود و تطبیق رنگ دقیق­ تری را ایجاد خواهد چراکه سیم جوش ۴۰۴۳ پس از آندکاری به رنگ خاکستری تبدیل خواهد شد.

آلیاژهای ریخته ­گری دارای ساختار دانه_­ای قوی­تری می­ باشند در حالی که آلیاژهای کارپذیر متخلخل تر می­ باشند و به احتمال زیاد از خود تعمیر جوش قوی­تری را نشان می­ دهند. یک انتخاب مناسب برای آلیاژهای آلومینیوم سری ۵۰۰۰، سیم جوشکاری ۵۳۵۶ می­باشد، درحالی که سیم ۲۳۱۹ برای آلیاژهای سری ۲۰۰۰ مناسب می ­باشد. این سیم ­ها بهترین تطبیق رنگ را با آلیاژها ایجاد می ­کنند، زیرا دارای محتویات سیلیکون کمتری می ­باشند که به جای تولید رنگ سیاه آشکار و ناخوشایند یک رنگ نقره­ای آند شده­ای تولید می­ کنند که به خوبی با محیط اطرافش ترکیب می­ شود. آلیاژهای ریختگی به عنوان تولیدات بدون عملیات حرارتی، هیچ ناحیه­ ی تحت تاثیر حرارتی را در اطراف جوش نشان نمی­دهند بنابراین ناحیه­ ی جوش خورده در سطح نهایی قالب دیده نمی ­شود.

تکنیک های تعمیر

هنگامی که سیم جوش مناسب انتخاب شده است باید به تکنیک­ های صحیح برای آلیاژ قالب مورد جوشکاری توجه شود که این یکی از بزرگترین کمک­ ها برای یک تعمیر جوش موفق است. یک تکنیک صحیح شامل چیزی فراتر از جوشکاری واقعی می­شود. یعنی باید شرایط محیطی و پیش گرم کردن ماده نیز در نظر گرفته­ شوند. این امر تراکم[۱] را کاهش ­داده و قابلیت جوش ­پذیری را افزایش می­دهد.

به طور معمول، جریان متناوب (AC) برای جوشکاری آلومینیوم استفاده می­شود، با این حال، جریان مستقیم (DC) می­تواند برای تعمیر آلیاژهای قالب نتایج بهتری را ایجاد کند. AC و DC به پلاریته­ی جریان الکتریکی به هنگام عبور از الکترود اشاره دارند. انتخاب یک الکترود با پلاریته­ ی مناسب تاثیر بسیار مهمی در استحکام و کیفیت جوش دارد.

همانطور که اشاره شد، هنگامی که آلومینیوم در معرض هوا قرار می ­گیرد، لایه­ی نازک آلومینیوم اکسید شکل می­ گیرد. اگر این لایه ­ی آلومینیوم اکسید از بین نرود، اتصال صحیح جوش و سیالیت آن به صورت منفی تحت تاثیر قرار می­ گیرند. به منظور از بین بردن این لایه به دمای بسیار بیشتری از دمای ذوب آلومینیوم پایه نیاز است. جریان متناوب برای نیمی از زمان در یک جهت و برای نیمه­ی دوم در جهت دیگر جریان دارد. به دلیل این در جریان AC پلاریته بسیار زیاد تغییر می­ کند (۱۲۰ در هر ثانیه با جریان ۶۰ هرتزی)، ابتدا لایه­ ی اکسید از بین می­رود و سپس فلز پایه را قادر می­سازد تا ذوب شده و سریع تر جوش بخورد. برای دست­یابی به بهترین نتیجه به جریان مساوی و متعادل در هر دو جهت نیاز است.

جریان مستقیم تنها در یک جهت حرکت می­ کند و پلاریته ­ی ثابتی ایجاد می­ کند. یک جوش پالس DC که در آن قوس، مابین پیک بالا و جریان زمینه­ی کم نوسان [۲] می­ کند ، HAZ و گرمای اعمالی به ماده­ ی اصلی را کاهش داده و خواص اصلی فلز را حفظ می­ کنند. استفاده از جوش پالس AC، ناحیه­ ی جوشکاری شده را در معرض تخلخل بیشتر و همچنین تطبیق ضعیف رنگ قرار می­دهد. هنگامی که از جریان جوشکاری بسیار کمی استفاده شود گاز­ها توسط آشفتگی جوشکاری گیر می­ کنند و تخلخل ایجاد می­ شود. در آلومینیوم، به منظور جلوگیری از نفوذ حرارت به داخل بلوک اصلی، جوشکاری باید با سرعت بیشتری انجام شود. اگر این فرایند خیلی کند انجام شود، احتمال خطر سوختگی عمقی افزایش می ­یابد.

با افزایش استفاده از آلومینیوم، هزینه­ ی قطعه­ کاهش پیدا می­ کند و در عوض این امر، استفاده از ابزار آلات آلومینیومی را رایج ­تر می­ کند. انتخاب سیم جوش ­ها و تکنیک­ های بهینه به صورت بالقوه­ای، فرایندهای سخت را آسان­ تر می­ کند و نتایج بسیار بهتری را برای جوشکاری فراهم می­ سازد.

[۱] condensation

[۲] Pulses

منبع : اینترنت

برگردان : ایران ملد