آلومینیوم فلزی نرم و سبک است که ظاهری خاکستری رنگ دارد و بعلت وزن پائین ، مقاومت خوب در برابر خوردگی و جوش پذیری خوب ، اهمیت فروانی در صنعت دارند . بعلاوه این آلومینیوم عنصری غیرمغناطیس ، چکش خوار و انعطاف پذیر است . کاربرد بسیار زیاد آلومینیوم سبب شده است که مهندسان روش های اتصال آلومینیوم را توسعه بدهنــد و یکی از این روش ها جوشکاری آلومینیوم می باشد .
آلومینوم بعد از فولاد پر کاربردترین ماده مهندسی میباشد و آلیــاژهای آلومینیوم دارای تنوع زیادی هستند (بیش از ۴۵۰ نوع) اگر چه آلیــاژهای آلومینیوم دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند اما دارای خواص مشترکی مانند وزن مخصوص کم ، هدایت الکتریکی زیاد ، ضریب انتقال حرارت بالا و مقاومت بالا به خوردگی هستنــد .
کاربرد آلومینیوم در صنعت
اگرچه آلومینیوم خالص استحکام پائینی دارد امــا برخی از آلیاژهای آلومینیوم ، استحکامی در حد فولاد دارند آلومینوم و آلیاژهای آن در ساخت هواپیماها و ماشین های مسابقه ایی و قایق های تندرو کاربرد فراوانی دارند .
برخی آلیاژهای آلومینوم برای ساخت مخازن تحت فشار استفاده می شود و علت آن استحکام بالا،قابلیت هدایت گرمایی بالا و خواص مکانیکی مطلوب در دمای پایین است . در این مقاله به بررسی آلومینیوم و آلیاز های آلومینیوم خواهیم پرداخت و مسائل پیرامون جوشکاری آلومینیوم و دستورالعمل جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم بررسی می کنیم .
جوشکاری آلومینیوم نسبت به جوشکاری فولاد ها دارای چالش های بیشتری می باشد که همین موضوع تا سال های سال باعث شده بود آلومینیوم نتواند جایگاه خود را در صنعت ثابت کند ، در گذشته مجبور بودند برای ساخت سازه های آلومینیومی از پرچ استفاده کنند اما امروزه به لطف پیشرفت تکنولوژی ما قادر هستیــــم با جوشکاری آلومینیوم قطعات مختلف آلومینیوم را به هم متصل کنیــم .
عیوب شایع در جوشکاری آلومینیوم ، ایراداتی مانند : تخلخل (porosity) ، ترک گرم (hot cracking) و ذوب ناقص (incomplete fusion defects) است . {۰ تا ۱۰۰ آشنایی با عیوب جوش } را مطالعه بفرمایید .
چالش های جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن
یکی از چالش های که برای جوشکاری آلومینیوم وجود دارد ، وجود لایه اکسیدی آلومینیوم (Al2O3) بر روی سطح است ، آلومینیوم جزو موادی است که دارای اکسید فلز مقاوم است بطوریــکه دمای ذوب اکسید آلومینیوم حدود **** درجه سانتیگراد است درحالیکه دمای ذوب آلومینیوم حدود ۶۶۰ درجه سانتیگراد می باشد . به هنگام جوشکاری آلومینیوم ، این لایه باید برداشته شود که ۳ راه برای آن وجود دارد .
۱) ماشینکاری
۲) استفاده مواد خورنده لایه اکسیدی
۳)استفاده از روش های جوشکاری که باعث برداشتن این لایه میشند مانند قوس تمیــزی
اگر لایه برداشته نشود در حین جوشکاری بر اثر تلاطم های مذاب لایه اکسیدی شکسته میشود و در داخل مذاب حبس میشود و ایجاد عیب ذوب ناقص (LOF) میکند .
توضیح آنادایز: آنادایز به فرآیند ایجاد لایه اکسیدی مقاوم بر روی فلز با استفاده از برکافت گویند ، آنادایز آلومینیوم و آلیاز های آلومینیوم بسیار متداول است و باعث بهبود خواص خوردگی آنها و براق شدن سطح شان میشود .
راه حل های توسعه یافته برای انجام جوشکاری آلومینیوم
همانطور که اشاره شد در برخی از روش های جوشکاری ما نیاز نداریم که لایه اکسیدی آلومینیوم را برداریم بلکه این لایه اکسیدی در حین فرآیند جوشکاری حذف میشود . در روش جوشکاری التراسونیک آلومینیوم ، چون ارتعاشات فراصوت باعث برداشته شدن این لایه میشود و در روش جوشکاری با گاز محافظ (MIG) و جوشکاری تیگ (TIG) پدیده قوس تمیزی سبب برداشته شدن این لایه میشود .
اما با این حال تحقیقات و تجربه نشان داده است که برداشتن لایه اکسیدی قبل از جوشکاری بهتر است زیرا :
۱) سبب کاهش تخلخل (porosity) میشود
۲) سب پایداری قوش در روش های جوشکاری قوسی میشود.
۳) بصورت چشمگیــری سبب کاهش عیب ذوب ناقص (LOF) میشود .
لایه اکسیدی را نیز میتوان با روش شیمیایی ، نیز برداشت برای این در این روش قطعه مورد نظر داخل محلول شیمیایی به مدت زمان مشخص قرار میگیرد تا لایه اکسیدی حل شوند ، سپس قطعه با آب شسته میشود و پس از خشک شدن آماده جوشکاری است در این روش معمولاً از مواد خورنده شیمیایی مانند : اسید نیتریک ، سدیم هیدروکسید ، اسید سولفور کرومیک و اسدید فسفر کرومیک استفاده میشود .