جوشکاری آرگون و کاربرد آن (TIG)

جوشکاری آرگون (TIG)، یک فرایند جوشکاری قوس الکتریکی است که از یک الکترود تنگستن غیر قابل مصرف برای تولید جوش استفاده می‌کند. ناحیه جوش و الکترود از اکسیداسیون یا سایر آلودگی‌های جوی توسط یک گاز محافظ بی‌اثر مانند آرگون محافظت می‌شود که به‌همین دلیل به جوش آرگون نیز شناخته می‌شود. این نوع جوش یک جوش با کیفیت بالا را ارائه می‌دهد، اگرچه به‌طور کلی فرآیند کندتر در مقایسه با سایر روش‌ها دارد که به سطح مهارت بالاتری نیاز دارد.
آرگون از کلمه یونانی Argos گرفته شده است که به معنای آهسته یا غیر فعال است. آرگون یک ماده شیمیایی متعلق به گروهی به نام گازهای نجیب است. گازهای نجیب معمولاً بی‌بو، بی‌رنگ و تک‌اتمی هستند. اما تنها چیزی که در مورد گازهای نجیب باعث می‌شود آرگون برای جوشکاری ایده‌آل باشد، این واقعیت است که دارای خاصیت واکنش‌پذیری شیمیایی نسبتاً کمی می‌باشد.

چرا از آرگون در جوشکاری استفاده می شود؟

از آنجایی که آرگون واکنش‌پذیری شیمیایی پایینی دارد، به این معنی است که می تواند به عنوان گازی عمل کند تا سایر گازها را بدون دخالت خود در فرایند جوشکاری دور کند. آرگون همچنین برای جلوگیری از اکسید شدن مفید است. حتی در جوشکاری MIG نیز از آرگون در ترکیب با دی اکسید کربن استفاده می شود زیرا به تثبیت بهتر قوس کمک می‌کند.

اگر می‌خواهید بدانید چرا جوشکاران از آرگون برای جوشکاری استفاده می‌کنند؟ مقاله «?Why Do Welders Use Argon (And What Is It)»را مطالعه فرمایید.

مزایا

فرایند جوشکاری TIG به دلیل مزایای زیادی که دارد کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارد. به عنوان مثال برخی از این مزایا شامل:

• فراهم کردن گرمایش متمرکر در قطعه ­کار
• فراهم کردن پوشش محافظ موثر حوضچه جوش با گاز آرگون
• مستقل بودن از ماده پرکننده
• توانایی جوش دادن مکان‌های با دسترسی دشوار
• جوش با کیفیت و دقت بالا
• ظاهر جوش عالی
• بدون جرقه یا پاشش
• کاهش دود (فقط از مواد)
• قابلیت جوشکاری فلزات بیشتر از هر فرآیند دیگری

حوزه‌های کاربرد جوش آرگون

جوشکاری TIG اغلب برای کارهایی که نیاز به جوشکاری با کیفیت بالا دارند استفاده می‌شود مانند:

• نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، صنعت پتروشیمی
• صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، صنعت هسته ای

صنعت خودروسازی، الکترودها

در مورد الکترودهای جوش DC معمولا تنگستن خالص با 1 تا 4 درصد دی‌اکسید توریم برای بهبود احتراق قوس هستند. افزودنی‌های جایگزین اکسید لانتانیم و اکسید سریم هستند که ادعا می‌شود عملکرد بهتری دارند (شروع قوس و مصرف کمتر الکترود). مهم است که قطر الکترود و زاویه نوک صحیح را برای سطح جریان جوش انتخاب کنید. هرچه جریان کمتر باشد، قطر الکترود و زاویه نوک آن کمتر است. لازم به ذکر است که به دلیل گرمای زیادی که در الکترود ایجاد می‌شود، حفظ نوک نوک تیز دشوار است و انتهای الکترود یک نمای کروی یا توپی به خود می‌گیرد.
الکترودهای تنگستن بر اساس ترکیب شیمیایی آنها طبقه بندی می‌شوند. در زیر لیستی از انواع مختلف الکترودهای تنگستن مورد استفاده در جوشکاری TIG وجود دارد. این به شما کمک می‌کند تا تنگستن مناسب را در مورد جوشکاری TIG انتخاب کنید.

برای شناخت بهتر جوشکاری آرگون مقاله «Guide for Selecting a TIG Welding Machine »را مطالعه نمایید.

1- تنگستن خالص:

 چگالی این نوع الکترود با جریان محدود، بیشتر با جریان جایگزین برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شود زیرا توپ کوچکی که در انتهای الکترود تشکیل می شود بسیار تمیز است و به قوس اجازه می‌دهد تا پایدار بماند. الکترودهای تنگستن خالص برای جوشکاری تحت جریان مستقیم توصیه نمی‌شوند زیرا نتایج ضعیفی در مورد ضربه و پایداری قوس ارائه می‌دهند. مشکل دیگر این است که این نوع الکترود ممکن است آخال‌های تنگستن ایجاد کند. مزیت اصلی این نوع الکترود قیمت پایین خرید آن است.

2- زیرکونیوم – تنگستن (سفید 0.7٪ تا 0.9٪ و قهوه ای 0.15 تا 0.50٪):

رایج‌ترین الکترود برای جوشکاری آلومینیوم تحت جریان متناوب (AC) است. پایداری قوس مهمترین مزیت استفاده از این نوع از الکترود می‌باشد.

3- توریم- تنگستن (زرد 1٪، قرمز 2٪ و بنفش 3٪):

مطمئناً این نوع الکترود شناخته شده‌ترین و بیشترین استفاده در جوش دستیTIG است. آنها دارای چگالی جریان مجاز بالاتر و تابش بهتر الکترون‌ها هستند. آلودگی جوش توسط آخال‌های تنگستن (عنصر غیرقابل اختلاط) بسیار کم می‌باشد . الکترودهای توریم- تنگستن بیشتر تحت جریان مستقیم استفاده می‌شوند. اگر تحت جریان متناوب استفاده شود، حفظ توپ کوچک در انتهای الکترود بسیار دشوار خواهد بود، به این دلیل از آنها به ندرت تحت جریان متناوب استفاده می‌شوند.
تنگستن توریم دارای سطح بسیار کمی از اکسیدهای رادیواکتیو است که در هنگام تیز کردن الکترود باید از خود محافظت کنید.

3- سریم- تنگستن (خاکستری 1.8٪ تا 2.2٪):

 الکترودهای از نوع سریم- تنگستن در ابتدا در ایالات متحده در آغاز دهه هشتاد معرفی شدند و اکنون سهم بازار الکترودهای توریم را به خود اختصاص می‌دهند، زیرا حاوی اکسیدهای رادیواکتیو نیستند. آن‌ها می‌توانند چگالی جریانی مشابه الکترودهای تنگستن خالص را بپذیرند، طول عمر خوبی داشته باشند و پایداری قوس قابل قبولی ایجاد کنند. از این الکترود هم در جریان مستقیم و هم در جریان متناوب می توان استفاده و اغلب در جوشکاری خودکار TIG استفاده می‌شود.

4- لانتانیم- تنگستن (سیاه 0.8٪ تا 1.2٪، طلا 1.3٪ تا 1.7٪ و آبی 1.8٪ تا 2.2٪):

این نوع از تنگستن بسیار شبیه به توریوم-تنگستن است. لانتانیم-تنگستن بسیار پرکاربرد است و با هر دو جریان مستقیم و جریان متناوب کار می‌کند و به‌طور گسترده برای تمام کاربردهای جوشکاری خودکار TIG استفاده می‌شود. هیچ خطر رادیواکتیوی ندارد. باید گفت این نوع الکترود کارایی کمتری نسبت به توریوم تنگستن دارد.

5- سریم-لانتان-تنگستن (صورتی):

امروزه جوشکارها ترجیح می‌دهند از الکترودهای سریم یا لانتانیم یا مخلوطی از هر دو استفاده کنند که هیچ خطر رادیواکتیو ندارند. علاوه بر این، آنها به اندازه تنگستن توریم موثر هستند. احتراق راحتر قوس از جمله مزیت این نوع الکترود است.

ملاحظات جوشکاری ورق نازک فلزی با جوش آرگون

گرما دشمن اصلی شما در هنگام جوش ورق‌های نازک می باشد. برای به دست آوردن یک جوش خوب و جلوگیری از تاب خوردگی یا سوراخ شدن ورق فلز، باید تا حد امکان گرما را از فلز پایه خود دور نگه داشته شود که به لطف جوشکاری موثر در آمپرهای کم، جوشکاری TIG گزینه بسیار خوبی برای ورق فلز است.
اول از همه، انتخاب تنگستن می‌باشد. بهترین گزینه برای جوش ورق های نازک تنگستن سریوم دار می‌اشد و گزینه بعدی تنگستن توریم دار است.
مورد بعدی که برای جوشکاری ورق های نازک باید در نظر گرفته شود فطر الکترود می باشد که مناسب‌ترین قطرها تا 0.020، 0.040 و تنگستن 1/16 اینچی هستند. الکترودهای کوچکتر در گرمای کمتر بهتر عمل می‌کنند، که به جلوگیری از سوختگی کمک می‌کند و به شما امکان می‌دهد قوس را در ناحیه کوچک‌تر متمرکز کنید. اگرچه نوع تنگستن بیشتر به ترجیح شخصی بستگی دارد، اما قطر الکترود تنگستن شما باید کوچک باشد.
تنگستن 1.6 میلی‌متری بهترین گزینه برای ورق فلزی بسیار نازک است، اما اگر ضخامت ورق نزدیک به 3 میلی متر کار است، می توانید از تنگستن 2.4 میلی‌متری استفاده کنید. تنگستن کوچک برای گرم شدن کامل به آمپر کمتری نیاز دارد. استفاده از آمپرهای پایین تر به این معنی است که باید آهسته تر حرکت کنید، زیرا زمان بیشتری برای ذوب شدن طول می‌کشد، بنابراین گاهی اوقات بهتر است روش‌ها را تغییر دهید. به دنبال تنگستن کمی بزرگتر بروید، آمپرها را بالا ببرید و سرعت را افزایش دهید.

برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله «Argon: The Shielding Gas»را مطالعه فرمایید.

فلز پرکننده در جوشکاری ورق نازک با جوش آرگون

ضخامت فلز پرکننده شما برای کار بر روی ورق فلز بسیار مهم است. شما می‌خواهید پرکننده شما قبل یا همزمان با فلز پایه شما ذوب شود. اگر یک میله پرکننده دارید که خیلی ضخیم است مانند استفاده از یک میله 2.4 میلی‌متری روی فلز 1 میلی‌متری، به زمان و حرارت بیشتری برای ذوب شدن آن نیاز دارید، که این یک مشکل بزرگ است. هرچه فلز پرکننده‌ای که استفاده می‌کنید نازک‌تر باشد، راحت‌تر ذوب می‌شود. اما به یاد داشته باشید از پرکننده‌های خیلی نازک برای ورق های 2 الی 3 میلیمتری استفاده نکنید.

به‌عنوان یک قاعده کلی فلز پرکننده نباید ضخیم تر از فلز پایه باشد.