انعطاف پذیری و استانداردها

-مونتاژکاری به طریق مکانیکی و با استفاده از ابزارهای دقیق صورت پذیرد.
-از پشت بندهای جوش استفاده شود.
-ضخامت در محل اتصال تا جایی که امکان دارد، کاهش یابد.
-طراحی فیکسچر و نگه دارنده در جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن
تغییرات ابعادی ناشی از انبساط و انقباض در اثر جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم، تقریباً دو برابر فولاد است، در حالی که نقطعه ذوب آلیاژهای آلومینیوم تقریباً فولاد می باشد، در نتیجه خطر و میزان پیچیدگی جوش و تغییر ظاهر و ابعاد آن در آلیاژهای آلومینیوم بسیار زیادتر از آهن و فولاد است. برای کاهش و محدود کردن تعداد اتصالات و در نتیجه ممانعت از بروز مشکلات گفته شده، استفاده از قطعات کمکی به صورت نگه دارنده یا فیکسچر در جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم توصیه می شود. این تدبیر را می توان در مورد اتصال قطعات نازک به ضخیم نیز به کار گرفت. چون اتصالات گوشه و لبه ای مشکل تر و دارای استحکام کمتری هستند، بنابراین برای تغییر آن به شکل های دیگر می توان از تدابیر گرفته شده استفاده نمود.
پیشگرمایی در جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن :
به طور کلی، با توجه به گرمای ویژه بالا و ضریب انتقال حرارت زیاد آلومینیوم و اغلب آلیاژهای آن، حرارت زیادی برای جوشکاری ذوبی لازم است. چون شدت و نرخ حرارت در جوشکاری شعله نسبت به قوس الکتریکی کم است، پیشگرم کردن قطعات بزرگ برای جوشکاری شعله ای ضروری است. البته این پیشگرم کردن، باعث کاهش شیب حرارتی در ضمن گرم و سرد شدن و در نتیجه تقلیل تنش ها و احتمال بروز ترک و پیچیدگی نیز می شود. پیشگرم کردن به ویژه در مورد قطعات ریختگی شکسته شده با طرح های پیچیده ضروری است. درجه حرارت پیشگرم کردن برای جوش های شعله ای اکسی استیلن بین 250 تا 400 درجه سانتیگراد توصیه شده که مقدار دقیق آن به اندازه و ابعاد و به ویژه ضخامت قطعه بستگی دارد. در مواقع جوشکاری دو قطعه با ضخامت های مختلف، می توان قطعه ضخیم تر را تا درجه حرارت بالاتری پیشگرم نمود. در تعمیرات قطعات ریختگی ترک برداشته یا کاملاً شکسته شده، پیشگرم کردن یکنواخت در درجه حرارتی بالاتر از قطعات غیرریختگی ضروری است. در روش های جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ، پیشگرم کردن به طور معمول فقط برای قطعاتی است که دمای آن ها قبل از جوشکاری کمتر از صفر درجه سانتیگراد است، یا در مواقعی که شکل، حجم و اندازه قطعه به شکلی است که انتقال حرارت آن بسیار زیاد و مشکل آفرین است. در روش فرآیند TIG با جریان متناوب (AC)، پیشگرم کردن برای قطعات ضخیم تر از mm5 و در روش فرآیند MIG/MAG برای قطعات ضخیم تر از 25 میلی متر توصیه می شود.
البته فرآیند TIG با جریان DC مثبت بیشتر برای قطعات نازک استفاده شده و اغلب نیازی به پیشگرمایی ندارد. قطعات ضخیمی که با روش TIG با جریان DC مثبت جوشکاری می شوند نیز، نباید پیشگرم شوند زیرا حرارت ورودی زیادی در قطعه ایجاد می کند. یکی از روش های پیشگرم کردن موضعی به ویژه برای مناطق اطراف لبه اتصال، استفاده از مشعل های گازی است. دمای پیشگرمایی در حدود 90درجه سانتیگراد برای نفوذ کافی جوش در این فرآیندها کافی بوده و نیازی به میزان کردن مجدد شدت جریان وجود ندارد. به هر حال، درجه حرارت پیشگرمایی برای جوشکاری آلیاژهای کار شده آلومینیوم، هرگز از 150 درجه سانتیگراد تجاوز نخواهد کرد زیرا خواص مطلوب آلیاژهای آلومینیوم با این عمل، کاهش پیدا کرده و گاهی از بین می روند.
به طور مثال، آلیاژ آلومینیوم-منیزیم با 4 تا 5/5 درصد منیزیم (5083، 5086 و 5456) نباید بیش از 100 درجه سانتیگراد پیش گرم شوند زیرا مقاومت به خوردگی تنشی آن به شدت کاهش می یابد.
اغلب قطعات ریختگی آلومینیوم، که از ابعاد بزرگ و پیچیده ای برخوردارند برای کاهش تنش های حرارتی، نیاز به پیشگرمایی دارند و پس از اتمام جوشکاری باید به آرامی سرد شوند. اما درجه حرارت پیشگرمایی هرگز نباید آن قدر زیاد باشد که روی خواص مقاومت به خوردگی یا حساسیت در برابر ترک خوردن تاثیر بگذارد.
انتخاب فلز پرکننده برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم :
انتخاب فلز پرکننده مناسب، یک عامل اساسی و مهم در ارتقاء سطح کیفی جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم است. برخلاف فولادهای کربنی، که یک فلز پرکننده فقط باید استحکام کششی کافی برای فلز جوش را تامین نماید، در مورد انتخاب فلز پرکننده برای آلیاژهای آلومینیوم به فاکتورهای زیادی باید توجه داشت: از این جمله اند:
سهولت جوشکاری: یک فلز پرکننده مناسب باید کلیه فاکتورهای مربوط به آسان تر شدن فرآیند جوشکاری را تامین کند. فاکتورهایی مثل مقدار نرمی یا انعطاف پذیری سیم جوش که از یک طرف در فرآیند TIG امکان شکل دادن به سیم مهیا باشد و از سوی دیگر در فرآیند MIG امکان عبور سیم از درون انبر جوشکاری و غلتک های منبع تغذیه سیم به سهولت فراهم گردد. سیالیت مذاب ایجاد شده در حوضچه جوش، اگر بیش از حد یا کمتر از حد مورد نظر باشد، در هر دو صورت باعث بروز مشکلاتی در پروسه جوشکاری آلومینیوم می شود. بنابراین، برای سهولت جوشکاری توجه به میزان سیالیتی که در نهایت، مذاب آلومینیوم در اختلاط با مواد فلز پر کننده به دست می آورد الزامی است. عامل مهم دیگری که باید برای سهولت جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم مورد توجه قرار داد، چگونگی و سرعت سرد شدن مذاب است. انتخاب صحیح فلز پرکننده می تواند بهترین نتیجه موردنظر را در مورد سرعت سردشدن حوضچه مذاب به دست دهد.
استحکام جوش: مطالعه نمودارهای استحکام کششی و استحکام برشی در انواع اتصالات جوشی آلومینیوم، می تواند ایده مناسبی در انتخاب فلز پرکننده ارایه نماید. توجه به دو فاکتور تنش تسلیم و استحکام کششی که در مشخصات فنی هر یک از الکترودها و سیم جوش های آلومینیوم ذکر گردیده، می تواند در دستیابی به استحکام جوش مناسب تاثیر به سزایی داشته باشد. پرکننده های سری4000، دارای شکل پذیری و استحکام برشی پایینی هستند، در حالی که پرکننده های سری 5000 دارای شکل پذیری و استحکامی تا دو برابر سری 4000 می باشند.
شکل پذیری جوش: توجه به عدد انعطاف پذیری محاسبه شده برای هر فلز پرکننده درصد ازدیاد طول از روی مشخصات فنی ارایه شده، می تواند در دستیابی به انعطاف پذیری و شکل پذیری مناسب برای جوش، کمک موثری باشد. انعطاف پذیری فلزات پرکننده آلومینیوم بین 12 تا 35 درصد متغیر است. بیشترین درصد انعطاف پذیری فلزات پرکننده آلومینیومی مربوط به سیم جوش AWS A5.10-88:ER1100 یا DIN1732:SG-A199.5Ti و کمترین آن مربوط به آلیاژ AWS A5.10-88:ER4047 است.
درجه حرارت کار: سعی در انتخاب فلزات پرکننده ای که در دماهای نزدیک به نقطه ذوب فلز پایه، ذوب شده و جوشکاری نمایند نیز عامل مهمی است که باید در هنگام انتخاب فلز پرکننده مدنظر قرار گیرد.
مقاومت در برابر خوردگی: فلزات پر کننده ای که در آن ها مقادیر قابل توجهی منیزیم موجود باشد، به دلیل افزایش مقدار رسوب Al2Mg3 در بین دانه ها و جدایش منیزیم از مرزدانه ها، و در نتیجه خطر خوردگی بین دانه ای و بروز ترک تا جای ممکن نباید به کار گرفته شوند. استفاده از AWS: ER5654 بهترین مقاومت به خوردگی را در جوش ایجاد می کند.
عملیات حرارتی پسگرمایی: انتخاب یک فلز پرکننده که در ترکیب با فلز پایه، فلز جوشی ایجاد کند که قابل عملیات حرارتی پسگرمایی باشد، می تواند بسیاری از مشکلات و معایب جوشکاری آلومینیوم را برطرف سازد. پرکننده هایی مثل AWS: ER4643 که بعد از جوشکاری قابل عملیات حرارتی بوده و استحکام از دست رفته جوش به وسیله عملیات حرارتی پسگرمایی روی آن، تا دو برابر قابل جبران است، یک نمونه از این دسته است که به ویژه برای جوشکاری آلیاژهای سری 6000 توصیه شده اند.
حساسیت نسبت به ترک: موضوع دیگری که باید در رابطه با انتخاب فلز پرکننده مدنظر قرار گیرد، مساله حساسیت به ترک می باشد. آلیاژهای سری 5000 (منیزیم دار) بیشترین استحکام را در بین آلیاژهای آلومینیوم داشته و غیرقابل عملیات حرارتی اند. به طور کلی، اگر مقدار منیزیم بین 5/0 تا 8/2 درصد باشد، یک ترکیب مقاوم در برابر بروز ترک ایجاد می نماید که ضمناً با فلزات پرکننده گروه 4000 مثل ER 4043، ER 4047 یا ER 4145 قابل جوشکاری هستند. این موضوع، در مورد آلیاژهای فلز پایه سری 4000 که محتوی سیلیسیم بوده و غیرقابل عملیات حرارتی اند نیز قابل بررسی است. آلیاژهای تا کمتر از یک درصد سیلیسیم، در مقابل ترک مقاوم می باشند و هنگامی که مقدار سیلیسیم از یک درصد تجاوز کند، حساسیت به بروز ترک آنها به شدت افزایش می یابد.
استانداردها، برای انتخاب فلزات پرکننده در فرآیندهای مختلف جوشکاری، کدهای مناسب و آزمایش شده ای ارایه کرده اند که تعدادی از آلیاژهای مشابه، با کاربردهای مشابه در یک کد قرار داده شده اند. این کدها برای جوشکاری آلومینیوم در استاندارد AWS به قرار زیر هستند:
AWS: SFA A-5.3 : انتخاب الکترودهای دستی به روش MMA برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن.
AWS: SFA A-5.10: سیم جوش های آلومینیوم و آلیاژهای آن برای جوشکاری TIG و MIG/MAG.
AWS: SFA A5.12: استاندارد الکترودهای تنگستن برای جوش TIG.
مروری بر تحقیقات گذشته