جوش‌ و جوشکاری آرگون؛ کاربرد و مزایای آن در جوشکاری

در دنیای صنعتی امروزی، جوشکاری یکی از فرایندهای بسیار حیاتی و اساسی است که در تولید و ساخت محصولات مختلف به کار می‌رود. از جمله روش‌های جوشکاری، جوشکاری آرگون به عنوان یکی از فرایندهای پرکاربرد و مؤثر به شمار می‌رود. این روش با استفاده از گاز آرگون به عنوان محافظ، امکان جوشکاری مواد مختلف را فراهم می‌کند. در این مقاله از پاوان، به بررسی کاربردها و مزایای جوشکاری آرگون می‌پردازیم.

گاز آرگون چیست؟

آرگون گازی بی اثر، بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه با نماد شیمیایی Ar و عدد اتمی 18 است. این عنصر در گروه 18 جدول تناوبی، که به عنوان گازهای بی اثر نیز شناخته می‌شود، قرار دارد. آرگون سومین گاز فراوان در اتمسفر زمین (پس از نیتروژن و اکسیژن) است و حدود 0.94 درصد از حجم هوای خشک را تشکیل می‌دهد.

آرگون یک گاز بی اثر است، به این معنی که به طور شیمیایی با سایر عناصر واکنش نشان نمی‌دهد. این خاصیت گاز آرگون، آن را برای کاربردهای مختلفی که نیاز به گاز بی‌اثر دارند، مانند جوشکاری و لامپ‌های رشته‌ای، مفید می‌کند.

جوشکاری آرگون چیست؟

جوشکاری آرگون و استفاده از گاز آرگون، به طور معمول برای اتصال یا تعمیر قطعات فلزی استفاده می‌شود. گاز آرگون یک گاز بی اثر (inert gas) است که در حین جوشکاری استفاده می‌شود. گازهای بی اثر با اکسیژن یا سایر گازهای واکنش پذیر واکنش نشان نمی‌دهند و به این صورت، از وقوع واکنش‌های شیمیایی ناخواسته در حین جوشکاری جلوگیری می‌شود.

جوشکاری آرگون نوعی جوشکاری است که برای اتصال قطعات فلزی در دماهای بالا استفاده می‌شود. این فرایند گاز آرگون را از طریق یک تفنگ جوشکاری و لوله به ناحیه جوش منتقل می‌کند. جوشکاری آرگون که به جوشکاری قوس آرگون یا TIG (گاز بی اثر تنگستن) نیز معروف است، برای دستیابی به یک اتصال باکیفیت و تمیز در حین جوشکاری ترجیح داده می‌شود.

جوشکاری آرگون به ویژه در هنگام استفاده بر روی قطعات فلزی نازک و ظریف مؤثر است. این روش برای جوشکاری فلزاتی مانند آلومینیوم، تیتانیوم و فولاد ضد زنگ به طور گسترده ترجیح داده می‌شود.

هنگامی که نیاز به اتصال یا تعمیر سازه‌های ظریف و قطعات مهم از نظر زیبایی است، جوشکاری آرگون به دلیل اینکه می‌تواند تغییر شکل کمتری ایجاد کند و اتصال تمیزتری را ارائه دهد، ترجیح داده می‌شود.

هنگام انجام جوشکاری آرگون، برخی عوامل مهم وجود دارد که جوشکاران باید به آن‌ها توجه کنند. تمیز نگه داشتن ناحیه جوش و عاری از اکسیژن به جلوگیری از واکنش‌های ناخواسته جوشکاری کمک می‌کند. علاوه بر این، تنظیم صحیح پارامترهایی مانند جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری مناسب نیز برای یک جوش آرگون باکیفیت ضروری است.

کاربردهای جوشکاری آرگون

برخی از کاربرد‌های جوشکاری آرگون عبارت است از:

• صنایع هوافضا: جوشکاری آرگون به طور گسترده در صنایع هوافضا برای ساخت و تعمیر هواپیما و موتورهای جت استفاده می‌شود.
• خودروسازی: از جوشکاری آرگون در صنعت خودروسازی برای ساخت بدنه خودرو، اگزوز و سایر قطعات استفاده می‌شود.
• ساخت و ساز: جوشکاری آرگون در ساخت و ساز برای ساخت پل‌ها، ساختمان‌ها و سایر سازه‌های فلزی استفاده می‌شود.
• صنایع نفت و گاز: از جوشکاری آرگون در صنایع نفت و گاز برای ساخت خطوط لوله، مخازن و سایر تجهیزات استفاده می‌شود.
• صنایع غذایی و دارویی: جوشکاری آرگون در صنایع غذایی و دارویی برای ساخت تجهیزات ضد زنگ و بهداشتی استفاده می‌شود.
• صنایع شیمیایی: از جوشکاری آرگون در صنایع شیمیایی برای ساخت مخازن، لوله‌ها و سایر تجهیزات مورد استفاده برای ذخیره و حمل و نقل مواد شیمیایی استفاده می‌شود.

مزایای جوشکاری با گاز آرگون

جوشکاری با گاز آرگون، که همچنین به عنوان جوشکاری TIG شناخته می‌شود، در مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری، مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهد.

۱. کیفیت بالای جوشکاری

گاز آرگون از محل جوش در برابر آلودگی محافظت می‌کند و در نتیجه، منجر به ایجاد یک خط جوش تمیز و یکنواخت می‌شود. این امر منجر به جوشکاری‌هایی می‌شود که محکم، مقاوم در برابر خوردگی و از نظر ظاهری زیبا هستند.

۲. جوشکاری مواد نازک

جوشکاری با گاز آرگون همچنین به شما امکان می‌دهد مواد نازک را هم جوش دهید. حرارت متمرکز ، امکان جوشکاری مواد نازک به ضخامت ۰.۰۲ اینچ را بدون خطر سوختگی فراهم می‌کند و همچنین شما دید بهتری نسبت به حوضچه مذاب دارید که کنترل دقیق نفوذ جوش و شکل جوش را امکان پذیر می‌کند.

۳. کاهش دود و پاشش

علاوه بر این، جوشکاری با گاز آرگون دود کمی ایجاد می‌کند و در نتیجه دید واضحی از اتصال جوش در حین جوشکاری را به ارمغان می‌آورد. عدم وجود پاشش به معنای نیاز کمتر به سنباده زدن و دوباره کاری است. این امر منجر به زمان تولید سریع‌تر، هزینه‌های کمتر و رضایت بیشتر جوشکاران می‌شود.

۴. جلوگیری از آلودگی و جوشکاری فلزات واکنش پذیر

گاز آرگون همچنین یک گاز محافظ بی اثر ایجاد می‌کند که از آلوده شدن فلز جوش توسط هوای اطراف جلوگیری می‌کند. این منجر به جوشی می‌شود که محکم‌تر و مقاوم‌تر در برابر خوردگی است. گاز محافظ همچنین از اکسیداسیون جلوگیری می‌کند و به شما امکان می‌دهد فلزات واکنش پذیر مانند آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای مس را جوش دهید.

۵. جوشکاری با اعوجاج کم و گرمای ورودی پایین:

در نهایت، جوشکاری با گاز آرگون منجر به یک خط جوش باریک، اعوجاج کم و گرمای ورودی پایین می‌شود. این امر به ویژه در هنگام جوشکاری مواد نازک، منجر به تابیدگی و خمیدگی کمتری می‌شود. گرمای ورودی پایین همچنین به معنای تغییر کمتر در ساختار متالورژیکی فلز پایه است که می‌تواند خواص مکانیکی آن را تغییر دهد.

معایب جوشکاری آرگون

برخی از معایب جوش کاری آرگون شامل موارد زیر می‌شود:

1. افزایش تراکم آرگون در هوا

در حین جوشکاری با آرگون، این گاز به دلیل چگالی بالا در هوا تجمع پیدا می‌کند. تنفس این گاز می‌تواند برای سلامتی مضر باشد و خطرات تنفسی را افزایش دهد. به همین دلیل، ضروری است که از تهویه مناسب در محل جوشکاری مخصوصاً در فضاهای بسته استفاده شود.

2. سرعت پایین‌تر جوشکاری

جوشکاری با آرگون به دلیل گرمای کمتری که تولید می‌کند، سرعت پایین‌تری نسبت به برخی روش‌های دیگر جوشکاری مانند جوشکاری با الکترود روکش‌شده (SMAW) دارد. این موضوع می‌تواند در برخی موارد که نیاز به سرعت بالا در جوشکاری است، مشکل ایجاد کند.

3. نیاز به مهارت و دقت بیشتر

جوشکاری آرگون به دلیل ظرافت و دقت بالا، نیاز به مهارت و تجربه بیشتری نسبت به برخی روش‌های دیگر جوشکاری دارد. عدم مهارت کافی در جوشکار می‌تواند منجر به ایجاد عیوب جوش مانند تخلخل، نفوذ ناقص و ترک شود.

4. هزینه بیشتر

تجهیزات و گاز مورد نیاز برای جوشکاری آرگون به طور کلی گران‌تر از سایر روش‌های جوشکاری مانند SMAW است. این موضوع می‌تواند هزینه نهایی جوشکاری را افزایش دهد.

5. عدم تناسب برای قطعات ضخیم

جوشکاری آرگون به دلیل تمرکز گرمای بالا در یک نقطه، برای جوشکاری قطعات ضخیم مناسب نیست. در این موارد، روش‌های جوشکاری با گرمای ورودی بالاتر مانند جوشکاری زیر پودری (SAW) یا جوشکاری با الکترود مصرفی ذوب شونده (GMAW) ترجیح داده می‌شوند.

6. خطرات ناشی از اشعه ماوراء بنفش

قوس الکتریکی در جوشکاری آرگون، اشعه ماورا بنفش مضر تولید می‌کند که می‌تواند به چشم و پوست آسیب برساند. به همین دلیل، استفاده از تجهیزات حفاظتی مناسب مانند عینک و ماسک جوشکاری ضروری است.

7. دشواری جوشکاری برخی فلزات

جوشکاری برخی فلزات مانند آلومینیوم و منیزیم با روش آرگون به دلیل تشکیل لایه اکسید بر روی سطح آنها، دشوارتر است. برای جوشکاری این فلزات، نیاز به تمهیدات و تکنیک‌های خاصی است.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری با گاز آرگون

برای شروع جوشکاری با گاز آرگون، به برخی تجهیزات ضروری نیاز دارید. در ادامه برخی از اصول اولیه برای شروع کسب و کار جوش کاری را مرور می‌کنیم.

• کپسول گاز آرگون: مهم‌ترین چیزی که نیاز دارید یک کپسول حاوی ۱۰۰% گاز محافظ آرگون است. آرگون یک گاز بی اثر است که حوضچه جوش را در برابر اکسیژن و سایر آلاینده‌های موجود در هوا که می‌توانند جوش را ضعیف کنند، محافظت می‌کند. برای اینکه مجبور نباشید به دفعات زیاد آن را دوباره پر کنید، به یک کپسول با حداقل سایز ۷۵ یا بزرگ‌تر نیاز خواهید داشت.

• رگلاتور: یک رگلاتور برای کنترل جریان گاز به کپسول آرگون شما متصل می‌شود. یک رگلاتور مخصوص آرگون یا گازهای بی اثر انتخاب کنید. رگلاتور به شما امکان می‌دهد تا سرعت جریان را تنظیم کنید که به طور معمول برای اکثر پروژه‌های جوشکاری بین ۲۰ تا ۴۰ فوت مکعب در ساعت است.
• لوله گاز: یک شلنگ تقویت شده مخصوص، گاز آرگون را از رگلاتور به دستگاه جوش شما منتقل می‌کند. این شلنگ باید برای استفاده با گاز فشار قوی ساخته شده باشد. شلنگ‌های لاستیکی معمولی کار نمی‌کنند و می‌توانند خطرناک باشند. این شیلنگ به خروجی رگلاتور و ورودی دستگاه جوش شما وصل می‌شود.
• دستگاه جوشکاری TIG: رایج‌ترین دستگاه جوشکاری که برای جوشکاری با گاز آرگون استفاده می‌شود، TIG یا جوشکاری تنگستن با گاز بی اثر است. دستگاه جوش TIG از یک الکترود تنگستن برای ایجاد قوسی که فلز را ذوب می‌کند، استفاده می‌کند. گاز آرگون از طریق دستگاه جوشکاری جریان یافته و حوضچه جوش را احاطه می‌کند. برای اکثر پروژه‌ها به یک دستگاه جوش TIG حداقل ۱۶۵ آمپری نیاز خواهید داشت.
• الکترودهای تنگستن: الکترودهای تنگستن جریان الکتریکی را برای ایجاد قوس جوشکاری هدایت می‌کنند. آن‌ها در اندازه‌های مختلفی متناسب با ضخامت فلزی که جوش می‌دهید، عرضه می‌شوند. الکترودهای تنگستن برای کار با گاز آرگون باید به درستی به شکل نقطه تیز شوند.
• مشعل جوشکاری: مشعل جوشکاری، گاز آرگون را هدایت کرده و الکترود تنگستن را کنترل می‌کند. این مشعل به شما امکان می‌دهد قوس و حوضچه جوش را به طور دقیق هدایت کنید. مشعل دارای ماشه‌ای برای شروع و قطع جریان برق و گاز است.

تکنیک‌های جوشکاری با گاز آرگون برای ایجاد جوش‌های محکم

برای دستیابی به جوش‌های محکم و بادوام با جوشکاری گاز آرگون، بر استفاده از تکنیک‌های مناسب تمرکز کنید. جوشکاری با گاز آرگون که همچنین به عنوان جوشکاری TIG شناخته می‌شود، به تمرین و صبر برای تسلط نیاز دارد.

• آماده سازی فلزهای پایه

فلزهای پایه را برای از بین بردن هرگونه آلودگی، روغن یا زباله تمیز کنید. هر گونه سطح یا لبه ناهموار را تراش دهید. فلزهای پایه باید به طور ایمن در جای خود محکم شوند تا از حرکت در حین جوشکاری جلوگیری شود. برای دستیابی به بهترین نتایج، مشعل را با زاویه ۹۰ درجه نسبت به فلزهای پایه نگه دارید.

•  تنظیم جریان (آمپراژ)

میزان جریان استفاده شده بستگی به ضخامت فلزهایی دارد که به هم وصل می‌شوند. با تنظیم آمپراژ پایین شروع کنید، سپس به تدریج جریان را با فواصل زمانی کم افزایش دهید تا زمانی که به یک قوس (Arc) پایدار برسید. جریان بیش از حد بالا می‌تواند با گرم شدن بیش از حد به فلزهای پایه آسیب برساند. به رنگ و صدای قوس توجه کنید، باید متمرکز به نظر برسد و صدای وزوز ملایمی ایجاد کند. قوسی که ناپایدار است و جرقه می‌زند نشان می‌دهد که جریان نیاز به تنظیم دارد.

• کنترل قوس

پس از ایجاد قوس، مشعل را در یک مکان نگه دارید و به آرامی آن را تکان دهید یا بچرخانید تا یک حوضچه جوش ایجاد شود. قوس را با حرکات دایره‌ای کوچک یا حرکت بالا و پایین داخل و خارج از حوضچه جوش فرو ببرید. نکته کلیدی این است که قوس و حوضچه جوش را در ناحیه‌ای که می‌خواهید جوش دهید، نگه دارید. تمرین کنید تا حرکات نرم و کنترل شده ایجاد کنید. به آرامی کار کنید تا به حس آن برسید.

• افزودن فیلر فلزی

با تشکیل حوضچه جوش، فیلر فلزی را به لبه جلویی حوضچه جوش اضافه کنید. افزودن فیلر فلزی را با دست‌کاری قوس و حوضچه جوش هماهنگ کنید. اضافه کردن فیلر فلزی بیش از حد، در آن واحد می‌تواند قوس را خاموش کند. با تمرین، اضافه کردن فیلر فلزی را بهتر یاد خواهید گرفت.

با رعایت این تکنیک‌ها و تمرین، به زودی با اعتماد به نفس با گاز آرگون جوشکاری خواهید کرد. اگر چند جوش اول شما عالی نبود، ناامید نشوید. مانند هر مهارت دیگری، تسلط به تمرین نیاز دارد. روی درک اصول اولیه تمرکز کنید و در حین یادگیری با خودتان صبور باشید.

سخن آخر

به طور خلاصه، جوشکاری آرگون یکی از روش‌های بسیار مؤثر و کارآمد در صنعت جوشکاری است که با استفاده از گاز آرگون به عنوان محافظ، امکان ایجاد اتصالات با کیفیت بالا و خالص را فراهم می‌آورد. این فرایند، با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در انواع مختلفی از صنایع به کار می‌رود و نقش بسیار مهمی در تولید محصولات با کیفیت و مقاومت بالا دارد.