آیا تا به حال با چالش‌هایی مواجه شده‌اید که کیفیت نهایی جوش شما را تحت تاثیر قرار داده و شما را از رسیدن به یک اتصال بی‌نقص باز دارد؟ جوشکاری با گاز محافظ تنگستن (TIG) که در ایران با نام جوش آرگون شناخته می‌شود، فرآیندی دقیق و بسیار حساس بوده که به مهارت بالایی نیاز دارد. 

با این وجود، حتی جوشکاران بسیار ماهر نیز گاهی با مشکلاتی روبرو می‌شوند که می‌تواند نتیجه کار را به کلی دستخوش تغییر کند. درک این مشکلات و دانستن راه‌حل‌های آن‌ها، مرز بین یک جوشکار متوسط و یک متخصص واقعی را مشخص می‌کند. در این مقاله از مجله دیانی ماشین، قصد داریم به شکلی عمیق و کاربردی، مشکلات رایج در جوش آرگون را بررسی نموده و راه‌حل‌های عملی برای هر یک ارائه دهیم.

چرا جوشکاری TIG گاهی چالش‌برانگیز است؟

جوشکاری TIG در راستای نیاز به دقت بالا و ظاهر تمیز جوش، در صنایع حساس مثل هوافضا، تجهیزات پزشکی و خودروسازی کاربرد فراوانی دارد اما همین دقت بالا، آن را به فرآیندی حساس تبدیل می‌سازد. 

کوچکترین خطا در تنظیمات، آماده‌سازی یا تکنیک اجرا، می‌تواند منجر به عیوب جدی گردد. برخلاف سایر روش‌های جوشکاری که ممکن است برخی خطاها را بپوشانند، در جوش آرگون هر اشتباهی خود را به وضوح نمایان می‌سازد. 

عواملی نظیر خلوص گاز محافظ، تمیزی سطح کار، زاویه تورچ و سرعت حرکت، همه و همه باید در هماهنگی کامل باشند تا یک جوش بی‌نقص ایجاد شود.

1. تخلخل (Porosity)

تخلخل یکی از شایع‌ترین عیوب در جوشکاری TIG محسوب می‌شود. این مشکل به صورت حفره‌های کوچک یا بزرگ در سطح یا داخل فلز جوش ظاهر شده و منجر به کاهش استحکام مکانیکی اتصال را به شدت کاهش می‌دهد.

دلایل اصلی بروز تخلخل

• آلودگی گاز محافظ: نشت هوا به داخل شلنگ گاز یا استفاده از گاز آرگون با خلوص پایین، موجب ورود نیتروژن و اکسیژن به حوضچه جوش مذاب می‌شود. این گازها در زمان انجماد محبوس شده و تخلخل ایجاد می‌نمایند.
• جریان ناکافی گاز: در صورتی که دبی گاز محافظ کم باشد، حوضچه جوش به خوبی از اتمسفر محافظت نمی‌شود.
• وزش باد: جوشکاری در محیط‌های باز یا در معرض جریان هوا، گاز محافظ را پراکنده نموده و اثربخشی آن را از بین می‌برد.
• آلودگی سطح قطعه کار: وجود رنگ، روغن، گریس، زنگ‌زدگی یا رطوبت روی سطح فلز پایه، در حین جوشکاری می‌سوزد و گازهایی تولید می‌کند که منجر به ایجاد حفره در جوش می‌شوند.
• فاصله زیاد تورچ تا قطعه: در صورتی که نازل تورچ فاصله زیادی از سطح کار داشته باشد، پوشش گاز محافظ ضعیف شده و هوا با حوضچه مذاب ترکیب می‌گردد.

راه‌حل‌های عملی

• بررسی سیستم گازرسانی: از عدم وجود نشتی در شلنگ‌ها و اتصالات مطمئن شوید. همواره از گاز آرگون با خلوص بالا (حداقل 99.995٪) استفاده کنید.
• تنظیم صحیح دبی گاز: دبی گاز را متناسب با آمپراژ و سایز سرامیک نازل تنظیم نمایید. یک قانون سرانگشتی خوب، تنظیم دبی بین 10 تا 15 لیتر بر دقیقه است.
• آماده‌سازی دقیق سطح: پیش از شروع جوشکاری، سطح قطعه کار را با استفاده از برس سیمی استیل ضدزنگ و حلال‌های مناسب کاملاً تمیز کنید.
• حفظ فاصله مناسب: فاصله نوک الکترود تنگستن تا قطعه کار را حدود 1.5 تا 3 میلی‌متر نگه دارید.
• ایجاد محافظ در برابر باد: در صورت جوشکاری در فضای باز، از بادگیر یا یک محافظ فیزیکی استفاده نمایید.

2. آخال تنگستن (Tungsten Inclusion) در جوش آرگون

یکی از مشکلاتی که کیفیت و استحکام جوش را تحت تاثیر قرار می‌دهد، ورود ذرات الکترود تنگستن به داخل حوضچه جوش است. این ناخالصی‌ها نقاط تمرکز تنش ایجاد نموده و می‌توانند منجر به شکست زودرس اتصال گردند.

دلایل وقوع

• تماس نوک الکترود با حوضچه مذاب: این شایع‌ترین دلیل است. در صورتی که جوشکار به صورت تصادفی نوک تنگستن را وارد فلز مذاب نماید، ذراتی از آن جدا شده و در جوش باقی می‌ماند.
• آمپراژ بیش از حد: استفاده از جریان بسیار بالا نسبت به قطر الکترود، منجر به ذوب شدن نوک تنگستن و پاشش آن به داخل حوضچه جوش می‌شود.
• آلودگی الکترود: در صورتی که نوک تنگستن آلوده باشد، پایداری قوس به هم خورده و احتمال جدا شدن ذرات بالا می‌رود.
• پولاریته نامناسب: استفاده از پولاریته DCEN (الکترود منفی) برای اکثر فلزات صحیح است. استفاده از DCEP (الکترود مثبت) در فولاد یا استیل، باعث گرم شدن بیش از حد الکترود می‌شود.

راه‌حل‌ها و پیشگیری

• حفظ فاصله قوس: مهارت خود را در کنترل فاصله نوک الکترود از حوضچه مذاب بالا ببرید.
• انتخاب صحیح الکترود و آمپراژ: از جداول استاندارد برای انتخاب قطر الکترود متناسب با آمپراژ مورد نیاز کمک بگیرید.
• تیز کردن صحیح الکترود: نوک الکترود را به صورت طولی و کاملا تمیز تیز نمایید. در صورت آلودگی، بلافاصله جوشکاری را متوقف ساخته و نوک آن را مجددا تیز یا تعویض کنید.
• بررسی تنظیمات پولاریته: مطمئن شوید که دستگاه جوش روی پولاریته صحیح (اغلب DCEN) تنظیم شده باشد.

3.  اعوجاج و پیچیدگی (Distortion)

حرارت ورودی بالا در فرآیند جوشکاری منجر به انبساط و انقباض نامتوازن فلز شده و می‌تواند منجر به خمیدگی یا پیچیدگی قطعه کار شود. این مشکل در ورق‌های نازک شایع‌تر است.

عوامل موثر

• حرارت ورودی بیش از حد: استفاده از آمپراژ بالا یا سرعت حرکت پایین، گرمای زیادی به قطعه وارد می‌سازد.
• طراحی نامناسب اتصال: عدم استفاده از خال جوش‌های کافی برای مهار قطعه.
• توالی جوشکاری نادرست: جوشکاری نامتوازن یک سمت قطعه می‌تواند سبب کشیدگی و اعوجاج شود.

راهکارهای کنترل اعوجاج

• بهینه‌سازی پارامترها: سرعت جوشکاری را بالا برده و از حداقل آمپراژ ممکن برای نفوذ کافی استفاده نمایید.
• استفاده از قید و بست‌ها: قطعه کار را با استفاده از گیره‌ها و فیکسچرها محکم در جای خود مهار کنید.
• خال جوش زدن: پیش از جوشکاری کامل، قطعات را با فواصل منظم به یکدیگر خال جوش بزنید.
• تکنیک جوشکاری متناوب: از تکنیک‌هایی مثل جوشکاری گام به عقب (Backstep) یا جوشکاری متقارن به منظور توزیع یکنواخت حرارت استفاده کنید.
• استفاده از هیت سینک: قرار دادن صفحات مسی یا آلومینیومی در پشت درز جوش، به جذب حرارت اضافی کمک بسزایی می‌کند.

سخن پایانی

تسلط بر فرآیند جوش آرگون نیازمند تمرین و تکرار و دانش فنی است. مشکلاتی که در این مقاله بررسی شد، جزئی جدایی‌ناپذیر از این فرآیند به شمار می‌روند اما نکته کلیدی این است که هر عیب در جوش، یک پیام به همراه دارد. 

تخلخل از آلودگی می‌گوید، ترک از تنش یا ترکیب نامناسب خبر می‌دهد و اعوجاج، فریاد حرارت ورودی بیش از حد است. با درک درست این مشکلات و چالش‌ها و استفاده از راه‌حل‌های ارائه شده، شما نه تنها کیفیت کار خود را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهید، بلکه به درک عمیق‌تری از علم و هنر جوشکاری دست پیدا می‌کنید.

سوالات متداول مشکلات رایج در جوش آرگون

1. چرا قوس جوشکاری TIG ناپایدار است و منحرف می‌شود؟

این مشکل که به سرگردانی قوس معروف است، اغلب در راستای میدان‌های مغناطیسی باقیمانده در قطعه کار، کثیف بودن سطح کار یا طولانی بودن بیش از حد قوس رخ می‌دهد. برای رفع آن، قطعه را دی‌مگنتایز کنید، سطح را به طور کامل تمیز نمایید و طول قوس را کوتاه نگه دارید.

2. علت آبی یا رنگین کمانی شدن بیش از حد جوش استیل چیست؟

این تغییر رنگ ناشی از اکسیداسیون سطح جوش در حین سرد شدن است و حاکی از آن است که پوشش گاز محافظ خیلی زود از روی جوش داغ برداشته شده است. برای حل این مشکل، جریان گاز پس از خاموش شدن قوس را افزایش دهید.

3. چگونه می‌توان از سوختگی و سوراخ شدن ورق‌های نازک جلوگیری کرد؟

از آمپراژ پایین‌تر، سرعت حرکت بالاتر و الکترود تنگستن با قطر کمتر استفاده نمایید. تکنیک جوشکاری پالسی (Pulsed TIG) نیز به منظور کنترل حرارت ورودی در قطعات نازک بسیار موثر است.

4. فرق بین الکترود تنگستن قرمز و سبز چیست؟

تنگستن سبز (WP) به منظور جوشکاری آلومینیوم با جریان AC استفاده می‌شود و نوک آن به صورت کروی درمی‌آید. تنگستن قرمز (WT20) حاوی 2٪ توریم است که شروع قوس را در جریان DC آسان‌تر نموده و ظرفیت حمل جریان بالاتری دارد. این نوع برای جوشکاری فولاد و استیل مناسب است اما به دلیل رادیواکتیو بودن جزئی توریم، استفاده از جایگزین‌هایی مانند لانتان‌دار (طلایی) یا سریم‌دار (خاکستری) در حال افزایش است.