آشنایی با جوشکاری مس

مس یکی از فلزات رنگین است که جوشکاری با آن جز جوشکاری فلزات رنگین محسوب می شود. این فلز به قدری انعطاف پذیر است که برای ماشین کاری با آن نیاز به اضافه کردن آلیاژ های مختلف می باشد. آلومینیوم، نیکل، روی، قلع و سیلیکون مناسب ترین عناصر آلیاژی برای مس هستند. زمانی که می خواهید شروع به جوشکاری مس کنید باید اقداماتی انجام دهید که یک جوش با کیفیت و مطمئن داشته باشید در این مقاله قصد داریم به توضیح در مورد جوشکاری مس بپردازیم. با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.  

آشنایی با فلز مس

مس، عنصری با نماد  cu و عدد اتمی ۲۹ در جدول تناوبی عناصر است. از خواص این فلز می‌توان به چکش‌خواری و رسانایی بالای حرارتی و الکتریکی اشاره کرد. یک سطح خالص این فلز، رنگی صورتی نارنجی دارد. از مس به عنوان هادی گرما و الکتریسیته یاد می‌شود و علاوه بر این، برای تولید آلیاژهای فلزی همچون نقره استرلینگ، «کوپرونیکل» (Cupronickel) در ضرب سکه و «کنستانتن» (Constantan) در ساخت «کرنش‌سنج» (Strain Gauges) از این عنصر بهره می‌گیرند.

مس یکی از فلزات پرکاربرد در صنایع برق، لوله کشی و غیره می باشد که آلیاژ های آن به دلیل مقاومت بالا و استحکام زیاد در برابر خوردگی، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

فلز مس رسانای بسیار خوبی در ارتباط با حرارت و همینطور جریان الکتریسیته است و این موضوع باعث می‌ شود که از آن برای صنایع برق و همینطور ساخت ظروف و یا لوازم انتقال حرارت در کارخانجات استفاده شود. همچنین به علت مقاومت بالای فلز مس و آلیاژهای آن در برابر سایش و خوردگی از آن در صنعت لوله کشی در ساخت لوله استفاده می شود.

آنچه در ادامه این مقاله می خوانید:

آشنایی با جوشکاری مس

الزامات جوشکاری مس

نکته مهم درباره جوشکاری مس

انواع روش های جوشکاری مس

    جوشکاری میگ  یاجوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ

   جوشکاری تیگ  یا جوشکاری قوس محافظ با گاز تنگستن 

   جوشکاری مس با برق یا الکترود دستی

نحوه اتصال مس به سایر فلزات

مزایا و معایب جوشکاری مس

جمع بندی

کلام احسان

آشنایی با جوشکاری مس

فعالیت هایی که با فلز مس انجام می‌ شود مانند جوشکاری مس ، نیازمند مهارت و آموزش می باشد و کاربر جوشکار، باید قبل از انجام عملیات جوشکاری با مس ، شناخت مناسب و کاملی از این فلز و نحوه انجام جوشکاری بر روی آن داشته باشند تا از خطرات احتمالی کاسته و با کیفیت بهتری جوشکاری را انجام دهند تا نتیجه کار زیباتر و بهتر شود.

الزامات جوشکاری مس

برای انجام جوشکاری مس نیاز است تا مراحل را به صورت کامل طی شود و انجام درست و کامل این مراحل ، در ارتقاء سطح کیفیت جوش نهایی بی تاثیر نیست. در ادامه به بررسی مراحل اولیه جوشکاری مس خواهیم پرداخت.

مرحله اول: اطمینان از ایمنی

هنگامی که به دنبال جوشکاری مس به تنهایی هستید، اولین کاری که باید انجام دهید این است که ایمنی خود را تضمین کنید. مهم نیست که چه فلزی را جوش می دهید، قبل از شروع جوشکاری باید اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید. عدم انجام این کار می تواند شما را در معرض خطر آسیب قرار دهد.
بنابراین، قبل از شروع جوشکاری مس، چه اقدامات احتیاطی ممکن را می توانید انجام دهید؟ شما باید وسایل ایمنی بپوشید، مطمئن شوید که هیچ چیز قابل اشتعال در اطراف شما وجود ندارد و در یک منطقه تمیز یا منطقه ای عاری از مواد خارجی کار کنید.
انجام اقدامات احتیاطی به ویژه هنگام جوشکاری مس مهم است. این به این دلیل است که مس یک رسانای فوق العاده خوب الکتریسیته است و اگر با دست خالی با فلز کار کنید، ممکن است دچار شوک الکتریکی شوید.

 مرحله دوم: آماده سازی سطح

نکته مهم در انجام جوشکاری مس، این است که سطحی که میخواهیم جوشکاری کنیم، عاری از هرگونه آلودگی و زنگ زدگی باشد. در حین جوشکاری، اکسیدهایی ایجاد می شود که باید بعد از هر پالس، پاک شوند .

مرحله سوم: پیش گرم کردن

فلز مس به دلیل رسانایی، حرارت را به محیط اطراف ، با سرعت بیشتری انتقال می دهد.به همین دلیل پیش گرم کردن در جوشکاری مس لازم و ضروری می باشد. پیش‌گرم کردن در ضخامت بیش از 2 میلی‌متر ضروری است. هر چه فلز مس ضخیم تر باشد،نیاز به گرمای بیشتری است اما فراموش نکنید که گرمای وارد شده در حدی نباشد که ماده شکل خود را از دست بدهد.

همچنین دمای پیش گرمایش تا پایان جوشکاری باید اعمال شود در غیر این صورت دما کاهش می یابد و فلز ترک می خورد.

مرحله چهارم: تنظیم شعله

کیفیت جوش مس ارتباط مستقیمی با انتخاب شعله دارد. بهترین شعله، شعله خنثی می باشد یعنی  شعله ای که به گونه ای تنظیم شده است که مقادیر یکسان استیلن و اکسیژن با سرعت یکسان مخلوط شوند.

مرحله پنجم: انتخاب ماده پرکننده ( فیلر مناسب)

برای ایجاد یک جوش با کیفیت با استحکام بالا، انتخاب ماده پرکننده بسیار مهم است.  انتخاب بهترین فیلر متریال برای جوشکاری مس به مقاومت فلز در برابر خوردگی، مقدار استحکام لازم برای اتصال، دمای سرویس و هزینه بستگی دارد.

یکی از بهترین گزینه‌ها، انتخاب ماده پرکننده متشکل از سیلیسیم و منگنز به‌عنوان اکسید زدا است. این ماده برای انواع روش‌های جوشکاری از قبیل GMAW، GTAW و MMAW مناسب است. بااین‌حال، ماده پرکننده‌ای که اغلب پیشنهاد می‌شود و برای جوشکاری انواع آلیاژهای مسی استفاده می‌شود، ERCu و ERCuSi-A هستند.

مرحله ششم: انتخاب گاز محافظ

به‌طورکلی، گاز محافظ مناسب برای جوشکاری مس، گازهای هلیوم و آرگون یا مخلوطی از هر دو آن‌هاست. انتخاب از بین این گازها به ضخامت قطعه کار بستگی دارد. با این اوصاف، گاز محافظی که امروزه به‌طور فزاینده‌ای برای جوشکاری مس مورداستفاده قرار می‌گیرد، گاز متشکل از ۱۰۰ درصد هلیوم است.

مرحله هفتم: استفاده از مس بدون اکسیژن

در زمان جوشکاری مس، از مسی استفاده کنید که ترجیحا بدون اکسیژن باشد زیرا وجود اکسیژن به هنگام جوشکاری، باعث اکسیداسیون می شود و مس تغییر رنگ می دهد.

البته فلز مس حدود 0.02 % ( دوصدم درصد ) اکسیژن دارد که باید به آن توجه داشت.

نکته مهم درباره جوشکاری مس

خنک کردن سریع جوش باعث می‌شود که جوش شما ترک بخورد یا بشکند. خنک شدن آرام و خنک شدن جوشی که پیش‌گرمایش هم داشته بهترین گزینه است. اگر در داخل خانه یا ساختمان جوشکاری می‌کنید اجازه دهید تا هوای آزاد جوش را خنک کند. زمان جوشکاری در هوای سرد، مس تازه جوش خورده را عایق کنید و رویش را بپوشانید تا ترک نخورد. ساده‌ترین راه برای آرام خنک کردن مس، استفاده از یک روکش یا پوشش پشم‌شیشه‌ایست. روش دیگر این است که دور مس کیسه‌های شن و ماسه قرار دهید و از افت حرارت سریع جلوگیری کنید. این نکته را بخاطر داشته باشید که هرگز نباید آب یخ را برای روی نقطه تازه جوش خورده بریزید. صبر کنید تا به آرامی جوش خودش خنک شود.

انواع روش های جوشکاری مس

جوشکاری مس به روش های مختلفی انجام می شود از جمله این روش ها موارد زیر است که به ترتیب هر یک را توضیح می دهیم.

* جوشکاری میگ یا جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ

* جوشکاری تیگ یا جوشکاری قوس محافظ با گاز تنگستن 

*جوشکاری برقی یا الکترود دستی

در ادامه این مقاله به توضیح در مورد هرکدام خواهیم پرداخت.

جوشکاری میگ یا جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ

در جوشکاری مس به روش GMAV از الکترود به عنوان ماده پرکننده استفاده می شود. یک سیم از جنس ERCU  با سرعتی که کاربر وارد می کند به طور خودکار و پیوسته استفاده می شود یک تنظیم کننده برای تغذیه گاز محافظ وجود دارد. اصولا مخلوط گاز با توجه به ضخامت مس تعیین می شود. اگر تا شش میلی متر باشد از آرگون و اگر بیشتر از شش میلی متر باشد، از مخلوط هلیوم و آرگون استفاده می شود.

جوشکاری تیگ یا جوشکاری قوس محافظ با گاز تنگستن  

در این روش برای گرم کردن و ذوب شدن مس و مواد پر کننده از قوس الکتریکی استفاده می شود. زمانی که حوضچه جوش ذوب می شود و در حال سرد و جامد شدن است با وارد کردن گاز محافظ آرگون یا هلیوم، در نوک تورچ از آن محافظت می شود. در این روش جوشکاری از یک الکترود تنگستن غیر مصرفی برای اتصال جوش و از سیم پر کننده جدا استفاده می شود هم چنین نیازی به ماده پر کننده نیست.

با این روش می توان قطعات مسی تا ضخامت ۱۶ میلی متر را جوش داد. پر کننده ای که مناسب برای این روش است فلزی است که شبیه به فلز پایه باشد. اگر مقاطع مسی ضخامت ۱.۶ میلی متر را داشته باشد گاز محافظ آرگون مناسب است و اگر ضخامت بیشتر داشته باشد از مخلوط هلیوم و آرگون استفاده می شود. به همین علت به این روش، جوشکاری مس با آرگون نیز می گویند. مخلوط این دو گاز باعث می شود سرعت حرکت بالاتر و عمق نفوذ بیشتر باشد. درصد مناسبی که این دو ماده باید با یکدیگر مخلوط شوند هلیوم ۲۵ درصد و آرگون ۷۵ درصد است.

جوشکاری مس با برق یا الکترود دستی

برای اتصال مس به سایر فلزات روش های مختلف از جمله لحیم کاری و… وجود دارد. یکی از متدوال ترین روش های جوشکاری است که نیاز به دستگاه اینورتر می باشد. دستگاه های جوش با منبع برق AC  یا  DC کار می کنند و می توانیم بگوییم برای جوشکاری مس به برق نیاز می باشد نکته مهم در زمان جوشکاری با مس این است که فلز مس جریان برق کمتری استفاده می کند چرا که فلزی نرم است و برای ذوب آن نیاز به انرژی کمتری است.

جوشکاری مس با برق یا جوشکاری الکترود دستی معمولا برای کارهای تعمیرات کوچک انجام میشود. در جوشکاری مس با برق از جریان یکنواخت با قطب معکوس استفاده شده و قطعه قبل از اتصال پیش گرم میشود. دمای پیش گرم قبل از جوشکاری مس با برق ، در ضخامت های بالای 3 میلیمتر به 260 درجه سانتی گراد یا بیشتر میرسد. سیم جوش مس در جوشکاری مس با برق ، به صورتی تولید میشود که دارای مقدار کافی عناصر اکسیژن زدا باشد.

در جوشکاری مس با برق ، از سیم جوش مس پوشش دار ساخته شده از مس خالص یا دارای عناصر آلیاژی استفاده میشود. عناصر آلیاژی معمول در سیم جوش مس شامل قلع ، سیلیسیم ، آلومینیوم و نیکل میشود. سیم جوش مس – قلع دارای درصد کمی فسفر به عنوان عنصر اکسیژن زدا است. سیم جوش مس – سیلیسیم پرکاربرد ترین سیم جوش مس استفاده شده در انواع فرایندهای اتصال دهی مس است. ضخامت سیم جوش مس در جوشکاری مس با برق از 2.4 تا 4.8 میلیمتر متغیر است.

نحوه اتصال مس به سایر فلزات

حال که با سه روش اصلی جوشکاری مس آشنا شدید؛ نوبت به آن می رسد که با نحوه اتصال و سایر مدل های جوشکاری مس که می توان مس را به سایر فلزات متصل کرد نیز آشنا شوید.

جوشکاری مس به برنج

جوش و اتصال دادن این فلز به برنج در صنایع مختلف کاربرد دارد و به دلیل اینکه دو ماده هم جنس هم نیستند می توانید از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده کنید.

جوشکاری مس به قلع

یکی از مشکلات رایج در این نوع جوشکاری ترک خوردن فلز جوش است. برای اتصال این فلز به قلع از جوشکاری GMAW استفاده می شود و لایه برداری داغ فلز جوش موجب کاهش این ترک خوردگی ها می شود و حوضچه باید در سرعت کوچک باشد.

جوشکاری مس به استیل

برای اتصال این دو قطعه به یکدیگر می توان از جوشکاری تیگ، میگ و نقطه ای استفاده کرد.

مزایا و معایب جوشکاری مس

همان طور که گفتیم برای جوشکاری مس روش های گوناگونی وجود دارد و آن ها را نام بردیم. برای دانستن مزایا و معایب جوشکاری با مس باید جوشکاری میگ و تیگ و … را به طور کامل بشناسید.

برای مثال یکی از معایب جوشکاری co2 ، اتلاف گاز، تجهیزات پرهزینه و مزایای آن سرعت بالا و اتصال فلزات مغناطیسی و غیر مغناطیسی است. از معایب جوشکاری تیگ می توان مدت زمان طولانی و عدم استفاده از آن برای جوشکاری های ضخیم اشاره کرد و از مزایای آن می توان به دقت و مقاومت در برابر خوردگی بالای آن اشاره شود. به طور کلی با دانستن مزایا و معایب هر یک از جوشکاری های نام برده شده می توانید مزایا و معایب جوشکاری با مس را نیز بشناسید.

جمع بندی

جوشکاری مس و آلیاژهای آن به‌صورت ورق و لوله یکی از فرآیندهای مهم در صنایع مختلف است. روش‌های جوشکاری GTAW، GMAW و MMAW روش‌های متداول جوشکاری آلیاژهای مس هستند. انتخاب بهترین روش از بین روش‌های موجود، به ضخامت قطعه کار، دمای سرویس، نوع آلیاژ جوش و غیره بستگی دارد.

کلام احسان:

در این مقاله سعی کردیم انواع روش های جوشکاری برای فلز مس را مورد بررسی قرار دهیم. برای اینکه بتوانید یک دستگاه جوشکاری با کیفیت خریداری کنید در ابتدا باید ضخامت مس و نوع جوشکاری خود را مشخص کنید. سپس به آمپر خروجی و ولوم ها و کلیدهای موجود بر روی دستگاه دقت کنید که متناسب با خروجی که می خواهید داشته باشید،باشد.

برای مشاوره خرید دستگاه با مشاوران ما در گروه صنعتی احسان تماس حاصل فرمایید.

از این که با ما در این مقاله همراه بودید متشکریم.