جوشکاری آرگون (Gas Tungsten Arc Welding) که به اختصار GTAW و با نام دیگر TIG (Tungsten Inert Gas) نیز شناخته می‌شود، یک فرآیند جوشکاری قوسی است که در آن از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی برای ایجاد قوس الکتریکی و حرارت لازم برای ذوب و اتصال قطعات فلزی استفاده می‌شود. در این روش، یک گاز محافظ بی‌اثر (معمولاً آرگون) از ناحیه جوشکاری در برابر آلودگی‌های اتمسفری محافظت می‌کند. جوش آرگون به دلیل دقت بالا، کیفیت جوش عالی و قابلیت جوشکاری طیف گسترده‌ای از فلزات، در صنایع مختلفی از جمله هوافضا، خودروسازی، پزشکی، غذایی و هسته‌ای کاربرد دارد.
اصول و مبانی جوش آرگون:
در فرآیند جوش آرگون، یک قوس الکتریکی بین الکترود تنگستن (که به عنوان کاتد عمل می‌کند) و قطعه کار (که به عنوان آند عمل می‌کند) ایجاد می‌شود. گرمای حاصل از این قوس، باعث ذوب فلز پایه و فلز پرکننده (در صورت استفاده) می‌شود. گاز آرگون که از طریق تورچ جوشکاری به ناحیه جوشکاری هدایت می‌شود، یک محیط محافظ ایجاد می‌کند و از اکسیداسیون و آلودگی فلز مذاب جلوگیری می‌کند.
تجهیزات جوش آرگون:
- منبع تغذیه: منبع تغذیه وظیفه تامین جریان و ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد قوس الکتریکی را بر عهده دارد. منابع تغذیه جوش آرگون معمولاً از نوع جریان ثابت (Constant Current) هستند و قابلیت تنظیم جریان و ولتاژ را دارند.
- تورچ جوشکاری: تورچ جوشکاری وسیله‌ای است که الکترود تنگستن، گاز محافظ و جریان جوشکاری را به ناحیه جوشکاری هدایت می‌کند. تورچ‌های جوشکاری در دو نوع هوا خنک و آب خنک موجود هستند.
- الکترود تنگستن: الکترود تنگستن یک الکترود غیرمصرفی است که از جنس تنگستن یا آلیاژهای تنگستن ساخته می‌شود. انواع مختلفی از الکترودهای تنگستن با خواص و کاربردهای متفاوت وجود دارد.
- گاز آرگون: گاز آرگون یک گاز بی‌اثر است که از ناحیه جوشکاری در برابر آلودگی‌های اتمسفری محافظت می‌کند.
- سیم جوش (فلز پرکننده): در برخی از کاربردها، از سیم جوش برای پر کردن شکاف‌ها و افزایش استحکام جوش استفاده می‌شود.
- رگولاتور گاز: رگولاتور گاز وظیفه تنظیم فشار گاز آرگون خروجی از کپسول را بر عهده دارد.
- کابل‌ها و اتصالات: کابل‌ها و اتصالات برای انتقال جریان و گاز از منبع تغذیه به تورچ جوشکاری استفاده می‌شوند.
پارامترهای جوشکاری:
پارامترهای جوشکاری نقش مهمی در کیفیت و استحکام جوش دارند. مهمترین پارامترهای جوشکاری در جوش آرگون عبارتند از:
- جریان جوشکاری: جریان جوشکاری میزان حرارت ورودی به قطعه کار را تعیین می‌کند. جریان جوشکاری باید متناسب با نوع فلز، ضخامت قطعه کار و نوع اتصال انتخاب شود.
- ولتاژ قوس: ولتاژ قوس فاصله بین الکترود تنگستن و قطعه کار را تعیین می‌کند.
- سرعت جوشکاری: سرعت جوشکاری سرعت حرکت تورچ جوشکاری بر روی قطعه کار را تعیین می‌کند.
- قطر الکترود: قطر الکترود باید متناسب با جریان جوشکاری انتخاب شود.
- نرخ جریان گاز محافظ: نرخ جریان گاز محافظ باید به اندازه‌ای باشد که بتواند به طور کامل ناحیه جوشکاری را از آلودگی‌های اتمسفری محافظت کند.
- زاویه تورچ: زاویه تورچ باید به گونه‌ای باشد که بتواند به طور موثر ناحیه جوشکاری را پوشش دهد و از ایجاد عیوب جوشکاری جلوگیری کند.
تکنیک‌های جوشکاری:
تکنیک‌های جوشکاری مختلفی برای جوش آرگون وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. برخی از رایج‌ترین تکنیک‌های جوشکاری عبارتند از:
- تکنیک فوروارد (Forward Technique): در این تکنیک، تورچ جوشکاری به سمت جلو حرکت می‌کند و فلز پرکننده در جلوی قوس الکتریکی قرار می‌گیرد.
- تکنیک بک وارد (Backward Technique): در این تکنیک، تورچ جوشکاری به سمت عقب حرکت می‌کند و فلز پرکننده در پشت قوس الکتریکی قرار می‌گیرد.
- تکنیک پالس (Pulse Technique): در این تکنیک، جریان جوشکاری به صورت پالس‌های متناوب تنظیم می‌شود. این تکنیک برای جوشکاری فلزات نازک و حساس به حرارت مناسب است.
کاربردهای جوش آرگون:
جوش آرگون به دلیل دقت بالا و کیفیت جوش عالی، در صنایع مختلفی کاربرد دارد. برخی از مهمترین کاربردهای جوش آرگون عبارتند از:
- جوشکاری فولادهای ضد زنگ
- جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن
- جوشکاری منیزیم و آلیاژهای آن
- جوشکاری تیتانیوم و آلیاژهای آن
- جوشکاری مس و آلیاژهای آن
- جوشکاری نیکل و آلیاژهای آن
- جوشکاری لوله‌ها و مخازن تحت فشار
- جوشکاری قطعات حساس و دقیق در صنایع هوافضا، پزشکی و هسته‌ای
عیوب جوشکاری و راه‌های پیشگیری:
مانند سایر روش‌های جوشکاری، جوش آرگون نیز ممکن است با عیوبی همراه باشد. برخی از رایج‌ترین عیوب جوشکاری در جوش آرگون عبارتند از:
- تخلخل (Porosity)
- ترک (Cracking)
- ذوب ناقص (Lack of Fusion)
- نفوذ ناقص (Lack of Penetration)
- ناخالصی‌های تنگستن (Tungsten Inclusions)
- تغییر شکل (Distortion)
برای جلوگیری از ایجاد عیوب جوشکاری، باید پارامترهای جوشکاری را به درستی تنظیم کرد، از تکنیک‌های جوشکاری مناسب استفاده کرد و قطعات کار را قبل از جوشکاری به طور کامل تمیز کرد.
نکات ایمنی:
جوشکاری آرگون یک فرآیند خطرناک است و باید نکات ایمنی را به طور کامل رعایت کرد. برخی از مهمترین نکات ایمنی در جوشکاری آرگون عبارتند از:
- استفاده از تجهیزات حفاظت فردی (PPE) شامل ماسک جوشکاری، دستکش، لباس کار و کفش ایمنی.
- تهویه مناسب محل جوشکاری برای جلوگیری از استنشاق گازهای سمی.
- جلوگیری از آتش‌سوزی با دور نگه داشتن مواد قابل اشتعال از ناحیه جوشکاری.
- حفاظت از چشم در برابر اشعه ماوراء بنفش با استفاده از ماسک جوشکاری مناسب.
نتیجه‌گیری:
جوش آرگون یک فرآیند جوشکاری دقیق و کارآمد است که در صنایع مختلفی کاربرد دارد. با رعایت نکات ایمنی و استفاده از تکنیک‌های جوشکاری مناسب، می‌توان جوش‌هایی با کیفیت و استحکام بالا ایجاد کرد.