جوشکاری آرگون، که با نام‌های TIG یا GTAW نیز شناخته می‌شود، یکی از دقیق‌ترین و تمیزترین فرایندهای جوشکاری قوسی است. در این روش، از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی و گاز محافظ آرگون (یا مخلوط آن) برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده می‌شود. اگرچه می‌توان برخی اتصالات نازک را بدون ماده پرکننده جوش داد، اما در بسیاری از موارد برای پر کردن شکاف، افزایش استحکام یا تطابق خواص متالورژیکی، استفاده از انواع سیم جوش آرگون (فیلر) ضروری است. انتخاب صحیح این فیلر، نقشی حیاتی در کیفیت، استحکام و ظاهر نهایی جوش ایفا می‌کند.
سیم جوش آرگون، که به آن فیلر جوشکاری TIG نیز می‌گویند، یک میله یا سیم فلزی است که به صورت دستی یا اتوماتیک به حوضچه مذاب جوش اضافه می‌شود. این ماده با فلز پایه ذوب شده و پس از انجماد، اتصال جوشی را تشکیل می‌دهد. مهم است که سیم جوش آرگون را با الکترود تنگستن اشتباه نگیریم؛ الکترود تنگستن فقط قوس را ایجاد می‌کند و مصرف نمی‌شود، در حالی که فیلر برای ساختن بدنه جوش مصرف می‌شود. این فیلرها در آلیاژها و قطرهای مختلف برای کاربردهای گوناگون تولید می‌شوند.
| دسته آلیاژ | شناسه رایج AWS / ISO یا نوع | کاربردهای رایج |
|---|---|---|
| فولاد کم‌کربن (Carbon Steel) |
ER70S-2 (AWS A5.18) |
مصارف عمومی، لوله‌کشی، ورق نازک، مناسب سطوح با کمی آلودگی یا اکسید. مقاومت خوب به تخلخل. |
| ER70S-6 (AWS A5.18) |
پرکاربردترین فیلر فولادی، اکسیژن‌زدایی عالی (سیلیکون و منگنز بالا)، جوشکاری عمومی، سازه، مخازن، ریشه پاس لوله. | |
| ER80S-D2 (AWS A5.28) |
استحکام کششی بالاتر (حدود 80 ksi)، حاوی مولیبدن، مناسب فولادهای کم آلیاژ پراستحکام (مانند 1/2Mo)، لوله‌کشی بخار. | |
| فولاد زنگ‌نزن آستنیتی (Austenitic SS) |
ER308/308L (AWS A5.9) |
جوشکاری استیل 304 و 304L، صنایع غذایی، تجهیزات آشپزخانه، معماری. (L=کربن پایین، مقاومت بهتر به خوردگی بین‌دانه‌ای). |
| ER316/316L (AWS A5.9) |
جوشکاری استیل 316 و 316L، مقاومت عالی به خوردگی شیمیایی و حفره‌ای (مولیبدن‌دار)، صنایع شیمیایی، دریایی، دارویی. | |
| ER309/309L (AWS A5.9) |
جوشکاری فلزات غیر هم‌جنس (استیل به فولاد کربنی)، روکش‌کاری (Cladding)، لایه بافر قبل از لایه‌های مقاوم‌تر. | |
| ER347 (AWS A5.9) |
جوشکاری استیل 321 و 347 (پایدار شده با Ti یا Nb)، مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای در دمای بالا، کاربردهای دما بالا (تا حدود 800°C). | |
| فولاد زنگ‌نزن داپلکس/سوپر داپلکس (Duplex/Super Duplex SS) |
ER2209 (AWS A5.9) |
جوشکاری فولادهای داپلکس (مانند 2205)، استحکام و مقاومت به خوردگی تنشی (SCC) بالا، صنایع نفت و گاز، شیمیایی، سازه‌های دریایی. |
| ER2594 (AWS A5.9) |
جوشکاری فولادهای سوپر داپلکس (مانند 2507)، مقاومت بسیار بالا به خوردگی حفره‌ای و شیاری در محیط‌های کلریدی، آب دریا، نمک‌زدایی. | |
| آلومینیوم (Aluminum) |
ER4043 (AWS A5.10) |
پرکاربردترین فیلر آلومینیوم، حاوی سیلیکون (Si)، سیالیت خوب، مناسب آلیاژهای سری 6XXX و ریختگی، کمتر حساس به ترک گرم، رنگ جوش تیره‌تر. |
| ER5356 (AWS A5.10) |
حاوی منیزیم (Mg)، استحکام و چقرمگی بالاتر از 4043، مناسب آلیاژهای سری 5XXX، رنگ جوش روشن‌تر و نزدیک به فلز پایه، کاربرد دریایی و سازه‌ای. | |
| ER4047 (AWS A5.10) |
حاوی سیلیکون بیشتر (حدود 12%)، نقطه ذوب پایین‌تر، سیالیت عالی، مناسب برای لحیم‌کاری سخت (Brazing)، جوشکاری آب‌بند، تعمیرات قطعات ریختگی پیچیده. | |
| مس و آلیاژهای آن (Copper Alloys) |
ERCu (AWS A5.7) |
جوشکاری مس خالص یا بدون اکسیژن (Oxygen-Free) با هدایت الکتریکی بالا. |
| ERCuSi-A (AWS A5.7) |
سیلیکون برنز؛ جوشکاری مس، برنج، برنز، فولاد گالوانیزه، چدن به مس، روکش‌کاری سطوح فولادی برای مقاومت به خوردگی. | |
| مس-نیکل (Copper-Nickel) |
ERCuNi (AWS A5.7) |
جوشکاری آلیاژهای مس-نیکل (مانند 70/30 و 90/10 CuNi)، مقاومت عالی به خوردگی آب دریا، مبدل‌های حرارتی، لوله‌کشی دریایی، صنایع کشتی‌سازی. |
| آلیاژهای نیکل (Nickel Alloys) |
ERNiCr-3 (AWS A5.14) |
معادل Inconel 82؛ جوشکاری آلیاژهای 600، 601، 800 و اتصال آنها به فولادها، کاربردهای دما بالا، کوره‌ها، صنایع شیمیایی. |
| ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) |
معادل Inconel 625؛ جوشکاری آلیاژ 625، مقاومت عالی به خوردگی و دما بالا (تا حدود 1000°C)، صنایع نفت و گاز، هوافضا، شیمیایی، راکتورها. | |
| ERNiCu-7 (AWS A5.14) |
معادل Monel 60؛ جوشکاری آلیاژهای Monel 400 و R-405، مقاومت خوب به اسید سولفوریک، هیدروفلوریک و آب دریا، شیرآلات و پمپ‌های دریایی. | |
| تیتانیوم (Titanium) |
ERTi-2 (AWS A5.16) |
رایج‌ترین فیلر، جوشکاری تیتانیوم خالص تجاری (گرید 1 تا 4)، مقاومت به خوردگی عالی، هوافضا، شیمیایی، پزشکی (ایمپلنت)، مبدل حرارتی. |
| ERTi-5 (AWS A5.16) |
جوشکاری آلیاژ Ti-6Al-4V (گرید 5)، پرکاربردترین آلیاژ تیتانیوم، استحکام بالا، نسبت استحکام به وزن عالی، هوافضا (بدنه، موتور)، نظامی، ورزشی. | |
| سخت‌پوش‌کاری (Hardfacing) |
CoCr-A (نوع Stellite 6) |
آلیاژ پایه کبالت، مقاومت عالی به سایش، خوردگی و دما بالا، مناسب برای سطوح سیت ولو، ابزارهای برش داغ، تیغه‌های توربین. (نیاز به پیش‌گرمایش دارد) |
| چدن (Cast Iron) |
ERNiFe-CI (AWS A5.15) |
آلیاژ نیکل-آهن (حدود 55% نیکل)، مناسب برای جوشکاری انواع چدن (خاکستری، داکتیل، مالیبل) به ویژه اتصالات چدن به فولاد، قابلیت ماشین‌کاری خوب جوش، تعمیرات بدنه موتور و پمپ. |
مهم‌ترین روش طبقه‌بندی انواع سیم جوش آرگون، بر اساس ترکیب شیمیایی و جنس فلزی است که از آن ساخته شده‌اند. این دسته‌بندی مستقیماً به کاربرد آنها برای جوشکاری فلزات پایه مختلف مربوط می‌شود. انتخاب فیلر با ترکیب شیمیایی سازگار با فلز پایه، اولین و اساسی‌ترین گام برای دستیابی به یک جوش با کیفیت و بدون عیب است. در ادامه به بررسی رایج‌ترین انواع سیم جوش آرگون بر اساس جنس فلز، از جمله فولاد کربنی، فولاد زنگ‌نزن، آلومینیوم، مس و آلیاژهای خاص دیگر می‌پردازیم.
این دسته از انواع سیم جوش آرگون برای اتصال قطعات فولادی کم کربن و کربن متوسط طراحی شده‌اند. کدهای رایج طبق استاندارد AWS شامل ER70S-2 و ER70S-6 می‌شود که تفاوت‌هایی در میزان عناصر اکسیژن‌زدا دارند. این فیلرها به طور گسترده در ساخت سازه‌های فلزی، لوله‌کشی، مخازن تحت فشار و تعمیرات عمومی قطعات فولادی کاربرد دارند.
برای جوشکاری فولادهای ضد زنگ (استنلس استیل)، از فیلرهای هم‌جنس استفاده می‌شود. کدهای پرکاربرد شامل ER308L (برای استیل 304)، ER316L (برای استیل 316 مقاوم به خوردگی) و ER309L (اغلب برای اتصال استیل به فولاد کربنی) هستند. انتخاب صحیح از میان این انواع سیم جوش آرگون برای حفظ مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی اتصال حیاتی است.
| شماره مشخصات AWS | محتوای عمومی دفترچه |
|---|---|
| A5.7 | آلیاژهای مس |
| A5.9 | فولاد ضد زنگ |
| A5.10 | آلیاژهای آلومینیوم |
| A5.12 | الکترودهای تنگستن |
| A5.14 | آلیاژهای نیکل |
| A5.15 | چدن (FCAW) |
| A5.16 | آلیاژهای تیتانیوم |
| A5.18 | فولاد کربنی |
| A5.19 | آلیاژهای منیزیم |
| A5.21 | آلیاژهای سطحی |
| A5.24 | آلیاژهای زیرکونیوم |
| A5.28 | فولاد کم آلیاژ |
| A5.30 | درج‌های مصرفی |
| A5.32 | گازهای محافظ |
این جدول، لیستی از مشخصات AWS (انجمن جوشکاری آمریکا) و محتوای عمومی مرتبط با هر مشخصه را ارائه می دهد. این مشخصات استانداردهایی را برای مواد جوشکاری و فرآیندهای جوشکاری تعیین می کنند.
جوشکاری آلومینیوم با TIG نیازمند فیلرهای خاص خود است. دو کد بسیار رایج ER4043 (حاوی سیلیسیم، مناسب برای ریخته‌گری و کاربرد عمومی) و ER5356 (حاوی منیزیم، استحکام بالاتر و مناسب آلیاژهای سری 5XXX) هستند. انتخاب بین این انواع سیم جوش آرگون به آلیاژ پایه، نیاز به عملیات حرارتی پس از جوش و رنگ نهایی بستگی دارد.
مس و آلیاژهایش (مانند برنج و برنز) نیز با فرایند TIG و فیلرهای مخصوص قابل جوشکاری هستند. کدهای رایج شامل ERCu (برای مس خالص) و ERCuSi-A (سیلیسیم برنز، برای اتصال مس، برنج، برنز و حتی فولاد گالوانیزه) می‌شود. هدایت حرارتی بالای مس، جوشکاری آن را چالش‌برانگیزتر می‌کند و انتخاب دقیق سیم جوش آرگون اهمیت ویژه‌ای دارد.
تیتانیوم به دلیل واکنش‌پذیری بالا با اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن در دماهای بالا، نیازمند جوشکاری بسیار تمیز و محافظت گازی عالی است. فیلرهای تیتانیوم معمولاً با گریدهای مختلف فلز پایه تطابق دارند (مانند ERTi-2 برای تیتانیوم گرید 2). خلوص و تمیزی این انواع سیم جوش آرگون برای جلوگیری از تردی و حفظ خواص منحصر به فرد تیتانیوم ضروری است.
علاوه بر موارد ذکر شده، انواع سیم جوش آرگون برای جوشکاری آلیاژهای پایه نیکل (مانند اینکونل و مونل)، آلیاژهای منیزیم و سایر فلزات خاص نیز وجود دارند. هر کدام از این فیلرها دارای ترکیب شیمیایی منحصر به فردی هستند که برای تطابق با خواص متالورژیکی، مقاومت به خوردگی یا مقاومت در دمای بالای آلیاژ پایه طراحی شده‌اند.
انتخاب سیم جوش آرگون مناسب، فراتر از تطابق صرف جنس فیلر با فلز پایه است. برای تضمین کیفیت و عملکرد مطلوب اتصال جوشی، باید چندین فاکتور کلیدی را در نظر گرفت. این فاکتورها شامل ترکیب دقیق شیمیایی فلز پایه، خواص مکانیکی مورد انتظار از جوش (مانند استحکام کششی و چقرمگی)، شرایط کاری قطعه (مانند دما، فشار و محیط خورنده) و رعایت استانداردهای صنعتی مربوطه (مانند AWS) می‌شود. درک این عوامل به شما کمک می‌کند تا از میان انواع سیم جوش آرگون، بهترین گزینه را برگزینید.
اولین و مهم‌ترین اصل در انتخاب سیم جوش آرگون، سازگاری ترکیب شیمیایی آن با فلز یا فلزات پایه است. در اکثر موارد، فیلری با ترکیب مشابه فلز پایه بهترین گزینه است. اما در شرایط خاص، مانند اتصال فلزات غیر هم‌جنس (مثلاً استیل به فولاد کربنی با ER309L)، ممکن است از فیلری با ترکیب متفاوت برای ایجاد سازگاری متالورژیکی استفاده شود.
علاوه بر تطابق جنس، باید خواص نهایی جوش را در نظر بگیرید. آیا به استحکام کششی بالا، مقاومت به خزش در دمای بالا، چقرمگی در دمای پایین یا مقاومت به خوردگی خاصی نیاز دارید؟ انواع سیم جوش آرگون مختلف، خواص متفاوتی به فلز جوش می‌دهند. انتخاب فیلر باید تضمین کند که اتصال جوشی پاسخگوی نیازهای طراحی و عملکردی قطعه باشد.
شرایطی که قطعه جوشکاری شده در آن کار خواهد کرد (دما، فشار، نوع بارگذاری، محیط خورنده) نقش مهمی در انتخاب فیلر دارد. به عنوان مثال، برای کاربردهای برودتی، فیلری با چقرمگی مناسب در دمای پایین لازم است. برای محیط‌های شیمیایی خورنده، باید از انواع سیم جوش آرگون با مقاومت به خوردگی بالا و سازگار با آن محیط استفاده کرد.
استانداردهایی مانند AWS (American Welding Society) سیستم طبقه‌بندی مشخصی برای انواع سیم جوش آرگون دارند. این کدها (مانند ER70S-6 یا ER316L) اطلاعات دقیقی درباره ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد پیشنهادی فیلر ارائه می‌دهند. آشنایی با این استانداردها و توانایی خواندن مشخصات فنی فیلرها، به انتخاب دقیق و مطمئن کمک شایانی می‌کند.
برای دستیابی به بهترین نتیجه از انواع سیم جوش آرگون، رعایت نکات فنی و نگهداری صحیح ضروری است. مهم‌ترین نکته، حفظ تمیزی مطلق هم سیم جوش و هم سطح فلز پایه است. هرگونه آلودگی مانند چربی، اکسید، رنگ یا رطوبت می‌تواند منجر به عیوب جدی در جوش (مانند تخلخل یا ترک) شود. همچنین، فیلرها باید در محیطی خشک و تمیز، دور از رطوبت و آلودگی نگهداری شوند. استفاده از دستکش تمیز هنگام کار با فیلرها، به ویژه برای فلزات حساس مانند آلومینیوم و تیتانیوم، توصیه می‌شود.
همانطور که دیدیم، دنیای انواع سیم جوش آرگون (فیلرهای TIG) گسترده و متنوع است و انتخاب صحیح آن نقشی کلیدی در موفقیت فرایند جوشکاری TIG دارد. از فیلرهای فولادی و استیل گرفته تا آلومینیوم، مس و آلیاژهای خاص، هر کدام برای کاربرد مشخصی طراحی شده‌اند. با در نظر گرفتن جنس فلز پایه، خواص مورد نیاز، شرایط کاری و استانداردهای مربوطه، می‌توانید بهترین فیلر را انتخاب کرده و اتصالی با کیفیت، مستحکم و بادوام ایجاد نمایید. شناخت دقیق انواع سیم جوش آرگون، مهارت هر جوشکار TIG را ارتقا می‌بخشد.
