همه چیز درباره جوشکاری آرگون TIG

در دنیای پیچیده و دقیق مهندسی و ساخت، روش‌های اتصال فلزات نقشی حیاتی ایفا می‌کنند. در میان این روش‌ها، جوشکاری آرگون به عنوان نمادی از دقت، کیفیت و کنترل بی‌نظیر، جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص داده است. این فرآیند که در صنایع حیاتی همچون هوافضا، تجهیزات پزشکی و پتروشیمی به یک استاندارد طلایی تبدیل شده، توانایی خلق اتصالاتی را دارد که نه تنها از نظر مکانیکی مستحکم، بلکه از نظر ظاهری نیز بی‌نقص هستند.  

پیش از ورود به جزئیات، لازم است ابهام موجود در نام‌گذاری این فرآیند برطرف شود. نام علمی و استاندارد این روش، جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW) است. در سطح بین‌المللی، این فرآیند بیشتر با نام اختصاری TIG (مخفف Tungsten Inert Gas) شناخته می‌شود. با این حال، در ایران به دلیل استفاده غالب و کلیدی از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ اصلی، این روش به طور متداول «جوش آرگون» نام گرفته است.  

اما چه چیزی جوشکاری آرگون را تا این حد دقیق و قابل کنترل می‌سازد و نقش حیاتی گاز آرگون در این فرآیند چیست؟ این مقاله به صورت جامع و تخصصی به این سوال و تمامی جنبه‌های دیگر این تکنیک پیشرفته پاسخ خواهد داد. در ادامه، خواهیم دید که چگونه انتخاب گاز مناسب، به ویژه خلوص آن، تفاوت بین یک جوش معمولی و یک اتصال مهندسی‌شده و بی‌نقص را رقم می‌زند.

جوشکاری آرگون (TIG) چیست؟

جوشکاری TIG یک فرآیند جوشکاری ذوبی است که در آن، حرارت مورد نیاز برای اتصال فلزات از طریق ایجاد یک قوس الکتریکی بین یک الکترود مصرف‌ نشدنی از جنس تنگستن و قطعه کار فلزی تأمین می‌شود. ویژگی بنیادین این روش که آن را از بسیاری فرآیندهای دیگر متمایز می‌کند، غیرمصرفی بودن الکترود آن است. برخلاف روش‌هایی مانند جوشکاری با الکترود دستی یا جوشکاری MIG ، الکترود تنگستن در این فرآیند ذوب نمی‌شود و در حوضچه جوش رسوب نمی‌کند؛ وظیفه اصلی آن صرفاً ایجاد و حفظ یک قوس الکتریکی پایدار و متمرکز است.  

در این فرآیند، اتصال می‌تواند به دو صورت انجام شود:

1. اتوژن: برای اتصال قطعات نازک که لبه‌های آن‌ها به طور کامل بر هم منطبق هستند، می‌توان با ذوب کردن لبه‌های فلز پایه و بدون افزودن هیچ ماده خارجی، جوش را ایجاد کرد.
2. با فلز پرکننده: برای پر کردن شکاف بین دو قطعه، ایجاد استحکام بیشتر در اتصالات ضخیم‌تر، یا اتصال فلزات غیرهمجنس، از یک سیم جوش استفاده می‌شود. این سیم جوش به صورت دستی توسط جوشکار یا به صورت مکانیزه توسط دستگاه به حوضچه مذاب تغذیه می‌شود. این جداسازی منبع حرارت (قوس) از ماده پرکننده (سیم جوش) به جوشکار کنترل بی‌نظیری بر فرآیند می‌دهد.  

نقش آرگون به عنوان گاز محافظ

مهم‌ترین جنبه جوشکاری TIG که کیفیت نهایی را تضمین می‌کند، استفاده از گاز محافظ است. درک چرایی این موضوع، درک ماهیت خود فرآیند است.

چرا گاز محافظ ضروری است؟ قوس الکتریکی در فرآیند TIG دمایی بین 3000 تا 20,000 درجه سانتی‌گراد ایجاد می‌کند. در این دماهای بسیار بالا، فلز مذاب به شدت واکنش‌پذیر می‌شود و تمایل زیادی به ترکیب با گازهای فعال موجود در اتمسفر، به ویژه گاز اکسیژن و گاز نیتروژن دارد. اگر این تماس رخ دهد، نتایج فاجعه‌باری به همراه خواهد داشت:  

• اکسیداسیون: واکنش با اکسیژن باعث تشکیل لایه‌های اکسیدی شکننده در سطح و داخل جوش می‌شود که استحکام اتصال را به شدت کاهش داده و آن را مستعد خوردگی می‌کند.  
• تخلخل: حل شدن نیتروژن در فلز مذاب و سپس خروج آن هنگام انجماد، باعث ایجاد حفرات و منافذ گازی بی‌شماری در ساختار جوش می‌شود. این حفرات مانند یک اسفنج عمل کرده و مقاومت مکانیکی اتصال را به شدت تضعیف می‌کنند.  

برای جلوگیری از این مشکلات، گاز آرگون (Ar) به عنوان یک سپر محافظ عمل می‌کند. آرگون، به عنوان یک گاز نجیب، از نظر شیمیایی کاملاً بی‌اثر است و در شرایط عادی با هیچ عنصر دیگری واکنش نمی‌دهد. این گاز از طریق تورچ جوشکاری به بیرون هدایت شده و یک پوشش محافظ و نامرئی در اطراف الکترود تنگستن، قوس الکتریکی و حوضچه مذاب ایجاد می‌کند. این سپر، هوای اتمسفر را به طور کامل از منطقه جوشکاری دور کرده و از فلز مذاب در برابر آلودگی محافظت می‌کند. موفقیت فرآیند TIG بیش از آنکه به تولید گرما وابسته باشد، به حذف فعالانه و کامل واکنش‌دهنده‌های اتمسفری بستگی دارد.

ویژگی‌های منحصربه‌فرد آرگون:

• بی‌اثر بودن: این ویژگی اصلی‌ترین دلیل استفاده از آرگون است. عدم واکنش با فلز مذاب، کیفیت متالورژیکی و خواص مکانیکی جوش را دست‌نخورده باقی می‌گذارد.  
• چگالی بالا: گاز آرگون حدود 1.4 برابر سنگین‌تر از هوا است. این خاصیت فیزیکی باعث می‌شود که گاز به خوبی روی حوضچه مذاب ته‌نشین شود و یک پوشش محافظ پایدار و مؤثر، به خصوص در وضعیت‌های جوشکاری تخت و افقی ایجاد کند.  
• پایداری قوس: آرگون به دلیل پتانسیل یونیزاسیون مناسب، به ایجاد یک قوس الکتریکی نرم، پایدار و متمرکز کمک می‌کند که کنترل آن برای جوشکار آسان‌تر است و حرارت را به طور دقیق به محل مورد نظر منتقل می‌کند.  

تجهیزات و ملزومات ضروری برای جوشکاری آرگون

برای اجرای موفقیت‌آمیز جوشکاری TIG، مجموعه‌ای از تجهیزات تخصصی مورد نیاز است که هر یک نقش مهمی در کیفیت نهایی ایفا می‌کنند.

نقش منبع تغذیه و اینورترها در جوشکاری آرگون

منبع تغذیه قلب دستگاه جوش است و جریان الکتریکی لازم برای ایجاد قوس را فراهم می‌کند. منابع تغذیه TIG می‌توانند جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) تولید کنند:

• جریان مستقیم: برای جوشکاری اکثر فلزات مانند فولادهای کربنی، فولاد ضد زنگ (استنلس استیل)، مس، تیتانیوم و آلیاژهای نیکل استفاده می‌شود. در این حالت، معمولاً الکترود به قطب منفی متصل می‌شود. این کار باعث می‌شود حدود دو سوم حرارت قوس روی قطعه کار متمرکز شود و نفوذ عمیق‌تری ایجاد گردد، در حالی که الکترود خنک‌تر باقی می‌ماند.
• جریان متناوب: برای جوشکاری فلزاتی که یک لایه اکسیدی سرسخت و دیرگداز روی سطح خود دارند، مانند آلومینیوم و منیزیم، ضروری است. اکسید آلومینیوم (Al₂​O₃​) در دمای حدود 2072 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود، در حالی که خود آلومینیوم در دمای 660 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود. جریان AC به طور مداوم بین قطب مثبت و منفی در نوسان است. نیم‌سیکل مثبت (زمانی که الکترود مثبت است) خاصیت “تمیزکنندگی کاتدی” دارد و این لایه اکسیدی مقاوم را می‌شکند و از سطح پاک می‌کند. نیم‌سیکل منفی (زمانی که قطعه کار مثبت است) نفوذ لازم برای ایجاد جوش را فراهم می‌کند.

نقش تورچ (مشعل) جوشکاری در جوشکاری آرگون

تورچ ابزاری است که جوشکار در دست می‌گیرد و وظیفه هدایت همزمان جریان برق به الکترود تنگستن و گاز محافظ به محل جوش را بر عهده دارد. تورچ‌ها بر اساس سیستم خنک‌کننده خود به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:  

• هوا خنک: این تورچ‌ها برای کارهای سبک، جوشکاری‌های کوتاه‌مدت و شدت جریان‌های پایین (معمولاً زیر 200 آمپر) طراحی شده‌اند. در این مدل‌ها، بدنه تورچ توسط جریان گاز محافظ عبوری و همچنین هوای محیط خنک می‌شود.  
• آب خنک: برای کاربردهای صنعتی، جوشکاری‌های طولانی‌مدت و شدت جریان‌های بالا (بالای 200 آمپر)، استفاده از تورچ آب خنک ضروری است. در این سیستم، یک واحد خنک‌کننده مجزا (رادیاتور) آب یا مایع خنک‌کننده را از طریق شیلنگ‌های مخصوصی در داخل بدنه تورچ به گردش در می‌آورد تا از گرم شدن بیش از حد و ذوب شدن اجزای آن جلوگیری کند.  

نقش سیستم گاز محافظ در جوشکاری آرگون

این سیستم وظیفه ذخیره و تحویل گاز آرگون با فشار و دبی مناسب به تورچ را دارد و شامل اجزای زیر است:

• سیلندر گاز آرگون: کپسول‌های فولادی یا آلومینیومی که گاز آرگون را با فشار بسیار بالا، معمولاً بین 150 تا 200 بار (حدود 2200 تا 3000 PSI)، ذخیره می‌کنند.
• رگولاتور آرگون: این قطعه دو وظیفه حیاتی دارد. رگولاتور فشار بسیار بالای داخل سیلندر را به یک فشار کاری ایمن و قابل استفاده کاهش می‌دهد. فلومتر به جوشکار اجازه می‌دهد تا دبی (نرخ جریان) گاز خروجی را به دقت تنظیم کند. دبی گاز معمولاً بر حسب لیتر بر دقیقه (L/min) اندازه‌گیری می‌شود. تنظیم دبی مناسب (معمولاً بین 8 تا 15 لیتر بر دقیقه بسته به نوع کار) برای ایجاد یک پوشش محافظ کامل و بدون تلاطم بر روی حوضچه مذاب ضروری است.  

نقش الکترودهای تنگستن در جوشکاری آرگون

الکترود تنگستن، به عنوان عنصر ایجادکننده قوس، نقشی محوری در فرآیند TIG دارد. این الکترودها صرفاً از تنگستن خالص ساخته نمی‌شوند، بلکه با افزودن مقادیر کمی از اکسیدهای فلزی دیگر، خواص آن‌ها برای کاربردهای مختلف بهینه‌سازی می‌شود. انتخاب نوع الکترود صحیح بر پایداری قوس، سهولت شروع قوس، ظرفیت حمل جریان و طول عمر الکترود تأثیر مستقیم دارد. استاندارد انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) این الکترودها را با کدهای رنگی مشخصی طبقه‌بندی می‌کند تا شناسایی آن‌ها آسان باشد.  

راهنمای جامع انتخاب الکترود تنگستن (بر اساس استاندارد AWS)

این جدول به عنوان یک راهنمای سریع و کاربردی، اطلاعات پراکنده در منابع مختلف را در یک قالب منسجم جمع‌آوری کرده و به جوشکاران کمک می‌کند تا بر اساس نوع فلز و جریان جوشکاری، بهترین الکترود را انتخاب کنند. برای مثال، یک جوشکار که قصد اتصال آلومینیوم با جریان AC را دارد، با مراجعه به این جدول فوراً متوجه می‌شود که الکترود تنگستن خالص (سبز) یا زیرکونیوم‌دار (قهوه‌ای) بهترین گزینه‌ها هستند، در حالی که برای جوشکاری فولاد ضد زنگ با جریان DC، الکترود توریم‌دار (قرمز) یا لانتان‌دار (طلایی) عملکرد بهتری خواهند داشت.  

کد رنگی	نوع الکترود (ترکیب)	نوع جریان	مزایا و کاربرد اصلی
سبز	EWP (تنگستن خالص)	AC	پایداری خوب در جریان AC، تشکیل نوک کروی تمیز. ایده‌آل برای جوشکاری آلومینیوم و منیزیم.
قرمز	EWTh-2 (۲٪ توریم‌دار)	DC	شروع قوس عالی، ظرفیت حمل جریان بالا، طول عمر زیاد. استاندارد صنعتی برای فولاد کربنی و ضد زنگ. (توجه: توریم یک عنصر رادیواکتیو با سطح پایین است و هنگام سنگ زدن نوک آن باید احتیاط کرد).
طلایی	EWLa-1.5 (۱.۵٪ لانتان‌دار)	AC/DC	جایگزین عالی و غیررادیواکتیو برای نوع توریم‌دار. عملکرد خوب در هر دو جریان، شروع قوس آسان. یک الکترود بسیار همه‌کاره برای اکثر کاربردها.
آبی	EWLa-2 (۲٪ لانتان‌دار)	AC/DC	مشابه نوع طلایی اما با پایداری قوس بهتر در آمپراژهای پایین و مقاومت بالاتر در برابر آلودگی. مناسب برای جوشکاری‌های اتوماتیک و رباتیک.
قهوه‌ای	EWZr-0.8 (زیرکونیوم‌دار)	AC	مقاومت بسیار بالا در برابر آلودگی حوضچه مذاب، ایجاد قوس بسیار پایدار. بهترین انتخاب برای جوشکاری آلومینیوم با کیفیت رادیوگرافی.
خاکستری	EWCe-2 (۲٪ سریم‌دار)	DC	عملکرد عالی در شدت جریان‌های پایین. مناسب برای جوشکاری ورق‌های نازک، لوله‌های جدار نازک و قطعات ظریف.

نقش سیم جوش در جوشکاری آرگون

در بسیاری از کاربردهای TIG، برای پر کردن فاصله بین قطعات و افزایش استحکام، از سیم جوش استفاده می‌شود. این سیم‌ها در آلیاژهای مختلفی متناسب با فلز پایه تولید می‌شوند و باید از نظر ترکیب شیمیایی با آن سازگار باشند تا از ایجاد ترک یا ضعف در محل اتصال جلوگیری شود. این سیم‌ها معمولاً به صورت شاخه‌های یک متری یا کلاف برای استفاده در دستگاه‌های اتوماتیک عرضه می‌شوند.  

مزایا و معایب جوشکاری آرگون

هر فرآیند صنعتی دارای نقاط قوت و ضعف خاص خود است. انتخاب جوشکاری TIG یک تصمیم استراتژیک است که در آن کیفیت بر کمیت و هزینه اولویت دارد. این روش برای کاربردهایی انتخاب می‌شود که هزینه شکست بسیار بالا است و هرگونه تلاش برای کاهش هزینه‌ها که کیفیت را به خطر بیندازد، فلسفه اصلی انتخاب این روش را نقض می‌کند.

مزایای کلیدی که جوشکاری TIG را متمایز می‌کند

• کیفیت و زیبایی جوش بی‌رقیب: TIG جوش‌هایی بسیار تمیز، دقیق و با ظاهری یکنواخت و زیبا تولید می‌کند. این جوش‌ها اغلب به هیچ‌گونه تمیزکاری یا پرداخت‌کاری پس از جوشکاری نیاز ندارند.  
• کنترل فوق‌العاده بر فرآیند: از آنجا که جوشکار به طور مستقل حرارت ورودی (معمولاً با یک پدال پایی یا کنترل روی تورچ) و نرخ تغذیه سیم جوش را کنترل می‌کند، این روش بالاترین سطح کنترل را بر روی اندازه و شکل حوضچه مذاب فراهم می‌آورد.  
• عدم وجود پاشش و سرباره: برخلاف فرآیندهای دیگر مانند جوشکاری با الکترود دستی یا MIG، فرآیند TIG تقریباً هیچ‌گونه پاشش و سرباره تولید نمی‌کند. این امر نه تنها باعث تمیزی کار می‌شود، بلکه به جوشکار اجازه می‌دهد دیدی کاملاً واضح و بدون مانع بر روی حوضچه مذاب داشته باشد.
• تطبیق‌پذیری با تمام فلزات: با انتخاب صحیح نوع جریان (AC/DC)، الکترود و گاز محافظ، می‌توان تقریباً تمام فلزات و آلیاژهای صنعتی را با کیفیت بالا جوش داد؛ از جمله فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، منیزیم، مس، برنج، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل و حتی فلزات غیرمشابه.
• ایده‌آل برای ورق‌های نازک و کارهای ظریف: به دلیل کنترل دقیق بر ورودی حرارت و قوس متمرکز، TIG بهترین روش برای جوشکاری ورق‌ها، فویل‌ها و لوله‌های بسیار نازک (حتی با ضخامت کمتر از یک میلی‌متر) بدون خطر سوزاندن، تاب برداشتن یا تخریب قطعه کار است.  

محدودیت‌ها و چالش‌های فرآیند جوشکاری آرگون

• سرعت پایین فرآیند: TIG یک فرآیند ذاتاً کند و دقیق است. نرخ رسوب‌گذاری در مقایسه با فرآیندهایی مانند جوشکاری MIG بسیار پایین‌تر است. به همین دلیل، برای تولید انبوه و جوشکاری مقاطع بسیار ضخیم، مقرون به صرفه نیست.
• نیاز به مهارت و تخصص بالا: دستیابی به جوش باکیفیت با TIG نیازمند مهارت، تمرکز، تجربه و هماهنگی بالای دست و پا از سوی جوشکار است. این روش دارای منحنی یادگیری تندتری نسبت به سایر فرآیندها است و به اپراتورهای آموزش‌دیده نیاز دارد.  
• هزینه بالاتر: تجهیزات پیشرفته TIG (به خصوص دستگاه‌های AC/DC با قابلیت پالس)، هزینه مصرفی‌هایی مانند الکترود تنگستن و گاز آرگون با خلوص بالا، و همچنین هزینه نیروی کار ماهر، مجموعاً این روش را به یکی از گران‌ترین فرآیندهای جوشکاری تبدیل می‌کند.  
• حساسیت شدید به آلودگی: موفقیت فرآیند TIG به شدت به تمیزی سطح قطعه کار و سیم جوش وابسته است. هرگونه روغن، گریس، رنگ، زنگ‌زدگی یا هر نوع آلودگی دیگر روی سطح، به راحتی توسط قوس جذب شده و منجر به عیوب جدی مانند تخلخل و ناخالصی در جوش می‌شود. آماده‌سازی سطح قبل از جوشکاری در این روش یک مرحله حیاتی است.

کاربردهای گسترده جوشکاری آرگون در صنایع مختلف

ترکیب منحصربه‌فرد کیفیت، کنترل و تطبیق‌پذیری، جوشکاری TIG را به انتخاب اول در صنایعی تبدیل کرده است که در آن‌ها هیچ جایی برای خطا وجود ندارد.

• صنایع هوافضا و نظامی: در این صنایع، هر جوش باید بی‌نقص باشد. از TIG برای جوشکاری قطعات حساس موتورهای جت، پره‌های توربین، بدنه‌های موشک، مخازن سوخت و سازه‌های هواپیما که از آلیاژهای پیشرفته تیتانیوم، آلومینیوم و نیکل ساخته شده‌اند، استفاده می‌شود.  
• صنعت خودروسازی: اگرچه برای تولید انبوه بدنه از روش‌های سریع‌تری استفاده می‌شود، TIG در ساخت و تعمیر شاسی‌های آلومینیومی خودروهای اسپرت، سیستم‌های اگزوز سفارشی از فولاد ضد زنگ، قطعات موتور و پروژه‌های بازسازی خودروهای کلاسیک کاربرد فراوان دارد.  
• صنایع پزشکی و غذایی: در ساخت ایمپلنت‌های پزشکی (مانند مفاصل مصنوعی)، ابزارهای جراحی و تجهیزات دندانپزشکی از جنس تیتانیوم و فولاد ضد زنگ، TIG تنها گزینه قابل قبول است. جوش‌های صاف، تمیز و بدون تخلخل این روش از تجمع باکتری‌ها جلوگیری می‌کنند و به همین دلیل برای ساخت مخازن و لوله‌کشی‌های صنایع غذایی و دارویی نیز ضروری هستند.  
• پتروشیمی و نیروگاه‌ها: برای جوشکاری لوله‌هایی که تحت فشار و دمای بسیار بالا قرار دارند و سیالات خورنده را منتقل می‌کنند، قابلیت اطمینان جوش حرف اول را می‌زند. TIG برای ایجاد جوش‌های ریشه (Root Pass) در لوله‌کشی‌های حیاتی و اتصال لوله‌های از جنس فولاد ضد زنگ و آلیاژهای کروم-مولیبدن استفاده می‌شود.  
• کارهای هنری و تزئینی: به دلیل ظرافت و زیبایی بصری جوش، هنرمندان و سازندگان سازه‌های فلزی سفارشی از TIG برای خلق مجسمه‌ها، مبلمان فلزی و سایر آثار هنری که در آن‌ها ظاهر جوش به اندازه استحکام آن اهمیت دارد، استفاده می‌کنند.  

تکنیک‌ها و انواع جوشکاری آرگون

فراتر از اصول اولیه، تکنیک‌ها و انواع مختلفی در جوشکاری آرگون وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاصی بهینه‌سازی شده‌اند.

مقایسه جوشکاری TIG و جوشکاری MIG

درک تفاوت‌های بین دو فرآیند قوسی محبوب، جوشکاری TIG و جوشکاری MIG، برای انتخاب روش مناسب ضروری است. در حالی که جوشکاری TIG برای دقت و کیفیت شناخته می‌شود، جوشکاری MIG برای سرعت و سهولت استفاده شهرت دارد.  

• الکترود: در TIG الکترود از جنس تنگستن و غیرمصرفی است. در MIG، الکترود یک سیم جوش ممتد است که از طریق تورچ تغذیه شده و مصرف می‌شود و همزمان نقش ایجاد قوس و پر کردن اتصال را دارد.
• سرعت: MIG به طور قابل توجهی سریع‌تر از TIG است و برای پروژه‌های بزرگ و تولیدی مناسب‌تر است.
• مهارت: یادگیری اصول اولیه MIG آسان‌تر است، در حالی که TIG به مهارت و تمرین بسیار بیشتری نیاز دارد.
• کیفیت و ظاهر: TIG جوش‌های بسیار تمیزتر، دقیق‌تر و با ظاهر بهتری تولید می‌کند و تقریباً پاشش ندارد. جوش‌های MIG ممکن است نیاز به تمیزکاری بیشتری داشته باشند.
• کاربرد: TIG برای فلزات نازک و تمام آلیاژها ایده‌آل است. MIG برای جوشکاری مقاطع ضخیم‌تر فولاد و آلومینیوم در حجم بالا کارایی بیشتری دارد.

جوشکاری آرگون خراشی (Scratch TIG)

این روش، روشی ساده و ابتدایی برای شروع قوس در دستگاه‌های TIG است که فاقد سیستم شروع قوس با فرکانس بالا هستند. در این تکنیک، جوشکار با یک حرکت سریع، نوک الکترود تنگستن را بر روی سطح قطعه کار می‌خراشد (مانند کشیدن کبریت) تا قوس الکتریکی برقرار شود. با وجود سادگی، این روش معایب قابل توجهی دارد:

• آلودگی جوش: تماس مستقیم الکترود با قطعه کار می‌تواند باعث انتقال ذرات تنگستن به داخل حوضچه مذاب شود. این ناخالصی تنگستن یک عیب جدی محسوب شده و استحکام جوش را کاهش می‌دهد.
• آسیب به الکترود: خراشیدن مداوم به نوک الکترود آسیب می‌رساند و عمر آن را کوتاه می‌کند. به همین دلیل، در کاربردهای حرفه‌ای و صنعتی، همواره از دستگاه‌هایی با قابلیت HF Start استفاده می‌شود که قوس را بدون هیچ‌گونه تماس فیزیکی و از طریق یک جرقه با ولتاژ و فرکانس بالا ایجاد می‌کنند.  

گاز های ترکیبی با آرگون در جوشکاری MIG

اگرچه آرگون خالص گاز استاندارد و همه‌کاره برای اکثر کاربردهای TIG است، اما در شرایط خاص، افزودن درصدهای کمی از گازهای دیگر می‌تواند خواص قوس و جوش را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این دانش پیشرفته به مهندسان و جوشکاران حرفه‌ای اجازه می‌دهد تا فرآیند را برای دستیابی به نتایج بهینه تنظیم کنند.

جدول زیر به درک این موضوع کمک می‌کند که چرا و چه زمانی باید از آرگون خالص فراتر رفته و از گازهای ترکیبی استفاده کرد. برای مثال، یک مهندس فرآیند که با مشکل نفوذ کم در جوشکاری آلومینیوم ضخیم مواجه است، با دیدن این جدول متوجه می‌شود که افزودن هلیوم به آرگون می‌تواند حرارت ورودی را افزایش داده و این مشکل را حل کند.

گاز / ترکیب گازی	فرآیند اصلی	مزیت کلیدی	کاربرد اصلی
۱۰۰٪ آرگون	TIG / MIG	قوس پایدار، کنترل عالی، جوش تمیز، هزینه مناسب.	جوشکاری TIG تمام فلزات، به ویژه آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و فلزات نازک.
آرگون + هلیوم	TIG / MIG	قوس داغ‌تر، افزایش ولتاژ قوس، نفوذ عمیق‌تر، سرعت جوشکاری بالاتر.	جوشکاری TIG مقاطع ضخیم (بیش از ۶ میلی‌متر) آلومینیوم، مس و آلیاژهای نیکل.
آرگون + هیدروژن	TIG / Plasma	قوس بسیار داغ و متمرکز، سرعت جوشکاری بسیار بالا، سطح جوش تمیزتر.	جوشکاری TIG فولادهای ضد زنگ آستنیتی (سری ۳۰۰). (مقدار هیدروژن باید بسیار کم باشد، معمولاً ۲ تا ۵ درصد). هشدار: برای فولادهای کربنی یا آلومینیوم استفاده نشود.
آرگون + دی‌اکسید کربن	MIG	کاهش هزینه، نفوذ خوب، قوس پایدارتر از CO2​ خالص. (برای TIG مطلقاً استفاده نمی‌شود).	جوشکاری MIG فولادهای کربنی و کم‌آلیاژ. (CO2​ یک گاز فعال است و الکترود تنگستن را به سرعت اکسید و تخریب می‌کند).
۱۰۰٪ دی‌اکسید کربن	MIG	ارزان‌ترین گاز محافظ، نفوذ بسیار عمیق و پهن. (برای TIG نامناسب).	جوشکاری MIG فولادهای ضخیم با پاشش زیاد و در کاربردهایی که ظاهر جوش اهمیت ندارد.

اهمیت خلوص گاز آرگون در کیفیت جوش

تا اینجا به نقش حیاتی گاز آرگون به عنوان یک سپر محافظ پی بردیم. اما یک جنبه حیاتی‌تر وجود دارد که اغلب نادیده گرفته می‌شود: خلوص گاز آرگون. این بخش، ارتباط مستقیم و غیرقابل انکار بین خلوص گاز و کیفیت نهایی جوش را برقرار می‌کند. خرید گاز با خلوص بالا تنها نیمی از راه است؛ حفظ این خلوص تا لحظه رسیدن به حوضچه مذاب، چالشی دیگر است. یک سیستم جوشکاری TIG مانند یک “زنجیره خلوص” است و این زنجیره تنها به اندازه ضعیف‌ترین حلقه‌اش قوی است.

ناخالصی‌ها چگونه جوش آرگون را تخریب می‌کنند؟

ناخالصی‌های موجود در گاز آرگون، حتی در مقادیر بسیار کم (در حد چند بخش در میلیون یا ppm)، می‌توانند اثرات مخربی بر روی جوش داشته باشند.

• اکسیژن: این ناخالصی رایج‌ترین و مخرب‌ترین دشمن جوش TIG است. حتی مقادیر بسیار کم اکسیژن در گاز محافظ باعث اکسیداسیون شدید فلز مذاب می‌شود. نتیجه این امر، سیاه شدن، کدر شدن و سوختن سطح جوش است که نشانه‌ای از تشکیل ناخالصی‌های اکسیدی در ساختار جوش است. این جوش‌ها نه تنها ظاهر بدی دارند، بلکه شکننده بوده و مقاومت بسیار پایینی در برابر خوردگی خواهند داشت.  
• رطوبت: رطوبت، دومین دشمن خطرناک است. مولکول‌های آب در دمای بسیار بالای قوس الکتریکی به اتم‌های هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شوند. اکسیژن باعث اکسیداسیون می‌شود، اما خطر بزرگ‌تر از جانب هیدروژن است. اتم‌های هیدروژن به دلیل اندازه کوچکشان به راحتی در ساختار فلز جوش مذاب نفوذ کرده و هنگام سرد شدن در آن حبس می‌شوند. این هیدروژن محبوس شده باعث ایجاد تنش‌های داخلی شدید و پدیده‌ای به نام ترک هیدروژنی یا ترک سرد می‌شود. این نوع ترک یکی از خطرناک‌ترین عیوب جوشکاری است زیرا ممکن است ساعت‌ها یا حتی روزها پس از جوشکاری رخ دهد و منجر به شکست ناگهانی و فاجعه‌بار قطعه شود.  
• نیتروژن: نفوذ نیتروژن از اتمسفر یا از گاز محافظ آلوده، عامل اصلی ایجاد تخلخل است. این عیب به صورت حفرات و منافذ ریز گازی در داخل و سطح جوش ظاهر می‌شود. این حفرات سطح مقطع مؤثر جوش را کاهش داده و مانند نقاط تمرکز تنش عمل می‌کنند که استحکام و چقرمگی اتصال را به شدت کاهش می‌دهند.

استاندارد خلوص برای جوشکاری حرفه‌ای

خلوص گازهای صنعتی با گرید آن مشخص می‌شود که تعداد عدد ۹ در درصد خلوص را نشان می‌دهد.

• آرگون گرید ۴.۰ (خلوص ۹۹.۹۹٪): این گرید به عنوان حداقل خلوص قابل قبول برای جوشکاری‌های عمومی TIG فولاد کربنی در نظر گرفته می‌شود.
• آرگون گرید ۴.۶ (خلوص ۹۹.۹۹۶٪): این گرید به طور گسترده به عنوان استاندارد صنعتی برای جوشکاری با کیفیت فولاد ضد زنگ و آلومینیوم استفاده می‌شود.
• آرگون گرید ۵.۰ (خلوص ۹۹.۹۹۹٪): برای کاربردهای بسیار حساس و حیاتی مانند جوشکاری فلزات واکنش‌پذیر (تیتانیوم، زیرکونیوم)، صنایع هوافضا، تجهیزات پزشکی و کاربردهای هسته‌ای، استفاده از این گرید خلوص یک ضرورت است.  

سرمایه‌گذاری روی گاز با خلوص بالاتر، هزینه اضافی نیست، بلکه یک بیمه‌نامه برای تضمین کیفیت، قابلیت اطمینان و دوام محصول نهایی است و از هزینه‌های بسیار سنگین‌تر ناشی از دوباره‌کاری، رد شدن در تست‌های کیفی و شکست قطعه در حین سرویس‌دهی جلوگیری می‌کند.

چگونه خلوص گاز آرگون را در عمل حفظ کنیم؟

خرید گاز آرگون با گرید خلوص بالا اولین قدم است، اما کافی نیست. آلودگی می‌تواند در هر نقطه از سیستم انتقال گاز، از رگولاتور تا نوک تورچ، وارد جریان گاز شود. مطالعات نشان داده‌اند که رطوبت گاز می‌تواند از 4ppm در خروجی سیلندر به 40ppm در خروجی تورچ افزایش یابد، که این افزایش ده برابری صرفاً به دلیل عبور از شیلنگ‌ها و اتصالات نامناسب است.  

توصیه‌های عملی برای حفظ خلوص:

• استفاده از شیلنگ‌های باکیفیت: از شیلنگ‌هایی استفاده کنید که به طور خاص برای گازهای خنثی طراحی شده‌اند و دارای نفوذپذیری پایینی در برابر رطوبت و هوای اتمسفر هستند. شیلنگ‌های ارزان‌قیمت PVC می‌توانند به مرور زمان رطوبت را از خود عبور دهند و خلوص گاز را از بین ببرند.  
• بررسی منظم اتصالات: تمام اتصالات، از رگولاتور به سیلندر و از شیلنگ به دستگاه و تورچ را به طور منظم با کف صابون یا اسپری نشت‌یاب بررسی کنید تا از عدم وجود هرگونه نشتی اطمینان حاصل کنید.
• پاکسازی خط: قبل از شروع جوشکاری، شیر گاز را برای چند ثانیه باز کنید تا هوای باقی‌مانده در داخل شیلنگ‌ها به طور کامل خارج شود.
• جلوگیری از خالی شدن کامل سیلندر: هرگز اجازه ندهید فشار سیلندر به صفر برسد. همیشه مقداری فشار مثبت در سیلندر باقی بگذارید. خالی شدن کامل سیلندر می‌تواند باعث نفوذ هوای مرطوب به داخل آن شده و دیواره داخلی را دچار زنگ‌زدگی کند که در شارژهای بعدی، منبع دائمی آلودگی خواهد بود.  

ایمنی در جوشکاری آرگون

جوشکاری آرگون، مانند تمام فرآیندهای صنعتی، دارای خطراتی است که با آگاهی و رعایت اصول ایمنی می‌توان آن‌ها را به طور کامل کنترل کرد.

خطرات مرتبط با گاز آرگون

• خفگی: این بزرگترین و جدی‌ترین خطر مرتبط با خود گاز آرگون است. آرگون سمی یا قابل اشتعال نیست، اما چون 1.4 برابر از هوا سنگین‌تر است، در فضاهای بسته، زیرزمین‌ها، تانک‌ها و مکان‌های بدون تهویه مناسب، می‌تواند به سرعت در قسمت‌های پایینی جمع شده و جایگزین اکسیژن شود. تنفس در چنین محیطی به سرعت منجر به سرگیجه، از دست دادن هوشیاری و مرگ ناشی از خفگی می‌شود. تهویه مناسب محیط کار یک الزام ایمنی مطلق و غیرقابل چشم‌پوشی است.  

خطرات ناشی از فرآیند جوشکاری

• اشعه ماوراء بنفش (UV) و مادون قرمز (IR): قوس الکتریکی TIG تشعشعات بسیار شدیدی تولید می‌کند. قرار گرفتن چشم در معرض این اشعه، حتی برای چند ثانیه، می‌تواند باعث عارضه‌ای دردناک به نام برق‌زدگی چشم شود که با علائمی مانند احساس وجود شن در چشم، سوزش شدید و اشک‌ریزش همراه است. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض این اشعه‌ها می‌تواند به شبکیه آسیب دائمی رسانده و خطر آب مروارید را افزایش دهد. این اشعه همچنین باعث سوختگی شدید پوست، شبیه به آفتاب‌سوختگی، می‌شود.  
• گرما و سوختگی: تماس با قطعه کار داغ، نوک تورچ یا جرقه‌های فلز مذاب می‌تواند سوختگی‌های جدی درجه یک، دو یا سه ایجاد کند.
• دود و گازهای سمی: اگرچه TIG به عنوان یک فرآیند تمیز شناخته می‌شود، اما جوشکاری فلزاتی که دارای پوشش هستند (مانند فولاد گالوانیزه که پوشش روی دارد) یا آلیاژهایی که حاوی عناصر سمی هستند (مانند بریلیوم، کادمیوم یا کروم)، می‌تواند دودها و گازهای بسیار خطرناکی تولید کند که استنشاق آن‌ها منجر به آسیب‌های جدی ریوی و سایر مشکلات سلامتی می‌شود.

تجهیزات حفاظت فردی و الزامات محیط کار

استفاده از تجهیزات حفاظت فردی مناسب برای هر کسی که در نزدیکی عملیات جوشکاری TIG قرار دارد، الزامی است:

• ماسک جوشکاری: استفاده از ماسک جوشکاری با فیلتر تیرگی مناسب (معمولاً شید شماره 9 تا 13 برای TIG) برای محافظت از چشم و صورت ضروری است. ماسک‌های اتوماتیک که به طور خودکار هنگام برقراری قوس تیره می‌شوند، راحتی و ایمنی بیشتری را فراهم می‌کنند.
• دستکش جوشکاری: دستکش‌های چرمی مخصوص TIG که ضمن محافظت در برابر حرارت، انعطاف‌پذیری لازم برای کنترل دقیق تورچ و سیم جوش را فراهم می‌کنند.
• لباس کار محافظ: لباس کار آستین بلند از جنس کتان ضخیم یا مواد مقاوم در برابر آتش برای محافظت از پوست در برابر اشعه و جرقه‌ها.
• کفش ایمنی: برای محافظت از پاها در برابر سقوط اجسام سنگین.
• محیط کار: محیط کار باید خشک، تمیز، عاری از مواد قابل اشتعال و دارای تهویه مطبوع قوی (طبیعی یا مکانیکی) باشد.  

نتیجه‌گیری

در این راهنمای جامع، به بررسی عمیق جوشکاری آرگون (TIG) پرداختیم؛ فرآیندی دقیق، کنترل‌پذیر و باکیفیت که موفقیت آن بر سه پایه استوار است: مهارت بالای جوشکار، تجهیزات پیشرفته و مناسب، و مهم‌تر از همه، خلوص بی‌چون و چرای گاز محافظ.

همانطور که دیدیم، بسیاری از مشکلات رایج و پرهزینه در جوشکاری TIG( از جمله تخلخل، ترک‌های هیدروژنی، اکسیداسیون سطح، و رد شدن جوش در تست‌های کیفی) ریشه در یک عامل به ظاهر ساده اما حیاتی دارند: استفاده از گاز آرگون با خلوص ناکافی یا گازی که در مسیر انتقال از سیلندر به تورچ، آلوده شده است.

در دنیای مهندسی دقیق، جایی که استحکام و قابلیت اطمینان یک اتصال می‌تواند تفاوت بین موفقیت و شکست یک پروژه گران‌قیمت را رقم بزند، هیچ جایی برای مصالحه بر سر کیفیت مواد مصرفی وجود ندارد. حفاظت از سرمایه‌گذاری شما بر روی تجهیزات پیشرفته و نیروی کار ماهر، با انتخاب صحیح و هوشمندانه مواد اولیه آغاز می‌شود.

ما در آرین گاز، فراتر از یک تأمین‌کننده گاز هستیم؛ ما شریک شما در تضمین کیفیت هستیم. ما گاز آرگون را با بالاترین گریدهای خلوص صنعتی و آزمایشگاهی (تا گرید 5.0 و بالاتر) به همراه گواهی آنالیز معتبر برای هر سیلندر ارائه می‌دهیم. این گواهی به شما اطمینان می‌دهد که گازی که دریافت می‌کنید دقیقاً مطابق با استانداردهای مورد نیاز شماست و می‌توانید با اطمینان کامل، جوش‌هایی بی‌نقص، مستحکم و مطابق با سخت‌گیرانه‌ترین الزامات فنی و مهندسی خلق کنید.

اجازه ندهید ناخالصی‌های نامرئی، کیفیت کار شما را به خطر بیندازند و اعتبار حرفه‌ای شما را خدشه‌دار کنند. برای مشاوره تخصصی در مورد انتخاب گرید خلوص مناسب برای کاربرد خاص خود و تأمین گاز آرگون با کیفیت تضمین‌شده، همین امروز با کارشناسان ما تماس بگیرید.