آیا می‌توان آلومینیوم را به فولاد جوش داد؟
آیا می‌توان آلومینیوم را به فولاد جوش داد؟ این سوالی است که اغلب کسانی که در حال یادگیری جوشکاری هستند می‌پرسند. در ابتدا ممکن است به نظر برسد که نمی‌توان آلومینیوم و فولاد را به هم جوش داد، اما در برخی موارد این امر ممکن است.
مشکل اصلی این است که پیوندی قوی بین این دو فلز شکل نمی‌گیرد، که این خود هدف اصلی جوش دادن آنهاست.
با پیشرفت‌هایی در مواد پُر کننده، امکان پیوند این دو فلز وجود دارد، اما به احتمال زیاد بهتر است از روش‌های اتصال دیگری استفاده شود.
علاوه بر این، چندین نوآوری امکان جوشکاری فولاد و آلومینیوم را فراهم کرده‌اند.
به خاطر داشته باشید که هیچ روش آسانی برای جوشکاری ساختاری آلومینیوم و فولاد وجود ندارد، به ویژه برای کسی که به عنوان یک سرگرمی جوشکاری می‌کند.
چرا جوشکاری آلومینیوم به فولاد چالش‌برانگیز است؟
چندین مشکل جوشکاری فولاد و آلومینیوم را بسیار دشوار می‌کند. اما بزرگترین مشکل ترکیب شیمیایی هر فلز است.
هر فلز دارای خواص منحصر به فردی است که جوش دادن آن به فلزات دیگر را دشوار می‌کند، که این امر برای سایر فلزات نیز صادق است.
تفاوت‌های حرارتی هر جوشی، صرف نظر از روش، به گرما نیاز دارد. نیاز به گرما برای ذوب فلز به مایع و سپس پیوند آن وجود دارد. اما اگر تا به حال تلاش کرده‌اید آلومینیوم را جوش دهید، می‌دانید که چقدر می‌تواند دشوار باشد.
دلیل آن این است که آلومینیوم گرما را بسیار موثرتر از فولاد پخش می‌کند. این برای برخی کاربرها عالی است، اما باعث می‌شود ذوب شدن تا نقطه ذوب بسیار دشوار شود و در برخی موقعیت‌ها حتی نیاز به پیش‌گرم کردن باشد.
از آنجا که آلومینیوم نیاز زیادی به گرما دارد تا از اتلاف گرما جلوگیری کند، نیاز به گرمای بیشتری نسبت به فولاد دارد. این به تنهایی جوش دادن فولاد و آلومینیوم را تقریباً غیرممکن می‌کند، اما شما باید انقباض مواد ناشی از تمام آن گرما را نیز در نظر بگیرید.
دوباره، آلومینیوم و فولاد بسیار متفاوت هستند و با نرخ‌های مختلفی گرم و سرد می‌شوند. وقتی که دو فلز خنک می‌شوند، با نرخ‌های مختلفی انقباض می‌یابند که می‌تواند باعث ترک خوردن جوش‌ها شود.
این موضوعات در ترکیب فلزات مشابه رخ نمی‌دهد زیرا آنها با سرعت یکسانی خنک شده و انقباض می‌یابند. علاوه بر این، پیوند بین فولاد و آلومینیوم قوی نخواهد بود، که تنها مشکلات ترک خوردگی را بدتر می‌کند.
جدول: مقایسه خواص فیزیکی بین آلیاژهای آلومینیوم و فولاد (ترجمه نشده)
یافتن مواد پُر کننده
مشکل دیگر جوشکاری فولاد به آلومینیوم، انتخاب مواد پُر کننده مناسب است. در حالی که برخی ترکیبات جدید موجود هستند، بیشتر آنها هنوز نمی‌توانند به طور موفقیت‌آمیزی این دو فلز را به هم پیوند دهند.
دلیلش این است که فولاد و آلومینیوم تا حدی یکدیگر را دفع می‌کنند، نه اینکه پیوند بخورند.
بیشتر مواد مصرفی طراحی شده برای این منظور معمولاً برای یکی از فلزات بهتر هستند و معمولاً در ترکیب دو فلز به شکل معناداری موفق نیستند.
یکی از معدود استثناها Aluma Steel است که در یک فرآیند دو بخشی روی جوشکاری TIG یا MIG کار می‌کند.
تا نتیجه‌ای بزرگ‌تر در حالی که جوش دادن آلومینیوم و فولاد تقریباً غیرممکن است، مشکل دیگری برای کسانی که تلاش می‌کنند این فلزات را به هم پیوند دهند وجود دارد.
خوردگی گالوانیک نتیجه‌ای از یک فرآیند الکترولیتی است که ناشی از اختلاف پتانسیل الکتریکی بین فلزات مختلف است.
در مورد فولاد و آلومینیوم، فولاد به عنوان کاتد (قطب منفی) و آلومینیوم به عنوان آند (قطب مثبت) عمل می‌کند. در نهایت، این موضوع به تجزیه آند منجر می‌شود؛ با این حال، این فرآیند با شرایط خاص تسریع می‌شود.
به عنوان مثال، واکنش گالوانیک می‌تواند به سرعت وقتی که فلزات در معرض آب شور قرار گیرند، رخ دهد.
چگونه آلومینیوم را به فولاد پیوند می‌دهید؟
چندین روش برای اتصال فولاد و آلومینیوم که ممکن است بهتر از جوشکاری عمل کنند.
5 روش اصلی اتصال آلومینیوم به فولاد
روش‌های اصلی اتصال این دو فلز عبارتند از: بست‌های مکانیکی، چسب‌ها، لحیم‌کاری، غوطه‌وری داغ (الومینایزینگ)، یا انتقال‌های دو فلزی.
1. بست‌های مکانیکی بست‌های مکانیکی مانند پیچ‌ها، بولت‌ها، و پرچ‌ها به‌طور معمول بهترین گزینه برای اتصال دو فلز متفاوت هستند.
شما می‌توانید از پیچ‌ها یا بولت‌هایی که به سادگی جدا می‌شوند استفاده کنید یا پرچ‌ها که به عنوان یک راه‌حل دائمی عمل می‌کنند.
مهم‌تر از همه، می‌توانید دو سطح را جداگانه قبل از اتصال رنگ کنید تا از خوردگی گالوانیکی جلوگیری کنید.
2. چسب‌ها گزینه بعدی استفاده از چسب‌هایی مانند JB Weld است. اگرچه بحث‌های زیادی پیرامون کارایی چسب‌ها و اپوکسی‌ها برای اتصال فلزات وجود دارد، برای بسیاری از کارهای سبک، این روش مؤثر است.
وقتی از چسب‌ها استفاده می‌کنید، دستورالعمل‌ها را به دقت بخوانید و فلز را دقیقاً همان‌طور که دستورالعمل‌ها مشخص کرده‌اند آماده کنید تا پیوند محکمی داشته باشید.
3. لحیم‌کاری لحیم‌کاری مشابه جوشکاری است، اما تفاوت این است که فلز پایه در لحیم‌کاری ذوب نمی‌شود. به دلیل اینکه فلزات پایه ذوب نمی‌شوند و با هم ادغام نمی‌شوند، امکان لحیم‌کاری فلزات مختلف وجود دارد.
برای لحیم‌کاری فولاد و آلومینیوم، نیاز به تنظیم مشعل و میله‌های لحیم‌کاری دارید. فرآیند لحیم‌کاری همانند لحیم‌کاری فلز است و در برخی موارد به آن لحیم‌کاری فلزی نیز گفته می‌شود. رسیدن به یک اتصال ساختاری قوی، نیاز به تمرین زیادی دارد.
4. غوطه‌وری داغ (الومینایزینگ) روش دیگر برای جوش دادن آلومینیوم به فولاد، پوشش دادن قطعه فولادی با ماده‌ای است که جوشکاری قوس آلومینیوم را ممکن می‌سازد. این فرآیند الومینایزینگ غوطه‌وری داغ نام دارد و شامل غوطه‌وری قطعه فولادی در آلومینیوم مذاب است.
به طور کلی، پوشش‌گذاری غوطه‌وری انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به استفاده از انتقال‌های دو فلزی دارد، زیرا پوشش‌گذاری غوطه‌وری می‌تواند به بیشتر شکل‌ها تطبیق پیدا کند.
نتیجه یک جوش با مقاومت کم بین قسمت آلومینیوم و پوشش آلومینیوم فولاد خواهد بود؛ با این حال، این روند برای جوشکاران ناخوشایند است.
5.انتقال‌های دوفلزی
انتقال دوفلزی آلومینیوم به فولاد مثالی از انتقال دوفلزی: انتقال دوفلزی یکی از راه‌های اصلی برای اتصال فلزات مختلف مانند آلومینیوم و فولاد است. این روش معمولاً در صنایع لوله‌کشی و کشتی‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، دو فلز در کارخانه به هم پیوند می‌خورند تا امکان ایجاد یک اتصال ساده بین مواد مختلف در محل کار فراهم شود.
مزایا و معایب هر روش
برای خلاصه کردن فرآیندهای مختلف اتصال آلومینیوم و فولاد، در اینجا جدول آورده شده است:
| فرآیند | مزایا | معایب |
|---|---|---|
| بست‌های مکانیکی | آسان و ارزان | احتمال خوردگی گالوانیکی در صورت عدم عایق‌بندی |
| چسب‌ها | آسان و ارزان | اتصال قوی ایجاد نمی‌کند |
| لحیم‌کاری | نسبتاً ارزان و در دسترس | نیاز به تمرین زیاد برای دستیابی به اتصال ساختاری |
| غوطه‌وری داغ | تکنیک شناخته شده | تنها برای قطعات کوچک با مقاومت کم یا اهداف مهر و موم |
| انتقال دوفلزی | کیفیت بالا | گران و تقریباً دست‌نیافتنی برای کارگاه‌های کوچک |
سوالات متداول
آیا می‌توان آلومینیوم را به فولاد با جوشکاری MIG جوش داد؟ تنها راه برای جوشکاری MIG آلومینیوم به فولاد استفاده از سیم جوش Aluma Steel است. این سیم جوش ترکیبی منحصر به فرد از مواد پُر کننده است که برای استفاده‌های نسبتاً سبک طراحی شده است. متأسفانه، برای حداکثر مقاومت نیاز به دو پاس دارد، یعنی باید یک خط جوش بزنید و قرقره‌ها را عوض کنید اگر یک جوشکار MIG یدکی ندارید.
آیا می‌توان آلومینیوم را به فولاد با جوشکاری TIG جوش داد؟ جوشکاری TIG آلومینیوم به فولاد با مشکلات مشابه MIG روبرو است. به علاوه، فرآیند جوشکاری TIG بسیار پیچیده‌تر و جوشکارها بسیار گران‌تر هستند. با این حال، Aluma Steel دارای الکترودهای TIG است که برای جوشکاری فولاد به آلومینیوم طراحی شده‌اند. همانند MIG، فرآیند نیاز به مراحل متعدد دارد بسته به سطح مقاومت مورد نیاز.
آیا می‌توان آلومینیوم را به فولاد ضد زنگ جوش داد؟ فولاد ضد زنگ به طور قابل توجهی با فولاد کربنی تفاوت دارد، که جوشکاری آن را بسیار دشوار می‌کند. در برخی موارد، ممکن است به نظر برسد که فولاد ضد زنگ اشتراکات بیشتری با آلومینیوم دارد. اما این درست نیست. جوشکاری فولاد ضد زنگ به آلومینیوم به همان اندازه impractical است که جوشکاری فولاد کربنی به آلومینیوم.
نکات پایانی
جوشکاری آلومینیوم به فولاد نیازمند رویکردی متفاوت نسبت به جوشکاری یک فلز منفرد مانند آلومینیوم است.
استفاده از بست‌ها یا چسب‌ها، آسان‌ترین، ارزان‌ترین و سریع‌ترین راه برای اتصال مواد مختلف مانند آلومینیوم و فولاد است.
انتقال‌های دو فلزی بهترین راه برای اطمینان از جوش‌هایی بدون نقص و بادوام هستند. از طرف دیگر، پوشش آلومینیوم، یک پیوند با مقاومت کم فراهم می‌کند که ارزان‌تر و آسان‌تر انجام می‌شود.
اما دو سوال برای جوشکاری فولاد-آلومینیوم وجود دارد:
- هدف از اتصال چه کاربردی است؟
- چه ماده دیگری ممکن است برای خواص حرارتی، خوردگی و مقاومت موجود کارآمد باشد؟
در مواجهه با نیاز به اتصال فولاد و آلومینیوم این مقاله را به یاد داشته باشید و به خاطر داشته باشید که همه آلیاژهای آلومینیوم و فولاد قابلیت جوشکاری یکسانی ندارند.
در صورتی که نیاز به روشی متفاوت از روش‌های بحث شده برای کاربرد خود دارید، همیشه می‌توانید به فروشگاه ابزارآلات مراجعه کرده و بست‌ها و پیچ و مهره‌های لازم برای اتصال آلومینیوم و فولاد را تهیه کنید.
