جوشکاری برنز؛ روش‌ها، اصول و نکات مهم در حفظ دوام و کیفیت جوش

جوش لیزر فایبر یکی از فرایندهای مهم و اساسی در صنایع گوناگون برای اتصال قطعات و مواد فلزی مختلف به کار می‌رود. یکی از فلزات مقاوم و پرکاربرد که در صنعت جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد، فلز برنز و آلیاژهای آن هستند.

جوشکاری برنز به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد این فلز مانند مقاومت در برابر خوردگی و خواص حرارتی، اهمیت زیادی دارد. این فرایند با استفاده از تجهیزات و تکنیک‌های خاص، می‌تواند منجر به اتصال قطعات برنزی با کیفیت عالی و استحکام مناسب شود.

روش‌های متعددی از جمله جوش لیزری، جوشکاری TIG، جوشکاری MIG و … برای جوشکاری برنز وجود دارند که هر یک از این روش‌ها، بر اساس هزینه‌ها، نیازها و ویژگی‌های قطعات مورد استفاده، انتخاب می‌شوند. همچنین، انتخاب صحیح روش جوشکاری برنز، به دقت مواد، ضخامت قطعات و نیازهای نهایی مورد استفاده نیز بستگی دارد.

در این مطلب از شرکت روتک، قصد داریم تا به بررسی روش‌ها، تکنیک‌ها و فنون مختلف جوشکاری برنز بپردازیم. همچنین در ادامه به بررسی اهمیت انتخاب متریال مناسب برای جوشکاری برنز، انواع الکترودها و تجهیزات مورد نیاز برای انجام این فرایند نیز اشاره می‌کنیم.

آشنایی با جوشکاری برنز و نحوه انجام آن

جوشکاری فلز برنز یکی از جوشکاری‌های سخت و تخصصی است که به منظور ایجاد اتصالات دقیق و دائمی بین قطعات مختلف صورت می‌گیرد. در این فرایند جوشکاری که به روش‌های مختلفی انجام می‌شود، از الکترود‌های برنزی برای اتصال قطعات مختلف به یکدیگر استفاده می‌شود؛ استفاده از الکترود‌های برنزی، جوشکاری برنز را نسبت به دیگر متریال‌های فلزی سخت می‌کند.

روش‌های مختلف جوشکاری برنز

برخی از مهم‌ترین روش‌های جوشکاری برنز عبارت‌اند از:

جوشکاری لیزری برنز

یکی از بهترین و دقیق‌ترین روش‌های برای جوشکاری فلز برنز، جوشکاری لیزری است. جوشکاری لیزری برنز یک فرایند پیشرفته و دقیق است که با استفاده از تابش پرتو لیزر از طریق سورس دستگاه لیزر بر روی قطعات برنزی در نهایت اتصالات فلزی را در مقاوم‌ترین شکل ممکن ایجاد می‌کند.

این روش جوشکاری با استفاده از تکنولوژی لیزر، امکان کنترل دقیق دما و عمق نفوذ لیزر را فراهم می‌کند و به ایجاد اتصالات با کیفیت بالا و دقت بالا در قطعات برنزی کمک می‌کند.

از مزایای جوشکاری لیزری برنز می‌توان به دقت و سرعت بالا، محدوده حرارتی مشخص، ایجاد اتصالات قوی و کنترل دقیق بر عمق و عرض جوشکاری اشاره کرد. جوشکاری لیزری برنز امکان اتصال قطعات نازک و با ضخامت کم را ایجاد می‌کند و انتخاب مناسبی برای جوشکاری‌های ظریف است که نیاز به دقت و ظرافت بالایی دارند.

نقطه تمایز جوشکاری لیزری نسبت به دیگر روش‌های جوشکاری برنز ایجاد اتصالات بدون نیاز به جوشکاری اضافی یا استفاده از مواد پرکننده است؛ همچنین در این روش جوشکاری لیزری به دلیل عدم تماس مستقیم قطعه برنزی، تغییرات حرارتی و تغییرات شیمیایی در نقطه پیرامون ناحیه جوش رخ نمی‌دهد. این روش جوشکاری به افزایش بهره‌وری و کیفیت تولید کمک می‌کند و هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را نیز کاهش می‌دهد. 

جوش آرگون

یکی از روش‌های معمول برای جوشکاری فلز برنز، جوش آرگون است. در این روش ابتدا، قطعات برنزی که قرار است جوش داده شوند، با دقت آماده شده و تمیز می‌شوند تا سطح تماس مناسبی برای جوش فراهم شود؛ سپس، دستگاه جوش با استفاده از گاز آرگون، گرمای لازم برای جوشکاری ایجاد می‌کند. گاز آرگون به عنوان گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون قطعات برنزی استفاده می‌شود.

قطعات برنزی که قرار است جوش داده شوند، در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و الکترود‌ها یا پرکننده‌های برنزی نیز در نزدیکی قطعات قرار می‌گیرند. با اعمال گرما، قطعات برنزی به‌طور موثر یکدیگر را می‌پیوندند و جوشکاری صورت می‌گیرد. این فرایند باعث ایجاد اتصال قوی و دوام بین قطعات برنزی می‌شود.

در نهایت، پس از اتمام فرایند جوشکاری، قطعات برنزی با دقت بررسی می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که جوش به‌طور صحیح و با کیفیتی بالا انجام شده است. 

جوشکاری تیگ (TIG)

در این روش، یک الکترود غیر ذوبی (تنگستن) به عنوان منبع جوش برنزی استفاده شده و با استفاده از گاز آرگون، گرما ایجاد می‌شود. این روش برای جوشکاری برنز به‌ ویژه در قطعات نازک و دقیق استفاده می‌شود.

جوشکاری میگ (MIG)

جوشکاری میگ نیز یکی دیگر از روش‌های مناسب جوشکاری برنز است. در این روش از یک الکترود ذوبی به عنوان منبع جوش استفاده می‌شود که به همراه یک گاز محافظ (معمولا آرگون یا دی اکسید کربن) استفاده می‌شود. این روش برای جوشکاری برنز در قطعات ضخیم و با اندازه بزرگ مناسب است.

جوشکاری فشاری

یکی دیگر از روش‌های جوش فلز برنز، جوشکاری فشاری است. در این فرایند جوشکاری که برای اتصال قطعات برنزی از فشار و حرارت استفاده می‌شود. در این روش، قطعات برنزی که قرار است جوش داده شوند، به هم فشرده می‌شوند و سپس با اعمال گرما به سطح قطعات فشرده، اتصال بین آن‌ها ایجاد می‌شود.

جوشکاری نقطه‌ای (Spot Welding)

این روش برای اتصال قطعات برنزی با استفاده از جریان الکتریکی و فشار مکانیکی به‌کار می‌رود. این روش معمولاً برای قطعات برنزی نازک و با سطوح بزرگ استفاده می‌شود.

برای اطلاع از بررسی تفاوت جوش لیزر و جوش سنتی روی لینک کلیک کنید.

ویژگی‌های جوش لیزری برنز

فلز برنز یکی از پرکاربردترین و محبوب‌ترین فلزات است که به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارد، جوش‌های دقیق، قوی و مقاومی را ایجاد می‌کند که در برابر فرسایش و خوردگی مقاومت مناسبی داشته باشد. دستگاه جوش لیزری چیست؟

از جمله ویژگی‌های برنز و آلیاژهای برنزی که در جوش لیزری نیز نقش مهمی دارند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاومت در برابر درجه حرارت بالا
• عدم تغییر شکل محل جوشکاری
• مقاومت در برابر اشتعال و جرقه زنی
• ایجاد محیط ایمن برای جوشکاری برنز
• ایجاد سطح جوشکاری تمیز
• عدم پاشش جرقه
• ایجاد جوش‌های مقاوم و مستحکم در برابر خوردگی و فرسایش
• مقاومت در برابر پوسیدگی و زنگ زدگی
• مقاومت بالا در برابر عوامل محیطی

برای جوشکاری برنز چه متریالی مورد نیاز است؟

برای شروع جوشکاری فلز، آلیاژها و قطعات برنزی، مانند هر جوشکاری دیگر تنها کافی است تا از سیم جوش، الکترود برنزی استفاده شود و همچنین بسته به روش جوشکاری مدنظر ممکن است نیاز به استفاده از متریال‌های گازی مثل گاز آرگون نیز باشد.

برای مثال در روش جوشکاری تیگ یکی از مهم‌ترین متریال برای شروع فرایند جوشکاری، گاز آرگون است. علاوه بر گاز آرگون، از میله‌های برنزی و پرکننده نیز برای بهبود کیفیت جوشکاری و افزایش شار، گسترش گرما و حرارت در سطح فلزات، رسانایی بیشتر و محافظت در برابر اکسید شدن استفاده می‌شود. جوشکاری قوس الکتریکی چیست؟

الکترود‌های برنزی

سیم‌های جوش یا الکترود‌های برنزی که در جوش برنز مورد استفاده قرار می‌‌گیرند، از ضروری‌ترین ابزارهای جوشکاری است. این الکترودها با ایجاد قوس ملایم در جوشکاری، مانع از ایجاد تخلخل می‌شوند.

سیم‌های جوش برنز باعث ایجاد قطعاتی با رنگ یکسان و جوشکاری یکدست می‌شوند و اتصالات محکمی را در قطعات دیگری از جمله قطعات فولادی، مسی و چدن‌های خاکستری ایجاد می‌کنند. از سیم جوش‌های برنزی می‌توان در جوشکاری‌های سقفی، گوشه‌ای، جوشکاری‌های تخت، افقی و سربالا استفاده کرد.

کاربرد دستگاه تیگ در جوش برنز

یکی از مهم‌ترین دستگاه‌های مورد استفاده در صنعت جوشکاری برنز، استفاده از دستگاه جوش تیگ است. این دستگاه که یک دستگاه مناسب برای جوش قوس الکتریکی بوده و با استفاده از جریان الکتریکی می‌تواند جوش‌هایی دقیق، با نفوذ، با ظاهری زیبا ایجاد کند. استفاده از دستگاه تیگ باعث کاهش میزان دود و جرقه و افزایش ایمنی در جوشکاری می‌شود. اجزای اصلی دستگاه جوش تیگ عبارت‌اند از:

منبع تغذیه

این بخش برای ایجاد جریان الکتریکی لازم و ایجاد قوس در انواع DC و AC پالس ارائه می‌شود. (برای مطالعه مقاله جوشکاری پالسی چیست روی لینک کلیک کنید.)

مشعل دستگاه

مشعل در واقع بخشی است که برای نگه داشتن الکترود تنگستن و هدایت کردن گاز محافظ به سمت حوضچه جوش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

الکترود تنگستن

این الکترود در ضخامت‌های و قطرهای مختلف تولید می‌شود، غیر مصرفی بوده و در حوضچه ذوب نمی‌شود.

گاز محافظ

برای محافظت حوضچه از آلودگی و اکسیداسیون از گازهای محافظ مثل آرگون استفاده می‌شود.

اتصالات

برای اتصال بین قطعات مختلف دستگاه مثل مشعل به الکترود از کابل‌ها و اتصالات مختلف استفاده می‌شود.

مراحل جوشکاری برنز با دستگاه تیگ

برای رسیدن به بهترین و باکیفیت‌ترین نتیجه جوشکاری، لازم است تا مراحل جوشکاری برنز با رعایت استانداردها و نکات فنی به صورت مرحله به مرحله انجام شود:

تهیه دستگاه جوش تیگ

دستگاه تیگ شامل یک الکترود از جنس تنگستن و یک محفظه برای گاز محافظ است.

تهیه گاز محافظ

گاز محافظ در واقع به گازی گفته می‌شود که از ورود بخار آب و اکسیژن هنگام جوشکاری ممانعت می‌کند و باعث افزایش کیفیت جوشکاری می‌شود. گازهای محافظ بسته به عمق جوشکاری ممکن است متفاوت باشند؛ اما معمولا حاوی آرگون و مقداری هلیوم هستند و در درون محفظه گاز محافظ قرار می‌گیرند. به طور کلی ضخامت جوشکاری با میزان هلیوم رابطه مستقیم دارد و به طوری که هر چه میزان ضخامت بیشتر باشد، هلیوم نیز بیشتر است.

گاز محافظ مانع ایجاد اکسیداسیون، جذب آلودگی‌ها، حفاظت از قوس الکتریکی، افزایش ثبات قوس الکتریکی و ایجاد محیط بی اثر برای جوشکاری نقش دارد. 

الکترودهای پرکننده

الکترودها یکی دیگر از اجزای مهم در روند جوشکاری برنز هستند. الکترودها باعث ایجاد قوس الکتریکی، گرمای لازم برای ذوب، انتقال فلز، تشکیل سرباره و حتی آلیاژ سازی می‌شوند و در بهبود خواص فیزیکی جوشکاری  نقش دارند.

الکترودها در انواع مختلف پرکننده، روکش دار، تنگستن و کربنی به تولید می‌رسند که بسته به نیاز هر جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تهیه شار متناسب با جوشکاری

شار یا همان فلاکس یکی از مهم‌ترین متریال‌ها در ایجاد جوش برنز است که فلز را از آلودگی‌ها و چربی‌ها پاک می‌کند و باعث راحتی انتقال حرارت می‌شود. استفاده از این متریال برای جوشکاری لازم نیست اما برای ایجاد یک جوشکاری میسر و باکیفیت بهتر است تا از شار برای محافظت در برابر اکسید شدن، محافظت از فلز و تسهیل انتقال حرارت استفاده کرد.

تمیز کردن فلز و قطعه مورد نظر

برای شروع جوش برنز، در ابتدا باید با استفاده از سطح قطعه یا فلز را از مواد خارجی و آلودگی‌ها پاکسازی کنید؛ این فرایند در ایجاد جوش باکیفیت، عدم ایجاد ترک در ناحیه جوشکاری، تخلخل و پیشگیری از عیوب جوشکاری نقش مهمی دارد و در نهایت یک سطح صاف و تمیز را ایجاد می‌کند.

راه اندازی دستگاه تیگ

همان‌طور که در بخش‌های پیشین اشاره شد، مهم‌ترین دستگاه برای جوشکاری برنز، دستگاه تیگ است. این دستگاه باید با توجه به نیاز و خواسته‌های هر جوشکاری تنظیم شود؛ اما به طور کلی آن را روی جریان کم (یعنی عددی بین 80 تا 95 آمپر) قرار می‌دهند و سپس با توجه به نیاز جریان مستقیم یا DC یا جریان متناوب یا AC را تنظیم می‌کنند.

سطح جوش باید گرم باشد

مشعل را راه اندازی کرده و حرارت را به سطح مدنظر نزدیک کرده و به هیچ عنوان از حرارت مستقیم برای جوشکاری استفاده نمی‌شود. سعی براین است که فلز به صورت یکسان گرم شود و تغییر رنگ قرمز یا نارنجی نداشته باشد.

استفاده از الکترود

در مراحل پایانی جوشکاری باید مشعل را به درستی و در نزدیک پایین میله جوش نگه داشت به طوری که برای گرم نگه داشتن فلز، گرما دریافت کند. در ادامه به میله جوش را در امتداد سطح و برای توزیع یکسان حرارت حرکت می‌دهیم.

اگر از شار استفاده شده باشد، در این مرحله قطعه یا فلز تغییر رنگ می‌دهد و در ادامه محو می‌شود و فیلر نیز به داغ‌ترین منطقه حرکت می‌کند.

اتمام جوشکاری

پس از پایان جوشکاری دستگاه جوش باید تمیز شود. در ابتدا مشعل را خاموش کرده و اجازه داده می‌شود تا قطعه یا فلز به خوبی خنک و سفت شوند. در صورتی که باقی مانده‌ای از مواد یا شار روی آن وجود داشته باشد، بسته به سختی متریال با استفاده از برس‌های سیمی یا در صورت تشکیل اکسید، از فرایند pickling با استفاده از اسید هیدروکلریک استفاده می‌کنیم.

کاربردهای جوشکاری با برنز در صنایع مختلف

به طور کلی، جوش برنز در صنایع مختلف به دلیل خواص مکانیکی، حرارتی و مقاومتی قابل توجه در متریال برنز، باعث ایجاد اتصالات قوی، بهبود کیفیت و عمر مفید قطعات تولیدی می‌شود. 

با توجه به ویژگی‌های متعدد و مقاومت بالای جوشکاری برنز نسبت به دیگر فلزات و آلیاژها از این متریال برای جوشکاری در بخش‌های مختلف استفاده می‌شود:

صنایع دریایی و کشتی سازی

به دلیل مقاومت بالا و خواص ضد زنگ برنز، از جوشکاری برنز برای ساخت قطعات و تجهیزات دریایی مانند قایق‌ها، کشتی‌ها، و تجهیزات زیر آبی استفاده می‌شود.

خودروسازی

در صنعت خودروسازی از جوش برنز برای تولید قطعات مختلف از جمله اتصالات موتور، رادیاتور، و سیستم‌های ترمز و تعلیق استفاده می‌شود.

صنایع فضایی

برای ساخت قطعات و تجهیزات مورد نیاز در صنایع فضایی که نیاز به خواص مکانیکی و حرارتی ویژه دارند، از جوشکاری با برنز استفاده می‌شود.

صنایع الکترونیکی

در تولید قطعات الکترونیکی و الکتریکی که نیاز به اتصالات دقیق و دوام دارند، از جوشکاری برنز استفاده می‌شود.

صنایع معدنی

در تولید تجهیزات و قطعات استخراج و فراوری مواد معدنی از جوشکاری با برنز برای ایجاد اتصالات مقاوم در برابر شرایط سخت استفاده می‌شود.

نکات مهم در جوش برنز

دانستن یکسری نکات پیش از جوشکاری قطعات برنزی می‌تواند در بهبود کیفیت جوشکاری، ایجاد اتصالات قوی، دوام‌ پذیر و با کیفیت کمک کننده باشد:

نکات مهمی که باید پیش از جوشکاری به آن توجه کرد

با توجه به اینکه فلز برنز جزو فلزات رنگی محسوب می‌شود، جوشکاری آن باید به سرعت انجام شود چرا که این فلز در مجاورت با اکسیژن به سرعت اکسید می‌شود و تغییر رنگ می‌دهد.

برای افزایش کیفیت جوشکاری فلز برنز، بهتر است تا پیش از شروع جوشکاری قطعات فلزی حتما تمیز شود؛ این کار باعث افزایش کیفیت جوشکاری و عدم ایجاد ترک یا شکستگی در ناحیه جوشکاری می‌شود.

برای ایجاد بهترین کیفیت جوشکاری، حتما باید از شار مناسب برای جوشکاری برنز استفاده شود؛ این کار باعث تسهیل در انتقال حرارت و جلوگیری از ایجاد مشکلات پس از جوشکاری مثل ترک خوردگی، تخلخل و … می‌شود.

بهتر است تا پیش از شروع جوشکاری فلز برنز حتما پاکسازی انجام شود. بهترین روش این است که در ابتدا با استفاده از محلول هیدروکلریک اسید، آلودگی‌ها و چربی‌ها را از بین برده شود و سپس قطعات را در آب گرم قرار داده شود تا ناخالصی‌ها و آلودگی‌ها به سرعت جدا شوند؛ همچنین برای تمیز کردن بهتر قطعات می‌توان از دستمال‌های ساینده و شار نیز استفاده کرد.

نکات مهمی که باید پس از اتمام جوشکاری به آن توجه کرد

پس از اتمام جوشکاری متریال‌های برنزی باید زمان مناسبی را برای خنک شدن و سخت شدن ناحیه جوشکاری اختصاص دارد؛ بهترین زمان، وقتی است که تمام شار مورد استفاده از بین رفته باشد (در غیر این صورت ناحیه جوشکاری شده در مدت زمان اندکی از بین می‌رود و به راحتی دچار فرسایش می‌شود.)

از دیگر موارد مهمی که باید پس از اتمام جوشکاری برنز به آن توجه کرد، می‌توان به از بین بردن اکسید‌های محل جوشکاری اشاره کرد. بهترین روش این است که باقیمانده هیدروکلریک اسید را با آب گرم شستشو داد.

نکات ایمنی مهم در جوش برنز

برای پیشگیری از اتفاقات ناگوار، بهتر است تا جوشکاری را در محیط آزاد (هوای آزاد) انجام شود.

هنگام جوشکاری حتما باید از لباس، ماسک و عینک محافظ و مخصوص استفاده شود تا کمترین نقطه تماس بین بدن تکنسین و فرایند جوشکاری وجود داشته باشد.

از آنجایی که امکان پاشش در هنگام جوشکاری برنز زیاد است، بهتر است تا افراد از محل جوشکاری فاصله گرفته و تکنسین حتما از دستکش‌های مخصوص برای گرفتن مشعل جوشکاری استفاده کند.

دستگاه‌های مهم در جوشکاری برنز

یکی از بهترین دستگاه‌ها برای جوشکاری برنز، دستگاه جوش لیزر است. این دستگاه که با استفاده از تکنولوژی لیزر فایبر فعالیت می‌کند برای جوشکاری متریال‌های فلزی مثل آهن، استیل، برنز، آلومینیوم، برنج، نیکل، تیتانیوم، کروم و سایر فلزات یا آلیاژها استفاده می‌شود.

این دستگاه باعث ایجاد شکاف جوش یکنواخت و باکیفیت می‌شود، سرعت زیادی نسبت به روش‌های سنتی دارد. از مهم‌ترین مزایای این دستگاه می‌توان به کاهش مصرف برق تا 90 درصد، قالب یکنواخت، میز کار کوچک، کاربردی بودن، افزایش کیفیت جوشکاری نسبت به دیگر روش‌ها و … اشاره کرد.

این دستگاه فضای کار کمی را اشغال می‌کند و به دلیل چرخ دار بودن قابل حمل نیز است و به آسانی جابه جا می‌شود. این دستگاه یکی از بهترین گزینه‌ها برای ورود به بازار کار و صنعت است.

جمع بندی موضوع جوشکاری برنز

جوش برنز یک فرایند صنعتی است که به منظور ایجاد اتصالات قوی و دوام بین قطعات برنزی استفاده می‌شود. این فرایند به وسیله گرما و فشار انجام می‌شود و از روش‌های مختلفی مانند جوشکاری TIG،، جوشکاری MIG، جوشکاری فشاری و … استفاده می‌شود.

جوشکاری متریال برنز یکی پرکاربردترین جوشکاری‌ها در صنایع مختلف از جمله صنایع دریایی، خودروسازی، صنعت هوا و فضا، صنایع الکترونیکی، صنایع معدنی و … است. این فرایند جهت تعمیر، ترمیم و ایجاد اتصالات جدید در قطعات برنزی استفاده می‌شود و بهبود کیفیت و عمر مفید قطعات تولیدی کمک می‌کند.

در این مطلب از شرکت روتک، به بررسی موضوع جوشکاری برنز پرداختیم. شما می‌توانید با دریافت مشاوره از کارشناسان مجرب ما، مناسب‌ترین دستگاه جوش لیزری را تهیه کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید دستگاه‌ جوش لیزر مختلف به سایت روتک سر بزنید و با ما تماس حاصل کنید.