گاز آرگون گازی بی‌اثر و کاربردی برای جوش دادن فلزات مختلف به یکدیگر است. این گاز می‌تواند اکثر فلزها را به هم جوش دهد و گاهی اوقات جایگزین نیتروژن نیز می‌شود. از جوشکاری آرگون در صنایع هوا و فضا، پتروشیمی، کشتی‌سازی، خودروسازی و… استفاده می‌شود. از مزایای این روش می‌توان به نیاز کم به پاکسازی، جوشکاری رسوبی با کیفیت بالا و جوشکاری تمیز اشاره کرد. کاربران هنگام جوشکاری باید از لباس ایمنی قرمز رنگ جهت محافظت از بدن خود در برابر اشعه‌های مضر استفاده کنند. همچنین پایین نگه‌داشتن دمای بدن و نوشیدن مایعات زیاد نیز از گرمازدگی آنها در حین جوشکاری جلوگیری می‌کند.
انواع فلزات در جوشکاری آرگون
از جوش آرگون که روشی معمول و مناسب در جوشکاری ذوبی محسوب می‌شود برای اتصال فلزات کربنی، آلیاژی و… استفاده می‌کنند. فلزات از آلیاژهای گوناگونی تشکیل شده‌اند و هر کدام نوع جوشکاری خاصی را می‌طلبند؛ اما با جوشکاری آرگون می‌توان بیشتر فلزات را جوش داد. بعضی از این فلزها شامل فلز آلومینیوم در ضخامت‌های متنوع، فولاد کربنی، استیل، چدن، مس و… می‌شوند.
تاریخچه جوشکاری تیگ (TIG)
معنای کلمه آرگون که یک کلمه یونانی است، تنبل است. در گذشته‌های دور تصور می‌شد آرگون را می‌توان در هوا یافت؛ اما به مرور زمان کشف کردند که این عنصر در ترکیبات شیمیایی نیز حضور دارد. آرگون را از اتمسفر با روش‌های مخصوصی جدا کرده و سپس به صورت سیلندرهای تحت فشار در می‌آورند. سپس از این گاز به علت بی‌اثر بودن در جوشکاری برقی، برشکاری و روکش برای تامادات تیتانیوم و… استفاده شد.
جوش آرگون )جوشکاری (TIG چیست؟
جوشکاری آرگون که به آن تیگ (TIG) نیز می‌گویند از راه‌های معمول جوشکاری ذوبی محسوب می‌شود. در این روش از گرمای ناشی از قوس الکتریکی استفاده می‌کنند. در این نوع جوشکاری از الکترود استفاده نمی‌شود؛ بلکه از الکترودهای تنگستن یا همان مصرف‌نشدنی کمک می‌گیرند. در جوشکاری GTAW توسط تورچ جوشکاری الکترود تنگستن را نگه می‌دارند؛ بدین ترتیب با نزدیک کردن نوک الکترود به قطعه کار می‌توان گرمای لازم را به آن انتقال داد. توسط لایه گاز نیز قوس را ایجاد می‌کنند. بهترین گاز در این زمینه گاز آرگون است و به همین دلیل این روش را جوشکاری آرگون می‌نامند.
در ایران بیشتر صنعتکاران به این روش جوش آلومینیوم می‌گویند. برخی ماشین‌های جوش تیگ معروف در این زمینه مانند هلی آرک یا هلی ولد باعث شده این روش جوشکاری با این نام‌ها نیز شناخته شود. G.T.A.W یا TIG نام جدید این جوشکاری است. در این روش از گاز آرگون به عنوان محافظ استفاده می‌شود. از آنجایی که هلیوم توان قوس و سرعت جوشکاری را افزایش می‌دهد، از ترکیب آرگون و هلیوم استفاده می‌کنند. همچنین هلیوم باعث می‌شود گازها از محدوده جوش به شکل موثرتری خارج شوند.
انواع الکترودها در جوشکاری آرگون
الکترودهای جوش آرگون از گستردگی و تنوع بالایی برخوردار هستند. از آنجایی که جوشکاری تیگ کاربرد بالایی دارد، دارای الکترودهای متنوعی با ویژگی‌ها و قابلیت‌های متفاوت است. انواع الکترودهای جوشکاری آرگون عبارتند از:
- الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ): در جوش آلومینیوم کاربرد دارد و هنگام جوشکاری پت‌پت می‌کند.
- الکترود تنگستن توریم دار با دو نوع مختلف: ۱% توریوم دار که قرمز رنگ بوده و ۲% توریم دار که رنگ آن زرد است.
- الکترود تنگستن زیرکونیم دار که با رنگ سفید مشخص می‌شود.
- الکترود تنگستن لانتان دار که رنگ آن مشکی است.
- الکترود تنگستن سزیم دار که رنگ طلایی دارد.
مزایای جوشکاری آرگون
جوشکاری آرگون روشی جدید است که به دلیل سازگاری‌اش با فلزهای مختلف و سایر مزایا کاربرد بالایی دارد. تعدادی از مزایای جوشکاری آرگون به شرح زیر است:
- جوشکاری تمیز و یکدست
- کاربرد بالا در انواع صنایع ملنند خودروسازی، کشتی‌سازی و…
- خاصیت جوشکاری به مدت طولانی
- جوشکاری رسوبی با بهترین کیفیت
- قابلیت جوشکاری فلزهای مختلف با دقت و کیفیت بالا
- قابلیت اتصال فلزهای نازک و ظریف
- نیاز کم به پاکسازی
- انجام جوشکاری برای کارهای ظریف و هنری
- جوشکاری صفحات صاف
- قابلیت دقیق جوشکاری فلزهای رنگی و ورق‌های نازک
- عدم ایجاد اغتشاش در جریان قوس به دلیل تزریق فلز پرکننده از خارج قوس و کیفیت بالاتر
- امکان مشاهده منطقه قوس و حوضچه مذاب به دلبل نبود سرباره و دوده و جرقه
کاربرد جوشکاری آرگون یا تیگ
از جوشکاری آرگون برای اتصال لوله‌های تحت فشار استفاده می‌شود. این نوع جوشکاری روشی مناسب برای جوش دادن صفحات نازک و بسیار ظریف است. استفاده از جوشکاری آرگون مهارت و تجربه بالایی می‌طلبد. از رایج‌ترین کاربردهای این نوع جوشکاری می‌توان به جوشکاری مس و آلومینیوم اشاره کرد. همچنین این نوع جوشکاری در صنعت پتروشیمی، صنایع دریایی و ساخت تجهیزات نظامی نیز کاربرد دارد.
آیا گاز آرگون سمی است؟
گاز آرگون با عدد اتمی ۱۸ یکی از گازهاز نجیب است و در ۱٪ ترکیب هوای زمین وجود دارد. این گاز را به کمک تقطیر جزء به جزء به دست می‌آورند. آرگون گازی بی‌رنگ، بی‌بو و غیر سمی است. این گاز آتش‌گیر نیست، اما باید هنگام کار با آن احتیاط کرد؛ زیرا ممکن است منجر به خفگی شدید شود.
آیا گاز آرگون قابل اشتعال است؟
گاز آرگون گازی بی‌رنگ، بی‌طعم و بدون بو است و افرادی که که با آن کار می‌کنند از اشتعال‌پذیری آن واهمه دارند. در پاسخ به اینکه آیا گاز آرگون اشتعال‌پذیر است یا خیر باید گفت این گاز غیر سمی و غیر قابل اشتعال است؛ اما به دلیل داشتن چگالی بیشتر از هوا می‌تواند با جابه‌جایی هوای اکسیژنه باعث خفگی شود.
تفاوت جوش آرگون با CO2
جوش آرگون در جوشکاری فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم و فولاد ضدزنگ کاربرد دارد. از جوش CO2 برای جوشکاری فلزات آهنی که به مقاومت نیاز است، استفاده می‌کنند. همچنین این دو جوشکاری در نوع گاز نیز متفاوت هستند. در جوش آرگون فقط از گاز آرگون خالص استفاده می‌شود؛ اما در جوش CO2 ترکیبی از گازهای آرگون و CO2 وجود دارد. قوس آرگون پایدار است اما قوس CO2 نامنظم است.
همچنین جوشکاری آرگون با تکنیک دقیق‌تری انجام می‌شود؛ اما جوشکاری CO2 را با دقت و کنترل کم‌تر هم می‌توان انجام داد. دسترسی به گاز آرگون دشوارتر است و به همین دلیل نسبت به گاز CO2 گران‌تر است. همچنین جوشکاری آرگون به زمان بیشتری نسبت به جوشکاری CO2 نیاز دارد. معمولاً جوشکاری CO2 را سریع انجام می‌دهند. تحهیزات و لوازم جوشکاری آرگون نیز گران‌تر است. گاز آرگون گازی بی‌اثر و غیر اسمی است؛ اما CO2 در دسته گازهای گلخانه‌ای قرار می‌گیرد.
تفاوت جوش آرگون با جوش معماما و جوش CO2
جوش معماما جوش قوس الکتریکی است که در صنعت کاربرد بالایی دارد. در این جوشکاری دو قطعه فلزی را توسط قوس الکتریکی به هم متصل می‌کنند. جوش آرگون و جوش معماما در نوع جوش، کاربرد، الکترود، ترکیبات گاز، سرعت جوش، استفاده از سیم جوش و روش تامین سیم جوش با یکدیگر تفاوت دارند. جوش آرگون برای محیط‌های صنعتی دقیق مانند خودروسازی استفاده می‌شود؛ اما جوش معماما برای فولادهای نسوز قابل استفاده است. در جوش آرگون از گاز آرگون، در جوش کربن‌دی‌اکسید از گاز آرگون و کربن‌دی‌اکسید و در جوش معماما از ترکیب فلز و گاز بی‌اثر استفاده می‌کنند. سرعت جوش CO2 و معماما از آرگون بیشتر است.
جوش CO2 چیست؟
جوشکاری CO2 یکی از جوشکاری‌های قوسی با گاز محافظ است. در این جوشکاری از دستگاه‌های جوشی که با CO2 کار می‌کنند، کمک می‌گیرند. البته این اواخر برای انجام این روش از اینورترهای جوشکاری استفاده می‌کنند. در این روش که حفاظت بالایی دارد، قوس الکتریکی و حوضجه مذاب را می‌توان به صورت واضح مشاهده کرد. همچنین این گاز قیمتی بسیار مناسب دارد؛ به طوری که گفته می‌شود هزینه گاز CO2 یک دهم گاز آرگون است و کاربرد بالایی در صنایع وابسته به فولاد دارد.
جوش آرگون با اینورتر
جوشکاری آرگون را می‌توان با اینوتر نیز انجام داد. با استفاده از این دستگاه‌ها، هنگام جوشکاری جرقه و دود کم‌تری تولید می‌شود؛ به همین دلیل کاربر می‌تواند محل قوس را واضح ببیند. همچنین اینورترها با مصرف کم‌تر انرژی نیاز به آرگون را هم کاهش می‌دهند. این دستگاه‌ها به ندرت نیاز به تمیزکاری خواهند داشت و با انتقال ولتاژ خروجی پایدار به الکترودها باعث افزایش استحکلام فلزات نرم می‌شوند.
جوشکاری ورق استیل
برای جوشکاری ورق استیل روش‌های متعددی مانند جوشکاری آرگون (TIG), جوشکاری میگ یا گاز محافظ فلز و جوشکاری قوس فلز پوشش‌دار (SMAW) وجود دارد. توسط آرگون می‌توان جوشکاری ورق‌های نازک را انجام داد. این روش باعث ذوب شدن فلز پایه در اطراف منطقه جوش نمی‌شود. جوشکاری میگ روشی سریع و آسان است و در آن از یک سیم پوشش‌دار برای جلوگیری از ذوب نواحی اطراف جوش استفاده می‌شود. جوشکاری قوس فلز پوشش‌دار هم از روش‌های سنتی محسوب می‌شود.
چرا لباس جوشکاری آرگون قرمز است؟
رنگ قرمز با جذب اشعه‌های جوشکاری از صدمه دیدن بدن افراد جلوگیری می‌کند. در جوشکاری آرگون توسط آرگون از ناحیه جوش در برابر اکسیداسیون محافظت می‌کنند. این روش معمولا برای جوشکاری فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم، تیتانیوم و مس کاربرد دارد. حین جوشکاری امکان دارد اشعه‌های مادون قرمز و ماورای بنفش باعث آسیب رساندن به پوست و چشم شوند؛ اما رنگ قرمز لباس‌های محافظتی از این امر جلوگیری می‌کنند. همچنین این رنگ قابل تشخیص باعث می‌شود جوشکاران در مکان‌های پرنور یا تاریک یکدیگر را راحت‌تر ببینند. این لباس‌های قرمز از کتان، پنبه، نایلون و پلی‌استر ساخته می‌شوند.
خطرات جوش آرگون
از آنجایی که گاز آرگون به صورت طبیعی و آزاد در طبیعت وجود دارد، می‌توان گفت جوش آرگون بر محیط زیست تاثیر منفی ندارد و باعث ایجاد عوارض نمی‌شود. تا کنون گزارشی مبنی بر ضرر رساندن جوشکاری آرگون بر زندگی جانوران ثبت نشده است.
خطرات جوشکاری آرگون برای انسان
جوشکاری آرگون می‌تواند عوارضی مانند مشکلات ریه، حنجره و مجاری ادراری برای انسان ایجاد کند. این مشکلات هنگام قرار گرفتن در معرض بخار کادمیوم، نیکل، بریلیم، کروم و آرسنیک ایجاد می‌شوند. از دیگر مشکلاتی که جوشکاری طولانی مدت با آرگون ایجاد می‌شود می‌توان مشکلات مزمن تنفسی مانند برونشیت، آسم، ذات‌الریه، کاهش حجم ریه، گرد و غبار یا رسوب کربن‌دی‌اکسید سیلیکون یا اکسید آهن در ریه‌ها و قلب را نام برد. زخم معده، مشکلات پوستی، شنوایی، گوارشی و تأخیر در حاملگی و سقط جنین همسران هم از عوارض این نوع جوشکاری هستند.
جوشکاری با آزبست احتمال رسوب آزبست در ریه و بروز سرطان ریه و پرده جنب را افزایش می‌دهد. نور جوشکاری می‌تواند با آسیب‌رسیدن به قرنیه یا ایجاد آب مروارید شود. تاری دید، درد شدید، برق‌گرفتگی، ریزش اشک، سوزش چشم و سردرد از دیگر مشکلات نور جوشکاری هستند. این عوارض نه تنها برای جوشکار، بلکه برای افرادی که در آن محیط هستند هم توسط انعکاس اشعه اتفاق می‌افتد. اشعه ماوراء بنفش جوشکاری باعث افزایش احتمال ابتلا به سرطان پوست می‌شود. افرادی که به جوشکاری این سطوع مشغول هستند، باید از ماسک مخصوص استفاده کنند.
علت سیاه شدن جوش آرگون؟
عوامل متعددی باعث سیاه شدن جوش آرگون می‌شود که همه آنها ناشی از ورود اکسیژن یا دیگر گازهای واکنش‌پذیر به محیط هستند. آلودگی فلز پایه، حرارت بیش از حد و استفاده از الکترود نامناسب از دیگر دلایل سیاه شدن هستند. اگر حرارت خیلی زیاد باشد، منجر به تبخیر عناصر آلیاژی و ترک در جوش و سیاه شدن آن می‌شود. اگر الکترود انتخابی با نوع فلز هماهنگ باشد، این سیاهی ایجاد نمی‌شود.
لوازم، تجهیزات و ابزارهای جوشکاری آرگون
برای انجام جوشکاری آرگون لازم است برخی از ابزارهای خاص فراهم باشد. یکی از این لوازم مهم یافتن منبع تغذیه است. منبع تغذیه را می‌توانید مولد برق جریان مستقیم یا جریان متناوب انتخاب کنید. تجهیز بعدی، سیلندر گاز محافظ است. برای جوشکاری آرگون باید کپسول دارای گاز با فشار داخلی 150 تا 200 بار داشته باشید. رگولاتر و فلومتر از دیگر لوازم هستند که فشار خروجی گاز کپسول را کاهش می‌دهند. شیلنگ و بست‌های گاز، تورچ، انبر اتصال، انبر جوش، کابل اتصال و الکترود تنگستن هم از دیگر تجهیزات موردنیاز برای جوشکاری آرگون محسوب می‌شوند.
مراحل و روش استفاده از جوشکاری آرگون (TIG)
اولین مرحله قبل از جوشکاری پوشیدن لباس و دستکش ایمنی است. سپس باید تورچ جوشکاری و پدال پا کنترل حرارت را به دستگاه متصل کنید. سپس باتوجه به نوع فلز جریان برق، میزان قطر و ضخامت الکترود را تنظیم کنید. در مرحله بعد باید جریان گاز و آمپر را تنظیم کرده و شروع به جوش دادن کنید. به کمک فیکسچر و گیره، می‌توانید فلز را ثابت کرده و چند خال جوش ایجاد کنید.
عوارض ناشی از گرما در جوش آرگون
از مشکلاتی که گرمای زیاد جوشکاری ایجاد می‌کند می‌توان به سوختگی اشاره کرد. مواد مذاب، پلیسه، تکه‌های فلز، جرقه و الکترود داغ باعث سوختگی‌ها می‌شوند. گرمازدگی از دیگر عوارضی است که اکثر جوشکارها گرفتار آن می‌شوند. برای جلوگیری از گرمازدگی باید مایعات فراوان نوشید و هنگام استراحت به کاهش دمای بدن پرداخت.
سخن پایانی
جوشکاری آرگون روشی کاربردی برای اتصال فلزهای نازک و ظریف در صنایع پتروشیمی، نظامی و… است. این گاز بی‌اثر می‌تواند فلز آلومینیوم، فولاد کربنی، چدن و مس را جوش دهد. از مزایای جوشکاری آرگون نیز می‌توان به انجام جوشکاری برای کارهای هنری، جوشکاری صفحات صاف، جوشکاری فلزهای رنگی به صورت تمیز و یکدست اشاره کرد. برای جوش آرگون از الکترودهای متنوعی همچون الکترود تنگستن توریم‌دار، الکترود تنگستن زیرکونیوم‌دار، الکترود تنگستن لانتان‌دار و الکترود تنگستن سزیم‌دار استفاده می‌شود. از عوارض جوشکاری آرگون می‌توان به بیماری‌های تنفسی مانند برونشیت، آسم، ذات‌الریه و مشکلات گوارشی و زخم معده اشاره کرد؛ اما جوشگاری آرگون صدمه‌ای به محیط زیست وارد نمی‌کند.