فرایند جوشکاری با الکترود تنگستن (GTAW - TIG):

کلیات فرایند:

در فرایند جوشکاری قوس الکتریکی بر روی الکترود غیرمصرفی تنگستن با محافظت گاز (Gas Metal Arc Welding - GTAW) که با نام های جوشکاری با الکترود تنگستن، جوشکاری تنگستنی با گاز محافظ خنثی (Tungsten Inert Gas - TIG)، جوشکاری تنگستن - گاز، جوشکاری تیگ و در ایران جوشکاری آرگون نیز شناخته می شود، قوس الکتریکی بین الکترود غیرمصرفی و فلز پایه ایجاد شده و دمای حاصل از آن موجب ذوب و اتصال قطعات خواهد شد.

الکترود مورد استفاده در این فرایند اغلب از جنس آلیاژ تنگستن بوده و حوضچه مذاب توسط گازی خنثی مانند آرگون و یا هلیم محافظت می شود. در این فرایند امکان استفاده از ماده مصرفی (Consumable) با جنسی مشابه فلز پایه امکان پذیر بوده که به افزایش نرخ رسوب و کنترل ترکیب شیمیایی فلز جوش منجر می گردد.

متاسفانه این فرایند دارای سرعت جوشکاری پایینی است. لذا از آن جایی که هزینه جوشکاری تابع زمان آن بوده و زمان جوشکاری نیز با سرعت آن نسبت عکس دارد، پس می توان نتیجه گرفت که این فرایند یکی از گران ترین فرایند های جوشکاری می باشد که داده های عملیاتی نیز این امر را تایید می کنند.

این فرایند برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن و نیز آلیاژهای آلومینیم و مس با ضخامت هایی در بازه 1.6 تا 3.2 میلی متر مناسب بوده و گاه به منظور ایجاد پاس ریشه در ورق ها یا لوله هایی با ضخامت زیاد به کار برده می شود.

مزيت های فرایند جوشکاری با الکترود تنگستن TIG یا GTAW:

ظاهر ممتاز فلز جوش

عدم نیاز به تميزكاریپس از جوشکاری

امکان عالی جهت كنترل جوش

مناسب برای پاس ريشه

کیفیت قابل ملاحظه

امکان جوشکاری با استفاده یا بدون استفاده از ماده مصرفی

محدودیت های فرایند جوشکاری با الکترود تنگستن TIG یا GTAW:

تجهیزات پیچیده و گران در مقایسه با فرایند الکترود دستی

نرخ رسوب و سرعت جوشکاری کمتر

هزینه بالاتر نسبت به اغلب فرایندهای جوشکاری

حساسيت فراوان نسبت به آلودگی فلز پایه و مصرفی

الکترودهای تنگستن:

در فرایند جوشکاری تیگ (TIG) انتخاب صحیح قطر الکترود، بستگی کامل به شدت و نوع جریان مورد استفاده دارد. الکترودهای تنگستن اغلب در قطرهای 0.25 تا 6.35 میلی متر و طول 76 تا 610 میلی متر ساخته می شوند. الکترودهای تنگستن خالص نسبت به سایر الکترودها ارزان تر بوده، ظرفیت حمل جریان الکتریکی کمتری دارند، عمر آن ها کوتاهتر بوده و تنها قابل استفاده با جریان متناوب (AC) می باشند. از این الکترودها در مواردی که حساسیت کار کمتر است، استفاده می شود. اگر از الکترودهای تنگستن خالص در شدت جریان های بالاتر از مقادیر معینی استفاده شود، نرخ مصرف تدریجی آنها افزایش خواهد یافت.

الکترودهای تنگستن توریم دار، ظرفیت حمل الکتریسیته بالاتری داشته و دارای عمر طولانی تری هستند. شروع قوس با این الکترودها راحت تر بوده و ثبات قوس بیشتری ایجاد می کنند. از این الکترودها اغلب در جریان مستقیم (DC) استفاده می شود.

الکترودهای زیرکونیوم دار بهترین نوع الکترود برای جوشکاری آلومینیوم و منیزیم هستند. این الکترودها مزایای هر دو نوع الکترود قبلی را دارا بوده و زمانی که از این الکترودها با جریان متناوب (AC) استفاده می شود. پایداری قوس به همراه ظرفیت حمل جریان الکتریکی و شروع قوس مناسب را به طور همزمان فراهم می آورند.

ترکیب شیمیایی الکترودهای تنگستن:

الکترودهای تنگستنی که در فرایند جوشکاری تیگ (TIG یا GTAW) به کار برده می شوند، در گروه الکترودهای ذوب نشدنی قرار گرفته و مطابق استاندارد AWS A5.12 ترکیب شیمیایی آنها به صورت ذیل است:

الکترود تنگستن خالص

الکترود تنگستن - توریم (حاوی 1تا 2 درصد اکسید توریم)

الکترود تنگستن - زیرکونیم (حاوی 0.15تا 0.4 درصد اکسید زیرکونیوم)

الکترود تنگستن - لانتانیوم (حاوی 1درصد اکسید لانتیوم)

الکترود تنگستن - سریم (حاوی 2درصد اکسید سریم)

رنگ بندی الکترود تنگستن:

الکترودهای تنگستن دارای رنگ بندی ذیل هستند:

سبز : الکترود تنگستن خالص (EWP)

نارنجی : الکترود تنگستن با 2درصد سریم (EWCE)

سیاه : الکترود تنگستن با 1درصد لانتانیوم (EWLA)

زرد : الکترود تنگستن با 1درصد توریم (EWTH)

قرمز : الکترود تنگستن با 2درصد توریم (EWTH)

قهوه‌ای : الکترود تنگستن با 1درصد زیرکونیوم (EWZR)

خاکستری : غیر از عناصر فوق (EWG)

سیم جوشکاری:

انتخاب سیم جوش مناسب از مهمترین عوامل در کیفیت اتصال جوشی ایجاد شده می باشد. در ادامه سیم جوش های مورد استفاده در فرایند جوشکاری تیگ (TIG) مطابق با استاندارد انجمن جوشکاری امریکا (AWS) معرفی شده اند. برای هر گروه در انجمن  جوشکاری امریکا (AWS) به میزان کافی درباره طریقه کاربرد، ترکیب شیمیایی، نوع جریان و مقدار آن، قطر سیم جوش و سایر موارد توضیح داده شده ‌است. طول سیم جوش ها اغلب 61 سانتیمتر یا 91 سانتیمتر می باشد که برای دستگاه های نیمه خودکار (Semi-Automatic) و خودکار (Automatic) به صورت کلافی در دسترس می باشد.

سیم جوش های مورد استفاده برای مس و آلیاژهای مسA5.7

سیم جوش های مورد استفاده برای فولادهای کرم دار و کرم نیکل دار مقاوم به خوردگیA5.9

سیم جوش های مورد استفاده برای آلومینیوم و آلیاژ آلومینیومA5.10

سیم جوش های مورد استفاده برای عملیات سطحی A5.13

سیم جوش های مورد استفاده برای نیکل و آلیاژهای نیکلA5.14

سیم جوش های مورد استفاده برای تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیومA5.16

سیم جوش های مورد استفاده برای فولادهای کربنیA5.18

سیم جوش های مورد استفاده برای آلیاژهای منیزیمA5.19

سیم جوش های مورد استفاده برای آلیاژهای زیرکونیمA5.24