مقدمه
جوشکاری با گاز محافظ (GMAW) یکی از روش‌های پرکاربرد جوشکاری است که در آن از گاز محافظ برای محافظت از منطقه جوش در برابر آلودگی‌های محیطی استفاده می‌شود. هلیوم، به عنوان یکی از گازهای نجیب، در این فرآیند به عنوان گاز محافظ در جوشکاری با قوس الکتریکی به کار می‌رود. استفاده از هلیوم به دلیل ویژگی‌های خاص آن، مزایای قابل توجهی در جوشکاری فراهم می‌کند. این مقاله به بررسی کاربرد هلیوم در جوشکاری با گاز محافظ، مزایا و ویژگی‌های آن، و چالش‌ها و محدودیت‌ها می‌پردازد.
نوین گاز
جهت خرید انواع کپسول گاز هلیوم با ما تماس بگیرید.
1. جوشکاری با گاز محافظ چیست؟
جوشکاری با گاز محافظ یک فرآیند جوشکاری است که در آن از گازهایی مانند آرگون، هلیوم، یا مخلوط‌هایی از این گازها به عنوان محافظ برای جلوگیری از تماس قوس الکتریکی و فلز مذاب با هوا استفاده می‌شود. این گازها نقش محافظت از منطقه جوش را در برابر اکسیژن و نیتروژن موجود در جو را دارند، که ممکن است باعث اکسیداسیون و کاهش کیفیت جوش شود.
- جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (MIG/MAG): یکی از متداول‌ترین روش‌های جوشکاری با استفاده از گاز محافظ است که برای جوشکاری فلزات غیرآهنی و آهنی مانند فولاد ضد زنگ و آلومینیوم به کار می‌رود.
2. ویژگی‌های هلیوم به عنوان گاز محافظ در جوشکاری
هلیوم به عنوان یک گاز نجیب، دارای ویژگی‌های شیمیایی خاصی است که آن را برای استفاده در جوشکاری با گاز محافظ ایده‌آل می‌سازد:
- غیر واکنش‌پذیری: هلیوم به عنوان یک گاز غیر فعال شیمیایی نمی‌تواند با فلزات جوشکاری شده واکنش دهد. این ویژگی باعث می‌شود که فلزات جوشکاری بدون هیچ‌گونه آلودگی یا تغییر شیمیایی در محل جوش باقی بمانند.
- نقطه جوش بسیار پایین: هلیوم دارای نقطه جوش بسیار پایین (−۲۶۸.۹ درجه سانتی‌گراد) است، که به آن این امکان را می‌دهد که در دماهای بالای جوشکاری به سرعت از محل جوش ناپدید شود و محافظت مؤثری را ایجاد کند.
- هدایت حرارتی بالا: هلیوم دارای هدایت حرارتی بالاست که باعث می‌شود در جوشکاری‌هایی که نیاز به انتقال سریع حرارت دارند، بسیار موثر باشد.
- حجم بالای گاز: هلیوم به دلیل داشتن وزن مولکولی پایین و حجم مولکولی بزرگ، به راحتی به منطقه جوش نفوذ کرده و از آلودگی محیطی جلوگیری می‌کند.
3. مزایای استفاده از هلیوم در جوشکاری
استفاده از هلیوم در جوشکاری با گاز محافظ مزایای زیادی دارد که به بهبود کیفیت جوش و عملکرد بهینه دستگاه کمک می‌کند:
- کاهش پراکندگی قوس: هلیوم باعث می‌شود که قوس جوش بیشتر متمرکز شود و از پراکندگی آن در فرآیند جوشکاری جلوگیری می‌کند. این ویژگی به بهبود دقت جوش و کاهش خطر اشتباهات در فرآیند جوشکاری کمک می‌کند.
- افزایش سرعت جوشکاری: هلیوم به دلیل داشتن هدایت حرارتی بالا، به جوشکار این امکان را می‌دهد که با سرعت بیشتری جوشکاری کند، به‌ویژه در جوشکاری فلزات سنگین و آلیاژهای پیچیده.
- جوش‌های تمیزتر و مقاوم‌تر: استفاده از هلیوم به علت کاهش احتمال ایجاد آلودگی و اکسیداسیون در محل جوش، منجر به ایجاد جوش‌های تمیزتر و مقاوم‌تر می‌شود. این جوش‌ها می‌توانند در برابر عوامل محیطی و حرارتی مقاومت بیشتری از خود نشان دهند.
- مناسب برای جوشکاری فلزات خاص: هلیوم به خصوص برای جوشکاری فلزات خاص مانند تیتانیوم و آلومینیوم که به راحتی دچار اکسیداسیون می‌شوند، بسیار مفید است.
4. کاربردهای هلیوم در جوشکاری
هلیوم در جوشکاری در انواع مختلف فلزات و صنایع مختلف استفاده می‌شود:
- جوشکاری آلیاژهای سبک: هلیوم برای جوشکاری فلزاتی مانند آلومینیوم و منیزیم که در دماهای بالا به راحتی دچار اکسیداسیون می‌شوند، بسیار مؤثر است.
- جوشکاری مواد با دمای بالا: در جوشکاری فولادهای ضد زنگ و دیگر آلیاژهای مقاوم به حرارت، هلیوم می‌تواند به بهبود کیفیت جوش کمک کند و از کاهش خاصیت آلیاژها جلوگیری نماید.
- صنعت فضایی و هوافضا: هلیوم در جوشکاری قطعات حساس و پیچیده در صنایع فضایی، هوافضا و دفاعی کاربرد دارد، جایی که کیفیت و دقت جوش بسیار حائز اهمیت است.
5. چالش‌ها و محدودیت‌های استفاده از هلیوم
با وجود مزایای بسیاری که هلیوم در جوشکاری دارد، چالش‌هایی نیز در استفاده از این گاز وجود دارد:
- هزینه بالا: هلیوم یک گاز نادر است و هزینه تهیه آن نسبت به سایر گازهای محافظ مانند آرگون بالاتر است. این موضوع می‌تواند هزینه‌های جوشکاری را افزایش دهد.
- کمبود منابع هلیوم: به دلیل مصرف زیاد هلیوم در صنایع مختلف و محدودیت منابع طبیعی این گاز، ممکن است در آینده با مشکلاتی در تأمین هلیوم مواجه شویم.
- نیاز به تجهیزات خاص: استفاده از هلیوم در جوشکاری ممکن است نیاز به تجهیزات خاصی داشته باشد که برای برخی کارگاه‌ها و کارخانجات هزینه‌بر باشد.
6. نتیجه‌گیری
جوشکاری با استفاده از گاز محافظ هلیوم به دلیل ویژگی‌های خاص این گاز، یک گزینه عالی برای جوشکاری فلزات حساس و آلیاژهای پیچیده است. هلیوم به دلیل غیر فعال بودن، هدایت حرارتی بالا و ویژگی‌های فیزیکی منحصربه‌فرد خود، به بهبود کیفیت جوش، افزایش سرعت جوشکاری و کاهش آلودگی‌های محیطی کمک می‌کند. با این حال، محدودیت‌های مربوط به هزینه و منابع هلیوم می‌تواند چالش‌هایی ایجاد کند، ولی مزایای آن در جوشکاری، به ویژه در صنایع پیشرفته، غیرقابل انکار است.
