صفحه اصلی

آرشیو مقالات

مراحل اصلي ششگانه در بريزينگ محافظت از اتصالات آلومينيوم-مس اتصال ايده آل مس به آلومينيوم آلیاژهای متفاوت در اتصال آلمینیوم به مس مزیت سیم جوش 4047 در برابر 4043 سیم جوش توپودری

آلیاژهای متفاوت در اتصال آلمینیوم به مس :

اتصال یکپارچه مس به آلومینیوم: تولید کنندگان تجهیزات تهویه مطبوع و برودتی که استفاده از اجزاء آلومینیومی را مورد ارزیابی قرارمیدهند میباست بهترین روش تولید قطـــعات اتصال را در کندانسورها و اواپراتورها بـرای تبدیل آلومینیوم به مس مورد بررسی قرار دهند.
انواع روشهای اتصال شامل چسبندان ،اتصال مکانیکی،اولتراسونیک،لحیم و جوشکاری می باشد.

در هنگام لحیم یا جوشکاری،برای اطمینان کامل از اتصال مناسب و یکپارچگی کامل عوامل زیادی باید مورد بررسی و کنترل قرار گیرد.

موارد فوق عبارتند از:

1- گپ محل اتصال :اختلاف قطر خارجی و داخلی لوله های مسی و آلومینیوم

2- مقدار سطح تماس مس با آلومینیوم :مقدارفرورفتگی لوله مس و آلومینیوم در یکدیگر

3- جهت یابی آلومینیوم به مس : کدام لوله داخل دیگری قرارگرفته است.

4- آلیاژ مواد مصرفی و فلاکس مورد استفاده:با توجه به ابعاد،ضخامت و آلیاژ لوله ها برای دمای مناسب انتخاب خواهد شد.

برای تست و بازرسی در حال حاضر استانداردهای صنعتی مشخص نشده و لذا روشـــها و توصیه های مــتفاوتی وجود دارد.به همین منظور برای کمک به تولیدکنندگان در این رابطه شرکت لوکاس میل هاپت آزمایشهایی را در خصوص تاثیر طراحی های مختلف و انواع مواد مصرفی بر روی کیفیت اتصال مس به آلومینیوم انجام داده است .

فرایند آزمایش :

یک سری از انواع اتصالات مس به آلمینیوم با گپ های متفاوت توسط آلیاژهای AL/SI و ZN/AL و با فلاکس های غیر مخرب جوشکاری شده و سپس به صورت مکانیکی و از نظــر فشار مورد آزمایش قرار گرفـــته اند تا مـــیزان کیفیت اتصال بررسی شود.

آزمایشاتی نیز در زمینه متالوژی به منظور مشخص کردن ویژگیهای کیفی این خانواده از اتصالات انجام شده است.

در جدول زیر ترکیبات آلیاژی و فلاکس که در طی مطالعه مورد ارزیابی قرار گرفته را نشان میدهد.

تبدیل آلمینیوم به مس :اغلب به منظوریک اتصال کمکی برای خطوط لوله ثانویه مورد استفاده قرارمیگیرد.با توجه به فشارهای عملکرد تا حدود سی و پنج بار باید از اتصالات محکم و بدون نشتی در هنگام طراحی وروش اتصال استفاده شود.

گپ اتصال و استحکام مکانیکی ناشی از آن با توجه به سیم جوشهای متفاوت به منظور ارزیابی تاثیر نوع آلیاژ انتخابی و گپ مناسب آزمایشهایی انجام شده تا مــیزان استحکام اتصال مس به آلومینیوم مشخص شود.

1-در اولین آزمایش استاندارد AWSC3.2 را به عنوان مبنا و ارزیابی اتصالات مورد توجه قرار گرفت .

قطعات مونتاژ شده را بــا شعله ی اکسیژن و استیلن تا دمـــای جوشکـاری گرم، و بعد مواد جوشکاری را در سطح اتصال قرار دادیم.

بعد از اینکه قطعات مونتاژشده ،جوشکاری و آماده آزمایش شدندچهار نمونه ازهر گروه که گپ های متفاوتی داشتند انتخاب و برای تست های کشش و تنش مورد آزمایش قرار گرفتند.
برای هر گروه مقادیرفشار شکست ثبت و برای محاسبه تنش قابل تحمل اتصال مورد استفاده قرار گرفت.
هر مجموع ازنمونه ها با گپ های صفر، mm 0.8. وmm0. 15. طراحی شده بودند.
میانگینی از مقادیر تنش های قابل تحمل توسط هر مجموعه محاسبه گردید.که در منحنی زیر ترسیم شده است.

درمورد آلیاژ 98ZN/2AL در هر سه مورد گپ آزمایشها انجام و نتایج استحکام متفاوتی بدست آمد . در گپ های mm0.08 و mm0.15 بیشترین استحکام و در گپ صفر کمترین استحکام بدست آمد.استحکام پایین در گپ صفر به دلیل عدم نفوذ فلاکس و مواد جوشکاری (فیلر)و همچنین پخش شدن فلاکس در بیرون محل جوش می باشد.

2- در آزمایش دوم آلیاژهای 78ZN/22AL و 88AL/12SI با همان آرایش گپ مورد تست و بررسی و استحکام اتصال قرارگرفت که همان طور که در منحنی بالا نشان داده شده گپ های mm 0.8 وmm 0.15 دراین دو آلیاژ نیز مورد قبول واقع شده است.
برای هر گروه از گپ ها با مواد جوشکاری متفاوت توسط دستگاه اندازه گیری کشش تست بارگزاری انجام شد.
و قطعاتی که در این تست تخریب شدند مشخص و ثبت گردید .اکثر خرابی ها از اتصالاتی بود که آلومینیوم به عنوان فلز پایه طراحی شده بود .(لوله الومینیوم گلدانی شده)
در اتصالاتی که از آلیاژ 98ZN/12AL استفاده شده بود تقریبا همگی در فاصله 12 تا 25 میلیمتری از محل اتصال تخریب شدند.در حالی که در نمونه های جوشکاری شده با آلیاژ 98AL/12SI فاصله تخریب در آلومینیوم به محل اتصال نزدیکتر بود.محل تخریب در حالتی که آلیاژ 78ZN/22AL قرار گرفت.
این نشانگر آن است که دمای جوشکاری بالا باعث نزدیک شدن محل تخریب به نقطه اتصال می گردد.

برای هر سه گروه ازگپ ها با آلیــاژهای جوشکاری مختلف تست های لازم انجام و پس از میانگین گرفتن از نتایج فوق جدول زیر به دست آمده که بیانگر استحکام مکانیکی اتصال برای آلیاژهای مختلف در گپ های متفاوت میباشد.

نتایج بیانگر آن است که:

در گپmm 8% آلیاژ 98ZN/2AL بیشترین استحکام و آلیاژ 78ZN/12AL پایین ترین استحکام را نشان میدهد.

مقاومت اتصال در برابر فشار با سیم جوشهای مختلف و گپ های متفاوت:

اجزاء تهویه مطبوع و برودتی اغلب سیستم ها بسته ای هستند که احتیاج به اتصالات بدون نشتی دارند .این موضوع در اتصال آلمینیوم به مس در اواپراتورها و کندانسورها بسیار حائز اهمیت می باشد .فشار عملیاتی در این سیستمها با توجه به نوع گاز خنک کننده مورد استفاده ،متفاوت بوده و با توجه به آن طراحی می گردد.

به طور معمول این فشار بین 20تا 35 بار خواهد بود که با توجه به آن ما چند گروه از اتصالات آلومینیوم به مس را طبق آلیاژ و ابعاد مشابه در تست مکانیکی آماده کرده ایم که مـــورد آزمایش در فشـــارهای بالا تا حد تخریـــب قرار گرفته اند.

نتایج و گزارش تست های انجام شده در جدول زیر نشان داده شده است

    تخریب های اتصال در فشار 131 بار
    تخریب های اتصال در فشار 138 بار
    تخریب های اتصال در فشار 164 بار

همانطور که در جدول فوق دیده می شود در فشارهای بالاتر از 173 بار اکثر نمونه ها دچار تخریب شده اند.

با این تفاوت که در اتصالاتی که از 88AL/12SI و 98ZN/2AL استفاده شده بود تخریب از ناحیه اتصال و در اتصالی که از آلیاژ 78ZN/22AL استفاده شده تخریب از محل لوله آلومینیوم بود.

تمامی نمونه ها در این آزمایش تخریب شد به جز یک مورد که از فشار 173 بار فراتر رفت.

مقایسه کیفیت اتصالات :

با توجه به نتایج آزمایشات در بخشهای تنش ،کشش، متالوژی و فشار ها مقایسه انجام و نتیجه را به صورت امتیازبندی در جدولی کنار هم قرار داده ایم .

در مورد 98ZN/2AL و 78ZN/22AL ما دارای اتصالات با ثبات تری بودیم .فقط در خصوص 98ZN/2AL در محل جوش خلل و فرج بیشتری مشاهده شد .

در اتصالاتی که از 88AL/12SI   استفاده شده خلل و فرج کروی مشاهده میشود.ولی این آلیاژ در تعامل با فلز پایه بهتر بوده و کمترین خوردگی را نشان داد.

این گروه نشان داد که سیم جوش استفاده شده با عکس العمل فلز پایه مس روبرو خواهد شد.که این عکس العمل در صورت افزایش دما بیش از دمای جوش افزایش خواهد یافت.

به طور کلی به علت ثابت نبودن گپ در هر طرف احتمال عدم سازگاری و نفوذ کافی مواد جوش وجود دارد.

نتیجه گیری:

با توجه به داده ها و مشاهدات بصری که در بالا بحث شد جدول زیر اطلاعات کیفی در مورد تنش ،کنش، مقاومت در برابر فشار ،خوردگی ،حفره های گازی و جمع شدگی (SHINKAGE ) را نشان می دهد.

با توجه به امتیاز بندی انجام شده آلیاژ 78ZN/22AL مناسب ترین سیم جوش برای اتصال آلومینیوم به مس می باشد.

آلیاژ 98ZN/2AL استحکام بالایی در مقابل تنش و کشش داردولی در مقابل خوردگی و حفره ها و نشت گاز ضعیف می باشد.

آلیاژ 88AL/12SI در مقابل خوردگی مقاوم بوده و دارای حفره های گازی کمی میباشد ولی در خصوص تنش و کشش ضعیف بوده و ممکن است دچار شکستگی شود. این سیم جوش برای اتصالات آلومینیوم به آلومینیوم بسیارمناسب خواهد بود.