علت پاشش زیاد در جوشکاری CO2

جوشکاری با گاز محافظ CO2 (که در صنعت با نام جوشکاری میگ/مگ یا GMAW شناخته می‌شود) یکی از اقتصادی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های اتصال فلزات در صنایع خودروسازی، ساخت سوله و تولیدات فلزی است. اما هر جوشکاری، چه مبتدی و چه حرفه‌ای، با کابوسی به نام پاشش جوش (Spatter) مواجه شده است. پاشش زیاد یعنی دانه‌های ریز و درشت فلز مذاب که مثل باران آتشین به اطراف پرتاب می‌شوند و روی سطح قطعه کار، دهانه تورچ و حتی لباس جوشکار می‌چسبند.

این پدیده نه تنها ظاهر نهایی کار را زشت و غیرحرفه‌ای می‌کند، بلکه هزینه‌های پنهان زیادی دارد. ساعت‌ها زمان هدر رفته برای سنگ‌زنی (Grinding) و تمیزکاری، مصرف بیهوده سیم جوش و استهلاک قطعات مصرفی تورچ، تنها بخشی از زیان‌های پاشش زیاد است. اما خبر خوب این است که پاشش جوش یک “اتفاق تصادفی” نیست؛ بلکه یک “معلول فنی” است که علت مشخصی دارد.

در این مقاله جامع از شرکت جوشا، ما به عمق فرآیند جوشکاری می‌رویم و بیش از ۱۵ عامل ایجاد پاشش را بررسی کرده و راهکارهای عملی حذف آن را آموزش می‌دهیم. اگر به دنبال جوشی صاف، براق و بدون دردسر هستید، تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

ماهیت پاشش و فیزیک قوس الکتریکی

برای اینکه بتوانیم مشکل را حل کنیم، ابتدا باید بفهمیم در نوک تورچ چه اتفاقی می‌افتد. در جوشکاری CO2، انتقال فلز از سیم به حوضچه جوش معمولاً به دو روش انجام می‌شود:

1. انتقال اتصال کوتاه (Short Circuit): سیم به قطعه می‌خورد، ذوب می‌شود و جدا می‌شود.

2. انتقال قطره‌ای (Globular): قطرات درشت تشکیل شده و با نیروی جاذبه می‌افتند.

گاز CO2 به دلیل ماهیت مولکولی خود، تمایل دارد که انتقال را به سمت حالت “قطره‌ای ناپایدار” ببرد. وقتی جریان گاز یا تنظیمات ولتاژ دقیق نباشد، نیروی دافعه‌ای در زیر قطره مذاب ایجاد می‌شود که به جای هدایت آن به داخل حوضچه، آن را به بیرون پرتاب می‌کند. پاشش در واقع همان انفجارهای کوچک ناشی از عدم تعادل بین “سرعت ذوب سیم” و “نیروی جدا کننده قطره” است.

دلایل اصلی پاشش زیاد (بررسی تخصصی)

در این بخش، دلایل را به دسته‌های الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی تقسیم می‌کنیم تا عیب‌یابی برای شما آسان‌تر شود.

۱. تنظیمات اشتباه ولتاژ و آمپر (مهم‌ترین عامل)

رابطه بین ولتاژ (Voltage) و سرعت سیم (Wire Feed Speed که تعیین کننده آمپر است) باید کاملاً هماهنگ باشد.

• ولتاژ خیلی پایین: اگر ولتاژ نسبت به سرعت سیم کم باشد، سیم با سرعت زیاد به قطعه سرد برخورد می‌کند. این پدیده که Stubbing نام دارد، باعث می‌شود سیم مانند یک فنر به کف حوضچه برخورد کرده و تکه‌های بزرگ مذاب را به اطراف پرتاب کند.

• ولتاژ خیلی بالا: ولتاژ زیاد طول قوس را افزایش می‌دهد. در جوشکاری CO2، قوس بلند ناپایدار است و قطره مذاب قبل از رسیدن به حوضچه، در هوا منفجر می‌شود و پاشش‌های پودری و ریز ایجاد می‌کند.

۲. طول سیم آزاد (Stick-out) نامناسب

فاصله بین نوک نازل مسی تا قطعه کار را Stick-out می‌گویند. این فاصله در جوشکاری با گاز CO2 حیاتی است.

• وقتی طول سیم آزاد زیاد می‌شود، مقاومت الکتریکی سیم بالا می‌رود (قانون اهم). این پیش‌گرمایش باعث می‌شود سیم زودتر از موعد ذوب شده و به صورت انفجاری جدا شود.

• اندازه استاندارد: برای جوشکاری اتصال کوتاه، این فاصله باید حدود ۶ تا ۱۰ میلی‌متر و برای حالت‌های دیگر تا ۱۵ میلی‌متر باشد. بیشتر از این مقدار، پاشش را تضمین می‌کند!

۳. انتخاب گاز محافظ و دبی خروجی

• نوع گاز: گاز دی‌اکسید کربن (CO2) خالص ارزان است و نفوذ خوبی دارد، اما ذاتاً پاشش‌زا است. استفاده از مخلوط گاز (مثلاً ۸۰٪ آرگون + ۲۰٪ CO2) می‌تواند پاشش را تا ۹۰٪ کاهش دهد زیرا آرگون قوس را نرم‌تر و پایدارتر می‌کند.

• دبی گاز (Flow Rate): تنظیم مانومتر بسیار مهم است.

  • فشار کم: هوا و نیتروژن وارد حوضچه شده و باعث تخلخل و پاشش می‌شود.

  • فشار زیاد: اگر گاز با فشار خیلی زیاد خارج شود، جریان متلاطم (Turbulence) ایجاد کرده و دقیقاً مثل باد، گاز محافظ را کنار می‌زند و هوا را به داخل می‌کشد. میزان استاندارد معمولاً ۱۰ تا ۱۵ لیتر بر دقیقه است (بسته به سایز شعله‌پوش).

۴. آلودگی سطح قطعه کار

هیچ دستگاه پیشرفته‌ای نمی‌تواند روی فلز کثیف معجزه کند. وجود موارد زیر باعث انفجار در حوضچه مذاب می‌شود:

• روغن، گریس و چربی (هیدروژن آزاد می‌کنند).

• زنگ‌زدگی و اکسیدها.

• رنگ، پرایمر یا روکش گالوانیزه.

• رطوبت روی سطح فلز.راه حل: همیشه قبل از شروع کار، محل جوشکاری را با سنگ فرز یا برس سیمی تا رسیدن به فلز براق تمیز کنید.

۵. مشکلات سیستم تغذیه سیم (وایر فیدر)

اگر سیم جوش به صورت نوسانی و گیر-دار جلو بیاید، قوس مدام قطع و وصل می‌شود.

• فشردگی غلطک‌ها: اگر غلطک‌های وایر فیدر خیلی سفت باشند، سیم را له کرده و سطح آن را دفرمه می‌کنند. اگر شل باشند، سیم لیز می‌خورد (Burs).

• لاینر (فنر تورچ): اگر لاینر داخل شلنگ تورچ کثیف شده باشد یا پیچ خورده باشد، سیم با اصطکاک حرکت می‌کند و باعث نوسان آمپر و پاشش می‌شود.

۶. زاویه تورچ و تکنیک جوشکار

• زاویه تند: اگر تورچ را بیش از ۲۰ درجه کج کنید، گاز محافظ فرار می‌کند و هوا وارد قوس می‌شود. بهترین زاویه بین ۵ تا ۱۵ درجه نسبت به خط عمود است.

• Push vs Pull: در روش هل دادن (Push) معمولاً نفوذ کمتر و پاشش کمتر است، اما در روش کشیدن (Pull) نفوذ بیشتر و پاشش کمی بیشتر است. با این حال، زاویه غلط در هر دو روش مخرب است.

۷. اتصال زمین (Earth Clamp) ضعیف

این مورد اغلب نادیده گرفته می‌شود. اگر گیره اتصال به بدنه روی قسمت زنگ‌زده یا رنگ‌شده نصب شود، یا کابل اتصال زمین پاره شده باشد، جریان الکتریکی نوسان پیدا می‌کند. نوسان جریان مساوی است با ناپایداری قوس و پاشش شدید.

راهکار فنی پیشرفته؛ نقش اندوکتانس (Inductance)

یکی از ویژگی‌های مهم در دستگاه‌های جوشکاری مدرن گام الکتریک و جوشا، قابلیت تنظیم اندوکتانس است. اما اندوکتانس چیست و چگونه پاشش را می‌کشد؟

در جوشکاری با دستگاه جوش CO2، وقتی قطره فلز به حوضچه می‌چسبد (اتصال کوتاه)، جریان به شدت بالا می‌رود تا سیم را ذوب و جدا کند (Pinch effect). اگر این افزایش جریان خیلی سریع باشد، قطره منفجر می‌شود.

اندوکتانس مانند یک ترمز عمل می‌کند و سرعت بالا رفتن جریان را کنترل می‌کند.

• افزایش اندوکتانس: باعث می‌شود زمان اتصال کوتاه طولانی‌تر شده، حوضچه سیال‌تر و نرم‌تر شود و پاشش به شدت کاهش یابد.

• کاهش اندوکتانس: قوس خشک‌تر، متمرکزتر و با نفوذ بیشتر ایجاد می‌کند اما پاشش بیشتر می‌شود.

نکته: در دستگاه‌های قدیمی ترانسی، اندوکتانس ثابت بود. اما در دستگاه‌های اینورتری جدید شرکت جوشا، شما می‌توانید با ولوم تعبیه شده، میزان نرمی قوس را تنظیم کرده و پاشش را به حداقل برسانید.

تجهیزات و مواد مصرفی؛ کیفیت حرف اول را می‌زند

گاهی اوقات همه تنظیمات درست است، اما مواد اولیه کیفیت لازم را ندارند.

1. سیم جوش بی‌کیفیت: سیم‌هایی که قطر یکنواخت ندارند، یا پوشش مس روی آن‌ها ضعیف است و زنگ زده‌اند، هدایت الکتریکی را مختل می‌کنند. همیشه از سیم‌های استاندارد موجود در گام مارکت استفاده کنید.

2. نازل و شعله‌پوش: اگر سوراخ نازل گشاد شده باشد (به اصطلاح تخم‌مرغی شده باشد)، انتقال جریان به سیم در نقطه درستی انجام نمی‌شود. همچنین تجمع پاشش‌های قبلی داخل شعله‌پوش، مسیر خروج گاز را مسدود کرده و باعث تلاطم می‌شود. استفاده از اسپری یا خمیر آنتی‌اسپتر (Anti-Spatter) برای محافظت از شعله‌پوش ضروری است.

راهکارهای عملی و چک‌لیست رفع عیب

اگر با پاشش مواجه شدید، این مراحل را به ترتیب طی کنید:

1. بررسی صدا: آیا صدای جوشکاری شبیه “صدای زنبور” یا “سرخ شدن تخم‌مرغ” یکنواخت است؟ اگر صدای تق‌تق یا انفجار می‌شنوید، ولتاژ و سرعت سیم را تنظیم کنید.

2. چک کردن Stick-out: فاصله تورچ را کم کنید (حدود ۱ سانتیمتر).

3. بررسی مانومتر: آیا گاز دارد؟ آیا دبی روی ۱۰-۱۲ لیتر است؟

4. بررسی قطبیت: برای سیم‌های توپر (Solid Wire)، تورچ باید به قطب مثبت (+) وصل باشد (DCEP). اگر اشتباهی به منفی وصل کنید، پاشش وحشتناک خواهد بود.

5. اتصالات: کابل زمین را سفت کنید و از تمیز بودن محل اتصال مطمئن شوید.

6. تجهیزات: نازل و شعله‌پوش را تمیز یا تعویض کنید.

نقش دستگاه جوش و خدمات گام پلاس

یکی از مهم‌ترین فاکتورها در کاهش پاشش، تکنولوژی ساخت دستگاه جوش است. دستگاه‌های متفرقه و ارزان‌قیمت، پایداری قوس لازم را ندارند و حتی با بهترین تنظیمات هم پاشش ایجاد می‌کنند.

شرکت گام الکتریک و شرکت جوشا با بهره‌گیری از آخرین تکنولوژی اینورتر و سیستم‌های کنترل دقیق پارامترهای جوش، دستگاه‌هایی تولید می‌کنند که ذاتا کم‌پاشش (Low Spatter) هستند. پایداری قوس در این دستگاه‌ها باعث می‌شود حتی در جوشکاری با گاز CO2 خالص نیز نتیجه‌ای بسیار تمیز بگیرید.