فونیکس,کارگروه تخصصی مهندسی مکانیک

جوشکاری چیست ؟

    جوشکاری

جوشكاري روش اتصال دائم دو قطعه است كه در نتيجه تركيب مناسبي از فشار و درجه حرارت بالا به وجود مي آيد . ممكن است در محل اتصال فقط درجه حرارت زياد بدون فشار تا فشار زياد بدون ازدياد درجه حرارت اعمال شود. به خاطر وجود حرارت و فشار در محل جوش دو ماده به هم مخلوط شده و يكان ساختمان متالوژي را به وجود مي آورند. بنابراين براي آن كه كيفيت جوش خوب باشد بايستي حرارت و فشار به اندازه كافي وجود داشته و سطوح قطعه تميز شده و در طول عمل جوشكاري حفاظت شده باشد. هر ماشين از تعداد زيادي قطعه ساخته شده است اين قطعات به نحوي به يكديگر متصل شده اند كه بعضي از اتصالات متحرك بوده (Link) اتصال شاتون به ميل لنگ و تعداد زيادي اتصالات ثابت وجود  دارد و به اين دليل است كه بتوان ماشين را از واحد هاي كوچكتر ساخته تا هم ساخت و حمل و نقل آنها آسان تر باشد و سپس به يكديگر در قسمت مونتاژ متصل ميكنند بنابراين جوشكاري مهمترين روش توليدي است كه اهميت زيادي دارد به طوريكه امروزه قسمت اعظم توليداتي فلزي بيشتر از يك يا چند جوش وجود دارد.

اتصالات دائم امكان جدا كردن قطعات را يكديگر نمي دهند مگر آنكه آن قطعاتي را خراب كنيم. بنابراين اين نوع اتصالات در جايي به كار ميرود كه احتياج به جدا كردن قطعات نبوده  و احتمالاً از نظر راحتي و يا اتصالي بودن در توليد به كار گرفته شود. فاكتور مهمي كه در جوشكاري بايستي در نظر داشت اثرات متالوژي است كه در حين حرارت دادن و سرد كردن در منطقه جوش به وجود مي آيد. طبقه بندي انواع روش هاي جوش كاري مشكل مي باشد يك نوع طبقه بندي بر اساس منبع حرارتي با نوع روش پوشش و محافظ به كار برده شده و يا مثلاً استفاده از روش دستي، نيمه اتوماتيك و غيره... انجام شده است.

 

 

در این مقاله قصد داریم تا با یکی از روش های ایجاد اتصالات دائم آشنا شویم. پیشتر گفته بودیم که اتصالات دائم را زمانی بکار می گیریم که نیازی به جداسازی نباشد. مرسوم ترین روش برای ایجاد اتصال دائم جوشکاری است. بنا به یک تعریف ساده جوشکاری اتصال دو یا چند قطعه فلزی همجنس(هم خانواده) در حالت مایع یا نیمه جامد و جامد می باشد. ماده اتصال دهنده می تواند به صورت اضافی به محل اتصال قطعات وارد شده و یا اینکه توسط مواد موجود در خود قطعات اتصال داده شده تامین گردد در جوشکاری، محل جوش از لحاظ خواص مانند دیگر بخش های قطعات جوش داده شده است.

 

از آنجائیکه قطعات مختلف شرایط مختلفی از قبیل جنس، شکل و ابعاد دارند روش های جوشکاری نیز متنوع می باشد تا بتواند نیازهای مختلفی را فراهم نماید. برای ایجاد اتصال جوشکاری نیاز است تا انرژی لازم به محل اتصال برسد. انرژی می تواند با تحریک ماده امکان اتصال جوش را فراهم نماید. یکی از تقسیم بندی های مرسوم روش های مختلف جوشکاری، تقسیم بندی بر اساس منبع تامین انرژی است. برای انجام عمل جوشکاری چهار منبع اصلی انرژی وجود دارد که عبارتند از:

·        انرژی الکتریکی

·        انرژی شیمیایی

·        انرژی مکانیکی

·        انرژی تشعشعی

 

انرژی الکتریکی:

از انرژی الکتریکی به سه شکل برای تامین انرژی جوشکاری استفاده می شود. یکی از شکل های مورد استفاده بهره گیری از انرژی الکتریکی به صورت قوس الکتریکی است. قوس الکتریکی جهش الکترون ها در فضای نارسانا می باشد. این کار از طریق اعمال ولتاژ و جریان مناسب در یک فاصله فضایی که موجب یونیزه شدن فضای میان قطب های الکتریکی می گردد، انجام می پذیرد. جوش برق یا جوش قوس الکتریکی از این ویژگی برای تامین انرژی استفاده می کند.

 

 

یکی دیگر از روش های بکارگیری انرژی الکتریکی برای جوشکاری استفاده از خاصیت حرارت مقاومتی است. وقتی جریان الکتریکی از یک رسانا عبور داده شود متناسب با مقاومت الکتریکی رسانا در محل عبور جریان گرما تولید می شود که این گرما می تواند برای جوشکاری مورد استفاده قرار بگیرد.جوش مقاومتی که به نقطه جوش معروف است از این ویژگی برای تامین دمای مورد نیاز جوشکاری استفاده می کند.

روش سوم بکارگیری انرژی الکتریکی به منظور جوشکاری، استفاده از ویژگی القاء الکتریکی است. در این روش جریان الکتریکی از یک سیم پیچ عبور داده می شود و یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که این میدان اگر متغییر باشد می تواند جریانی را در رساناهای اطراف میدان القاء نماید. برای جوشکاری با این روش میدان الکتریکی ایجاد شده در محل جوش کاری جریان القاء کرده و موجب گرم شدن محل مورد نظر می شود. جوش های القایی به دلیل هزینه بالا کاربرد های محدودی دارند و بیشتر در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند.

انرژی شیمیایی:

انرژی شیمیایی به دو صورت مورد استفاده قرار می گیرد که مرسوم ترین آن استفاده از واکنش های ترکیب با اکسیژن یا سوختن است. در این روش ها یک ماده سوختنی که میل ترکیبی زیادی با اکسیژن دارد در مجاورت اکسیژن قرار داده می شود و با ایجاد واکنش سوختن گرمای مورد نیاز جوشکاری تامین می گردد. روش دیگر بکارگیری واکنش های گرمازای جدای از سوختن می باشد. در این واکنش ها با ترکیب دو ماده، اختلاف انرژی پیوندی اولیه و ثانویه به صورت گرما بروز می کند و از این گرما می توان برای عمل جوشکاری بهره گرفت.

 

 

انرژی مکانیکی:

دو روش معمول برای استفاده از انرژی مکانیکی به عنوان منبع تامین انرژی جوشکاری وجود دارد. یکی از این روش ها روش آهنگری است. عامل اتصال در این روش فشار ناشی از ضربه است این فشار موجب امتزاج مکانیکی مواد می شود. در این روش محل های اتصال دو قطعه را بر روی هم قرار داده و با استفاده از ضربه های مکانیکی بر روی محل اتصال موجب اتصال قطعات به یکدیگر می گردند.

 

 

 روش آهنگری به دو صورت گرم و سرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش گرم نواحی اتصال را وابسته به نوع مواد تا رسیدن به نرمی مناسب گرم کرده سپس با اعمال ضربه موجب اتصال دو قطعه می شوند. روش دیگری که از انرژی مکانیکی برای اتصال قطعات استفاده می‌کند، جوش اصطکاکی است. این روش با گرداندن یکی از قطعات و سرعت دادن به آن قطعه انرژی مکانیکی را در آن ذخیره می کند که در زمان برخورد با فشار قطعه گردنده به قطعه دیگر به دلیل وجود اصطکاک پیش آمده میان قطعات انرژی مکانیکی ذخیره شده به گرما تبدیل شده و با کمک فشار می تواند موجبات اتصال را فرهم نماید.

 

انرژی تشعشعی:

از انرژی تشعشعی نیز برای تامین انرژی مورد نیاز جوشکاری استفاده می شود. از آنجاییکه عموم این روش ها بسیار گران قیمت هستند و به تجهیزات خاصی نیاز دارند بسیار محدود و در کاربردهای ویژه مورد استفاده قرار می گیرند. در تمامی این روش ها یک پرتو پر انرژی مانند پرتو الکترونی تولید شده توسط یک تفنگ الکترونی و یا یک پرتو الکترومغناطیس مانند اشعه لیزر مورد استفاده قرار می‌گیرد و گرمای لازم برای انجام جوشکاری را فراهم می نماید.  

جوش قوس الکتریکی

یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.

در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.

جوشکاری به روش نقطه جوش

صنایع مدرن و پیشرفته امروزه رقابت شدید در تولیدات صنعتی و نظامی سبب پیشرفت سریع جوشکاری گردید اصولی که از جوشکاری مورد انتظار است این است که:

  1. جوش سریع و تمیز باشد
  2. مخارج تهیه مواد جوشکاری کم باشد
  3. مخارج تهیه ماشین آلات حداقل باشد
  4. به کاربرد همه جانبه واستفاده صحیح در همه جا از دستگاه جوشکاری ممکن باشد.
از دستگاههای سنگین جوشکاری یا دستگاههای زمینی برای جوشکاری ورقهای نازک و غیره نمی توان استفاده کرد.

نقطه جوشها به علت طرز کار صحیح و سریع با استفاده از فک های جوشکاری و مقاومت الکتریکی کاربرد زیادی در صنایع دارند و با اتصال دو قطب به ترانسفورماتور مبدل و فکهای آنها در اثر عبور جریان از نقطه تماس فکها و خاصیت مقاومت جریان به سرعت حوزه مشخصی گرم شده و چون این گرم شدن تا حد ذوب در نقطه مشخص و محدود است به علت سادگی و تمیزی از آنها استفاده می گردد. جریان آب در داخل فکها سبب جلوگیری از ذوب شدن آنها شده و این دستگاهها به اندازه های مختلف ساخته می شوند و علت اصلی ابداع نقطه جوش برای جوشکاری صفحات نازک می باشند که با دستگاههای دیگر جوشکاری به سختی ممکن می باشد.
قطعات مختلف نقطه جوش نوع شلاتر
توضیح اینکه کارخانجات شلاتر دارای انواع دستگاههای نقطه جوش یا جوش دادن نقطه بوده و از ریزترین قطعات تا بزرگترین قطعات را از لحاظ دستگاه جوشکاری با آمپراژ و قدرت مشخص تامین می نماید. 
جوشکاری فلزات رنگین

جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب
تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.

جوشکاری مس با گاز

بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.

ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.

جوشکاری سرب

در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.

جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج

چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.

نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

جوشکاری منگنز

از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود.

برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد.

قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.

جوشکاری برنج با گاز

برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود.

فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.

توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.

جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز

قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد.
در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود.

جوشکاری فولادهای مولیبدونی

وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشکاری ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.

جوشکاری مونل واینکونل

فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم ومنگنز.
فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن.
این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند.
مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.
بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.
  1. قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.
  2. به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.
  3. از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید.
  4. درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.
  5. – گرده های باریک ایجاد گردد.

جوشکاری طلا

جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد.

1-جوشكاري قوسيare welding

-جوشكاري قوسي با پوشش گاز خنثي و فلز تنگستن TIG

-جوش كاري قوسي پلاسماPLASMA AVE WEL.

-جوش كاري قوس با پوشش گاز خنثي و فلزMIG

-جوش كاري قوس مغروق.SUBMERYED AVE W

2-جوش كاري با شعلهGAS-FLAME WEL DING

3-جوش كاري مقاومتRESIS TANEE WELDING

نقطه جوش         SPOT WELDING      

درز جوش SEAM WELDING    

PROJECTION WELDING

FLASH WELDING

4-جوش كاري SOLID PHASE WELDINGجوش كاري اصطحكاكي FRICTION WELDING

ULTRA SONIE WELDING

EXPLOSIVE WELDING

PRESSURE WELDING

FORSED WELDING

5-جوشكاري با پرتو الكتروني ELECTRO BEAM WELDING

6-جوشكاري با اشعه ليزرLASER WELDING

7-ELECTRO SLAY WELDING

8-برش بوسيله جوشكاري CUTTINGبا شعلهFLAMLبا قوس الكتريكي CARBON ARC

Metal arc

Plasma arc

Laser arc

جوش كاري قوسي arc welding

در اين روش جوش كاري منبع حرارتي براي ذوب كردن بوسطه قوس الكتريكي كه بين دو قطعه و كار و الكترود يا ما بين دو الكترود برقرار مي شود تأمين مي گردد كه در نتيجه درجه حرارتي بالاتر از F 7000 درجه را به وجود مي آورد اصول مدار مدار جوش كاري در شكل بالا نشان داده شده است.

منبع انرژي جريان مستقيم DC يا متناوب AC است اگر قطعه كار به قطب مثبت متصل شده باشد و الكترود به قطب منفي درآن صورت داراي پلاريته مستقيم است Straight polarity  هنگامي كه الكترود به قطب مثبت وصل شده و قطعه كار به قطب منفي در آن صورت پلاريته معكوس است.Reversed Pplarity

جنس الكترود به كار برده شده فلز است كه در اثر حرارت قوس الكتريكي ذوب مي گردد بنابراين الكترود ماده مصرفي بوده و كار فيلتر را انجام مي دهد تا در اثر ذوب شدن سوراخ شكاف محل اتصال را پر كند. با ذوب شدن الكترود طول مسير قوس تغيير كرده و در نتيجه مقاومت الكتريكي تغيير خواهد كرد كه لازم است الكترود طوري حركت كند كه طول قوس ثابت بماند الكترود فلزي سخت كمتر به كار مي رود

 

جوش كاري قوس با الكترود روپوش دارshielded metal-arc welding

در حقيقت با پيدا شدن اين نوع الكترود ها و بهبودي كه در آنها به وجود آمد جوش كاري را به طور در صنعت كار برد يافت. اين نوع الكترو د ها داراي مفتول فلزي با قطر هاي متفاوت حدود 16/16 تا 8/3 كه روي آن به وسيله مواد شيميايي پوشش داده شده، مزاياي استفاده از الكترود روپوش دار به شرح زير است:

در طول عمل جوشكاري اتمسفر محل ذوب را پوشش مي دهد.

سبب پايداري قوس الكتريكي مي شود.

عمل فلاكس را انجام مي دهد(Flux) و ناخالصي هاي موجود در مذاب جوش را جمع آوري مي كند.

مجموع ناخالصي ها در سر باره جمع و منجمد ميگردد كه سبب مي شود حوضچه مذاب به آهستگي خنك شود و در عين حال از اگيداسيون اين منطقه نيز جلوگيري مي شود

از پاشيده شدن و پخش شدن مذاب جلوگيري ميكند و ته نشين شدن Deposition را بهبودي مي بخشد.

عناصر آلياژي را اضافه ميكند.

نفوذ penetration قوس جوشكاري را مؤثر تر مي كند.

الكترود ها بر اساس انواع روپوش كه دارند طبقه شده اند كه بوسيله 4 يا 5 عدد مشخص ميگردند مثلاً الكترود E7016 كه مشخص كننده الكترود فولادي كه كربن است كه داراي استحكام كششي حداقل 7000 PSIدر محل جوش خواهد بود به شرط آنكه تنش حبس شده وجود نداشته باشد. مفهوم اعداد به كار رفته شده در الكترود مطابق ديافراگم زير است :

پلاريته مستقيم يا معكوس

o-cellolasic

1-celloasic+ca,k

2-Ticania

3-hightitania – potassium

4-Titania +Iron powerd

5-low hydrojen(Lime)

6-Low hydrojen

7-cellulasic +iron powder

8-Low hydrojen + Iron powder

X   شدت جريان AC  يا DC

X موقعيت با نوع جوش

1- براي همه حالت ها

2- براي جوش كاري صفحه و افقي

3-براي جوشكاري صفحه 120-100-90-80-70-60-45

XX(x)Eحداقل استحكام كششي در محل جوش IB1000است.

به طور كلي روپوش هايCellulasicحدود 50درصد   SIO  و 10 درصد TIO و 40 درصد مواد فرار و مقدار جزئي از اكسيد هاي FEOم MGO  و  دارند.

روپوش هاي Titania حدود 30 درصد  و 50 درصد  و 5 درصد مواد فرار و مقدار جزئي از اكسيدهاي دارند.

روپوش هاي هيدروژن در حدود 28 درصد  25 درصد  25 درصد  CAO  و مقدار MGO دارند.

الكترود ها طبق استانداردي با رنگ هاي مختلف مشخص شده اند.تا سريعتر قابل تشخيص باشند در طول عمل جوش كاري بخار ذوب شده روپوش،بخاري از گازها بوجود ميايد كه ايجاد اتمسفري را در منطقه جوش نموده به طوري كه مذاب و فلز داغ از اتمسفر اطراف جدا ميشود.

روپوش پس از ذوب شدن داخل فلز مذاب قرار ميگيرد ناخالص هاي مذاب را در خود جمع  كرده ومانند سرباره slag روي مذاب منجمد ميشود.

وجود لايه سبب مي شود تا از اكسيداسيون فلز جلوگيري كرده و اجازه نميدهد كه سريع سرد كرده و از اين طريق جلوگيري ميكند از سفت شدن فلز پس از اتمام عمل جوش كاري دوباره به سادگي شكسته شده و از محل جوش جدا ميشود.

منبع قدرتي جوش كاري قوسArc-welding power sources

منبع انرژي براي جوشكاري به وسيله ژنراتور كه بوسيله موتور الكتريكي يا موتور هاي

احتراق داخلي مي چرخند تأمين مي شود و يا بوسيله توانسفورماتور واحد ركتي فاير.

اين دستگاهها بايستي قادر باشند كه شدت جريان زياد و متغيري را بتوانند تامين كنند

مثلا  شدت جرياني از 150 تا 600 آمپر با ولتاژي حدود 30 تا 40 ولت اين دستگاهها داراي واحد كنترل كننده بوده به طوري كه به سادگي مي توان ولتاژ و شدت جريان را به طور مستقل از يكديگر تغيير داد تا بتوان ولتاژ و شدت جريانهاي مختلف براي كارهاي مختلف  را بدست آورد.دستگاههاي جوش كاري قوس Ac شامل ترانسفور ماتور مخصوص است و تا حدود 1000 آمپر جريان را ميتواند تامين كند . ماشينهاي كوچك ممكن است يك فاز و ماشين هاي پر قدرتي سه فاز هستند به طور كه دستگاه هاي جوش ترانسفرمري بيشتر مصرف مي شوند زيرا از نظر قيمت و مخارج بهره برداري به مراتب ارزان تر هستند . ولي براي بعضي از انواع الكترودها مناسب نيستند . ترانسفورماتورهائي هستند كه هم برق متناوب AC و هم برق مستقيم DC مي توان از آنها براي جوش كاري بدست آورد. اين دستگاهها امكانات بيشتري را براي جوش كاري دارند.

دستگاه هاي جوش كه داراي موتورهاي احتراق داخلي هستند از همه نوع هاي ديگر گرانتر بوده و اغلب در جائي مصرف مي شوند كه الكتريسيته در دسترس نباشد (Site work) .

 

 


جوش كاري :

Gas Tanjsten – Arc welding (GTAW) or Tanjsten – Inert Gas (TIG)

جوش كاري بعضي از فلزات بايستي در محيطي انجام گردد كه فاقد اكسيژن يا نيتروژن باشد مشابه جوش كاري منيزيم براي اين نوع جوش كاري‌ها از گازهاي خنثي براي حفاظت بكار برده مي‌شود.

انبر جوش كاري بكار برده شده در اين دستگاههاي جوش طوري طراحي و ساخته شده است كه از ميان آن گاز با فشار كم مي‌تواند بحد كفايت جريان يابد تا در اطراف قوس الكتريكي و حوضچه مذاب را پوشش داده و از اتمسفر محافظت كند.گازهي بكار برده شده اغلب گازهاي خنثي آرگون يا هليوم استفاده مي‌شود و در جوش كاري فولاد نيز ممكن است گاز CO2 را جايگزين نمود. الكترود بكار رفته مفتول فلزي تنگستن مي‌باشد كه بعلت بالا بودن نقطه ذوب آن ذوب نشده و مصرف نمي‌گردد مگر مقدار جزئي ، بنابراين در صورتيكه نياز باشد كه محل جوش بوسيله فلز مذاب پر شود لازم است كه از مفتول پر كننده استفاده كرد. اين مفتول جداگانه بوده و مشابه جوش كاري شعله‌اي در محل قوس الكتريكي قرار گرفته و ذوب مي‌شود.

به طور كلي روش TIG براي جوش كاري قطعاتي بكار مي رود كه جذب و جفت هستند و احتياج به اين نوع فلز اضافي ديگر نيست. از آنجا كه در اين روش Flux به كار نمي‌رود در نتيجه احتياج به هيچ نوع عمل تميزكاري يا جداسازي سرباره وجود ندارد و در حقيقت كارگر ماهري مي‌تواند طوري جوش كاري نمايد كه بسختي قابل رؤيت باشد. اين روش معمولاً دستي است و احتياج به كارگر ماهر دارد ولي سيستم‌هاي اتوماتيك آن نيز وجود دارد.

 

جوش كاري قوس الكتريكي فلزي ـ گازي

 در اغلب جوش كاري فلز پر كننده مورد نياز است كه از الكترود مصرفي استفاده مي‌شود. در اين روش جوش كاري از انبر مخصوص استفاده مي‌شود كه از داخل آن مفتول فلزي همراه با گازهاي خنثي از قبيل آرگون، هليوم و يا CO2 جريان دارد. مفتول فلزي به صورت گويل‌هاي سيمي در داخل ماشين نگهداري شده و مطابق مصرف به داخل انبر تغذيه مي‌گردد. از طريق مكانيزم مخصوص سيستم اتوماتيك تغذيه سبب حذف شدن تعويض زياد الكترود گشته و در نتيجه سرعت جوش كاري را در مقايسه با روش‌هاي معمولي افزايش مي‌دهد. بدليل وجود روپوش گاز محافظ سرباره بوجود نمي‌آيد. و در نتيجه احتياج به عمل جداسازي سرباره و تميز كردن بعدي ندارد.

جنس الكترود آن معمولاً از جنس فلزي است كه بايستي جوش كاري شود. اين روش به طور وسيعي براي جوش كاري فلزات آهني و غيرآهني بكار مي‌رود از ورقه‌هاي نازك تا ورقه‌هاي ضخيم مثلاً mm 75، هنگامي كه شرايط جوش كاري با اين ماشين به وجود آمد و همه چيز تنظيم شد ديگر به كارگر ماهر احتياج ندارد و عمليات جوش كاري با كيفيت عالي به طور منظم تكرار مي شود. ( به طوري كه كارگر احتياج به آموزش جوش كاري  قبلي ندارد).

جوش كاري مفروق Submerjed Arc welding

در اين روش قوس جوش كاري و فلز مذاب در زير ماده فلاكس پوشيده شده است. قوس الكتريكي بين الكترود و فلز مصرفي و قطعه كار برقرار مي‌شود. الكترود جوش كاري در طول قطعه كار به طور اتوماتيك حركت مي‌كند و يا برعكس قطعه كار در مقابل الكترود حركت مي‌كند. فلاكس ذوب شده به طور كامل مذاب را مي‌پوشاند و فلاكس ذوب نشده كه اضافي است بوسيله جاروب برقي جمع مي‌گردد.

در اين روش از شدت جريان زياد استفاده مي‌شود و در نتيجه سرعت جوش كاري افزايش يافته و عمق نفوذ جوش نيز افزايش مي‌يابد. جوش كاري ورقهاي ضخيم فولادهاي كم كربن، نيكل، برنز و فلزاتي غيرآهني را مي‌توان با اين روش انجام داد.

در صنايع كشتي سازي كه از ورقهاي ضخيم استفاده مي‌شود و حجم جوش زيادي مورد لزوم است مناسب ترين روش مي‌باشد كه بكار گرفته مي‌شود و يا ساخت منبع و مخازن فولادي.

جوش كاري با شعله گاز Gas – Flame welding

در اين روش براي تأمين حرارت مورد لزوم از احتراق سوختها حاصل مي‌شود تا درجه حرارت زيادي را توليد كند. سوختي كه در اغلب جوش كاري‌ها بكار مي‌رود استيلن است كه با اكسيژن تركيب مي‌شود اما سوخت مصرفي مي‌تواند گازهاي هيدروژن، گازهاي طبيعي يا گازهاي سوختني توليدي است. روي هم رفته گاز استيلن بيشتر بكار مي‌رود. گاز اتيلن از تركيب كاربيد كلسيم و آب حاصل مي‌شود يعني :

گاز اتيلن حاصل در منبع‌هاي ذخيره با فشار مشخصي جمع و نگهداري مي‌شود و براي جلوگيري از خطرات احتمالي به آن ماده پايدار كننده (MAPP ) اضافه مي‌كنند.

(Methy Lacetylene Propadience)

تجهيزات جوش كاري بوسيله اين روش شامل است از كپسولهاي اكسيژن، كپسول گاز، لوله‌اي ارتباط دهنده و يك جوش كاري است. از آنجا كه مخلوط استيلن و اكسيژن خاصيت انفجاري دارد لذا بايستي احتياط‌هاي لازم آيد كه اين مخلوط در مكانهاي غلط رخ ندهد. به همين جهت كليه اتصالات مربوط به استيلن چپ گرد بوده در حاليكه كليه اتصالات اكسيژن و دنده‌ها راست گرد هستند تا از اشتباهات جلوگيري شود. يك جوش كاري (Torch.blow pipe ) از طريق لوله هاي مناسب و رگوماتورها به مخازن استيلن و اكسيژن متصل هستند.احتراق استيلن در دو مرحله انجام مي‌گردد. در مرحله اول احتراق:

C2H2 + O2                  2CO +H2

 

در نوك پك جوش كاري رخ مي دهد . مرحله بعدي انجام احتراق كامل CO و ايجاد آب است يعني :

اكسيژن لازم براي احتراق ثانويه از اتمسفر حاصل مي شود . در نتيجه شعله حاصل در نوك يك جوش كاري شامل دو ناحيه كاملا متمايز مي شود ماكزيمم درجه حرارتي نوك شعله مقوي حدود F 6300 درجه است . اين محلي است احتراق مرحله اول انجام شده است در جوش كاري فلزات اين نقطه است كه سبب ذوب شدن فلز و الكترود مي گردد در حالي كه مابقي شعله سبب پيش گرم شدن محل جوش شده و همزمان سبب نوعي پوشش براي محل جوش مي شود تا از اكسيداسيون فلز جلوگيري بعمل آيد.

تجهيزات جوش كاري بوسيله اين روش شامل است از كپسولهاي اكسيژن ، كپسول گاز ،‌لوله هاي ارتباط دهنده و يك جوش كاري است . از آنجا كه مخلوط استيلن و اكسيژن خاصيت انفجاري دارد لذا بايستي احتياط هاي لازم آيد كه اين مخلوط در مكانهاي غلط رخ ندهد . به همين جهت كليه اتصالات مربوط به استيلن چپ گرد بوده در حاليكه كليه اتصالات اكسيژن و دنده ها راست گرد هستند تا از اشتباهات جلوگيري شود . پك جوش كاري (Torch . blow pipe) از طريق لوله هاي مناسب و رگوماتورها به مخازن استيلن و اكسيژن متصل هستند . احتراق استيلن در دو مرحله انجام مي گردد. در مرحله اول احتراق :

در نوك پك جوش كاري رخ مي دهد . مرحله بعدي انجام احتراق كامل CO و ايجاد آب است يعني :

اكسيژن لازم براي احتراق ثانويه از اتمسفر حاصل مي شود . در نتيجه شعله حاصل در نوك يك جوش كاري شامل دو ناحيه كاملا متمايز مي شود . ماكزيمم درجه حرارتي نوك شعله مقوي حدود F 6300 درجه است. اين محلي است احتراق مرحله اول انجام شده است در جوش كاري فلزات اين نقطه است كه سبب ذوب شدن فلز و الكترون مي گردد در حالي كه مابقي شعله سبب پيش گرم شدن محل جوش شده و همزمان سبب نوعي پوشش براي محل جوش مي شود تا از اكسيداسيون فلز جلوگيري بعمل آيد.

با تغيير دادن نسبت هاي استيلن و اكسيژن سه نوع شعله ممكن است به وجود آيد . اگر نسبت اكسيژن به استيلن حدود 1/1 تا 1 (1:15 ) باشد شعله خنثي حاصل مي‌شود . Ncatral flame كه به نظر آبي كم رنگ است . اين شعله براي جوش كاري آهن به كار مي رود.

در صورتي كه نسبت اكسيژن به استيلن حدود 1 / (9/0) باشد در آن صورت شعله حاصل (carburi/ing flame) شعله احياء مي نامند . اين نوع شعله شامل سه مخروط است . مخروط بيروني بزرگتر از شعله خنثي و روشن تر است . بين مخلوط نوك پك جوش كاري و مخروط بيروني يك لايه ديگري وجود دارد . كه شامل استيلن زيادي است كه در مرحله اول سوخته نشده است كه طول آن بستگي به مقدار زيادي استيلن دارد و رنگ آن به سفيد نزديك تر مي شود.

اين نوع شعله ممكن است براي جوش كاري آلومينيوم ، روي ، نيكل ،‌آلياژ Monel و غيره به كار مي رود . اگر اين نوع شعله براي جوش كاري آهن بكار رود كربن زيادي سبب ايجاد كاربيد خواهد شد كه فاز سخت و شكننده است.

اگر نسبت مخلوط اكسيژن و استيلن حدود 1/(15/1) باشد در آن صورت شعله اكسيداسيون بوجود مي آيد . (oxidizing flame) مخروط داخلي كوتاهتر و تيزتر است از شعله خنثي و درجه حرارت آن بالاتر است . اين نوع شعله براي جوش كاري مس و برنج و برنز استفاده مي شود . كه شعله اكسيده موجود حفاظت مي كند فلز پايه را از هيدروژن

 

+ نوشته شده در  سه شنبه 8 اردیبهشت1388ساعت 22:12  توسط رضا حجت جلالی  |