جوشکاری مقاومتی

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:

جوش سریع و تمیز باشد
مخارج تهیه مواد جوشکاری کم باشد
مخارج تهیه ماشین آلات حداقل باشد
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.

جوشکاری مقاومتی ( جوشکاری نقطه ای ) یکی از قدیمی ترین روش های جوشکاری الکتریکی است که امروزه در صنعت از آن استفاده می شود. این نوع جوشکاری، ترکیبی از گرما، فشار و زمان است. همان طور که از نام آن پیداست، مقاومت ماده در مقابل عبور جریان موجب ایجاد گرمای موضعی در ماده شده و در نهایت باعث جوشکاری می شود. زمانی که جریان ایجاد می شود، فشار نیز به وسیله نگاه دارنده الکترود و نوک الکترود به قطعات وارد شده و قطعات را برای جوشکاری روی یکدیگر نگاه می دارد.

شکل۱: مدار الکتریکی جوشکاری مقاومتی و قطعات مختلف این نوع جوشکاری

مدت زمان عبور جریان به عواملی مانند نوع و ضخامت قطعه، میزان جریان عبوری و شکل سطح مقطع الکترودی بستگی دارد که با قطعه کار تماس می یابد.گرما به دلیل مقاومت الکتریکی قطعات کار و تماس آنها در فصل مشترک به وجود می‌آید. پس از رسیدن قطعه به دمای ذوب و خمیری فشار برای آمیخته دو قطعه بکار می‌رود. در این روش فلز کاملاً ذوب نمی‌شود. گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات بدست می‌آید.

تجهیزات نقطه جوش و روش انجام کار

ماشین های جوشکاری مقاومتی، به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که کمترین مقاومت در کابل ها و الکترودگیر و الکترودها به وجود آید. این ماشین ها طوری طراحی شده اند که جریان را به بهترین نحو به قطعه برسانند. نقاطی که بیشترین مقاومت را در محدوده کاری ایجاد می کنند، عبارتند از:

۱) نقطه تماس بین الکترود و بالای قطعه کار

۲) نوک قطعه کار

۳) سطح مشترک بین قطعه کار بالایی و پایینی

۴) انتهای قطعه کار

۵) نقطه تماس بین الکترود با پایین قطعه کار

۶) مقاومت در نوک الکترودها

میزان مقاومت در نقطه ۳ (سطح مشترک قطعه کار بالایی با پایینی) به قابلیت انتقال گرما، مقاومت الکتریکی و ضخامت قطعه کار بستگی دارد و در این نقطه است که عملیات جوشکاری انجام می شود.

دستگاه هاي جوشكاري مقاومتي شامل دو واحد كلي است: واحد الكتريكي (حرارتي) و واحد فشاري (مكانيكي). اولي باعث بالا بردن درجه حرارت موضع مورد جوش و دومي سبب ايجاد فشار لازم براي اتصال دو قطعه لب روي هم در محل جوش است. منبع معمولي تامين انرژي الكتريكي، جريان متناوب 220 يا 250 ولت است كه براي پايين آوردن ولتاژ و افزايش شدت جريان (به مقدار مورد نياز براي جوشكاري مقاومتي) از ترانسفورماتور استفاده مي شود. جريان الكتريكي از طريق دو الكترود (فك ها) به قطعه كار و موضع جوش هدايت مي شود كه معمولاً الكترود پايين ثابت و بالايي متحرك است. الكترودها همانند گيره يا فك ها دو قطعه را در وضعيت لازم گرفته و جريان الكتريكي براي لحظه معين عبور مي كند كه سبب ايجاد حرارت موضعي، زير دو الكترود در سطح مشترك دو ورق مي شود. جريان الكتريكي در سطح تماس باعث ذوب منطقه كوچكي از دو سطح شده و پس از قطع جريان و اعمال فشار معين و انجماد آن، دو قطعه به يكديگر متصل مي شوند. بخش ديگري از دستگاه هاي جوش مقاومتي را سيستم هاي جوش فرمان تشكيل مي دهند. اين سيستم ها كه وظيفه كنترل زمان و جرياني پروسه را بر عهده دارند از دو بخش قدرت و فرمان تشكيل شده اند.

بخش فرمان آنها امروزه از مدارهاي ميكروپروسسورها تشكيل شده كه جريان جوشكاري با دقت سيكل برق شهر و كمتر از آن كنترل مي كنند. بخش قدرت اين سيستم معمولاً از يك مدار تايرستوري با كليدهاي ظرفيتي بالا و حفاظت جان و تجهيزات براي قرايت جريان الكتريكي ثانويه تشكيل شده است. اين سيستم ها معمولاً با برق AC كار كرده و در برخي از ماشينها پس از توليد جريان AC ركتيفايرهاي خاص، جريان تبديل به DC مي گردد. ماشين هاي جوش مقاومتي به سه دسته اصلي تقسيم مي شوند:

ماشين هاي ايستگاهي مانند انواع نقطه جوش هاي ايستگاهي پرس جوش و … اين ماشين ها در محل خود مستقر شده و قطعه كار توسط اپراتور با يك سيستم اتوماسيون در داخل آنها جوشكاري مي شوند.

ماشين هاي قابل حمل كه به دو گروه ترانس جدا و ترانس سر خود تقسيم مي شوند. در اين نوع ماشين ها قطعه كار داخل جيگ و فيكسچرها ثابت شده و دستگاه جوش نقطه مشخص شده را جوش مي دهد.

ماشين مخصوص مانند اتوگانها و روبوگانها يا دستگاه هاي ويژه اي كه در كاربردهاي خاص به كار گرفته مي شوند.

کاربرد

متداول ترین کاربرد جوشکاری مقاومتی در صنعت خودرو است که در همه جا به منظور جوشکاری ورق های بدنه خودرو به کار می رود. همچنین، دستگاه های مقاومتی را می توان کاملاً اتوماتیک کرد. امروزه ربات های جوشکار زیادی را می توان در خطوط مونتاژ مشاهده کرد.

از دیگر کاربردهای جوشکاری مقاومتی، کلینیک های دندانپزشکی است که در آنجا، تجهیزات کوچک جوشکاری مقاومتی برای چسباندن چسب های فلزی به کار می روند.

جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی(friction welding)

در جوشکاری اصطکاکی از حرارت تولید شده توسط اصطکاک بین دو قطعه برای جوش دادن آن دو به یکدیگر استفاده می‌شود. بطور سنتی در جوشکاری اصطکاکی یک قطعه را در طی یک سطح مشترک بر روی قطعه دیگری همراه با اعمال نیروی فشاری آنقدر حرکت می‌دهند تا حرارت تولید شده بر اثر اصطکاک در فصل مشترک قطعه،‌ باعث نرم شدن ماده دو قطعه در مجاورت فصل مشترک شود. در این زمان بخشی از ماده موجود در سطح مشترک دو قطعه که خاصیت مومسان (پلاستیکی) پیدا کرده به فضای بیرون فصل مشترک رانده می شود. سپس حرکت نسبی دو قطعه متوقف شده و یک نیرویفشاری بزرگتر اعمال می شود و همزمان دو قطعه شروع به سرد شدن می‌کنند. این عمل باعث جوش خوردن دو قطعه به یکدیگر می‌شود. کلید اصلی عملیات جوشکاری اصطکاکی این است که از آنجایی که ماده مذابی تولید نمی شود، جوشکاری در فاز جامد فلزات صورت گرفته است.

مزایای جوشکاری اصطکاکی

صنایع خودروسازی چندین دهه است که از جوشکاری اصطکاکی برای تولید قطعات استفاده می کنند. این فرایند دارای مزایای متعددی است:

  • گرمای اصطکاکی فقط در محل جوش خوردن قطعات تولید می‌شود. بنابراین مجموعه تحت جوشکاری بطور گسترده نرم نمی‌شود.
  • جوش در تمامی سطح مقطع اتصال دو قطعه در یک زمان صورت می‌پذیرد.
  • از این تکنیک برای جوش دادن فلزات ناهم جنس می‌توان استفاده کرد.
  • فرایند در چند ثانیه با قابلیت بالای تولید مجدد صورت می‌پذیرد. بنابراین برای تولید انبوه بسیار مناسب است.

جوشکاری اصطکاکی دورانی

جوشکاری اصطکاکی دورانی که در طی آن یک قطعه در برابر پیشانی قطعه دیگر دوران می‌کند، یکی از متداول‌ترین انواع این فرایند است و بسیاری از انواع محورهای فولاد کربنی و محورهای فرعی بدین شیوه مونتاژ می‌شوند. از این فرایند برای تولید شفت‌های محرک، سوپاپ موتور، محور فرمان و میل کمک فنر (suspension rod) استفاده می شود. قابلیت این فرایند در اتصال مواد ناهمجنس بدین معنی است که می توان بدنه و سر سوپاپ را از مواد متفاوتی که مناسب سیکل کاری و حرارتی آنهاست ساخت.

 قطعاتی که با استفاده از جوشکاری اصطکاکی دورانی ساخته شده اند.

 جوشکاری اصطکاکی خطی

در این نوع جوشکاری حرکت دو قطعه نسبت به هم خطی است و بیشتر برای اتصال پره ها به دیسک های چرخان در صنایع موتورسازی هواپیما به کار می رود. انواع کم هزینه تر این فرایند برای تولید برخی قطعات خودرو نیز بکار می رود.

 جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW)

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW) یک روش نسبتاً جدید است که از یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی برای تولید گرمای اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیکی در موقعیت جوشکاری بهره می گیرد، بدین وسیله در شکل دهی اتصال هنگامی که در حالت جامد است تأثیر می گذارد.

دستاوردهای اصلیFSW که یک فرایند حالت جامد می باشد، اعوجاج پایین،فقدان عیوب مربوط به ذوب و استحکام اتصال بالا است، حتی در آن فرایند هایی که توسط تکنیک‌های معمولی غیرقابل جوش درنظر گرفته می شود. به علاوه اتصالات جوش شده توسط فقدان مشکلات/ عیوب پرکننده-القا شده توصیف می شود، زمانی که تکنیک احتیاج به هیچ پرکننده ای ندارد و توسط مقادیر هیدروژن پایین در اتصالات، یک ملاحظه قابل توجه در جوشکاری فولادها و دیگر آلیاژهای مستعد برای هیدروژن است.

FSW همچنین برای اتصالات لب به لب، گوشه ای، لب به لب،T، نقطه ای، نبشی و همچنین جوش اشیای خالی نظیر تانک‌ها و تیوب‌ها / لوله ها، تنه با ضخامت‌های متفاوت بکار برده می شود. این تکنیک می تواند اتصالاتی در فلزات غیر همجنس ایجاد کند. FSW یک پرش به جلو در تکنولوژی تولید است، پرشی که به محدوده وسیعی از صنایع شامل صنعت حمل و نقل به طور عموم و صنعت هواپیما به طور اختصاصی سود می رساند.

درجوشکاری FSW چهار پارامتر بسیار مهم وجود دارد:

1-سرعت زاویه ای چرخش پین (w, rpm) ساعت گرد.

2-سرعت خطی که پین خط اتصال را طی می‌کند (v, mm/min) .

3-زاویه انحراف ابزار از خط عمود بر سطح قطعه کار (tilt angle)

4-نیروی عمودی وارد بر ابزار توسط کلگی دستگاه (N)

مزايا :

1-عدم نياز به فلاکس(روانساز) ، ماده پر کننده و گاز محافظ

2-مصرف انرژی الكتريكی کمتر و به طور کلی انرژی مورد نياز

3-عمليات جوشكاری نسبتا تميز و بدون قوس الكتريكی ،دود و گاز

4-منطقه Haz باريك و دارای دانه های ريز تر حتی نسبت به فلز اصلی

محدوديتها :

1-يكیاز قطعات بايد گرد باشد . همچنين بايد دارای شكل و طرحی باشد که بتوان آن را روی دستگاه بسته و به گردش

درآورد.البته اين محدوديت با طراحی های جديد بر طرف شده است ولی هزينه های مصرفی نسبتابالاست. اکثر مواد را ميتوان با اين روش جوشكاری نمود و تقريبا هيچ محدوديتی نداريم.

2-در فلزات مستحکم تر و سخت تر، بدلیل نیاز به استفاده از ابزار مستحکم تر از فلز پایه، محدودیت در استفاده وجود دارد.

دستگاه FSW موجود در مرکز تحقیقات مهندسی و علم مواد با قابلیت های تغییر در سرعت زاویه ای، سرعت خطی، زاویه ابزار و همچنین با دارا بودن ابزار مناسب برای جوشکاری فلزات سبک (آلومینیوم و منیزیم) و همچنین فولادها قادر به ارائه خدمات آزمایشگاهی و انجام تست های اتصال پروژه های دانشجویی و صنعتی تعریف شده بر پایه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و تعیین شرایط بهینه اتصال می باشد.

phased-array-testing

تست و بازرسی جوش

بازرسی جوش (Welding Inspection) به منظور کنترل دقیق قطعات جوشکاری شده و برای حصول اطمینان از صحت انجام جوشکاری بر مبنای استانداردها و دستورالعمل های مشخص روی اتصالات جوش شده انجام می شود که این بررسی ها از جمله وظایف یک بازرس جوش است. در واقع می توان گفت فرآیند های جوشکاری مانند دیگر پروسه های صنعتی دارای اصول و استاندارد های مشخصی می باشد. سازه های جوش شده در مراحل مختلف کار و همچنین در خاتمه جوشکاری نیازمند بازرسی هستند. برای اطمینان یافتن از حصول کیفیت قابل قبول و مناسب در قطعات مختلف جوش شده، لازم است دستورالعمل های مربوط به جوشکاری بخوبی اجرا شوند.

022413_0601_1

انواع تست جوش(تست های غیر مخرب)

استفاده از افراد مجرب و کاردان در زمینه جوشکاری های ساده و پیشرفته می تواند باعث بوجود امدن خسارات کمتری در مواقع حادثه شود. در نتیجه انجام دادن تستهای مختلف بر روی جوش در ساختمانها به ویژه در سازه های با اهمیت می تواند امنیت سازه موجود را بالاتر ببرد.و باعث وجود ویژگی برتر آن سازه باشد.

welder-test3

انواع تست جوش

تست های غیر مخرب (NDT)

تست های غیر مخرب به ۶ گروه تقسیم بندی می شوند:

۱- بازرسی چشمی(VT)

۲- تست مایعات نافذ (PT)

۳-تست مغناطیسی(MT)

۴- تست آلتراسونیک(UT)

۵-تست رادیو گرافی(RT)

 ۶-تست امواج گردابی(ET)

۲- تست های مخرب(DT)

 تست های مخرب به ۴ گروه تقسیم بندی می شوند:

1-تست خمش

۲- تست کشش

۳- تست ضربه

۴- تست شکست

- تست های غیر مخرب(Non Destructive Test)

هدف از انجام این تست شرح دادن عیوب واقع در جوش و منطقه متاثر از حرارت می باشد.روشی است برای تایید صحت جوش این نوع تست به چند گروه تقسیم می شود که شامل رادیو گرافی RT – امواج فراصوتی UT- ذرات مغناطیسیMT ،مایعات نافذ می باشد.

-بازرسی چشمی(Visual Test)

اهداف:
پیدا کردن عیوب قابل رویت در سطح جوش و سطح فلز پایه شامل:

· تخلخل (PROSITY) ذوب ناقص در سطح فلز پایه و فلز جوش (L.O.F).

·زیر برش (UNDERCUT) .
· پرنشدگی (UNDERFIL) .
· سررفتگی جوش (OVER LOP) .
· سرباره محبوس (SLAG INCLUSION) .
· تحدب و تقعر (CONCAVITG AND XONVEXITV).
· اثر جوش (ARC STRICK).
· جرفه های جوش (SPOTER).
· در صورت دسترسی به پشت جوش عدم نفوذ کافی (L.O.P) و انواع ترکها (CRACK).
۲- تست مایعات نافذ(Liquid penetrant Test)
هدف : 
· پیدا کردن عیوب سطحی جوش و منطقه متاثر از حرارت (H.A.Z)
روش کار:
· ابتدا سطح مورد بازرسی را بوسیله برس سیمی تمیز می نمائیم. در این مرحله از تمیزکاری می بایست کلیه مواد اضافی جوش از قبیل گل جوش جرقه ها و سرباره محبوس به صورت کامل از سطح فلز جوش و فلز پایه زدوده شده و سطح فلز جوش کاملا نمایان گردد.
سپس با استفاده از تمیز کننده شیمیائی مواد موجود در سطح جوش را به صورت کامل پاک می نمائیم.
· مرحله دوم : در این مرحله بوسیله یک مایع با نفوذ زیاد (PENETRANT) تمامی سطح جوش را به صورت کامل پوشش می دهیم.
پس از گذشت ۲۰- ۱۵ دقیقه به وسیله تمیز کننده شیمیائی با آب (بسته به نوع PENETRANT) آنرا بطور کامل از روی فلز جوش پاک می نمائیم .عمل پاک کردن باید به گونه ایصورت گیرد که هیچگونه آثاری از رنگ برروی فلز جوش وفلز پایه مشاهده نگردددر صورت نیاز می توان این عمل را دو یا چند مرحله انجام داد.
· مرحله سوم: در این مرحله با استفاده از مایع ظهور (DEVELOPER) روی سطح فلز جوش و اطراف انرا بصورت
کامل می پوشانیم.
این ماده به دلیل خاصیت و رنگ خود عیوب جوش از قبیل ترکها ، تخلخلها و سرباره محبوس را برای بازرس قابل مشاهده می نماید.
۳-تست مغناطیسی( Magnetic Test)
اهداف:
پیدا کردن عیوب سطحی جوش و منطقه متاثر از حرارت (H.A.Z) و عیوب زیر سطحی شامل ترکها (CRACK) و سوراخهای کرمی راه نیافته به سطح جوش و در نزدیکی سطح (WORM HOLES).
روش کار:
· ابتدا سطح مورد بازرسی را به وسیله بری سیمی تمیز نمائید.
· سپس با استفاده از تمیز کننده شیمیائی سایر مواد موجود در سطح جوش را به صورت کامل پاکنمائید.
· مرحله دوم: در این سطح فلز جوش و اطراف انرا با یک رنگ سفید به صورت کامل می پوشانیم(CONTRAST
· PAINT WHITE)
· مرحله سوم : در این مرحله بوسیله تولید میدان مغناطیسی را طوری در دو طرف فلز جوش قرار می دهیم میدان مغناطیسی حاصل از آن بصورت عمود یا موازی سطح جوش قرار گیرد.
در حالت عمود عیوب یا ترکهای طولی و در حالت موازی عیوب یا ترکهای عرضی قابل رویت است عیوب طولی و عیوب عرضی با توجه به پروسه جوشکاری و شرایط فیزیکی آن در فلز پایه و فلز جوش قابل تولید می باشد.
· مرحله چهارم : در این مرحله ابتدا میدان مغناطیسی را برقرار کرده سپس با ذرات آهن بسیار ریزترجیحاّ مخلوط در مایع (سوسپانسیون) سطوح قرار گرفته در میدان مغناطیسی را آغشته می کنیم.
به دلیل شکست میدان در مواضع معیوب در آن مناطق میدان تقویت شود و ذرلت آهن به سمت آن منطقه جنب می گردند و بصورت یک نقطه یا خط تیره قابل رویت می باشند.
۴- تست آلتراسونیک(Ultrasonic Test)
هدف:
پیدا کردن عیوب زیر سطحی و در عمق فاز پایه و فلز جوش.
روش کار:
· ابتدا سطح مورد بازرسی را بوسیله برس سیمی تمیز می نمائیم.
· مرحله دوم : کالیبره نمودن دستگاه که با استفاده از دستگاه که با استفاده از بلوک مرجع انجام می گردد.
· مرحله سوم: در این مرحله با استفاده از تمیز کننده شیمیایی مواد موجود در سطح جوش را پاک می نمائیم.سپس عمل تست شامل جاروب کردن سطوح جوش و اطراف ان بوسیله پراب آلتراسونیک را انجام می دهیم.اصول کار در این روش شکست و بازتابش امواج فراصوتی در اثر برخورد با ماده خارجی و یا ناخالصی در سطح فلز جوش وفلز پایه که بصورت علائمی در روی دستگاه (CRT) قابل رویت می گردند می باشد.

TIG_welding

جوشکاری پلاسما

این عبارت مخفف Plasma Arc Welding است که در زبان فارسی جوشکاری پلاسما نامیده می شود. این روش بسیار شبیه به جوشکاری  TIG است و در واقع نوع خاصی یا پیشرفته از جوشکاری TIG می باشد.جوشکاری پلاسما یکی از روش‌های جوشکاری است که در آن با کاربرد گازهای خنثی درجه حرارت به بالای ۲۰۰۰۰ هزار درجه سانتیگراد می‌رسد و و انرژی قوس بسیار متمرکز تر و پایدار تر از روش جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنیTIG است. اگر در جوش TIG گاز یونیزه شده داخل قوس الکتریکی را که همان پلاسما نامیده می شود بصورت متمرکز شده استفاده کنیم، جوش TIG به جوش پلاسما تبدیل خواهد شد. در این روش توسط یک نازل جوشکاری مخصوص پلاسما که می توان آنرا به یک عدسی تشبیه نمود ، گازهای یونیزه شده را از داخل یک سوراخ و یا نازل بنحوی عبور داده که تمرکز انرژی بسیار بالا رود . درست همانطور که یک عدسی نورهای پراکنده را در کانون خود متراکم می سازد .لذا دستگاههای جوشTIG    قابل استفاده در جوشکاری پلاسما هستند و صرفاً به یک کنسول مخصوص جهت تنظیم گاز و یک تورچ مخصوص پلاسما، نیازمند می باشند. در جوشکاری TIG قوس بوجودآمده درجریان پایین ناپایدار می باشد و منجر به انحراف قوس می گردد و با افزایش جریان، قدرت و قطر قوس افزایش می یابد که این امر باعث کاهش تمرکز قدرت قوس وافزایش ضخامت درز جوش می شود. درجوشکاری TIG از یک گاز (آرگون) استفاده می شود درحالی که در جوشکاری پلا سما ازدو نوع گاز آرگون وهیدروژن یا هلیم استفاده می شود. جوش پلاسما بر روی ورقهای بسیار نازک و نیز ورقهای بسیار ضخیم حتی تا یک اینچ و بدون پخ زدن لبه ها ، خصوصا در جوشکاری آلومینیوم کاربردهای فراوانی دارد.

در جوشکاری پلاسما، قوس الکتریکی بین یک الکترود غیر مصرفی ازجنس تنگستن( یا آلیاژهای آن با توریوم) وقطعه کار در یک محیط گاز خنثی بوجود می آید. مشعل یا نگهدارنده الکترود دارای دو نازل گاز  می باشد. در نازل میانی گاز پلاسما جریان داشته که از میان سوراخهای ریز عبور داده شده وضمن احاطه کردن نوک الکترود تنگستن از میان قوس الکتریکی می گذرد. در نازل خروجی گاز محافظ عبور نموده که نقشی شبیه به گاز محافظ در جوشکاری TIG دارد. نازل میانی ونگهدارنده الکترود توسط یک سیستم تبرید(آب) خنک می شود. در نازل میانی، گاز پلاسما یونیزه شده ویک ستون قوس پلاسما بین نوک الکترود وقطعه کار ایجاد می کند. بواسطه انبساط گاز پلاسما در حین داغ شدن وشکل دهانه خروجی نازل، پلاسما دارای سرعت زیادی می شود. پلاسمای حاصله دارای گرمای زیاد ودرجه حرارت بالائی (c 20000-40000) می باشد. هنگامیکه پلاسما با قطعه کار برخورد می کند، بعلت سرد بودن قطعه کار، بخشی از انرژی خود را به قطعه کار داده وخود به حالت گاز، برمی گردد. انرژی داده شده به قطعه کار باعث گرم وذوب کردن موضعی آن شده واتصال جوشی را باعث می شود. قوس پلاسما وحوضچه جوش توسط گاز محافظ از اتمسفرمحافظت می شود. شروع قوس پلاسما معمولا شبیه به شروع قوس در روش TIG بوده وبه کمک دستگاه جرقه زن فرکانس بالا(HF- generator) صورت می گیرد. جرقه حاصله باعث یونیزاسیون شکاف هوا بین الکترود وقطعه کار شده و یک قوس الکتریکی کمکی(pilot arc) بوجود آورده که زمینه ایجاد قوس پلاسما را فراهم می نماید. جوشکاری پلاسما با جریان مستقیم صورت گرفته ومنبع جریان آن عمدتا از نوع یکسوسازها با منحنی مشخصه ولت- آمپراژ از نوع سراشیبی تند می باشد. جهت به حداقل رساندن استهلاک الکترود، آنرا به قطب منفی وصل می کنند. تجهیزات جوشکاری پلاسما شباهت زیادی با تجهیزات جوشکاری TIG دارد.معمولا به جهت صرفه جوئی در تجهیزات جنبی دستگاه، گاز پلاسما وگاز محافظ از یک نوع انتخاب می شوند. گاز آرگون خالص ویا ترکیبی از آن با حدود 5 درصد هیدروژن (به جهت افزایش انرژی حرارتی قوس پلاسما) به عنوان گاز پلاسما استفاده می شود. ترکیب آرگون وهلیوم(حداقل 50 درصد) نیز در برخی مواقع مورد استفاده قرار می گیرد.قوس پلاسما در جوشکاری تقریبا استوانه ای بوده که در رابطه با ایجاد جوش باریک حائز اهمیت می باشد. واگرائی قوس پلاسما بمراتب کمتر از واگرائی قوس TIG بوده و در این رابطه تغییرات طول قوس در روش پلاسما می تواند با 10 برابر مقدار مجاز آن در روش TIG باشد. پهنای جوش حاصله (فلز جوش باضافه منطقه HAZ) در روش پلاسما بمراتب کوچکتر از پهنای جوش در روش TIG بوده که این از مهمترین مزایای این روش در مقایسه با روشهای مرسوم جوشکاری می باشد.

ویژگی های روش جوشکاری پلاسما :

 1 – حفاظت الکترود که زمان استفاده از آن را طولانی تر می کند.

2 – قابلیت جوشکاری با آمپراژ پایین (پایین تر از 0.05 آمپر) .

3- پایداری و یکنواختی قوس و شروع آرام آن، جوش های مستحکمی تولید می کند.

4 – پایداری قوس در هنگام شروع و آمپراژ پایین جوشکاری.

5- حداقل صدای منتشره (صدای زیاد فقط در هنگام شعله اولیه قوس و نه در تمام جوشها) .

6 – امکان بالا بردن سرعت جوشکاری و اینکه چگالی انرژی قوس به 3 برابر چگالی انرژی فرایند GTAW می رسد.

7-  فرایند  جوش در کمتر از 0.005 ثانیه انجام می شود .

8-  چگالی انرژی از H .A .Z  می کاهد و کیفیت جوش را افزایش می دهد.

9-  طول قوس، شکل و حتی توزیع حرارت آن از ویژگی های مهم آن است.

10- قطر و ضخامت قوس از طریق سوراخ نازل انتخاب می شود.

 مزایای جوشکاری پلاسما :

 دلایل زیادی برای استفاده از جوشکاری پلاسما وجود دارد، اما می توان تمام آن را در سه قسمت اصلی خلاصه کرد:

1- دقت: معمولاً دقت جوش پلاسما نسبت به جوشهای معمولی TIG بیشتر است. (بخاطر داشته باشید که افزایش منبع قدرت می تواند قوسی متفاوت با قوس TIG بوجود آورد).

پلاسما مزایای زیر را نسبت به جوشهای TIG متداول ارائه می دهد:

الف) پایداری و تمرکز قوس

ب) دامنه وسیع تغییر طول قوس

2- جوشکاری قطعات کوچک:

الف) قابلیت استفاده از آمپراژ پایین (در بسیاری از منابع قدرت شدت جریان تا 0.1 A پایین آورده می شود).

ب) پایداری قوس در شدت جریان های پایین .

ج) انتقال آرام و آهسته (شروع قوس ) بدون ایجاد صدای زیاد .

د) امکان کاهش زمان جوشکاری (برای خال جوشها ، تیوب ها ،guid wire  ) و غیره.

3- راندمان بالای جوشکاری:  در این فرایند از الکترود های با دوام می توان مدت زمان بیشتری نسبت به TIG استفاده کرد.درکل فرایند جوشکاری تمام مزایای منحصر بفرد پلاسما قابل مشاهده است

homeimg_welder

جوشکاری

جوشکاری چیست؟

جوشکاری رامی توان اتصال دائم متالورژیکی دانست که می تواند در حالت مذاب یا جامد، با استفاده از واسطه (مواد پرکننده) یا بدون واسطه و با ایجاد فشار یا بدون استفاده از فشار صورت گیرد. در واقع جوشکاری به اتصالی گفته می شود که نتوان محل اتصال را از قسمت های دیگر قطعات مجزا نمود و به عبارتی دیگر خواص جوش ایجاد شده با قطعات مورد اتصال یکسان یا نزدیک به هم باشد. جوشکاری یکی از روش‌های تولید می‌باشد زیرا هدف از آن اتصال دایمی مواد مهندسی از جمله فلز، پلیمر، کامپوزیت و سرامیک به‌یک‌دیگر است؛ به‌گونه‌ای که خواص اتصال، برابر خواص مادهٔ پایه باشد. شاید بتوان زمان استفاده از اولین فرآیند جوشکاری را زمانی دانست که بشر برای ساخت یک سلاح ابتدای از یک نوع اولیه این فرآیند (جوشکاری آهنگری) استفاده می کرد. جوشکاری آهنگری قدیمی ترین فرآیند جوشکاری می باشد، که انسان قطعات فلز را به صورت سرد یا گداخته بر روی یکدیگر قرار می داد و در اثر کوبیدن موجب اتصال آنها می شد.

8d9390559b8eb62b05f579ce3e9ce774

به طور کلی جوشکاری به دو دسته زیر تقسیم می شود

 حالت جامد

در این سری از فرآیند های جوشکاری، هیچ لزومی ندارد که قطعه ذوب شود بلکه فقط می بایست پیوند متالورژیکی بین اجزاء برقرار شود. در حین اتصال درجه حرارت از نقطه ذوب فلزات تجاوز نکرده و هیچگونه آلیاژ پرکن ذوب شونده ( نظیر فرآیند های لحیم گرم و سرد ) بکار گرفته نمی شود. البته این بدان معنا نیست که در حین این فرآیندها هیچ گونه مذابی تشکیل نمی شود، بلکه فاز مذاب مثل یک روانکار عمل می کند. در این فرآیندها برای دستیابی به اتصال با کیفیت بالا بین فلزات اعم از همجنس و غیر همجنس، یا از تغییر فرم و یا از نفوذ و تغییر فرم کمک گرفته می شود.

مزیت جوشکاری حالت جامد

1. هنگامی که حین جوشکاری فلز ذوب می شود، به دلیل انجماد سریع، ساختارهای غیر تعادلی پس از اتصال بوجود می آید. در واقع به دلیل تنش های باقیمانده، ساختار به ترک خوردن حساس می شود. لذا برای اصلاح ساختار باید عملیات حرارتی روی قطعات صورت بگیرد. در جوشکاری حالت جامد، ساختار غیر تعادلی تشکیل نمی شود.

2. وقتی فلز ذوب می شود، میزان انحلال گاز در آن بسیار بالاست. در فرآیندهای ذوبی، سطح مذاب با محیط اطراف کاملاً مواجه شده و امکان جذب گاز وجود دارد. این گازها، میزان حلالیت در جامد را حین انجماد پایین آورده و مذاب یک حالت فوق اشباع پیدا می کند. خروج این گازهای حل شده از بالک جامد قطعه بسیار مشکل و تقریباً غیر ممکن است. گاز هیدروژن بدترین حالت را ایجاد می کند. زیرا به صورت یک ذره پروتون که تحرک آن بسیار بالاست، در مذاب حل می شود. هیدروژن باعث ایجاد ترک سرد یا ترک تأخیری می گردد. در جوشکاری حالت جامد به دلیل عدم وجود مذاب این مشکل نیز دیده نمی شود.

3. در حین جوشکاری انبساط های غیر یکنواخت و در هنگام انجماد انقباض های غیر یکنواخت ایجاد می شود که همراه با ایجاد تنش های کششی می باشد که مستعد ایجاد ترک هستند. لذا در جوشکاری حالت جامد، نوع تنش های باقیمانده در فصل مشترک، تنش های فشاری می باشد که امکان گسترش ترک را از بین می برد.

 ind_Mag_hf

حالت مذاب

اتصال بین دو قطعه فلزی با ذوب کردن لبه ها یا سطح اتصال با یا بدون افزودن فلز پرکننده با یا بدون اعمال فشار را جوشکاری ذوبی می نامند. این نوع فرآیند برای پلاستیک ها و سرامیک ها نیز کاربرد دارد و تحت عنوان جوشکاری امتزاجی شناخته می شود.

کیفیت محصول در این فرآیندها تابع نحوه اجرا می باشد. سه ویژگی خاص در این نوع جوشکاری وجود دارد:

1-      شدت منبع حرارتی

لازمه ذوب کردن قطعه مورد نظر، داشتن یک منبع حرارتی با تمرکز حرارتی است. در جوشکاری، میانگین توان ساطع شده از واحد سطح منبع حرارتی می بایست مد نظر قرار بگیرد.

2-      نرخ ورود حرارت به قطعه

میزان انرژی ورودی به قطعه در واحد طول معرف نرخ ورود حرارت است. هر چقدر میزان انرژی بیشتر باشد، دما بالا نمی رود بلکه حجم مذاب تشکیل شده افزایش می یابد. زیرا دما تا نقطه تبخیر فلز بالا رفته و سپس ثابت می شود. پس از آن هدایت حرارتی در قطعه موجب افزایش حجم مذاب می گردد. این افزایش حجم مذاب منجر به افزایش زمان لازم برای انجماد شده و باعث می گردد در سطوح  مذاب جذب گازهای اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن اتفاق بیفتد. این گازها در قطعه، هم می توانند برخی اکسیدهای ترد ایجاد کرده و یا اینکه به صورت فوق اشباع و حباب گازی تبدیل می شوند. لذا توجه به حرارت ورودی به قطعه و جلوگیری از ایجاد این اشکالات منجر به ارتقای کیفیت جوش می گردد.

3-      نحوه پوشش دادن ناحیه جوش

در بسیاری از روش های جوشکاری ذوبی، درجه حرارت مذاب بسیار بالا بوده، لذا واکنش پذیری مذاب موجود در حوضچه جوش زیاد است. گازی که در اطراف حوضچه وجود دارد در مذاب حل شده و عیوبی را در منطق جوش ایجاد می کند. لذا لازم است این مناطق به طریقی پوشش داده شوند.

انواع پوشش های مورد استفاده در جوشکاری ذوبی به چهار دسته تقسیم می شوند:

1-      فلاکس ، 2-      گاز + فلاکس ، 3-      گاز  ،  4-      پوشش فیزیکی

دستگاههای جوشکاری

 inverter6

منبع یا مولد نیرو در جوشکاری با قوس الکتریکی از دو نوع جریان جهت تشکیل قوس میتوان استفاده کرد :

  - جریان متناوب – جریان مستقیم دستگاههای جوشکاری برق معمولا” با این دو نوع جریان کار می کنند و کلا” به چهار نوع تقسیم شده اند :

  الف ) ترانسفورماتور : این دستگاه از برق شهر تغذیه کرده و معمولا” برق را با همان فرکانس و متناوب جهت جوشکاری پس می دهد تنها کار این دستگاه تغییر اختلاف سطح و شدت جریان میباشد که وظیفه اصلی دستگاه محسوب میشود به این معنی که دستگاه هنگام شروع بکار ولتاژ را تقلیل داده و شدت جریان را افزایش می دهد.

 ب ) رکتیفایر ( یکسو کننده ) : رکتیفایر دستگاهی است برای تبدیل جریان متناوب به مستقیم ، ماشین های یکسو کننده دارای طرحهای متعدد برای مقاصد مختلف می باشند ، انعطاف پذیرییکی از دلایل پذیرش گسترده این دستگاه در صنعت جوشکاری میباشد . این ماشینها قادر به تحویل جریان با قطبیت مستقیم یا معکوس میباشند همه این ماشینها دارای دو قسمت اصلی هستند : – مبدل – یکسو کننده

 ج ) دینام : اگر فرکانس یا تناوب برق را از بین ببریم یک جریان مستقیم حاصل خواهد شد به این منظور از دستگاه دینام استفاده میشود که بطور کلی به دو بخش محرک و متحرک تقسیم میشود و دارای ویژگیهای زیر است : – دارای قوس نفوذی و قوی میباشد – دارای دوام و عمر طولانی میباشد – تنوع کابردی زیادی داشته و میتواند برای کلیه فلزات قابل جوشکاری با قوس الکتریکی بکار رود .

 د ) موتور جوش : موتور جوش با دو نوع سوخت میتواند تولید برق کند که عبارتند از : 1- موتور جوش دیزلی 2- موتور جوش بنزینی بوسیله موتور جوش میتوان جریان متناوب یا مستقیم تولید نمود .

7286

جوشکاری با لیزر چیست؟

جوشكاري و برشكاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي  نوين جوشكاري بوده كه در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كيفيت ، سرعت و قابليت كنترل آن به  طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود .بهوسيله متمركز  كردن اشعه ليزر روي فلز يك حوضچه مذاب تشكيل شده و عمليات  جوشكاري انجام مي شود .

 اصول كار و انواع ليزرهاي مورد استفاده در جوشكاري

به طور عمده از دو نوع ليزر در جوشكاري و برشكاري استفاده مي شود : ليزرهاي جامد مثل Ruby و ND:YAG و ليزرهاي گاز مثل ليزر CO2 . در زير اصول كار ليزر Ruby كه از آن بيشتر در جوشكاري استفاده مي شود توضيح داده مي شود . اين سيستم ليزر از يك كريستال استوانه اي شكل Ruby (Ruby يك نوع اكسيد آلومينيوم است كه ذرات كرم در آن پخش شده اند . ) تشكيل شده است . دو سر آن كاملا صيقلي و آينه اي شده و دريك سر آن يك سوراخ ريز براي خروج اشعه ليزر وجود دارد . در اطراف اين كريستال لامپ گزنون قرار دارد كه لامپ فوق براي  كار در سرعت حدود 1000 فلاش در ثانيه طراحي شده است . لامپ  گزنون با استفاده از يك خازن كه حدود 1000 بار در ثانيه  شارژ و تخليه شده فلاش مي زند و هنگامي كه كريستال Ruby  تحت تاثير اين فلاش ها قرار بگيرد اتمهاي كرم داخل شبكه  كريستالي تحريك شده و در اثر اين تحريك امواج نور از خود  سطع مي كنند و با باز تابش اين اشعه ها در سطوح صيقلي و  تقويت آنها اشعه ليزر شكل مي گيرد . اشعه ليزر شكل گرفته  از سوراخ ريز خارج شده و سپس به وسيله يك عدسي بر روي قطعه  كار متمركز شده كه بر اثر برخورد انرژي بسيار زيادي در سطح  كوچكي آزاد مي كند كه باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام  عمل ذوب مي شود .

weld1

محدوديت ليزر Ruby پيوسته نبودن اشعه آن است در حاليكه انرژي خروجي ان بيشتر از ليزر هاي گاز مانند ليزر CO2 است كه در آنها اشعه حاصله پيوسته است، از ليزر CO2 بيشتر به  منظور برش استفاده مي شود و از ليزر ND:YAG بيشتر براي جوشكاري آلومينيوم استفاده ميشود .

از انجا كه در اين روش مقدار اعظمي از انرژي مصرف شده به  گرما تبديل مي شود اين سيستم بايد به يك سيستم خنك كننده  مجهز باشد .   در جوشكاري ليزر دو روش عمده براي جوشكاري وجود دارد : يكي حركت دادن سريع قطعه زير اشعه است تا كه يك جوش پيوسته شكل  بگيرد و ديگري كه مرسوم تر است جوش دادن باچند سري پرتاب  اشعه است .

در جوشكاري ليزر تمامي عمليات ذوب و انجماد در چند ميكروثانيه انجام مي گيرد و به خاطر كوتاه بودن اين زمان  هيچ واكنشي بين فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از اين رو گاز محافظ لازم ندارد .

مزايا

- حوضچه مذاب مي تواند داخل يك محيط شفاف ايجاد شود ( باعكس روشهاي معمولي كه هميشه حوضچه مذاب در سطح خارجي آنها ايجاد مي شود.)

  • محدوده بسيار وسيعي از مواد را مانند آلياژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غير همجنس و … را ميتوان به  يكديگر جوش داد .
  • در اين روش ميتوان مكان هاي غير قابل دسترسي را جوشكاري  نمود .
  • از آنجا كه هيچ الكترودي براي اين منظور استفاده نمي شود نيازي به جريانهاي بالا براي جوشكاري نيست .
  • اشعه ليزر نياز به هيچگونه گاز محافظ يا محيط خلايي براي  عملكرد ندارد .
  • به خاطر تمركز بالاي اشعه منطقه HAZ بسيار باريكي در جوش  تشكيل ميشود .
  • جوشكاري ليزر نسبت به ساير روشهاي جوشكاري تميز تر است .

اما با توجه به این مزیت ها، جوشکاری لیزری معایبی هم دارد:

  1. از لحاظ قیمتی دستگاه های گرانی هستند،
  2. لیزرهای ruby به دلیل پالسی بودن از سرعت کمی برخوردارند (25 تا 20 میلی متر در دقیقه)
  3. نمی توان جوشکاری عمیقی را انجام دهد.

دستگاه های جوشکاری لیزر نسبت به سایر دستگاههای سنتی جوشکاری بسیار گران هستند و در ضمن لیزرهایی مانند Ruby به خاطر پالسی بودن اکثر آنها از سرعت پیشروی کمی برخوردارند ( ۲۵تا ۲۵۰میلیمتر در دقیقه ) . همچنین این نوع جوشکاری برای محدودیت عمق نیز می باشد

pro4d26c4d404021

انتخاب الکترود جوشکاری

عوامل موثر در انتخاب الکترود جوشکاری عبارتست از:

  • ترکیب فلز مبنا : برای مثال شما نمی توانید با الکترود 6013 یک چدن را جوشکاری کنید و باید از الکترود چدن این کار را انجام دهید(با آشنایی انواع الکترود ها بهتر متوجه خواهید شد )
  • حالت جوشکاری : برخی الکترود ها برای حالت خاصی از جوشکاری هستند مثلا فقط حالت تخت (flat) از این الکترود دیگر نمی توان در حالت سقفی (over haed)استفاده کرد.
  • اهمیت اتصال جوش : باید توجه کرد که جوشکاری ما برای چه منظوری است مثلا جوشکاری یک سازه بزرگ مانند اسکلت ساختمان یا جوشکاری لوله گاز است یا کاری سبکتر است.
  • میزان نفوذ جوش : در جوشکاری های لوله و مخازن از جوش نفوذی استفاده می گردد،که برحسب میزان نفوذ جوش باید الکترود تهیه شود .
  • هزینه اجرای جوشکاری : بسته به هزینه پروژه الکترود مورد نیاز تهیه می گردد.
  • مهارت جوشکار : ممکن است جوشکارتوانایی جوشکاری با بعضی الکترود ها را نداشته باشد لیکن باید از الکترود هایی استفاده شود که جوشکار بتواند با آنها جوشکاری کند و فرآیند مورد نظر انجام گیرد.

الکترود های کاربردی :

6013  معروف به الکترود همه کاره -  الکترودی که در اکثر کارهای آهنگری مورد استفاده قرار می گیرند.

7018 الکترود قلیایی که به رطوبت بسیار حساس است لذا پیش از استفاده باید پیش گرمایش  شود ، این الکترود در کشتی سازی ولوله های فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

6010  الکترودی با قوس نفوذی که در لوله های فشار بالا و مخازن تحت فشار استفاده می شود.

قطر الکترود ها

2.5  کوچکترین سایز الکترود می باشد که معمولا با آمپر 60 تا 90 جوشکاری می شود و برای جوش لوله گاز و آب خانگی (فشار پایین) و جوشکاری آهن های 2و3 میلی متر استفاده می شود.

3.25  در بازار الکترود سه شناخته میشود و برای فلزات 5 mm  به بالا استفاده می شود ، آمپر مورد نیاز برای جوشکاری این الکترود بر روی جعبه آن چاپ شده است.

الکترود 4و5 استفاده های خاص دارند برای مثال در اسکلت ساختمان استفاده می گردند.

انتخاب صحيح الکترود براي کار

L6343665457711

انتخاب صحيح الکترود براي جوشکاري بستگي به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً يک درز V شکل با زاويه کمتر از 40 درجه با ضخامت زياد حداکثر با قطر اينچ که معادل 2 ميليمتر است براي رديف اول گرده جوش استفاده مي گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نمايد. ولي چنانچه از الکترود با قطر بيشتر استفاده شود مقداري تفاله در ريشه جوش باقي خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقليل مي دهد.

انتخاب صحيح الکترود (از نظر قطر)

بايستي توجه داشت که هميشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشكاري کمتر باشد هر چند که در بعضي از کارخانجات توليدي عده اي از جوشکاران الکترود با ضخامت بيشتر از ضخامت فلز را به کار مي برند. اين عمل بدين جهت است که سرعت کار زيادتر باشد ولي انجام آن احتياج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.

همچنين انتخاب صحيح قطر الکترود بستگي زياد به نوع قطب ( + يا – ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر يک درز V شکل با زاويه کمتر از 40 درجه باشد بايستي حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اينچ براي رديف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زيادتر استفاده شود مقداري تفاله در جوش باقي خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه اي کاهش خواهد داد. در حين جوشکاري گاهي اوقات جرقه هائي به اطراف پخش مي شود که دلايل آن چهار مورد زير است:

  • ايجاد حوزه مغناطيسي و عدم کنترل قوس الکتريکي
  • ازدياد فاصله الکترود نسبت به سطح کار
  • آمپر بيش از حد يا آمپر بالاي غير ضروري
  • عدم انتخاب قطب صحيح براي جوشکاري

هر پاکت الکترود بايستي علاوه بر اسم تجارتي الکترود, طبقه بندي آن الکترود را حداقل طبق يکي از استانداردهاي مهم بيان نمايد. براي آگاهي از طول زمان ماندگي الکترود در کارخانه, بازار يا انبار و غيره . شماره ساخت يا تاريخ توليد روي پاکت نوشته يا مهر زده مي شود.

قطر سيم مغزي الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحيح آن با توجه به صخامت فلز, زاويه سيار , ترتيب پاس و غيره راهنمايي مي کند.

نوع جريان برق از اينکه جريان دائم يا جريان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور يا ترانسفورماتور مي توان جوش داد) يا هر دو و در جريان دائم نوع اتصال قطبي بايستي يا به عبارت يا علامت روي پاکت درج شود.حالت يا حالاتي از جوشکاري که اين الکترود در آن حالت يا حالات مناسب است روي پاکت بيان مي شود.

درج حدود شدت جريان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اوليه ( تنظيم دقيق شدت جريان ضمن جوشکاري با توجه به عوامل مختلف انجام مي شود) ضروري است. وزن الکترودها يا تعداد الکترود داخل هر بسته روي پاکت يا بر چسب آن درج مي شود. نوشتن مواردي که در بالا به آن اشاره شد, روي پاکت مطابق بيشتر استانداردها اجباري است.

همچنين خواص مکانيکي و شيميائي , وضعيت ذوب و کيفيت قوي, نحوه نگهداري و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره اي توصيه هاي ديگر در روي پاکت براي آگاهي مصرف کننده چاپ شده و يا مهر زده مي شود.

welding electrodes-2

انواع الکترود جوشکاری

الكترود جوشکاری مفتول فلزی است که دور تا دور آن توسط پوشش فلاکس ( (Flux Coating احاطه گردیده است. قطر آن از روی قطر مغزی آن محاسبه می گردد. روکش الكترود اغلب از آهک، سلولز، اکسید سدیم، خاک رس و یا آزبست تشکیل گردیده است. از الكترود جهت پرکردن فضای اتصال مابین دو سطح مورد جوشکاری استفاده می گردد.

پوشش فلاکس الکترود کمک زیادی به ثبات قوس الکتریکی می کند. همچنین ضمن عمل به عنوان عایق جهت ایجاد گاز محافظ (Gaseous Shield)  و شکل گیری سرباره (Slag) شناور بر روی سطح برای افزایش مدت زمان خنک شدن جوش مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع الکترود:

انجماد سریع (Fast Freezing Electrode):

الکترود های جوشکاری انجماد سریع دارای سه خصلت اصلی هستند. ضمن ایجاد قوس قوی، سرباره بسیار کمی تولید می کنند و امکان استفاده در تمام موقعیت ها را دارند. کدهای E6010 و E6011 از انواع الکترود های انجماد سریع هستند.

انجماد پرشده (Fill Freeze Electrode):

الکترودهای جوشکاری انجماد پر شده دارای فلاکسی سنگین بوده و ضمن توانایی خارج کردن سرباره، امکان ایجاد دانه هایی با ترکیب یکنواخت را نیز دارند. کدهای E6012، E6013 و E7014 در ذمره الکترود های انجماد پر شده قرار می گیرند.

چسبان سریع (Fast Fit Electrode):

الکترود های جوشکاری چسبنده سریع دارای پوشش فلاکس بسیار سنگین بر روی سیم و نرخ رسوب گذاری بسیار سریع هستند. کدهای E6027، E6028 دو نوع از پرکاربردترین هستند.

کم هیدروژن (Low Hydrogen Electrode):

فلاکسی الکترودهای کم هیدروژن دارای مقادیر بسیار کمی هیدروژن می باشد و از آن برای فولادهای پرکربن استفاده می گردد. E7018 و  E7028 در ذمره الکترودهای کم هیدروژن هستند.

ضخامت الکترود و آمپر:

در اغلب موارد هرچقدر قطعه کار ضخیم تر باشد، جریان و آمپراژ مورد نیاز بیشتر و ضخامت الکترود نیز بیشتر خواهد بود. کاتالوگ سازنده می تواند اطلاعات مفیدی در خصوص انتخاب مناسب و تنظیمات دستگاه جوش در اختیار جوشکار قرار دهد.

Volframove_elektrode

انواع الکترود از لحاظ جنس مفتول:

  • الکترود با مفتول فولاد زنگ نزن
  • الکترود با مفتول فولاد کم کربن
  • الکترود با مفتول نیکلی
  • الکترود با مفتول آلومینیومی

انواع الکترود از نظر پوشش فلاکس:

  • الکترود پوشش قلیایی
  • الکترود روتیلی
  • الکترود روتیلی با پودر آهن
  • الکترود سلولوزی

انواع الکترود از لحاظ ضخامت پوشش:

  • الکترود پوشش تازک
  • الکترود پوشش متوسط
  • الکترود پوشش ضخیم
  • الکترود پوشش خیلی ضخیم

اصولا الکترود ها از نظر شکل ظاهری به دو دسته تقسیم می شوند :

  • الکترود های پوشش دار
  • الکترود های بدون پوشش

تمامی  الکترود های مصرفی جوش برق پوشش دار هستند و الکترود های بدون پوشش در جوشکاری گاز یا همان جوش آرگون و co2 مصرف می شوند .

چرا الکترود های جوش برق پوشش دار هستند؟

  1. موجب نگهداری قوس الکتریکی می شوند (به همین علت وقتی پوشش الکترود می ریزد،هنگام شروع جوشکاری الکترود می چسبد)
  2. باعث نگهداری جوش از جریان هوا می شود (از اکسیده شدن جوش جلوگیری می کند – این وظیفه  در جوش گاز به عهده گاز های آرگون و co2 است)
  3. باعث محافظت از جوش در مقابل شرایط جوی مانند باد و باران می شود.
  4. مواد آلیاژی به جوش اضافه می کند .

اطلاعات پاکت الکترود

مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهاي الکترود بايستي علامت ها و نوشته هائي داشته باشند که حتي المقدور مصرف کننده را در دسترسي به کيفيت مطلوب جوش راهنمائي و ياري نمايند.

در روي پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نيز درج مي شود که براي مصرف صحيح حائز اهميت است.

46d89de3dc79bacd2d0c6dc1e27302cd

جوشکاری لیزری چیست؟

ليزر يك نام اختصاری به معني تقويت نور با انتشار برانگيخته تابش است . فرآيند به برخورد يك اشعه نور تكرنگ همفاز جهت دار و شديد به قطعه كاری كه ماده به وسيله تبخير از آن خارج می شود بستگی دارد .

جوشكاری و برشكاری با استفاده از اشعه ليزر از روش های نوين جوشكاری بوده كه در دهه های اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كيفيت ، سرعت و قابليت كنترل آن به طور وسيعی در صنعت از آن استفاده مي شود .به وسيله متمركز كردن اشعه ليزر روی فلز يك حوضچه مذاب تشكيل شده و عمليات جوشكاری انجام می شود .

جوش لیزری و برش با لیزر از روشهای نوین جوشكاری بوده كه در دهه های اخیر مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كیفیت ، سرعت و قابلیت كنترل برش با لیزر به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می شود . به وسیله متمركز كردن اشعه لیزر روی فلز یك حوضچه مذاب تشكیل شده و عملیات جوشكاری انجام می شود .

روش کار

اصول كار و انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشكاری :

به طور عمده از دو نوع لیزر در جوش لیزری و برش با لیزر استفاده می شود : لیزرهای جامد مثل Ruby و ND:YAG و لیزرهای گاز مثل لیزر CO2 . در زیر اصول كار لیزر Ruby كه از آن بیشتر در جوشكاری استفاده می شود توضیح داده می شود .

این سیستم لیزر از یك كریستال استوانه ای شكل Ruby)Ruby یك نوع اكسید آلومینیوم است كه ذرات كرم در آن پخش شده اند . ) تشكیل شده است . دو سر آن كاملا صیقلی و آینه ای شده و در یك سر آن یك سوراخ ریز برای خروج اشعه لیزر وجود دارد . در اطراف این كریستال لامپ گزنون قرار دارد كه لامپ فوق برای كار در سرعت حدود 1000 فلاش در ثانیه طراحی شده است . لامپ گزنون با استفاده از یك خازن كه حدود 1000 بار در ثانیه شارژ و تخلیه شده فلاش می زند و هنگامی كه كریستال Ruby تحت تاثیر این فلاش ها قرار بگیرد اتمهای كرم داخل شبكه كریستالی تحریك شده و در اثر این تحریك امواج نور از خود سطع می كنند و با باز تابش این اشعه ها در سطوح صیقلی و تقویت آنها اشعه لیزر شكل می گیرد . اشعه لیزر شكل گرفته از سوراخ ریز خارج شده و سپس به وسیله یك عدسی بر روی قطعه كار متمركز شده كه بر اثر برخورد انرژی بسیار زیادی در سطح كوچكی آزاد می كند كه باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب می شود .

محدودیت برش با لیزر Ruby پیوسته نبودن اشعه آن است در حالیكه انرژی خروجی ان بیشتر از لیزر های گاز مانند لیزر CO2 است كه در آنها اشعه حاصله پیوسته است، از لیزر CO2 بیشتر به منظور برش لیزری استفاده می شود و از لیزر ND:YAG بیشتر برای جوشكاری آلومینیوم استفاده میشود .

از انجا كه در این روش مقدار اعظمی از انرژی مصرف شده به گرما تبدیل می شود این سیستم باید به یك سیستم خنك كننده مجهز باشد .

در جوشكاری لیزر دو روش عمده برای جوشكاری وجود دارد : یكی حركت دادن سریع قطعه زیر اشعه است تا كه یك جوش پیوسته شكل بگیرد و دیگری كه مرسوم تر است جوش دادن باچند سری پرتاب اشعه است .

در جوشكاری لیزر تمامی عملیات ذوب و انجماد در چند میكروثانیه انجام می گیرد و به خاطر كوتاه بودن این زمان هیچ واكنشی بین فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از این رو گاز محافظ لازم ندارد .

طراحی اتصال در جوشكاری لیزر : بهترین طرح اتصال برای این نوع جوشكاری طرح اتصال لب به لب می باشد و با توجه به محدودیت ضخامت در آن می توان ازطرح اتصال های T یا اتصال گوشه نیز استفاده نمود .

کاربردها

90d9599e39103172fc82e0caedf96fe1

جوشکاری توسط پرتو لیزر در صنعت بشکل روزافزونی در حال گسترش است از میکرو الکترونیک تا کشتی سازی . تولید انبوه خودکار در این بین از بیشترین توسعه برخوردار گشته‌اند که این پیشرفتها را می‌توان مرهون عوامل زیر دانست:

1-حرارت ورودی محدود

2-منطقهٔ حرارت پذیرفتهٔ کوچک

3-میزان ناصافی اندک

4-سرعت بالای جوشکاری

این خصوصیات جوشکاری لیزری را گزینهٔ منتخب بسیاری از قسمت‌های صنعتی کرده که از جوشکاری مقاومتی در گذشته استفاده می‌کردند.

فرایندهای ترکیبی که از ترکیب لیزر و قوس MIG استفاده می‌کنند برای قرار گرفتن بر سطحی که بایستی جوشکاری در آن انجام شود طراحی شده‌اند. علاوه بر این تجهیزات ویژهٔ بکار گرفته شده بشکل قابل توجهی ابزارهای مورد نیاز برای آماده سازی لبهٔ مورد نظر برای جوشکاری را کاهش می‌دهند. آلیاژهایی که برای سیمهای پر کننده در قسمت درز گیری بکار می‌روند باعث یکدست شدن فیزیکی آن ناحیه می‌شوند. علاوه بر این فرایندهای ترکیبی بکار گرفته شده قادر اند سرعت انجام کار را بشکل قابل توجهی افزایش دهند. همچنین در نفوذ عمقی و درزگیری کلی هم موثرند. پیشرفتهای اخیر در زمینهٔ دیودهای لیزری موقعیت جدیدی را برای حل مشکلات صنعت فراهم کرده‌است.

لیزرهای دی اکسید کربنی قدرتمند(۲-۱۰kW) در حال حاضر در جوشکاری بدنهٔ اتومبیلها، قسمت‌های حمل و نقل، مبادله کننده‌های حرارتی و پر کردن حفره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. سالها لیزرهای یاقوتی کمتر از ۵۰۰W برای جوش بخش‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گرفتند. برای مثال قسمت‌های کوچک و ظریف ابزارهای پزشکی، بسته‌های الکترونیکی و حتی تیغ‌های اصلاح صورت. لیزرهای یاقوتی چند کیلوواتی از گذراندن پرتو از فیبرهای نوری استفاده می‌کردند. این کار بسادگی توسط روبوت‌ها انجام می‌شد و دامنهٔ وسیعی از کاربردهای سه بعدی مثل برش لیزری و جوش بدنهٔ اتومبیلها را ممکن می‌کرد.

پرتو لیزر در نقطهٔ کوچکی متمرکز می‌شود و باشدتی که در آن نقطه ایجاد می‌کند باعث ذوب و حتی بخار کردن فلز می‌شود. برای تمرکز نیروی لیزرهای دی اکسید کربنی قدرتمند، آینه‌های خنک شونده توسط آب بجای عدسی‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفتند. جوشکاری بطور کلی به دو شکل انجام می‌شود. در شکل هدایتی جوشکاری، حرارت از طریق هدایت گرمایی به فلز منتقل می‌گردد. این روش مختص لیزرهای یاقوتی نسبتاً کم انرژی تر است کهم معمولاً جوشکاری‌های کم عمق تر با آنها انجام می‌شود. جوشکاری با لیزرهای پر انرژی معمولاً در پر کردن حفره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این قسمت است که ذوب و تبخیر فلز اتفاق می‌افتد.

TIG_welding

جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ

جوشکاری تیگ (Tungsten Inert Gas) یا همان جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ، یکی از مهمترین روشهای جوشکاری در صنایع مختلف کوچک و بزرگ پتروشیمی، نظامی، دریایی، هوایی، نیروگاههای برق و … می باشد. در ایران بیشتر با نام اختصاری و متداول جوش آرگون شناخته می‌شود. دلیل این نامگذاری بیشتر به خاطر استفاده از گاز آرگون در این فرایند جوشکاری است.

از فرایند جوشکاری TIG می‌توان برای جوشکاری فلزات سخت و غیر سخت، آهنی و غیر آهنی در تمام ضخامتها استفاده کرد. با استفاده از این نوع جوشکاری می‌توان جوشکاری صفحات نازک و ظریف (به عنوان مثال:آلومینیومی) تا لوله‌های تحت فشار را انجام داد. در این روش قوس و حوضچه مذاب کاملاً آشکار و قابل مشاهده می‌باشد. در دهه ۱۹۲۰کوشش شد تا قوس و حوضچه مذاب را در مقابل اتمسفر محافظت کنند تا جوشکاری کاملاً ایده‌آل انجام گیرد. ظهور الکترودهای روپوش دار در آن دهه مسئله محافظت را منتفی کرد. اما بدلیل بوجود آمدن برخی مشکلات در دهه ۱۹۳۰، جوشکاری با گاز خنثی و الکترود تنگستن (TIG)ابداع شد که شروع روش جوشکاری با محافظت گاز بود.این روش با وجود اینکه بسیار کند پیشرفت کرد ولی در دهه ۱۹۴۰توسعه پیدا نمود.

گازهاي محافظ در جوشكاري تيگ

گازهاي محافظي كه در كپسولها ذخيره ميشوند ميتوانند گاز خالص ( تك گاز)، مخلوطي از دوگاز ( مخلوطهاي دوتايي معروف)، يا مخلوطي از سه گاز ( مخلوطهاي سه تايي معروف) باشند.

براي جوشكاري تيگ معمولا گازهاي خنثي مانند آرگون يا هليوم يا مخلوط آن دو براي حفاظت بكار ميروند، كه اغلب در فرآيند تيگ از گازهاي مخلوط خنثي استفاده ميشود، در بعضي موارد هم از مخلوطي كه كمي گاز فعال دارد استفاده ميشود (مانند مخلوط آرگون اكسيژن و…).

هنگام جوشكاري با پروسه ميگ mig گازهاي خنثي خالص در جوشكاري فولاد، قوس با مشخصات خوب فراهم نميكنند، در حاليكه گاز دي اكسيد كربنco2 خالص كه گازي فعال است، قوسي با مشخصات خوب فراهم ميكند. همچنين در فرآيند ميگ mig آرگون با مقدار كمي اكسيژن خصوصيات نفوذ را بهبود بخشيده و مهره جوش را كنترل ميكند ( ظاهر جوش خوبي ميدهد). و همچنين سوختگي كناره جوش، ناشي از عمل خيس شدگي را رفع ميكند.

مخلوط گازهاي آرگون و دي اكسيد كربنمخلوط خوبي براي جوشكاري فولاد است. مخلوط سه تايي گازهاي آرگون، دي اكسيد كربن و اكسيژن يا مخلوطهاي سه تايي آرگون، دي اكسيد كربن وهليوم تركيبات ويژه أي هستند كه در فرآيندهاي تيگ و ميگ براي جوشكاريهاي خاص فلزاتي با فلزپايه پيچيده بكار ميروند.

TIG Welding Basics03

اصول جوشکاری قوس تنگستن

درمیان انواع فرایندهای اتصال فلزات، فناوری جوشکاری و روشهای مختلف آن به دلیل قابلیتهای خاص و تنوع در عملکرد، جایگاه خاصی را به خود اختصاص داده‌است. در استانداردهای مطرح و مرتبط این رشته، از فرایند جوشکاری تحت عنوان فرایند خاص یاد شده‌است. فرایند خاص به فرایندی اطلاق می‌شود که کیفیت و نتیجه آن وابستگی بسیاری به مهارت اپراتور آن داشته و جهت اجرای آن به دستورالعمل‌های تایید شده نیاز باشد.

در این فرایند عمل جوشکاری توسط حرارت ناشی از قوس الکتریکی ما بین یک الکترود مصرف نشدنی از جنس تنگستن (یا آلیاژ آن) و قطعه کار صورت می‌پذیرد. الکترود، قوس الکتریکی و منطقه حوضچه مذاب توسط یک گاز محافظ (آرگون، هلیم، مخلوط هر دو گاز و یا مخلوط هر یک از دو گاز با گاز هیدروژن) در برابر اتمسفر محافظت می‌شود. استفاده از گازهای آرگون و هلیم به علت خاصیت خنثی بودن این گازها می‌باشد. گازهای خنثی با عناصر دیگر قابلیت واکنش ندارند پس به منظور حذف گازهای فعال مانند اکسیژن و نیتروژن از اطراف قوس و حوضچه مذاب، اکسیدها و نیتریدهای فلزی (Porosity)ایده‌آل می‌باشند بدین ترتیب می‌توان از شکل گرفتن تخلخلهای گازی جلوگیری نمود. تخلخلهای گازی، اکسیدها و نیتریدهای فلزی، عیوبی هستند که باعث کاهش خواص مکانیکی جوش از جمله مقامت به ضربه و استحکام کششی می‌شوند.

قوس الکتریکی

قوس الکتریکی یک منبع حرارتی است که در اکثر فرایندهای جوشکاری از آن استفاده می‌شود. به دلیل اینکه تولید آن ساده و ارزان بوده و انرژی حرارتی آن نسبت به سایر منابع دیگر بالاتر است، کاربرد گسترده‌ای دارد.

قوس، تخلیه بار الکتریکی بین دو الکترود در توده‌ای از گاز یونیزه شده‌است . این توده گاز، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد یعنی جریان الکتریکی بوسیله این گاز هادی شده، عبور می‌کتد و یک حوزه حرارتی را تشکیل می‌دهد. در جوشکاری با الکترودهای پوشش دار ایجاد توده گاز یا پلاسما ممکن است در اثر تجزیه عناصر موجود در پوشش الکترود باشد . در پوشش الکترودها عناصری وجود دارد از قبیل سدیم و پتاسیم که ولتاژ یونیزاسیون این عناصر پایین است به عبارت دیگر با انرژی کمتری یونیزه می‌شوند.هنگام تماس الکترود با قطعه کار یک اتصال کوتاه رخ داده و مقداری انرژی حرارتی تولید نی گردد بنابراین جزئی از سدیم یا پتاسیم موجود در پوشش الکترود یونیزه شده و با دور کردن الکترود از قطعه کار به ترتیب اولین، دومین، سومین، وn امین اتم سدیم یا پتاسیم یونیزه می‌شوند .

در این حالت مقدار بیشتری انرژی حرارتی تولید می‌گردد که می‌تواند گازهای موجود در اتمسفر مثل اکسیژن و ازت را نیز تجزیه کرده و بعد یونیزه کند . بدین ترتیب می‌توان گفت در یک لحظه معین، در این محیط کوچک، احتمال وجود هر چهار شکل ذره (مولکول، اتم، یون و الکترون ) وجود دارد که جهت حرکت الکترونها از قطب منفی به قطب مثبت و جهت حرکت یونها از قطب مثبت به قطب منفی است .

مولکولها و اتمها نیز جهت حرکت مشخصی ندارند ولی بدلیل اینکه در یک محیط پر انرژی قرار دارند، تحرک و شتاب زیادی دارند در نتیجه انرژی حرارتی تولید شده در قوس در اثر دو عامل است : اول اینکه الکترونها در هنگام حرکت، انرژی خود را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند و دوم اینکه در اثر تصادم این ذرات با یکدیگر مقداری انرژی تولید می‌گردد و در نهایت در قوس الکتریکی در فشار یک اتمسفر درجه حرارتی حدود ۶۰۰۰درجه سانتیگراد (در بخار آهن) تا ۲۰۰۰۰درجه سانتیگراد (برای قوس تنگستن) ایجاد می‌شود .

کاربردها

روش جوشکاری با الکترود تنگستن و گاز محافظ برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن، آلومینوم، منیزیم، مس و فلزات فعال(مثل تیتانیوم و تانتالوم) ونیز فولادهای کربنی و آلیاژی استفاده می شود. در جوشکاری فولادهای کربنی معمولا برای جوشکاری پاس های ریشه کار می رود.

مزایا و محدودیت ها

مزایای روش GTAW عبارتند از:

  • جوش با کیفیت بالا و اعوجاج کم تولید می کند.
  • پاشش مذاب در مقایسه با روش های دیگر در این روش وجود ندارد.
  • در هر دو حالت با و بدون فلزپرکننده می توان استفاده کرد.
  • منابع نیروی مختلفی رامی توان بکار گرفت.
  • انواع مختلفی از فلزات حتی فلزات غیرمشابه را می توان با این روش جوشکاری کرد.
  • کنترل دقیقی بر روی میزان گرمای تولیدی و ورودی می توان دشات.

روش GTAW زمانی استفاده می شود که به جوش با کیفیت بالا نیاز باشد. همانطوریکه در بالا اشاره شد، گرمای تولیدی که میتواند اثر منفی بر فلز داشته باشد،بدقت کنترل می شود و نیز حوزه دید جوشکار بوسیله دودهای حاصله محدود نمی شود.

محدودیت های این روش در زیر آمده اند:

  • نرخ رسوب آن در مقایسه با جوشکاری با الکترودهای مصرفی پایین تر است.

· GMAW نسبت به SMAW به جوشکار ماهر نیاز دارد.

  • برای جوشکاری ضخامت های بیشتر از ۹٫۵ mm مقرون به صرفه نمی باشد.
  • در وضعیت های جوشکاری غیر تخت جوشکاری مشکل است زیرا حفاظت قوس کامل نیست.

علاوه بر مشکلات یادشده می توان به برخی از مشکلات این روش نیز در ذیل اشاره کرد:

  • در صورتیکه الکترود تنگستنی با حوضچه مذاب تماس داشته باشد، آخالهای تنگستن می تواند وارد فلز جوش شود.
  • اگر حفاظت قوس و مذاب توسط جریان مداوم گاز خنثی انجام نشود و یا مختل شود،فلز مذاب آوده می شود.
  • آلودگی یا حفره در مذاب تحت تاثیر نشتی آب از تورچها سرد شونده با آب
  • وزش و یا انحراف قوس مثل روش های دیگر

منابع نیرو برای GTAW از نوع جریان ثابت همراه با منحنی ولتاژ – آمراژ منفی می باشند. راکتورهای قابل اشباع و نیز واحدهای کنترل شده با تریستور نیز مرسوم هستند. پیشرفت هایی که در صنایع الکتریکی اتفاق افتاده است، در این حوزه نیز موثر بوده وباعث شده است که منابع نیروی با کارایی بیشتر و با وزن کمتر تولید شوند. امروزه منابع نیروی ترانزیستوری با جربان مستقیم نیز بسیار استفاده می شوند و منابع نیرو یکسوکننده – مبدل ها بسیار پیچیده تر هستند.

یک سایت دیگر با وردپرس فارسی