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.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>