آشنایی با جوشکاری welding

آشنایی با جوشکاری

مقدمه:

در صنایع مختلف به ندرت با قطعاتی روبرو می‌شویم که به صورت یکپارچه تولید شده باشند. معمولا هر قطعه چندین جزء دارد که به روش‌های گوناگون به‌هم متصل شده‌اند. جوشکاری یکی از روش‌های اتصال دائم قطعات بهم است و کاربردهای تکنولوژیکی فراوان دارد.

سابقه به کارگیری علم جوشکاری در کشور ما به سال‌ها پیش باز می‌گردد و می‌توان استفاده گسترده از آن در صنعت نفت و احداث پالایشگاه آبان و ذوب آهن اصفهان را مثال زد.

اتصالات و مفاهیم اولیه

انواع اتصالات از دیدگاه‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. در یکی از این گروه‌بندی‌ها، هر یک از اتصالات، در یکی از سه گروه اتصالات موقت، نیمه‌موقت یا دائم قرار می‌گیرند.

  1. اتصالات موقت: اتصالاتی هستند که به راحتی جدا می‌شوند مثل پیچ، مهره، خار، پین، قلاب و غیره. این اتصالات انواع بسیاری دارند که هر یک مزایا و معایب خود را دارد. ازجمله مزایای این روش، تعمیر اتصالات سازه‌های بزرگ مثل دکل‌هاست که جهت تعمیر، اجزا به‌راحتی از هم جدا می‌شوند و نیازی به جابه‌جایی کل سازه نیست.
  2. اتصالات نیمه‌موقت: این اتصالات به راحتی از هم جدا نمی‌شوند اما در صورت لزوم، با قدری زحمت می‌توان آن‌ها را از هم جدا کرد؛ مثل لحیم، پرچ و بعضی از چسب‌ها.
  3. اتصالات دائم: برای جدا کردن این اتصالات یا باید قطعه را ببریم یا بشکنیم. جوشکاری مهم‌ترین نوع اتصالات دائم محسوب می‌شود. همچنین بعضی از لحیم‌های دیرذوب یا سخت نیز در دسته اتصالات دائم قرار می‌گیرند.
کاربردهای تکنولوژیکی جوشکاری
  1.  اتصال توسط جوش کاری: به معنای اتصال مواد مختلفی که ممکن است همجنس نباشند و یا اینکه پوشش داشته باشند.
  2.  بازسازی عیوب قطعات ریختگی یا ماشین‌کاری شده
  3.  بازسازی قطعات فرسوده و مستهلک: برخی قطعات مورد استفاده در صنایع مختلف مانند صنعت راه‌سازی‌، صنعت نفت، خودروسازی و راه‌آهن ممکن است به مرور زمان دچار استهلاک شوند. یک مثال در این رابطه می‌تواند غلتک‌های خط ماشین‌های ساخت اسلب باشد. این غلتک‌ها به مدت زیادی با مذاب فولاد سروکار دارند و از طرفی در تماس با سیستم خنک‌کننده مثل آب هستند. درنتیجه امکان ترک ترک شدن سطح آن‌ها وجود دارد.
  4. ایجاد مواضع خاص با ویژگی‌های موردنظر: در صنعت، قطعاتی ساخته می‌شوند که یک بخشی از آن مثل سطح یک لبه یا یک بخش خاص از آن باید خواصی جدا از بقیه قطعه داشته باشد. سوپاپ دود، بادامک و دریچه‌ سدها مثالی از این قطعات است.

 

تعریف جوشکاری

جوشکاری به انگلیسی welding، از روش‌های اتصال دهی بسیار پرکاربرد و دائمی است. در تعریف جوشکاری ایده‌آل باید گفت جوشکاری به محل اتصالی اطلاق می‌شود که به هیچ طریقی نتوانیم آن را از قسمت‌های دیگر قطعه تشخیص دهیم. چه به لحاظ شیمیایی، چه مکانیکی و چه از لحاظ نظم اتمی!

رسیدن به چنین جوش ایده‌آلی نیازمند تکنیک‌هایی ضروری است. اما در صنعت، این مسئله اصلاً عمومیت ندارد چراکه همیشه بحث هزینه و مقرون‌به‌صرفه بودن مطرح است.

فرایندهای جوشکاری

در یک دسته‌بندی کلی، عمل اتصال جوشکاری با دو مکانیزم اصلی فرایندهای جوشکاری ذوبی و غیرذوبی شناخته می‌شود. رعایت اصول جوشکاری در هر دوی این روش‌ها الزامی است.

فرایندهای جوشکاری ذوبی

در این روش جوش کاری، به وسیله یک منبع حرارتی مثل شعله، قوس الکتریکی، اشعه، لیزر و غیره عمل ذوب روی بخشی از سطح اتفاق انجام می‌شود.

زمانی که منبع حرارتی را برمی‌داریم بخش مذاب در آن عمل انجماد رخ می‌دهد. انجماد یعنی دوباره منظم شدن اتم‌ها و مولکول‌ها در کنار هم و در اثر این اتفاق یک نیروی چسبندگی یا کشش بین اتم‌ها به وجود می‌آید.

جهت‌گیری اتم‌ها می‌تواند یکسان یا متفاوت باشد که تعیین‌کننده‌ خواص مکانیکی جوش است. درنهایت این فرآیندها موجب اتصال دو تکه به هم می‌شود.

هرچقدر بتوان فرایند پیشرفته‌تری را در این روش ابداع کرد، منطقه کوچک‌تری ذوب ‌شده، اتصال سریع‌تر برقرار می‌شود و وضعیت مطلوب‌تری از جوش، حاصل می‌شود.

فرایندهای جوشکاری غیر ذوبی

در فرایند های جوشکاری حالت ‌جامد یا انواع جوشکاری غیر ذوبی از طریق اعمال فشار و تغییر شکل، عمل اتصال انجام می‌‎‌شود. این روش، مخصوص فلزات نرم از جمله نقره، آلیاژهای مس و آلیاژهای آلومینیوم است و در دمای محیط هم این اتصال می‌تواند برقرار شود.

اما در مورد بعضی فلزات مثل فولاد شاید در دمای محیط خیلی راحت نتوان به این هدف رسید و باید قطعه را تا ۴۰۰ یا ۵۰۰ درجه‌ انتی‌گراد گرم کرد و بعد این عمل را روی آن انجام داد. قدیمی‌ترین روش جوشکاری مربوط به فرآیند جوشکاری فورجی، جوشکاری پتکه‌ای یا جوشکاری آهنگری است.

تکنیک سومی نیز وجود دارد که دیگر نام جوشکاری به آن اطلاق نمی‌شود. در اینجا لایه هوا و ناهمواری‌های سطح به کمک ماده ثالثی پر می‌شود. یعنی این تکنیک اصراری بر ذوب شدن یا تحت‌فشار قرار دادن دو تکه ندارد، بلکه توسط پل واسطه‌ای اتصال انجام می‌شود.

اگر پل واسطه فلزی باشد، همان لحیم‌کاری است و بسته به نقطه ذوب آلیاژ، به دو دسته‌ لحیم‌کاری نرم یا زود ذوب و لحیم‌کاری سخت یا دیرذوب تقسیم می‌شود. در مقابل، پل واسطه‌ی غیر‌فلزی شامل انواع چسب‌هاست.

در ادامه، به معرفی برترین روش‌های جوشکاری می‌پردازیم.

۱. فرآیندهای جوشکاری قوسی

وجه اشتراک فرآیندهای قوسی، استفاده از انرژی الکتریکی است، بنابراین به توضیح مقدماتی در این رابطه می‌پردازیم.

تعریف قوس: قوس الکتریکی پدیده‌ای است که ما در اطراف خود نیز آن را می‌بینیم. مثلا پدیده رعد و برق نوعی قوس الکتریکی است که بین دو لایه ابر به وجود می‌آید. همینطور جرقه ای که روی شمع اتومبیل زده می‌شود که به صورت موقتی است. به بیان دیگر تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نورانی و حرارتی را قوس می‌نامند؛ اگرچه این تعریف چندان هم دقیق نیست.

از قوس الکتریکی علاوه بر فرایند جوشکاری، در برش دادن هم استفاده می‌کند.

انواع قوس در جوش کاری

چند نوع قوس در انواع جوشکاری مطرح است. اکثر قوس‌ها بین دو فلز ایجاد می‌شود که یکی از آن‌ها الکترود و دیگری، قطعه کار نامیده می‌شود. یکی از این اجزا به قطب مثبت و دیگری به قطب منفی تبدیل شده و بین آن‌ها قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. به این حالت قوس مستقیم می‌گویند.

اما فرایند جوشکاری روی سرامیک‌ها و ایجاد قوس به طریق بالا امکان پذیر نیست چرا که سرامیک‌ها هادی جریان الکتریکی نیستند. بنابراین قوس بین دو الکترود ایجاد شده و به صورت غیر‌مستقیم قطعه سرامیکی را ذوب یا خمیر کرده و یا برش می‌دهد.

قوس بین الکترود و قطعه کار را می‌توان به دو دسته‌ی الکترود مصرفی و الکترود غیرمصرفی تقسیم‌بندی کرد. در نوع الکترود مصرفی، حرارت قوس هم قطعه‌ کار و هم الکترود جوش را ذوب می‌کند و منطقه‌ی جوش، آمیزه‌ای از هر دو فلز خواهد بود.

در الکترود غیر‌مصرفی، مثل الکترود تنگستن یا کربن، خود الکترود ذوب نمی‌شود و حرارت قوس صرفاً قطعه کار را ذوب می‌کند.

دمای قوس

دمای قوس الکتریکی بسیار بالاست و تمام فلزات زیر قوس الکتریکی ذوب شده، حتی ممکن است بخار شوند. اما این که دمای قوس چقدر باشد به عواملی از جمله محل ایجاد قوس، شدت جریان عبوری، جنس الکترود، جنس قطعه کار و جنس گاز محافظ بستگی دارد و معمولا مقداری متغیر بین ۴۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ درجه کلوین دارد.

۲. فرآیند جوشکاری قوسی با الکترود دستی (Shielded Metal Arc Welding)

در اصطلاح عامیانه به فرآیند جوشکاری قوسی با الکترود دستی، جوش برق یا جوشکاری SMAW هم می‌گویند. (در صنعت، نام عامیانه‌ی جوش برق به جوشکاری الکترود دستی و جوش گاز به جوشکاری اکسی استیلن اطلاق می‌شود).

فرایند جوشکاری برق، زیر مجموعه‌ای از جوشکاری با انرژی الکتریکی و جوشکاری قوسی با محافظت سرباره است.
در صنعت کشور ما از کارگاه‌های کوچک تا کاربردهای آن در واحدهای بزرگ صنعتی، از این روش استفاده می‌کنند. در گذشته، جوشکاری با سیم فلزی لخت انجام می‌شد. اما پس از مدتی، ساخت الکترودهای پوشش دار جهت سهولت در جوشکاری با کیفیت بهتر مطرح شد.

صنعتگری سوئدی بنام اسکار جلبرگ، با فرو بردن سیم آهنی در ترکیب غلیظی از کربنات و سیلیکات و سپس خنک کردن آن، الکترود فلزی پوشش دار را اختراع نمود. به همین دلیل بحث پوشش الکترود مطرح شد و ترکیبات پوشش اهمیت یافت.

جوشکاری قوسی پلاسما یکی از انواع روشهای جوشکاری با الکترود دستی است که برای اتصال قطعات نازک مثل ورق‌های آلومینیوم به هم استفاده می‌شود.

تجهیزات

دستگاه جوش (power source): در این فرایند از هر چهار نوع مولد نیرو (دستگاه جوشکاری) یعنی ترانسفورماتور، رکتیفایر، دینام و موتور جوش استفاده می‌شود. محدوده جریان این فرآیند بین ۵۰ تا ۳۰۰ آمپر است.

در موارد خیلی خاص و برای الکترود‌های خیلی باریک نیاز به دستگاهی با جریان زیر ۵۰ آمپر داریم. نکته دیگری که در اینجا مطرح است سیکل تناوب است که در کاتالوگ دستگاه درج می‌شود.

وسایل کمکی: وسایلی از قبیل کابل، گیره، انبر، برس، پیشبند، ماسک و غیره نیز اهمیت دارد. به عنوان مثال ماسک، یک شیشه تار بوده و جلوی بخشی از امواج مضر برای چشم و پوست را می‌گیرد و بر اساس نوع الکترود، میزان آمپر و نوع فرآیند درجه تاری آن تغییر کرده و معمولاً به صورت نمره بیان می‌شود.

الکترود: الکترودها به طور کلی دو بخش هسته و پوشش دارند که هسته معمولاً از فلز و پوشش از مواد سرامیکی ساخته می‌شود. الکترودها بر اساس نوع پوشش به چند دسته تقسیم می‌شوند که می توان به الکترودهای سلولزی، روتیلی، روتیل قلیایی، اکسیدی، اسیدی و قلیایی اشاره کرد.

استانداردهای الکترود جوشکاری

استاندارد الکترودهای جوشکاری در کلاس‌های استاندارد آلمان (DIN)، ژاپن (JIS)، اروپا (EN)، امریکا (AWS) و استاندارد بین‌المللی (ISO) تقسیم‌بندی می‌شوند.

درباره انتخاب نوع الکترود نیز باید به عوامل مختلفی از جمله جنس قطعه که می‌تواند مربوط به ترکیب شیمیایی یا ریزساختاری قطعه شود، شرایط جوشکاری که شامل نوع تنش، میزان تنش، دما و خورندگی محیط، نوع جریان الکتریکی، وضعیت جوشکاری، اصول جوشکاری و همچنین سهولت کار و قیمت توجه داشت.

مزایای جوش برق
  • محدودیت انواع حالات جوشکاری و محدودیت فضا و مکان در این روش وجود ندارد.
  • می‌توانیم در کارگاه یا در محل دور افتاده بیابانی حتی این فرایند را انجام دهیم فقط کافیست دستگاه جوشکاری را عوض کنیم.
  • از قدرت مانور زیاد برای جوشکار حتی در طراحی قطعات با زوایای تنگ و بسته و جاهایی که دسترسی به محل جوش مشکل است، وجود دارد.
  • جوشکاری الکترود دستی نسبتا ارزان است.
محدودیت‌های جوش برق
  • کیفیت جوش به مهارت جوشکار بستگی دارد.
  • مسئله تعویض الکترود علاوه بر تاخیر زیادی که در حین کار بوجود می‌آورد، کیفیت جوش را از نظر یکنواختی زیر سوال می‌برد.
  • بحث تمیز کردن سرباره و محبوس شدن آن در بخش‌های داخلی جوش وجود دارد.
  • برای تمام فلزات و آلیاژها، الکترود مناسب آن‌ها را نداریم. به عنوان مثال برای جوش‌کاری تیتانیوم و منیزیم و آلیاژهای آن، الکترود متناسب وجود ندارد.
  • در برابر وزش باد حساس است.
  • محدودیت ضخامت قطعه نیز وجود دارد.

برای از بین بردن این گونه محدودیت‌ها در جوش کاری برق، به‌خصوص در بحث تعویض الکترود، ابداعاتی صورت گرفته که می‌توان به انواع روش های جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار مداوم، الکترود توپودری و یا جوش‌کاری زیرپودری اشاره کرد.

۳. جوشکاری زیر پودری (Submerged Arc Welding)

در جوشکاری زیرپودری یا جوشکاری SAW، فلز الکترود و مواد روان‍ساز از یکدیگر جدا هستند. از یک کلاف سیم توپر استفاده شده و توسط قرقره‌هایی به سمت پایین و به طرف محل جوش حرکت داده می‌شود. کل مجموعه از داخل نازلی که به جریان الکتریکی متصل است عبور می‌کند.

در این انواع روش جوشکاری، به منظور حذف فرایند تعویض الکترود، الکترود، بدون پوشش بوده و جایی که نیاز به پوشش است، از فلاکس داخل یک مخزن استفاده می‌شود.

در اثر حرارت قوس، بخشی از پودر فلاکس که روی کار ریخته شده است ذوب می‌شود. سپس سیم و قطعه کار هم ذوب شده و به این ترتیب عملیات جوشکاری انجام می‌شود. پوشیده شدن حوضچه‌ی مذاب با این دانه‌های ریز و پودرها، موجب حفاظت حوضچه از طریق ایجاد یک سرباره می‌شود. این فرایند، جوشکاری قوس مخفی نیز نام دارد.

تجهیزات

ماشین جوش کاری (مولد نیرو از نوع ترانس و یا رکتیفایر) و سیستم‌های کنترل‌کننده، تجهیزات اصلی این فرایند هستند.
سیستم‌های کنترل‌کننده شامل:

  • سیستم‌های الکترونیکی: از جمله سیستم‌های تنظیم کننده‌ آمپر، ولتاژ، سرعت راندن سیم و سرعت جوش‌کاری است.
  • سیستم‌های مکانیکی: از جمله تنظیم کننده‌ی مسیر جوش‌کاری و مقدار اضافه شدن پودر محافظ می‌باشد.
مزایای جوشکاری SAW

فرایند، به‌طور کلی ماشینی و اتوماتیک است. این مسئله چندین مزیت دارد:

  • عوامل وابسته به جوشکار از جمله مهارت و کاهش کیفیت کار ناشی از خستگی فردی از بین می‌رود.
  • بحث تعویض الکترود همانطور که قبلا گفتیم در این روش حذف شده است و این خود باعث ایجاد یکنواختی جوش، هم از نظر ظاهری و هم از نظر کیفیت شده و سرعت کار نیز به‌طور محسوسی بالا می‌رود.
  • با توجه به اینکه قوس مخفی است، مضرات ناشی از عوارض نور قوس برای چشم و پوست حذف می‌شود. علاوه بر این حساسیت جوشکاری در برابر وزش باد نیز ناچیز است.
محدودیت‌های جوشکاری SAW
  • مخفی بودن قوس که باعث عدم بررسی و مشاهده‌ لحظه‌ای جوش کار از مسیر و روند جوش‌کاری می‌شود.
  • محدودیت در وضعیت جوش‌کاری با توجه به ماهیت فرایند و عدم استفاده از این روش برای جوشکاری‌های قائم و بالای سر
  • بالا بودن هزینه‌ تمام‌شده‌ تجهیزات و دستگاه‌ها که البته بعضا می‌تواند مزیت و گاها محدودیت محسوب شود.
عمده کاربردهای جوش SAW

از فرآیند جوش کاری قوس زیرپودری بیشتر برای جوشکاری صنعتی قطعات ضخیم، خط جوش‌های طویل مثل صنایع لوله‌سازی، کشتی‌سازی، جوش‌کاری اسکلت‌های فلزی و ساخت مخازن استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای متداول جوشکاری زیرپودری در ساخت لوله اسپیرال است.

۴. جوشکاری قوسی تو پودری (FCAW)

این نوع از روشهای جوشکاری، مشابه جوشکاری زیرپودری است با این تفاوت که در آن پودر داخل سیم جوش قرار می‌گیرد. در این روش دیگر نیاز به تعویض الکتروئد نیست. از طرفی، سرعت بالاتری نسبت به روش قبل دارد. از معایب جوشکاری توپودری، نیاز به تجهیزات گران قیمت و پیچیده است.

۵. جوشکاری قوس با گاز محافظ (Gas Metal Arc Welding)

در فرآیند جوش کاری قوسی با الکترود مصرفی تحت پوشش گاز محافظ، از الکترود بدون پوشش استفاده شده و برای محافظت از حوضچه‌ی مذاب جوش‌کاری، از یک گاز کم اثر یا بی‌اثر در فضای قوس و اطراف حوضچه مذاب استفاده می‌شود. گاز محافظ از طریق کپسول و لوله‌های انتقال به آرامی به اطراف قوس هدایت شده و حفاظت مناسب را ایجاد می‌کند.

در این فرآیند که با نام جوشکاری GMAW نیز شناخته می‌شود، چنانچه از گاز محافظ خنثی یا بی‌اثر مثل گاز آرگون یا هلیوم استفاده شود (به‌خصوص برای فلزاتی که در مقابل اتمسفر حساسیت بالایی دارند از جمله آلومینیوم و فولاد زنگ نزن) به آن جوشکاری MIG (میگ) می‌گویند.

در صورتی که از گاز نیمه‌فعال مانند CO۲ استفاده شود، جوشکاری MAG (مگ) نامیده می‌شود. بنابراین جوشکاری co2 زیرمجموعه جوشکاری MAG محسوب می‌شود.

تجهیزات

تجهیزات کلی و جانبی این فرایند نیز مانند فرایندهای قبلی جوشکاری قوسی است با این تفاوت که نیاز به یک سیستم تامین گاز محافظ نیز داریم. گاز محافظ از کپسول به کمک رگلاتور و شیلنگ به مشعل جوشکاری منتقل می‌شود.

دبی سنج، شلنگ هدایت‌کننده و یک هیتر به منظور تبدیل CO۲ مایع درون کپسول به گاز، از سایر تجهیزات سیستم تامین‌کننده گاز محسوب می‌شود.

علاوه بر این موارد نیز به یک سیستم خنک‌کننده (مبرد) که می‌تواند هوا باشد یا سیستمی شبیه به رادیاتور ماشین و استفاده از آب به منظور خنک کردن محل جوش، نیاز است. مجموعه‌ی نگهدارنده‌ی الکترود، سیستم خنک‌کننده، نازل ترموستات و گاز محافظ در مشعل تفنگی (Gun torch) قرار دارند.

مزایای GMAW 
  • محدودیت مربوط به حالت‌های جوشکاری، تعویض الکترود و تمیز کردن سرباره وجود ندارد.
  • دامنه‌ی کاربرد وسیع است و برای انواع فلزات و آلیاژها را می‌توان از این روش بهره برد. برای مثال برای جوش‌کاری آلومینیوم، تیتانیوم و منیزیم باید از روش جوشکاری MIG استفاده کرد.
محدودیت‌های GMAW 

از عیوب این روش می‌توان به گران بودن تجهیزات آن، حساسیت بالا به وزش باد و همچنین سریع سرد شدن منطقه‌ حوضچه‌ مذاب اشاره کرد.

عمده کاربردها

این نوع جوشکاری به‌دلیل تداوم جوشکاری و عدم توقف ناشی از تعویض الکترود به صورت اتومات و با استفاده از ربات‌ها در صنایع مختلف مثل اتومبیل‌سازی، واگن‌سازی، کشتی‌سازی و سایر سازه‌های فلزی کاربرد وسیعی دارد.

۶. فرآیند جوشکاری قوس با الکترود تنگستن و گاز خنثی (Tungsten Inert Gas)

این فرایند با عنوان جوشکاری آرگون یا جوشکاری تیگ نیز معروف است. باید گفت که این یک غلط رایج است. چون در آن می‌توان از گاز هلیم یا مخلوطی از هلیم و آرگون نیز استفاده کرد. این فرایند معمولا برای جوشکاری‌های حساس که کیفیت بالایی مدنظر است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جوشکاری TIG یکی دیگر از فرایندهای جوشکاری قوسی است که در آن قوس بین الکترود غیرمصرفی دیرذوب تنگستن و قطعه کار برقرار می‌گردد و باعث ذوب فلز پایه و ایجاد حوضچه مذاب روی قطعه کار می‌شود.

تجهیزات TIG

دقیقا مشابه روش جوشکاری میگ است با این تفاوت که الکترود مورد استفاده، الکترود غیر‌مصرفی دیرذوب تنگستن می‌باشد.

مزایای TIG
  • جوشکاری ارگون بصورت هر سه نوع دستی، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک قابل انجام است.
  • فرایندی نسبتا تمیز است؛ به این معنا که دود و سرباره‌ای وجود ندارد، و همچنین فلز جوش عاری از هرگونه ناخالصی و آخال است چرا که در اینجا هیچ ترکیبی بین گاز و مذاب وجود ندارد و محافظت به‌خوبی انجام شده و ترکیب آلیاژی نهایی جوش کاملا کنترل شده است.
  • از دیگر مزایای این فرایند، تمرکز حرارت بالا و دمای بالای قوس است که باعث افزایش کاربرد برای فلزات با هدایت حرارتی بالا می‌شود.
  • استقلال منبع حرارتی از فلز پرکننده و بالعکس نیز موجب تغییر میزان رسوب در نقاط مختلف جوش می‌شود.
محدودیت‌های TIG

گران بودن تجهیزات و دستگاه‌ها، بحث مسائل ایمنی بصورت شدیدتر و حساسیت بالا در برابر جریان باد از محدودیت‌های این روش جوشکاری است.

عمده کاربردها

صنایع موشکی و کاربردهای نظامی و تعمیرات برخی نیروگاه‌ها، جوشکاری آلومینیوم، مس، تیتانیوم، منیزیم و فولادهای زنگ نزن، کاربردهای مربوط به صنایع غذا و دارو که کیفیت و حساسیت بالا مد نظر است، از جمله استفاده‌های این روش به شمار می‌روند.

۷. جوشکاری اکسی استیلن (Oxy-Fuel Gas Welding)

جوشکاری اکسی استیلن یکی از متداول‌ترین انواع فرایندهای جوشکاری در صنعت ایران محسوب می‌شود و در بین جوشکارهای سنتی به نام جوش کاربید یا جوشکاری کاربیت نیز شناخته می‌شود.

این فرایند، از نظر تعداد واحدهایی که از آن استفاده می‌کنند در رتبه دوم و از نظر حجم و تناژ تولید محصولات با این روش در رتبه چهارم یا پنجم قرار دارد، چون این روش بیشتر مورد استفاده برای کاربرد‌های ظریف است.

جوشکاری اکسی استیلن فرآیندی است که از انرژی حرارتی ناشی از سوختن یک گاز سوختنی مثل استیلن برای ذوب کردن درز اتصال و سیم جوش فلزی بدون روپوش استفاده می‌شود.

در کپسول‌ها، گاز اکسیژن و استیلن به صورت فشرده وجود دارد. فشار گازها توسط رگلاتورها کاهش یافته و تنظیم می‌شود و از طریق دو شیلنگ لاستیکی به طرف مشعل هدایت می‌شوند.

علاوه بر سه راهی و رگلاتور، شیر یک طرفه نیز در مسیر گازها نصب می‌شود تا مانع از برگشت گاز و شعله به طرف کپسول شود.

تجهیزات
  • سیستم تامین گاز اکسیژن شامل سیلندر گاز اکسیژن، رگلاتور، و شیلنگی که گاز را به سمت مشعل هدایت می‌کند.
  • سیستم تامین گاز استیلن که به دو حالت استفاده از کپسول (سیلندر) گاز و یا استفاده از مولد گاز استیلن در دسترس است.
مزایا
  • این فرایند نیاز به جریان برق ندارد و جاهایی که دسترسی به برق نداریم، بهترین گزینه محسوب می‌شود.
  • تجهیرات این فرایند را می‌توان برای لحیم‌کاری و نیز سخت‌کاری نیز مورد استفاده قرار داد. از طرفی این تجهیزات ارزان و قابل حمل است و علی‌رغم دقت کم در حین انجام این فرایند، به دلیل توجیه اقتصادی، بیش‌ترین استفاده را در بین انواع روش های جوشکاری دارد.
  • محدودیتی به لحاظ وضعیت جوشکاری وجود ندارد.
محدودیت‌ها
  • تمرکز حرارت بسیار پایین، غیر یکنواخت و پراکنده.
  • محدودیت بیشینه ضخامت قطعات تا محدوده‌ی ۳-۵ میلی‌متر. البته جوشکاری قطعات ضخیم با صرف انرژی و زمان زیاد امکان‌پذیر است.
  • محدودیت جنس قطعه‌ی فلزی و آلیاژی در این روش وجود دارد. به همین دلیل برای فلزاتی که بسیار حساس و فعال بوده و قابل اشتعال و یا بخار شدن باشند، مثل منیزیم یا تیتانیوم اصلا مناسب نیست.
  • جزو خطرناک‌ترین فرایندها محسوب شده و امکان انفجار و آتش‌سوزی وجود دارد.
عمده کاربردها

در طیف وسیعی از کاربردهای خرد از جمله صافکاری خودرو تا کاربردهای کلان واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده‌ فراوان در صنعت لوله‌کشی و نیز تعمیرات سایر فرایندهای جوش کاری دارد.

۸. فرآیندهای جوشکاری مقاومتی (Electric Resistance Welding)

ااین دسته از فرایند‌ها که با نام جوشکاری ERW نیز شناخته می‌شوند، از انرژی الکتریکی (البته بدون وجود قوس الکتریکی) استفاده می‌کنند.

در این فرایند، جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور می‌کند و بر اساس قوانین الکتریکی، حرارت ایجاد شده موضع مورد نظر را گرم و خمیری و حتی ذوب کرده و عمل جوش‌کاری انجام می‌شود. در واقع اتصال دو سطح در اثر حرارت ناشی از اعمال جریان الکتریکی و فشار مکانیکی به‌صورت همزمان ایجاد می‌شود.

بالا بودن مقاومت الکتریکی و عبور جریان الکتریسیته در محل تماس دو سطح، بر اساس قوانین الکتریکی، حرارت ایجاد می‌کند. با این کار، موضع مورد نظر را گرم، خمیری و حتی ذوب شده و عمل جوشکاری انجام می‌شود.

سپس فشار لازم نیز از طریق الکترودها به محل اتصال وارد می‌شود و فصل مشترک که در اثر عبور جریان برق با آمپر زیاد خمیری شده را در هم ادغام می‌کند.

اجرای جوشکاری مقاومتی از سرعت بالایی برخوردار است و در این فرآیند از ماده مصرفی مثل سیم جوش یا الکترود مصرفی استفاده نمی‌شود. همچنین فرآیند جوشکاری مقاومتی از قابلیت اتوماسیون بالایی برخوردار است.

تجهیزات

ترانس و الکترود دو بخش اصلی این فرایند محسوب می‌شود و همچون فرایندهای پیشین، مواد مصرفی نداریم.

مزایا
  • راندمان بالا به دلیل تمرکز حرارتی بالا علی‌رغم وجود شعله و گرمای خارجی
  • عدم وجود مواد مصرفی
  • ایمنی بالا و نبود مشکلاتی در رابطه با اشعه، برق گرفتگی و مشکلات تنفسی
محدودیت‌ها
  • در این فرآیند جوشکاری، محدودیت بیشینه ضخامت مطرح است و تنها مناسب قطعات با ضخامت کمتر از ۵ میلی‌متر است.
  • جنس فلز قطعه کار نیز اهمیت دارد و برای فلزاتی که ویژگی‌های زیر را دارند این روش مناسب نیست:
  1. مقاومت الکتریکی پایینی دارند، از جمله آلومینیوم.
  2. خاصیت سختی‌پذیری بالایی دارند مثل فولاد پر کربن و فولاد آلیاژی.
  3. دارای پوشش است.
عمده کاربردها

برای جوشکاری ورق‌های بسیار نازک و متوسط عملکرد خوبی دارد.
فرآیند جوش کاری مقاومتی در صنایع خودروسازی، کابینت‌سازی و لوازم خانگی کاربرد وسیعی دارد.

 

بازگشت به لیست

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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