amir-eshghi
عضو جدید
جوشکاری یکی از روشهای تولید میباشد. هدف آن اتصال دایمی مواد مهندسی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت) بهیکدیگر است؛ بهگونهای که خواص اتصال، برابر خواص مادهٔ پایه باشد.
پیشینه
فرآیندهای جوشکاری
فرآیندهای جوشکاری با قوس الکتریکی
جریان الکتریکی از جاریشدن الکترونها در یک مسیر هادی بهوجود میآید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا(گاز)ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا بهاندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزهشده و قوس الکتریکی برقرار میشود. از قوس الکتریکی بهعنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده میشود. روشهای جوشکاری با قوس الکتریکی عبارتاند از:
تاریخچه
در دهه ۱۹۳۰ تلاشهای زیادی جهت مکانیزه کردن فرآیند جوشکاری قوسی انجام گردید. با توجه به محدودیتهای زیر استفاده از الکترودهای
پوشش دار ناممکن تشخیص داده شد.
۱- با توجه به نارسانا بودن پوشش محافظ، تماس الکتریکی بین منبع تغذیه الکتریکی و الکترود غیر ممکن است.
۲- رول کردن الکترود موجب جدا شدن پوشش آن میگردد.
۳- تماس پوشش الکترود با قرقرههای تغذیه کننده الکترود باعث خرد شدن پوشش میشود.
در سال ۱۹۳۲ در ایالات متحده آمریکا با مدفون ساختن قوس الکتریکی و الکترود کربنی در زیر پوششی ضخیم از پودر محافظ، روش جوشکاری
زیرپودری اختراع گردید. و در میانه دهه ۱۹۳۰ به روشی اقتصادی جهت جوشکاری بدل گردید.
در روش امروزین جوشکاری زیر پودری، اتصال فلزات توسط گرمای حاصل از قوس الکتریکی بین الکترود فلزی بدون روکش و قطعه کار انجام
می¬گیرد. اتصال دو فلز به یکدیگر بدون اعمال فشار بوده وماده پرکننده از ذوب الکترود، سیم جوش ویا پودر فلزی تامین می¬شود.
پودر گدازآور محافظ در این روش سه نقش مهم دارد
۱- پایداری قوس
۲- اثرگذاری بر خواص مکانیکی و شیمیایی
۳- کیفیت جوش به نجوه مراقبت و نگهداری پودر وابستهاست.
روشهاي جوشكاري زير پودري
جوشكاري زيرپودري مي¬تواند به 3 روش نيمه خودكار، خودكار و ماشيني انجام گيرد
روش نيمه خودكار
در اين روش جوشكاري با استفاده از تفنگ جوشكاري دستي كه وظيفه انتقال الكترود و پودر محافظ را دارد، انجام ميشود. تغذيه سيم جوش
به صورت خودكار بوده و پودر محافظ تحت اثر نيروي گرانش از مخزن با ته مخروطي و يا تحت فشار هوا توسط شيلنگ به محل اتصال، انتقال مي
يابد.
كاربرد اين روش در سرعتهاي متوسط و براي الكترودهاي با قطر كم مي¬باشد.
روش خودكار
جوشكاري به روش خودكار توسط دستگاه و كنترل كننده هاي خودكار، بدون دخالت كاربر انجام ميگيرد.
روش ماشيني
جوشكاري توسط ماشين انجام گرفته ولي شروع، پايان، نظارت بر جوشكاري، كنترل سرعت و تنظيم متغيرهاي جوشكاري توسط كاربر انجام مي گيرد.
برتريها
جوشكاري بدون دود و تشعشع
كيفيت بالاي جوش
جوش با سطح هموار و بدون پاشش قطرات مذاب
رسوب الكترود با بازدهي بالا
جوشكاري با سرعت بالا
بي نيازي از جوشكار ماهر
کاربردها
جوشکاری مخازن تحت فشار
خطوط لوله
مخازن ذخیره
سازههای سنگین
کشتی سازی
ساخت واگنهای راه آهن
جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
اساس روش GMAW بر برقراری قوس الکتریکی میان الکترود (سیمجوش) مصرف شدنی و قطعه کار میباشد و قوس و حوضچه جوش توسط گاز بی اثر محافظت میگردد. این روش به دو صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک قابل انجام میباشد.تمام فلزات و آلیاژهای مهم صنعتی مانند فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ، فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای آلومینیم، مس، نیکل، در تمام وضعیتها با ازاین روش قابل جوشکاری میباشند.
تاریخچه فرایند
روشهاي معمول در تكنولوژي جوشكاري را ميتوان به صورت زير دستهبندي كرد: الف) جوشكاري ذوبي ب) جوشكاري فشاري
الف: جوشكاري ذوبي
شامل روشهايي همچون قوس الكتريكي، الكترود دستي زيرپوردي، MIG/MAG ، TIG ، پلاسما، جوشكاري گاز، الكترواسلاگ، اشعه الكتروني و اشعه ليزري ميشود. ب: جوشكاري فشاري جوشكاري فشاري نيز خود شامل جوش مقاومتي، اصطكاكي، مافوق صوتي، انفجاري و نفوذي ميباشد. جوشكاري TIG همان جوشكاري آرگون ميباشد كه از يك الكترود غير مصرفي كه معمولاً از جنس تنگستن است (به علت دماي ذوب بالاي آن) جهت ايجاد قوس به كار ميرود و گاز خنثي كه همان آرگون است جهت محافظت از جوش استفاده ميشود. جوشكاري MIG/MAG يا گاز محافظ: جوشكاري قوس الكتريكي با گاز محافظ شامل دو روش MIG و MAG ميباشد. تفاوت بين اين دو روش در نوع گاز مصرفي بوده كه براي محافظت جوش بكار ميرود. در روشMIG گاز محافظ از نوع گاز خنثي (آرگون يا هليوم) بوده، در حاليكه در روش MAG گاز محافظ فعال بوده (نظير CO2 يا تركيبي از آن با آرگون). جوشكاري پلاسما يا همان PAW . واژه پلاسما به معناي گاز يونيزه شده بوده و حال چهارم وجودي ماده ميباشد. چنانچه هوا يا گاز محافظ در قوس الكتريكي شرايط گذر به حالت پلاسما را بيابند، قوس الكتريكي مربوطه داراي انرژي حرارتي زيادي خواهد شد به طوري كه درجه حرارت قوس به بيش از 20000 درجه سانتيگراد ميرسد.
تجهیزات و مواد
منبع نیرو POWER SOURCE
جریان متناوب به ندرت در روش GMAW بکار میرود. بیشترین استفاده از جریان مستقیم با وضعیت REVERSE-POLARITY میباشد. البته گاهی اوقات که که ضرورت ایجاب کند که نفوذ کم باشد از وضعیت STRAIGHT-POLARITY استفاده میگردد. انتخاب بین ژنراتور و ترانس رکتیفایر بستگی به قابلیت دسترسی به برق دارد. اگر در زمینه دسترسی به خطوط نیرو مشگلی وجود نداشته باشد. ترانس رکتیفایر ترجیح داده میشود زیرا هم ارزانتر است هم تعمیر نگهداری آن آسانتر میباشد.در GMAW هم از منابع قدرت ولتاژ ثابت استفاده میگردد هم از جریان ثابت.
مشعل جوشکاری welding gun
سیستم تغذیه کننده WIRE-FEED SYSTEM
این سیستم تشکیل گردیده است از یک موتور الکتریکی، غلتکهای متغییر، و تجهیزات نگهدارنده و هدایت کننده سیم جوش. انواع مختلقی از سیستمهای تغذیه کننده سیم وجود دارد، که با توجه به ضخامت الکترود و جنس آن و هم چنین شرایط کار قابل استفاده هستند. این سیستم میتواند به صورت جدا از واحد کنترل کننده سرعت باشد یا میتواند با آن یکپارجه باشد. برای بعضی از کاربردهای خاص میتوان سیستم تغذیه کننده را بر روی مشعل نیز تعبیه نمود.در هنگامی که از سیم جوش با آلیاژ نرم استفاده میشود، مناسب است از تغذیه کننده أی با حالت PUSH-PULL استفاده گردد. در تغزیه کنندهها با توجه به سختی سیم جوش از غلتکهایی با اشکال مختلف مانند V,U یا مســــطح استفاده میگردد.
مزایا و محدودیتها
مزایا
پیشینه
- موسیان در ۱۸۸۱ قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
- اسلاویانوف الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بهکار گرفت.
- ژول در ۱۸۵۶ بهفکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
- لوشاتلیه در ۱۸۹۵ لولهٔ اکسیاستیلن را کشف و معرفی کرد.
- الیهو تامسون از جوشکاری مقاومتی در سال ۱۸۷۶ استفاده کرد.
- در جریان جنگهای جهانی اول و دوم، جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر بهاتصالات مدرن، سبک، محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر، سبب توسعهٔ سریع این فن شدهاست.
فرآیندهای جوشکاری
فرآیندهای جوشکاری با قوس الکتریکی
جریان الکتریکی از جاریشدن الکترونها در یک مسیر هادی بهوجود میآید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا(گاز)ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا بهاندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزهشده و قوس الکتریکی برقرار میشود. از قوس الکتریکی بهعنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده میشود. روشهای جوشکاری با قوس الکتریکی عبارتاند از:
- جوشکاری با الکترود دستی پوششدار (SMAW)
- جوشکاری زیرپودری (SAW)
- جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
- جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی (GTAW یا جوشکاری TIG)
- جوشکاری پلاسما
تاریخچه
در دهه ۱۹۳۰ تلاشهای زیادی جهت مکانیزه کردن فرآیند جوشکاری قوسی انجام گردید. با توجه به محدودیتهای زیر استفاده از الکترودهای
پوشش دار ناممکن تشخیص داده شد.
۱- با توجه به نارسانا بودن پوشش محافظ، تماس الکتریکی بین منبع تغذیه الکتریکی و الکترود غیر ممکن است.
۲- رول کردن الکترود موجب جدا شدن پوشش آن میگردد.
۳- تماس پوشش الکترود با قرقرههای تغذیه کننده الکترود باعث خرد شدن پوشش میشود.
در سال ۱۹۳۲ در ایالات متحده آمریکا با مدفون ساختن قوس الکتریکی و الکترود کربنی در زیر پوششی ضخیم از پودر محافظ، روش جوشکاری
زیرپودری اختراع گردید. و در میانه دهه ۱۹۳۰ به روشی اقتصادی جهت جوشکاری بدل گردید.
در روش امروزین جوشکاری زیر پودری، اتصال فلزات توسط گرمای حاصل از قوس الکتریکی بین الکترود فلزی بدون روکش و قطعه کار انجام
می¬گیرد. اتصال دو فلز به یکدیگر بدون اعمال فشار بوده وماده پرکننده از ذوب الکترود، سیم جوش ویا پودر فلزی تامین می¬شود.
پودر گدازآور محافظ در این روش سه نقش مهم دارد
۱- پایداری قوس
۲- اثرگذاری بر خواص مکانیکی و شیمیایی
۳- کیفیت جوش به نجوه مراقبت و نگهداری پودر وابستهاست.
روشهاي جوشكاري زير پودري
جوشكاري زيرپودري مي¬تواند به 3 روش نيمه خودكار، خودكار و ماشيني انجام گيرد
روش نيمه خودكار
در اين روش جوشكاري با استفاده از تفنگ جوشكاري دستي كه وظيفه انتقال الكترود و پودر محافظ را دارد، انجام ميشود. تغذيه سيم جوش
به صورت خودكار بوده و پودر محافظ تحت اثر نيروي گرانش از مخزن با ته مخروطي و يا تحت فشار هوا توسط شيلنگ به محل اتصال، انتقال مي
يابد.
كاربرد اين روش در سرعتهاي متوسط و براي الكترودهاي با قطر كم مي¬باشد.
روش خودكار
جوشكاري به روش خودكار توسط دستگاه و كنترل كننده هاي خودكار، بدون دخالت كاربر انجام ميگيرد.
روش ماشيني
جوشكاري توسط ماشين انجام گرفته ولي شروع، پايان، نظارت بر جوشكاري، كنترل سرعت و تنظيم متغيرهاي جوشكاري توسط كاربر انجام مي گيرد.
برتريها
جوشكاري بدون دود و تشعشع
كيفيت بالاي جوش
جوش با سطح هموار و بدون پاشش قطرات مذاب
رسوب الكترود با بازدهي بالا
جوشكاري با سرعت بالا
بي نيازي از جوشكار ماهر
کاربردها
جوشکاری مخازن تحت فشار
خطوط لوله
مخازن ذخیره
سازههای سنگین
کشتی سازی
ساخت واگنهای راه آهن
جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
اساس روش GMAW بر برقراری قوس الکتریکی میان الکترود (سیمجوش) مصرف شدنی و قطعه کار میباشد و قوس و حوضچه جوش توسط گاز بی اثر محافظت میگردد. این روش به دو صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک قابل انجام میباشد.تمام فلزات و آلیاژهای مهم صنعتی مانند فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ، فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای آلومینیم، مس، نیکل، در تمام وضعیتها با ازاین روش قابل جوشکاری میباشند.
تاریخچه فرایند
روشهاي معمول در تكنولوژي جوشكاري را ميتوان به صورت زير دستهبندي كرد: الف) جوشكاري ذوبي ب) جوشكاري فشاري
الف: جوشكاري ذوبي
شامل روشهايي همچون قوس الكتريكي، الكترود دستي زيرپوردي، MIG/MAG ، TIG ، پلاسما، جوشكاري گاز، الكترواسلاگ، اشعه الكتروني و اشعه ليزري ميشود. ب: جوشكاري فشاري جوشكاري فشاري نيز خود شامل جوش مقاومتي، اصطكاكي، مافوق صوتي، انفجاري و نفوذي ميباشد. جوشكاري TIG همان جوشكاري آرگون ميباشد كه از يك الكترود غير مصرفي كه معمولاً از جنس تنگستن است (به علت دماي ذوب بالاي آن) جهت ايجاد قوس به كار ميرود و گاز خنثي كه همان آرگون است جهت محافظت از جوش استفاده ميشود. جوشكاري MIG/MAG يا گاز محافظ: جوشكاري قوس الكتريكي با گاز محافظ شامل دو روش MIG و MAG ميباشد. تفاوت بين اين دو روش در نوع گاز مصرفي بوده كه براي محافظت جوش بكار ميرود. در روشMIG گاز محافظ از نوع گاز خنثي (آرگون يا هليوم) بوده، در حاليكه در روش MAG گاز محافظ فعال بوده (نظير CO2 يا تركيبي از آن با آرگون). جوشكاري پلاسما يا همان PAW . واژه پلاسما به معناي گاز يونيزه شده بوده و حال چهارم وجودي ماده ميباشد. چنانچه هوا يا گاز محافظ در قوس الكتريكي شرايط گذر به حالت پلاسما را بيابند، قوس الكتريكي مربوطه داراي انرژي حرارتي زيادي خواهد شد به طوري كه درجه حرارت قوس به بيش از 20000 درجه سانتيگراد ميرسد.
تجهیزات و مواد
منبع نیرو POWER SOURCE
جریان متناوب به ندرت در روش GMAW بکار میرود. بیشترین استفاده از جریان مستقیم با وضعیت REVERSE-POLARITY میباشد. البته گاهی اوقات که که ضرورت ایجاب کند که نفوذ کم باشد از وضعیت STRAIGHT-POLARITY استفاده میگردد. انتخاب بین ژنراتور و ترانس رکتیفایر بستگی به قابلیت دسترسی به برق دارد. اگر در زمینه دسترسی به خطوط نیرو مشگلی وجود نداشته باشد. ترانس رکتیفایر ترجیح داده میشود زیرا هم ارزانتر است هم تعمیر نگهداری آن آسانتر میباشد.در GMAW هم از منابع قدرت ولتاژ ثابت استفاده میگردد هم از جریان ثابت.
مشعل جوشکاری welding gun
سیستم تغذیه کننده WIRE-FEED SYSTEM
این سیستم تشکیل گردیده است از یک موتور الکتریکی، غلتکهای متغییر، و تجهیزات نگهدارنده و هدایت کننده سیم جوش. انواع مختلقی از سیستمهای تغذیه کننده سیم وجود دارد، که با توجه به ضخامت الکترود و جنس آن و هم چنین شرایط کار قابل استفاده هستند. این سیستم میتواند به صورت جدا از واحد کنترل کننده سرعت باشد یا میتواند با آن یکپارجه باشد. برای بعضی از کاربردهای خاص میتوان سیستم تغذیه کننده را بر روی مشعل نیز تعبیه نمود.در هنگامی که از سیم جوش با آلیاژ نرم استفاده میشود، مناسب است از تغذیه کننده أی با حالت PUSH-PULL استفاده گردد. در تغزیه کنندهها با توجه به سختی سیم جوش از غلتکهایی با اشکال مختلف مانند V,U یا مســــطح استفاده میگردد.
مزایا و محدودیتها
مزایا
- سرعت جوشکاری در این روش بالاست.
- نرخ رسوب بالاتر از روش زیر پودری SMAW است.
- استفاده از سیم جوش امکان جوشکاری طویل و بدون توقف را فراهم میسازد.
- امکان نفوذ بیشتر از روش زیرپودری فراهم است که در این صورت امکان ایجاد گرده کوچکتر با استحکام مشابه فراهم است.
- احتیاج به توانایی های شخصی کمتری برای جوشکاری دارد.
- به دلیل عدم وجود سرباره احتیاج به تمیزکاری کمی دارد.
- تجهیزات این روش به نسبت گران و حمل و نفل آن مشکل تر از SMAW است.
- استفاده ار این روش برای مقاطعی که دسترسی به آنها مشگل است با محدودیت در زمینه محافظت گاز مواجه است.
- استفاده از این روش در فضای باز به دلیل امکان وزش باد و اخلال در محافظت گاز با محدودیت مواجه است.
- به دلیل عدم وجود گل جوش وبه تبع آن عدم کاهش نرخ انجماد در فولادهای سختیپذیر امکان ترک خوردن در فلز جوش وجود دارد.
آخرین ویرایش توسط مدیر: