در جوش آرگون يا تيگ(TIG) برای ايجاد قوس جوشکاري از الکترود تنگستن استفاده مي شود که اين الکترود برخلاف ديگر فرايندهاي جوشکاري حين عمليات جوشکاري مصرف نمي شود.
حين جوشکاري گاز خنثي هوا را از ناحيه جوشکاري بيرون رانده و از اکسيده شدن الکترود جلوگيري مي کند. در جوشکاري تيگ الکترود فقط براي ايجاد قوس بکار برده مي شود و خود الکترود در جوش مصرف نمي شود در حاليکه در جوش قوس فلزي الکترود در جوش مصرف مي شود. در اين نوع جوشکاري از سيم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده مي شود.و سيم جوش شبيه جوشکاري با اشعه اکسي استيلن(MIG/MAG)در جوش تغذيه مي شود. در بين صنعتکاران ايراني ين جوش با نام جوش آلومينيوم شناخته مي شود. نامهاي تجارتي هلي آرک يا هلي ولد نيز به دليل معروفيت نام اين سازندگان در خصوص ماشينهاي جوش تيگ باعث شده بعضاً اين نوع جوشکاري با نام  سازندگان هم شناخته شود. نام جديد اين فريند  G.T.A.W و نام آلماني آن  WIGمي باشد.
همانطور که از نام اين فرايند پيداست گاز محافظ آرگون ميباشد که ترکيب اين گاز با هليم بيشتر کاربرد دارد.
علت استفاده از هليم اين است که هليم باعث افزيش توان قوس مي شود و به همين دليل سرعت جوشکاري را ميتوان بالا برد و همينطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش ميشود.
کاربرد اين جوش عموما در جوشکاري موارد زير است
.1 فلزات رنگين از قبيل آلومينيوم…نيکل…مس و برنج(مس و روي) است.
.2 جوشکاري پاس ريشه در لوله ها و مخازن
.3ورقهاي نازک(زير1mm)

مزاياي TIG
.1  بعلت اينکه تزريق فلز پرکننده از خارج قوس صورت ميگيرد. اغتشاش در جريان قوس پديد نمي آيد.در نتيجه کيفيت فلز جوش بالاتر است.
.2  بدليل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رويت است.
.3 امکان جوشکاري فلزات رنگين و ورقهاي نازک با دقت بسيار زياد.

انواع الکترودها در TIG
.1 الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)بري جوش آلومينيوم استفاده مي شود و حين جوشکاري پت پت مي کند.
2 .الکترود تنگستن توريم دار که دو نوع دارد:

الف-1% توريوم دار که قرمز رنگ است.

ب-2% توريم دار که زرد رنگ مي باشد.
.3الکترود تنگستن زيرکونيم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفيد است.
.4 الکترود تنگستن لانتان دار که مشکي رنگ است.
.5 الکترود تنگستن سزيم دار که طلايي رنگ است.
اين دو نوع آخر جديداً در بازار آمده اند.

چند نکته در مورد مزاياي تنگستن
.1 افزيش عمر الکترود
.2 سهولت در خروج الکترونها در جريان DC
3.ثبات و پيداري قوس را بيشتر مي کند
4.  شروع قوس راحت تر است.
نوع قطبيت مناسب در جوشکاري TIG
جريان DCEN بري جوشکاري چدن-مس-برنج-تيتانيوم-انواع فولادها
جريان ACبري جوشکاري آلومينيوم و منيزيوم و ترکيبات آن
مختصري از بازرسي جوش
سازه هاي جوش داده شده نظير سير قطعات مهندسي به بازرسي در مراحل مختلف حين ساخت و همچنين در خاتمه ساخت نياز دارند. بري حصول از مرغوبيت جوش و مطابقت آن با نيازمندي هاي طرح بيد کليه عوامل موثر در جوشکاري در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسي قرار گيرد.
براي آشنيي بيشتر با مقوله بازرسي جوش بيد ابتدا” مراحل بازرسي جوش” را بشناسيم.

.1 وظيف بازرس جوش
2 .دسته بندي بازرسان جوش
.3 توانايي هاي بازرس جوش:
الف-آشنايي با نقشه ها و مشخصات فني
ب-آشنايي با زبان جوشکاري
ج-آشنايي با فريندهاي جوشکاري
د-شناخت روشهي آزميش
ه-توانايي گزارش نويسي و حفظ سوابق
و-داشتن وضعيت خوب جسماني
ز-داشتن ديد خوب
ح-حفظ متانت حرفه اي
ط-تحصيل و آموزش آکادميک
ي-تجربه بازرسي
ک-تجربه جوش


قوس برقي در سال 1807توسط سرهمفري ديوي کشف شد ولي استفاده از آن در جوشکاري فلزات به يکديگر هشتاد سال بعد از ين کشف ، يعني در سال 1881 اتفاق افتاد. فردي به نام آگوست ديمري تنز در ين سال توانست با استفاده از قوس برقي و الکترود ذغالي صفحات نگهدارنده انباره باطري را به هم متصل نميد.بعد از آن يک روسي به نام نيکولاس دي بارنادوس با يک ميله کربني که دسته ي عيق داشت توانست قطعاتي را به هم جوش دهد. وي در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان  به ثبت رساند.ين قديمي ترين اختراع به ثبت رسيده در عرصه جوشکاري دستي قوسي برقي مي باشد.فريند جوشکاري با الکترود کربني در سالهي 1880و1890در اروپا و آمريکا رواج داشت ولي استفاده از ولت زياد (100 تا 300ولت)و آمپر زياد (600تا 1000آمپر)در ين فريند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصيهي کربني شکننده بود همه باعث مي شد ين فريند با اقبال صنعت مواجه نشود.

جهش از اين مرحله به مرحله فريند جوشکاري با الکترود فلزي در سال 1889 صورت گرفت.در اين سال يک محقق روس به نام اسلاويانوف و يک آمريکيي به نام چارلز کافين(بنيانگذار شرکت جنرال الکتريک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزي در جوشکاري با قوس برقي را ابداع نمایند.
در آغاز قرن بيستم جوشکاري دستي با قوس برقي مورد قبول صنعت واقع شد. عليرغم ایرادهای فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمريکا از مفتول لخت که داري روکش نازکي از اکسيد آهن که ماحصل زنگ خوردگي طبيعي و يا بخاطر پاشيدن عمدي آب بر روي کلافه ي مفتول قبل از کشيده شدن نهيي بود استفاده مي شد و گاهي اين مفتول لخت با آب آهک آغشته مي شد تا در هر دو وضعيت بتواند ثبات قوس برقي را بهتر فراهم آورد.آقي اسکار کجل برگ سوئدي را بيد پدر الکترودهي روکش دار مدرن شناخت وي نخستين شخصي بود که مخلوطي از مواد معدني و آلي را به منظور کنترل قوس برقي و خصوصيات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقيت به کار برد. وي اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشينهاي جوشکاري با فعاليتهای فوق الذکر به روند تکاملي خود ادامه مي دادند. در سال 1880 مجموعه ي از باطري پر شده به عنوان منبع نيرو در ماشينهای جوشکاري به کار گرفته شد.تا اينکه در سال 1907 نخستين دستگاه Generator جوشکاري به بازار آمريکا عرضه شد.

جوشکاري با گاز يا شعله

جوشکاري با گاز يا شعله يکي ازاولين روشهای جوشکاري معمول در قطعات آلومينيومي  بوده و هنوز هم در کارگاههاي  کوچک در صنياع ظروف آشپزخانه و دکوراسيون و تعميرات بکارميرود. در ين روش فلاکس يا روانساز يا تنه کاربري برطرف کردن لايه اکسيدي بکار ميرود.
مزيا: سادگي فريند و ارزاني و قابل حمل و نقل بودن وسايل

محدوده کاربرد:ورقهاي نازک 8/0تا 5/1ميليمتر
محدوديتها:باقي ماندن روانساز لابلاي درزها و تسريع  خوردگي – سرعت کم – منطقه   H.A.Zوسيع است .
قطعات بالاتر از 5/2ميليمتر را به دليل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بين روش جوش نميدهند.
حرارت لازم در ين  روش از واکنش شيمييي گاز با اکسيژن بوجود مي يد.
حرارت توسط جابجايي و تشعشع به كار منتقل ميشود. قدرت جابجايي به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگي دارد. لذا تغيير اندکي در درجه حرارت شعله مي تواند ميزان حرارت تشعشعي و شدت آنرا بمقدار زيادي تغيير دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشي از احتراق و حجم اکسيژن لازم بري احتراق و گرمي ويژه و حجم محصول احتراق(گازهاي توليد شده) بستگي دارد. اگر از هوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتي که وارد واکنش سوختن  نمي شود قسمتي از حرارت احتراق را جذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله مي شود. بنابرين تنظيم کامل گاز سوختني و اکسيژن لازمه ايجاد شعله با درجه حرارت بالاست. گازهای سوختني نظير استيلن يا پروپان يا هيدروژن و گاز طبيعي نيز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و  در نتيجه درجه حرارت شعله نيز متفاوت خواهد بود. در عين حال معمولترين گاز سوختني گاز استيلن است.
تجهيزات و وسايل اوليه ين روش شامل سيلندر گاز اکسيژن و سيلندر گاز استيلن يا مولد گاز استيلن و رگولاتور تنظيم فشار بري گاز و لوله لاستيکي انتقال دهنده  گاز به مشعل و  مشعل جوشکاری است.
استيلن با فرمول C2H2 و بوی بد در فشار بالا ناپيدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نيازبه رعيت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سيلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ين فشار را تا زير psi 15 پيين می آورند. و به سمت مشعل هدايت مي شود. (در فشارهاي بالا ايمني کافي وجود ندارد).توجه به اين نکته نيز ضروري است که اگر بيش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستيلن استفاده شود از سيلندر استن بيرون خواند زد که خطرناک است.
بعضي اوقات از مولدهاي استيلن بري توليد گاز استفاده ميشود. بر اساس ترکيب سنگ کاربيد با آب گاز استيلن توليد ميشود.                  
CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2
روش توليد گاز با سنگ کاربيد به دو نوع کلي تفسيم ميشود.
-1
روشي که آب بر روي کاربيد ريخته ميشود.
-2
روشي که کاربيد  با سطح آب تماس حاصل ميکند و باکم و زياد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغييرمي کند.

رگولاتورها(تنظيم کننده هي فشار) هم داري انواع گوناگوني هستند و برای فشارهای مختلف ورودي و خروجي مختلف طراحی شده اند. رگولاتورها داري دو فشارسنج هستند که يکي فشار داخل مخزن و ديگري فشار گاز خروجي را نشان ميدهند. رگولاتورها در دو نوع کلي يک مرحله ی و دو مرحله ي تقسيم ميشوند که ين  تقسيم بندي همان  مکانيزم تقليل فشار است. ذکر جزييات دقيق رگولاتورها در اينجا ميسر نيست اما اطلاع از فريند تنظيم فشار بري  هر مهندسي لازم است(حتما پيگير باشيد.)
کار مشعل آوردن حجم مناسبي از گاز سوختني و اکسيژن سپس مخلوط کردن آنها و هدايتشان به سوي نازل است تا شعله مورد نظر را ايجاد کند.
اجزا مشعل
الف-شيرهای تنظيم گاز  سوختني و اکسيژن
ب-دسته مشعل
ج-لوله اختلاط
د-نازل

قابل ذکر اينکه طرحهای مختلفي درقسمت ورودی گاز به  لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزيمم حرکت اغتشاشي به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسير در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ی آرام  بوجود آيد.
در انتها يادآور مي شود مطالب بسيار زيادي در اين خصوص وجود داشت که بدليل عدم امکان نميش تصاوير که عمدتاً اسکن هم نشده اند بيش از اين به شرح و توضيح آنها نپرداختم. از جمله اين مطالب شناسي نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود.يا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نمای شماتيک و … .

پيچيدگی(Distortion)
پيچيدگي و تغيير ابعاد يکي ازمشکلاتي است که در اثر اشتباه طراحي و تکنيک عمليات  جوشکاري ناشي ميشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوريک تنها به اين مورد اشاره ميکنيم که حين عمليات جوشکاري به دليل عدم فرصت کافي بري توزيع يکنواخت بار حرارتي داده شده به موضع جوش و سرد شدن سريع محل جوش انقباضي  که ميبايست در تمام قطعه پخش ميشد به ناچار در همان محدوده خلاصه ميشود و اين انقباض اگر در محلي باشد که از نظر هندسي قطعه زاويه دار باشد منجر به اعوجاج زاويه ي(Angular distortion) ميشود.در نظر بگيريد تغيير زاويه ي هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طويل چه ايراد اساسي در قطعه نهايي ايجاد

مي کند.
حال اگر خط جوش در راستي طولي و يا عرضي قطعه باشد اعوجاج طولي و عرضي(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نميان ميشود. اعوجاج طولي و عرضي همان کاهش طول قطعه نهيي ميباشد. ين موارد هم بسيار حساس و مهم هستند.
نوع ديگري از اعوجاج تاول زدن يا طبله کردن و يا قپه Bowing)) ميباشد.
ذکر يکي از تجربيات در اين زمينه شيد مفيد باشد. قطعه ي به طول 20 متر آماده ارسال بري نصب بود که بنا به خواسته ناظرميبايست چند پاس ديگر در تمام طول قطعه جوش داده ميشد. تا ساق  جوش 2-3ميليمتر بيشتر شود. بعد از انجام اينکارکاهش 27ميليمتري در قطعه بوجود آمد. و اين يعني فاجعه . چون اصلاح کاهش طول معمولا  امکان پذير نيست و اگر هم با روشهي کارگاهي کلکي سوار کنيم تنها هندسه شکل را اصلاح کرده يم و چه بسا حين استفاده از قطعه آن وصله کاري توان تحمل بارهاي وارده را نداشته باشد و ايرادات بعدي نميان شود.
بهترين راه برای رفع اين ايراد جلوگيري ازبروز Distortion است. و(طراح يا سرپرست جوشکاري خوب) کسي که بتواند پيچيدگي قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگيري از آن راهم پيشنهاد بدهد.

بعضي راهکارهای مقابله با اعوجاج:
ا
ندازه ابعاد را کمي بزرگتر انتخاب کرده …بگذاريم هر چقدر که ميخواهد در ضمن عمليات تغيير ابعاد  و پيچيدگي در آن يجاد شود.پس از خاتمه جوشکاري عمليات خاص نظير ماشين کاري…حرارت دادن موضعي و يا پرسکاري بري برطرف کردن تاب برداشتن و تصحيح ابعاد انجام ميگيرد.
2-
حين طراحي و ساخت قطعه با تدابير خاصي اعوجاج را خنثي کنيم.
3-
از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد  نياز استفاده شود.
4-
تشديد حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اينصورت نفوذ بهتري داريم و نيازي به جوش اضافه نيست.
5-
ازدياد سرعت جوشکاري که باعث کمتر حرارت ديدن قطعه ميشود.
6-
در صورت امکان بالا بردن ضخامت چرا که در قطعات با ضخامت کم  اعوجاج بيشتر نمود دارد.
7-
تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثي
8-
طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحيح طراحي شده باشد ميتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثي پخش کند و تاحد زيادي از ميزان اعوجاج بکاهد.
9-
بکار بردن گيره و بست و نگهدارنده باري مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :
1-
حرارت داده شده موضعي , طبيعت و شدت منبع حرارتي  و روشي که اين حرارت به کار رفته و همچنين نحوه سرد شدن
2-
درجه آزادي يا ممانعت بکار رفته برای جلوگيري از تغييرات انبساطي و انقباظي. ين  ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و يا از طريق مکانيکي (گيره يا بست يا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.
3-
تنشهای پسماند قبلي در قطعات و اجزا مورد جوش گاهي اوقات موجب تشديد تنش های ناشي از جوشکاري شده و در مواردي  مقداري از ين تنش ها را خنثي ميکند.
4-
خواص فلز قطعه کار واضح است که در شريط مساوي طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاري مواردي مانند ميزان حرارت جذب شده در  منطقه جوش و چگونگي نرخ انتقال حرارت و ضريب انبساط حرارتي و قابليت تغيير فرم پذيري و استحکام و بعضي خواص ديگر فلز مورد جوش تاثير قابل توجهي در ميزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنيتي زنگ نزن مشکل پيچيدگي به مراتب بيشتر از فولاد کم کربن معمولي  ميباشد.

آیا می توان از آب آتش ساخت؟ چگونه می توان وسیله ای ساخت که شکل دهی فلزات را ارزان تر و امن تر کند؟
به تازگی، در یکی از مراکز تحقیقات اروپایی نمونه اولیه دستگاهی تولید شده که از آب آتش می سازد. دستگاهی که می تواند صنعت لحیم و جوشکاری را متحول کند.
آندرو الیس، از جمله پژوهشگران فعال در این زمینه است. او می گوید:«این یک دستگاه برق کافت (الکترولیزر) است که با برق شهری عمل می کند. و می تواند اکسیژن و هیدروژن آب را تجریه کند. این گازها وارد لوله ای ویژه و سپس مشتعل می شوند تا مثل سوخت برای جوشکاری یا لحیم کردن بکار گرفته شوند. در یک کلام، آب را به آتش تبدیل می کند.»
تا امروز، دلیل اصلی عدم استفاده از این فن آوری بهای بالای استفاده از اینگونه دستگاه ها برای تجزیه گاز از طریق برق بوده است، اما پژوهشگران این مرکز سعی دارند راه حلی برای این مساله نیز بیابند.
آندرو الیس می افزاید: «یک تیم شیمیدان در حال کار و تحقیق در این زمینه هستند. هدف آنها یافتن فرمول های کارآمدتر برای افزایش عملکرد دستگاه برق کافت و کاهش هزینه ها است. در این راستا، کاتالیزورهای مختلفی آزمایش شدند و مواد جایگزین و ارزان تر از پلاتین مورد استفاده در این دستگاه نیز در نظر گرفته شده است که در مجموع نتیجه بخش بودند.»
نتیجه اینکه آتش تولیده شده کم خطرتر و قابل استفاده تر از نمونه های معمول است.
روری اونلی، کارشناس و مشاور در جوشکاری می گوید: «می بینید که شعله این دستگاه از دستگاه های جوشکاری اکسی استیلن روشن تر است. آتش زمان خروج از دهانه لوله داغ نیست و تشعشع آن نیز کمتر است و در نتیجه برای چشم آزار دهنده نیست. به این دلیل هم هست که من از عینک های ویژه جوشکاری استفاده نمی کنم.»
ذخیره استیلن، آنهم در مخازن تحت فشار، همواره خطرناک بوده و در برخی مناطق ممنوع شده است. استفاده از آن در برخی صنایع مثل آلومینیوم بسیار خطرناک است.
استیون بینس، کارشناس فلزات و مشاور این پروژه است. او می گوید:«یکی از جنبه های منفی جوشکاری با استیلن این است که دمای آتش و سرعت جوش و ترکیب فلزات بسیار بالا است.»
اما جوشکاری با آتش تولیده شده از هیدروژن بسیار امن تر و قابل کنترل تر است. و وقتی که می سوزد آب تولید می کند!
نیک لودفورد، پژوهشگر فلزات بر این باور است که «براساس محاسبات ما، بهای مصرف گاز در این نمونه اولیه ۲۰ بار ارزان تر از دستگاه های معمول است. به ویژه که مخراج مربوط به تولید و ذخیره گاز، و همچنین بیمه دستگاه های کنونی بسیار زیاد است.»
بی تردید استفاده از این فن آوری جدید به شرکت های کوچک و متوسطی که از منظر اقتصادی در مضیقه هستند، کمک خواهد کرد.
در حال حاضر، متخصصان جوشکاری در بریتانیا نمونه اولیه این دستگاه را آزمایش می کنند.
روری اونلی می گوید:«یکی از خوبی های این دستگاه این است که دهانه لوله هیچگاه داغ نمی شود. چرا که در واقع، شعله های آتش تنها وقتی از دهانه خارج می شوند می سوزند، در نتیجه درون لوله و دهانه آن کامل سرد است. و هر چقدر هم از آن استفاد کنید، این بخش داغ نمی شود. و وقتی دستگاه را خاموش می کنید نیز می توانید با خیالی راحت هر کجا که می خواهید قرارش دهید.

welding-helmet-2

در بسياری موارد اتصال طراحی شده را ميتوان با چند فرآيند جوشکاری مختلف ايجاد نمود. اما همواره يک فرآيند است که بهترين نتيجه را (در مجموع) ايجاد ميکند. بنابراين يک متخصص جوش بايد بتواند با روشی مقبول٫ يکی از فرآيندهای ممکن را برای اتصال مورد نظر تعيين نمايد. در اين متن شما با روال انتخاب فرآيند جوشکاری مناسب آشنا ميشويد. اين روال شامل ۴ مرحله ميگردد:

مرحله اول: بررسی ويژگيهای مورد نياز اتصال

در اين مرحله بايد بزرگ يا کوچک بودن اتصال جوش٫ موقعيت و جهت جوشکاري٫ و ضخامت فلز پايه بايد بررسی گردد.

در جوشکاری٫ ملزومات هر اتصالی را ميتوان در ۴ ويژگی خلاصه کرد: پرکنندگی سريع(نرخ رسوب بالا)٫ انجماد سريع (در موقعيتهای دشوار جوشکاری)٫ سرعت جوشکاری زياد (سرعت حرکت قوس بالا و بستر جوش بسيار کوچک)٫ و نفوذ (عمق نفوذ جوش در فلز پايه).

پرکنندگی سريع هنگامی نياز است که به مقدار زيادی فلز جوش برای پر کردن اتصال احتياج باشد. بستر جوشهای بزرگ را تنها ميتوان با نرخ رسوب بالا٫ در زمان کم ايجاد کرد. در بستر جوشهای کوچک٫ پرکنندگی سريع يک پارامتر فرعی ميباشد.

انجماد سريع در جوشکاری موقعيتهای دشوار (بالا سری و عمودی) مد نظر قرار ميگيرد که نياز است حوضچه مذاب جوش خيلی سريع منجمد گردد.

سرعت جوشکاری بالا به معنی پيشروی سريع قوس و فلز مذاب و ايجاد يک بستر جوش پيوسته و مناسب بدون انقطاع و بريدگی ميباشد. اين خصوصيت در جوشهای تک پاسه کوچک٫ مانند جوشکاری ورقها٫ مد نظر است.

نفوذ با نوع اتصال تغيير ميابد. در بعضی اتصالات نفوذ بايد عميق باشد تا به مقدار کافی از فلز پايه با فلز جوش ترکيب شود و در برخی ديگر بايد نفوذ محدود شود تا از سوختگی و ترک جلوگيری گردد.

هر اتصال جوشی را ميتوان بر اساس ۴ پارامتر مذکور دسته بندی کرد :

مرحله دوم: تطبيق ويژگيهای مورد نياز اتصال با فرآيندهای جوشکاری.

اغلب سازندگان دستگاه های جوش اطلاعات مختلفی را در ارتباط با ويژگيها و توانايی دستگاه های خود ارائه ميدهند که ميتوان از آنها استفاده نمود. در اين مرحله با توجه به خصوصيات هر دستگاه و ويژگيهای هر فرآيند ميتوان يک يا چند فرآيند را به گونه ای انتخاب کرد که خصوصيات تعيين شده برای اتصال را فراهم سازد. در اين حالت بندرت پيش ميايد که تنها يک فرآيند انتخاب شود و معمولا دو يا چند فرآيند خصوصيات مد نظر را تامين ميکنند.

مرحله سوم: تهيه چک ليستی برای تعيين توانايی فرآيندهای انتخاب شده در تطبيق با شرايط خاص کاری.

پارامترهای ديگری نيز علاوه بر اتصال روی انتخاب فرآيند تاثير ميگذارند. بسياری از آنها مختص شرايط کار و کارگاه جوشکاری شما ميباشند. گاهی اين پارامترها تاثير زيادی بر حذف برخی فرآيندهای انتخاب شده دارند. در اين مرحله بايد تمامی اين پارامترها را بصورت چک ليست درآورده و يکی یکی بررسی نمود.

·   حجم توليد: بايد هزينه دستگاه جوش را با مقدار کار يا توليد مورد نياز تطبيق داد. اگر حجم کار برای يک کاربرد باندازه کافی نباشد٫ ميتوان کاربرد ديگری را نيز بطور موازی در نظر گرفت تا هزينه ها تعديل گردد.

·      خصوصيات جوش: در صورتيکه يک فرآيند نتواند خواص جوش تعيين شده را تامين نمايد٫ از ليست انتخابها حذف ميگردد.

·   مهارت کاربر: کاربران ممکن است که مهارت کار با يک فرآيند را خيلی سريعتر از فرآيندهای ديگر کسب نمايد. آموزش کاربران برای يک فرآيند جديد هزينه ساز است.

·   تجهيزات کمکی: هر فرآيند دارای منبع تغذيه و تجهيزات کمکی خاص خود ميباشد. اگر يک فرآيند را بتوان با تجهيزات موجو اجرا نمود٫ هزينه اوليه بسيار کاهش ميابد.

·      تجهيزات جانبی: قابليت دسترسی و هزينه تجهيزات جانبی مورد نياز بايد مد نظر قرار گيرد.

·   شرايط فلز پايه: زنگار٫ روغن٫ لبه سازی٫ جوشپذيری و ساير شرايط فلز پايه بايد مد نظر قرار گيرد. اين پارامترها ميتوانند قابليت يک فرآيند را محدود نمايند.

·   وضعيت قوس: در صورتيکه درز اتصال نامنظم باشد استفاده از فرآيندهای با قوس آزاد ترجيح داده ميشود. اما در موارديکه بتوان درز جوش را بطور مناسبی قرار داد استفاده از فرآيند زيرپودری ارجح است.

·      قيد و بست: در برخی فرآيندها (بخصوص فرآيندهای نيمه خودکار) نياز به قيد و بست های خاص است که بايد مد نظر قرار گيرد.

·   تنگناهای توليدی: اگر فرآيندی هزينه توليد را کاهش دهد اما محدوديتها و مشکلاتی برای توليد ايجاد نمايد٫ ارزش خود را از دست ميدهد. دستگاه های بسيار پيچيده که نياز به سرويسکاری مداوم توسط افراد ماهر دارند ميتوانند باعث کاهش سرعت توليد شوند.

چک ليست تهيه شده بايد تمامی فاکتورهای موثر بر اقتصاد توليد را در بر داشته باشد. فاکتورهای ديگری که ميتوان اشاره کرد عبارتند از:

·      ملزومات توليد

·      محدوده ابعادی جوش

·      انعطاف پذيری در کاربرد

·      طول درز جوش

·      زمان تنظيم و راه اندازی

·      هزينه اوليه

·      ملزومات بهداشتی و زيست محيطی

با تعيين اين فاکتورها ميتوان فرآيند مناسب را از بين فرآيندهای انتخاب شده تعيين نمود. در صورتيکه تمامی شرايط يکسان باشد٫ معيار انتخای هزينه کلی خواهد بود.

مرحله چهارم: بازنگری فرآيند با اطلاعات سازنده دستگاه جوش برای تاييد توانايی آن.

در اين مرحله بايد چک ليست تهيه شده و ويژگيهای مورد نياز با نماينده سازنده دستگاه جوش مورد بازنگری قرار گيرد تا از توانايی دستگاه و انتخاب صحيح اطمينان حاصل شود.

welding-fume-extractions1-full

The 8 Best Welding Safety Equipment Picks For Beginners

Welding Safety Gear #1: Ventilation

welding-fume-extractions1-full

welding-fume-extractions1-full

Welding for prolonged periods of time without ventilation could result in respiratory illness, and can even lead to pneumonia in some cases.

If you’re planning to weld on galvanized metal, be very careful. You can get what’s called welding fume fever. When the zinc coating (galvanized) starts to burn, it releases a WICKED blue smoke. If you see that, you’ll want to first grind off all of the galvanized coating.

According to the CDC.gov “Excessive exposure to welding fumes can cause a variety of disorders, most notably metal fume fever. It has been estimated that 30 to 40 percent of all welders have experienced metal fume fever at some time.”

While it’s not necessary to have a fume extractor like in the image above, it’s important to be aware of what you’re breathing in.

Just remember to never weld without having some sort of ventilation. You don’t have to worry about this with MIG welding or TIG welding, but if you’re learning to weld with a stick welder or flux core arc welder that produces welding smoke, make sure it’s ventilated.

Welding Safety Gear #2: Welding Helmet

welding-helmet-2

welding-helmet-2

Your welding helmet is the most important piece of welding safety equipment you have.

You can go with an auto-darkening helmet (recommended), or you can use a fixed shade helmet. The auto-darkening welding helmet does just what it says. It immediately darkens when the arc is started so you can visibly see the weld puddle, and so you don’t get arc burn in your eyes.

Many people who want to learn welding might think it’s ok to use cutting torch goggles, but it’s not. Those have a shade 5 lens, and for arc welding you need a shade 9 or higher.

You can find some good helmets for not much money, but don’t go too cheap. I found this out the hard way when I had 2 chinese made helmets go out on me in a year. Spend at least $60 to $70 to get a decent welding helmet.

Welding Safety Gear #3: Welding Sleeves

Welding-sleeves

Welding-sleeves

Welding sleeves are made of leather or a fire proof material that won’t burn through when sparks hit your arms.

They come in very handy when welding, and especially when you start to notice that all your work shirts are getting tiny holes in the arms from sparks. You can buy a welding jacket but they get very hot, especially the leather ones.

Welding sleeves will keep you relatively cool, and many come with an attachable apron.

Welding Safety Gear #4: Welding Boots

Welding-boots

Welding-boots

One time when I was welding a project, I got lazy and decided not to put my boots on.

I put my tennis shoes on, lit my cutting torch, and wasn’t paying attention to where the piece of hot metal would fall. Well, it fell right on my foot.

It didn’t burn me, but it was a heavy piece of steel. I ruined my shoes, and decided to always wear my steel toes after that. I see some people who like to tuck their pants inside their boots, but that a terrible idea when welding.

If one hot spark falls inside your boot, you’ll be doing the Texas 2-Step. Always keep your pants outside of your boots.

Welding Safety Gear #5: Welding Gloves

welding-gloves

welding-gloves

I would put welding gloves as the #2 most important welding shop safety tip.

Without them, it’s just not smart to weld. Out of habit you’ll want to grab pieces of metal with your hands, and if you just laid a weld on it, you’ll be hurtin’ for certain’.

One time I took off my gloves after laying a weld, and without thinking twice, I reached down and picked up the workpiece. Not sure why, but I did.

Welding Safety Gear #6: Welding Cap

welding-hat

welding-hat

When welding overhead, you can either choose to have hot sparks all over your head, or you can get a welding cap.

Welding caps are great for these situations because they are made of a burn-proof material. When you combine it with welding sleeves, you can rest assured you won’t be melting your hair or your skin.

It’s a necessary piece of welding safety equipment to have around your shop.

Welding Safety Gear #7: Safety Glasses

welding-safety-glasses

welding-safety-glasses

Don’t even think about touching a grinder or cutting device without having your safety glasses on.

I keep a pair on at all times, even when I have my welding helmet on. I wear them under my welding helmet. This way I can flip up my helmet, and use my grinder without having to go searching for my glasses.

They are essential to your safety. You never know when a grinding spark will hit you in the eye.

They are worth the investment, which isn’t much.

Welding Safety Gear #8: Welding Curtain

Welding-curtain

Welding-curtain

Welding curtains come in very handy if you have children or pets running around.

The curtain works to shield the damaging arc rays from onlookers eyes’. It’s a great option to have in your welding shop safety arsenal.

Simply set it up in a corner of your shop, and you can have peace of mind when others are around.

makemoneywelding.com

انواع اتصالات جوشکاری و اصطلاحات بکار رفته Aساق جوش،Áساق جوش کوچکتر(برابر با اندازه جوش)Bرویه،Cریشه،Dپنجه،Eگلویی،F(نفوذ،برابر با اندازه جوش)،Gگرده رویه،Hگرده ریشه،Iاندازه جوش

مبانی جوشکاری(بخش سوم)

انواع اتصالات جوشکاری

آماده کردن لبه‌ها

اصطلاحات جوشکاری

الکترود روپوش‌دار

  • وظایف روپوش الکترود
  • آنالیز استاندارد انواع الکترود‌های روپوش‌دار
  • نحوه‌ی نامگذاری الکترود‌ها مطابق استاندارد AWS
  • الکترود‌های پر‌مصرف

انواع اتصالات جوشکاری

دو قطعه جوش شونده نسبت به همدیگرحالتهای مختلفی گرفته و انواع اتصال را به وجود میآورند، که عبارت است از:

  1. اتصال لب به لب Butt joint
  2. اتصال روی هم Lap joint
  3. اتصال سپری Tee joint
  4. اتصال گوشه ای Corner joint
  5. اتصال لبه ای Edge joint

در اتصال لب به لب قطعات جوش شونده با پخ یا بدون پخ (با فاصله یا بدون فاصله)کنار هم قرار گرفته و از یک لب به هم جوش میشوند. در اتصال روی هم هر قطعه از یک لبه روی دیگری قرار گرفته واز همان لبه جوش میشود. در اتصال سپری و اتصال گوشه ای که به آنها اتصال گونیایی یا جوش گوشهای نیز گفته میشود . یکی از قطعات عمود بر دیگری قرار گرفته و زاویه تشکیل شده بین آنها از یک طرف یا از دو طرف جوش داده میشود . در اتصال لبهای یا اتصال پیشانی، دو قطعه روی هم قرار گرفته و از یک لبه انتهایی به هم جوش میشوند.

انواع اتصالات جوشکاری و اصطلاحات بکار رفته Aساق جوش،Áساق جوش کوچکتر(برابر با اندازه جوش)Bرویه،Cریشه،Dپنجه،Eگلویی،F(نفوذ،برابر با اندازه جوش)،Gگرده رویه،Hگرده ریشه،Iاندازه جوش

انواع اتصالات جوشکاری و اصطلاحات بکار رفته Aساق جوش،Áساق جوش کوچکتر(برابر با اندازه جوش)Bرویه،Cریشه،Dپنجه،Eگلویی،F(نفوذ،برابر با اندازه جوش)،Gگرده رویه،Hگرده ریشه،Iاندازه جوش

آماده کردن لبه‌ها

دو قطعه جوش شونده ممکن است بصورت ساده کنار هم قرار گیرند ویا اینکه لبههای جوش شونده تحت زوایایی تراشیده شوند (پخ زده شوند). تراش وفرم دهی لبه ها را آماده کردن لبهها میگویند وبا توجه به نحوه آمادگی، جوشهای مختلفی بدست میآید که عبارتنداز ساده، جناغی و نیم جناقی، لالهای و نیم لالهای، گوشهای ساده یا گلویی که هر یک از آنها میتواند بطور یک طرفه ویا دو طرفه انجام شود.

اصطلاحات جوشکاری

هر خط جوش را یک پاس مینامند. هر چند پاس که کنار هم جوش داده شده وقشری از مقطع جوش را تشکیل دهد، لایه جوش مینامند . به لایه اول جوش ریشه و به لایه آخر گرده جوش میگویند . عمقی از فلز اصلی که جوش با فلز اصلی در هم آمیخته، نفوذ جوش است.در جوش گوشه ای اگر مثلث محاط در جوش مثلث متساوی الساقین باشد بهتر است ودر جوش گوشهای دو ضلع متساوی مثلث را ساق جوش وارتفاع مثلث را گلویی جوش میگویند. گلویی جوش تقریباً 0.7 ساق جوش است. زاویه لبه هر قطعه را زاویه پخ و زاویه بین دو قطعه که کنار هم قرار دارند را زاویه شیار میگویند.

انواع نامگذاری ها در جوشکاری.

انواع نامگذاری ها در جوشکاری.

الکترود روپوش دار

الکترود روپوش دار از دو قسمت هسته و پوشش تشکیل شده است. اکثراً مقطع هستههای الکترود گرد میباشد. جنس هسته الکترودها آهنی یا غیرآهنی(مثل مس، نیکل، کبالت و …) میباشد. هسته‌های آهنی 80% هسته‌ها را تشکیل می‌دهند و عبارتند از :

فولادهای آلیاژی

فولادهای زنگ‌نزن

فولادهای ساده کم کربن

مواد بکار برده شده در پوشش الکترود :

  1. ترکیبات سلولزی : این ترکیبات گاززا هستند و ضمن استفاده میسوزند و تولید CO2 و… میکنند که بر مذاب اثری ندارند ضمناً خاصیت احیاء کنندگی هم دارند و خاصیت خمیری به پوشش الکترود میدهند.
  2. ترکیبات سرباره‌سا ز: مواد معدنی، اکسیدها و … اضافه میشوند و به آنها روپوش روتیلی نیز میگویند.
  3. ترکیبات اکسیژن‌زدا: این ترکیبات کار فسفرزدایی و سولفورزدایی را هم انجام میدهند.
  4. چسب: عمدتاً سیلیکات سدیم و پتاسیم استفاده میشود و در پایداری قوس هم نقش دارند و خیلی زود یونیزه میشوند و به پوشش الکترود هم استحکام میدهند.
  5. پودر آهن: سختی را زیادتر می‌کند و روی شرایط انجماد و ساختار جوش اثر می‌گذارد و از طریق ضخیم بودن جوش می‌فهمیم که پوشش پودر آهن داشته است.

وظایف روپوش الکترود

  1. ایجاد سرباره : محافظت در برابر سرد شدن سریع فلز جوش و محافظت در مقابل تأثیرات منفی هوا.
  2. پایداری قوس: موادی در پوشش الکترود هستند که به راحتی یونیزه شده و باعث پایداری قوس میشوند.
  3. تصفیه مذاب و جذب ناخالصیها مثل اکسیژن، گوگرد و …
  4. کنترل ترکیب شیمیایی جوش : معمولاً مواد آلیاژی به پوشش الکترود اضافه می شود که وارد فلز جوش شده و به صورت مختلف روی خواص جوش تأثیر میگذارند.

آنالیز استاندارد انواع الکترودهای روپوشدار

الف ) الکترودهای سلولزی : در این نوع الکترودها قوس بسیار نافذ )عمق نفوذ جوش خوب( و پاشیدگی نسبتاً زیاد، سطح جوش خشن و ناهموار میباشد. بدلیل اینکه پوشش الکترودها عمدتاً از مواد سوختنی و کربنی تشکیل شده است، دارای سرباره نازک هستند. ترجیحاً در این نوع الکترودها از جریان DC استفاده میشود. برای جوشکاری در تمام حالات مناسب هستند.

ب ) الکترود روتیلی: جوشکار مبتدی به راحتی میتواند با این نوع الکترودها جوشکاری کند. سرباره به راحتی جدا میشود. نفوذ و خواص مکانیکی جوش حاصل از آن متوسط است. بیشتر در کارهای غیر مهندسی (صنایع در و پنجره سازی) استفاده میشود.

ج ) الکترود قلیایی: مهمترین نوع الکترود از نظر متالورژیکی هستند. بدلیل رطوبت کم در پوشش الکترود به الکترودهای کم هیدروژنی نیز معروف هستند و برای جوشکاری فولادهای کم آلیاژی که در مقابل ترک برداشتن منطقه مجاور جوش حساس هستند بسیار مناسب می باشند. ترجیحاً از جریان DC استفاده میشود، سرباره به راحتی جدا نمیشود ولی از نظر خواص مکانیکی به ویؤه مقاومت به ضربه خیلی خوب است. بیشتر در سازههای مهندسی استفاده میشوند و در تمام وضعیتها و جریان AC/DCEPاستفاده میشوند و از این نوع الکترود برای جوش با کیفیت بالا استفاده میشود. در اثر استفاده از این نوع الکترودها، عیب بریدگی در کنار جوش کمتر مشاهده میشود.

د ) الکترود اسیدی: پوشش این نوع الکترود بیشتر سیلیکات آهن و منگنز است. سرباره ضخیم و سنگین است و جوشکاری ساده است، و از جریان AC و DC میتوان استفاده کرد. نفوذ آن کم است و بدلیل میزان ناخالصی و عیوب نسبتاً بالا کمترین خواص مکانیکی را دارد. این نوع الکترود بیشتر برای رفع عیوب قطعات ناشی از ریختهگری استفاده میشود. الکترود با پوشش اسیدی، جوش بسیار هموار و براق تولید میکند و سرباره به راحتی از روی جوش جدا میشود و به همین دلیل جوشکاران تمایل زیادی برای کار با آن دارند. ضمناً برای جوشکاری در تمامی حالات جوشکاری مناسب میباشد.

ه ) الکترود اکسیدی: همانند الکترود اسیدی است فقط اکسید آهن آن بیشتر است. استحکام کمتری نسبت به جوش حاصل از الکترودهای دیگر دارد. مقدار نفوذ جوش آن کم است.

نحوه نامگذاری الکترودها مطابق استاندارد AWS

  • در این سیستم برای شناسایی الکترودها از یک حرف E به معنای الکترود و یک عدد 4 رقمی و یا 5 رقمی استفاده می‌شود.
  • دو رقم اول از سمت چپ EXXXX در الکترود های 4 رقمی و سه رقم اول از سمت چپ EXXXXX در الکترود های 5 رقمی نشان دهنده استحکام کششی جوش بر حسب واحد پوند بر اینج مربع psi ضربدر عدد 1000 می‌باشد.
  • رقم دوم از سمت راست نشان دهنده حالت جوشکاری میباشد.

عدد 1 تمام حالات- عدد 2 حالت تخت و افقی- عدد 3 حالت تخت، عدد 4 تمام حالات بجز عمودی سر‌بالا

  • رقم اول از سمت راستEXXXX نشان دهنده جنس روپوش و نوع جریان مصرفی میباشد.

الکترودهای پر مصرف

برای آشنایی با چند الکترود که در کاربردهای ساختمانی و صنعتی به عنوان الکترود پر مصرف قلمداد میشوند، ارائه میگردد.

  • E6010(روپوش سلولزی(:برای جوشکاری DCEP(جریان مستقیم قطب معکوس) بکار برده میشود. این الکترود برای جوشهای عمودی و سقفی و در ورقهای نازک فلزی در هر حالت مناسب است. این نوع الکترود جوش با نفوذ عمیق دارد و تمایل به ایجاد بریدگی کناره جوش دارد که در صورت وقوع این پدیده میبایست آمپر یا شدت جریان جوشکاری را کاهش داد. جائی که کیفیت سطح رسوب جوش حائز اهمیت است، بخصوص پاس ریشه در جوشکاریهای چند پاسه و جائی که نیاز به پرتونگاری است، این الکترود توصیه میشود. ضخامت پوشش الکترود E6010 حداقل در نظر گرفته میشود تا جوش دادن در حالت عمودی و سقفی آسان باشد.
  • E6013 (روپوش روتیلی(این الکترود برای جوشکاری در تمام حالات با جریان متناوب یا جریان مستقیم، اتصال مستقیم یا معکوس(AC/DCEN/DCEP) طراحی شده‌اند. الکترود E6013 حداقل پاشیدگی ایجاد میکند و  کمترین بریدگی کناره را بوجود میآورند. این نوع الکترودها برای جوشکاری فلزات نازک مناسب هستند و در مواقعی که جوش فولاد کربنی با کیفیت بالا مورد نظر است و جوش با پرتونگاری مورد بازرسی قرار میگیرد، استفاده میشود. همچنین این الکترودها بدلیل مقعر و گرد بودن جوش و پاک شوندگی آسان سرباره به راحتی برای جوشهای شیاری استفاده میشوند.
  • E7080(روپوش قلیایی(پر مصرفترین الکترود کم هیدروژن است و برای جوشکاری در همه حالتها با جریان متناوب یا جریان مستقیم قطب معکوس (AC/DCEP ) مناسب است و 25 تا 45 درصد پودر آهن در روپوش دارد. کاربرد اصلی این الکترود برای فولادهای سخت جوش پرگوگرد و پر کربن و فولادهای کم آلیاژ با مقاومت زیاد می‌باشد. برای جوشکاری با الکترود E7018 قوس کوتاه لازم است که برای جوشکاران غیر ماهر آسان نیست. از ویژگیهای این الکترود میتوان به جوش صاف، قوس آرام، نفوذ کم )به داخل فلز مبنا(، پاشش خیلی کم و سرعت جوشکاری زیاد اشاره کرد.
تصویر نگهدارنده الکترود در جوشکاری برق.

 مبانی جوشکاری(بخش دوم)

تجهیزات فرآیند جوشکاری الکترود دستی 

اصول جوشکاری قوسی

  • شدت جریان
  • طول قوس
  • سرعت پیشروی
  • زاویه الکترود

حالات اصلی جوشکاری

تجهیزات فرایند جوشکاری الکترود دستی

1- دستگاه جوش 2– الکترود 3– وسایل جانبی

شکل زیر تصویر یک نگهدارنده الکترود را نشان میدهد.

تصویر نگهدارنده الکترود در جوشکاری برق.

تصویر نگهدارنده الکترود در جوشکاری برق.

دستگاه جوش: آمپر مورد استفاده بین A 51351 میباشد، در این فرآیند تغییرات روی ولتاژ متمرکز بوده و جریان ثابت است. در جوشکاری با قوس الکتریکی از دو نوع جریان جهت تشکیل قوس میتوان استفاده کرد:

الف جریان مستقیم(DC)

ب- جریان متناوب(AC)

جریان مستقیمDC

در این جریان جهت حرکت الکترونها در مدار همیشه در یک جهت منفی به مثبت میباشد. بنابراین جای قطب مثبت و منفی عوض نمیشود.

مزایای جریانDC

  1. 1. خطر برق گرفتگی کمتر است
  2. 2. امکان تغییر قطبیت وجود دارد.
  3. 3. انواع الکترودها با آن به راحتی قابل جوشکاری است
  4. 4. امکان جوشکاری با آمپرهای پایین وجود دارد.
  5. 5. برقراری قوس و پایداری آن راحتر و بیشتر است.

معایب :

  1. انحراف قوس وجود دارد.
  2. 2. دستگاههای آن نسبت بهACگرانتر است.
  3. ضریب بهره الکتریکی آن نسبت بهACکمتر است.

در جوشکاری با برق مستقیم دو نوع اتصال بکار می رود:

الفاتصال با قطبیت مستقیم یا قطب منفی DCSP و یا DCEN

چنانچه الکترود به قطب منفی و قطعه کار را به قطب مثبت وصل نمائیم به آن جوشکاری با قطب مستقیم گویند. در این حالت حرکت الکترونها از الکترود به قطعه کار است و تقسیم حرارت یک سوم در الکترود و دو سوم در قطعه کار میباشد

چنانچه الکترود به قطب منفی و قطعه کار را به قطب مثبت وصل نمائیم به آن جوشکاری با قطب مستقیم گویند. در این حالت حرکت الکترونها از الکترود به قطعه کار است و تقسیم حرارت یک سوم در الکترود و دو سوم در قطعه کار میباشد DCEP و یا DCRP

ب) اتصال با قطبیت معکوس یا قطب مثبت DCEP و یا DCRP :

درست بر عکس قطبیت مستقیم میباشد یعنی دو سوم حرارت قوس در الکترود و یک سوم در قطعه کار متمرکز میشود.

در اتصال مستقیم فلز مبنا حرارت بیشتری دیده و ذوب میشود ولی در اتصال معکوس الکترود حرارت زیادتری دیده و سریعتر ذوب میگردد. انتخاب قطبیت الکترود در جوشکاری به عوامل مختلف از قبیل جنس فلز جوش شونده، نوع جوش و همچنین جنس الکترود بستگی دارد. بطور کلی از قطب معکوس (مثبت) در مواردی استفاده میشود که حرارت زیادی روی قطعه کار لازم نباشد. مثلاً در جوشکاری ورقهای نازک فلزاتی که نقطه ذوبشان پایین است.

جریان متناوبAC

علاوه بر جریان مستقیم از جریان متناوب نیز در جوشکاری استفاده میشود. در جوشکاری با جریان متناوب با توجه به اینکه جهت جریان به تناوب عوض میشود اتصال با قطب مستقیم یا معکوس مفهومی ندارد و در نتیجه نیمی از حرارت حاصل از قوس الکتریکی در الکترود و نیمی دیگر در قطعه کار آزاد میشود.

مزایای جریانAC

1.وزش قوس الکتریکی وجود ندارد.

.2 دستگاههای آن ارزانتر و قابل حمل و نقل میباشند.

.3 ضریب بهره الکتریکی آن بالاست

معایب :

امکان تغییر قطبیت وجود ندارد.

برقراری قوس مشکلتر میباشد.

همه نوع الکترود را نمیتوان جوشکاری نمود قلیاییE7015و سلولزیE6010

با آمپرهای پایین، جوشکاری مشکل میباشد.

انواع موج در جریانAC

موج سینوسی : همیشه بایدHFروشن باشد که تولید پارازیت میکند.

موج مربعی : که دارای سر و صدای زیادی میباشد.

موج ترکیبی: شرکت فرینوس برای رفع مشکلات موجهای تولیدی بالا این دستگاه را جدیداً اختراع کرده است.

فرکانس :

در جریان متناوب تغییرات ولتاژ یا شدت جریان در جهت مثبت، از صفر شروع شده و به ماکزیمم مقدار رسیده وسپس به صفر میرسد. دوباره در جهت منفی از صفر شروع شده وبه ماکزیمم وبعد به صفر میرسد. به یک نیم سیکل مثبت و منفی یک سیکل کامل میگویند. به تعداد سیکلها در هر ثانیه هرتز گفته میشود. هر چه مقدار سیکلها در ثانیه بیشتر باشد، فرکانس آن بیشتر است.

محل اتصال الکترود با انبر در صورتیکه کثیف باشد و یا فلز شل باشد ولتاژ در محل اتصال برقرار نشده و هر چه ولتاژ کمتر باشد، شروع قوس مشکلتر و پایداری قوس کمتر است. شیشه ماسک با توجه به میزان آمپر فرآیند جوشکاری فرق میکند و اگر روی شیشه خراشیده شده باشد، برای چشم مشکل ایجاد میکند. اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز پخش شده در قوس به هنگام جوشکاری میتواند صدمات جبران ناپذیری به چشم و حتی پوست بدن وارد کند. هنگام تمیزکاری سطح جوش از ذرات سرباره و یا گل جوش که غالباً به کمک چکش و یا برس فولادی انجام میگیرد باید متوجه بود که این ذرات شیشهای شکل به چشم و پوست و صورت و بدن آسیب نرساند.

هوای محیط کار عملیات جوشکاری باید توسط دستگاه تهویه تمیز نگه داشته شود، که دودها و گازهای بوجود آمده برای دستگاه تنفسی مضر هستند.

اصول جوشکاری قوسی

در جوشکاری قوسی )جوش برق( چهار عامل مهم وجود دارد که تاثیر زیادی روی کیفیت جوش دارند و برای اینکه جوش خوبی بدست آید لازم است هر یک از آنها با نوع کار و وسایل مورد استفاده هماهنگ شوند. این چهار عامل متغیر عبارتند از:

1 شدت جریان.

2 طول قوس یا ولتاژ قوس.

3 سرعت پیشروی.

4 زاویه الکترود.

شدت جریان

وقتی که قوس برقرار شد و جوشکاری آغاز گردید مقدار آمپری که از مدار جوشکاری عبور میکند به شدت جریان جوشکاری موسوم است. جریان برق متناسب با قطر الکترود مصرفی روی ماشین جوشکاری میزان میشود. هر چه قطر الکترود بیشتر باشد جریان مصرفی بیشتر است. همیشه باید به میزان آمپری که سازنده الکترود توصیه کرده است، توجه گردد. ولی اگر در دسترس نباشد میتوان طبق قاعده کلی زیر عمل نمود:

“در جوشکاری با الکترودهای روپوش دار استاندارد عدد آمپر با عدد قطر بر حسب هزارم اینچ تقریباً برابر است “وقتی صحبت از قطر الکترود میشود منظور قطر مغزه آن است نه قطر روپوش الکترود.

طول قوس

طول قوس عبارت است از فاصله بین سر الکترود تا سطح قطعه مورد جوشکاری به هنگام برقراری قوس. طول قوس در نتیجه جوشکاری تاثیر بسیاری میگذارد. طول قوس با ولتاژ دو سر قوس رابطه مستقیم دارد، یعنی برای اینکه طول قوس سه برابر شود نیاز به ولتاژ سه برابر خواهد داشت.

به عنوان یک قاعده کلی طول قوس بایستی قدری کمتر از قطر الکترود مورد استفاده باشد. عملاً برای جوشکار اندازه گیری دقیق طول قوس هنگام جوشکاری مقدور نیست ولی جوشکار میتواند با گوش دادن به صدای قوس و یا تمرین و تجربه طول قوس مناسب را برقرار سازد.

سرعت پیشروی

سرعت پیشروی قوس با ضخامت فلز مورد جوشکاری، مقدار جریان و اندازه، شکل یا گرده دلخواه تغییر خواهد کرد.

برای بدست آوردن سرعت پیشروی مناسب بهتر است جوشکاری تک پاسه ساده (غیر نوسانی) جوش داده شده و با طول قوس ثابت، سرعتی در نظر گرفته شود که حوضچه مذاب تشکیل شده، دو برابر قطر الکترود باشد.

زاویه الکترود

در جوشکاری ورق حالت مسطح( حالت تخت)، الکترود بایستی عمود بر ورق باشد و در حالتهای دیگر بهتر است الکترود زاویه مورد جوشکاری را نصف نماید.

در تمرینهای جوشکاری معمولاً انحراف تا 15 درجه از آنچه گفته شد اشکالی ندارد و تاثیر زیان آوری روی ظاهر کیفیت جوش نخواهد داشت.

مبانی جوشکاری

مبانی جوش‌کاری (بخش اول)

  • تعریف جوشکاری
  • حرارت لازم برای جوشکاری
  • آشنایی با فرایندهای جوشکاری
  • جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش‌دار

.1 پیشگفتار
امروزه در سراسر دنیا، سازههای فولادی بطورچشمگیری گسترش پیدا کرده است و اهمیت جوش سازههای فولادی بر کسی پوشیده نیست. اتصال جوش اگر درست طراحی شود و اصول فنی در اجرای آن رعایت گردد و نکات اساسی جوش، قبل از اجرا، حین اجرا و پس از اجرا بازرسی و کنترل شود، اطمینان از کیفیت اتصال جوش آنقدر بالا میرود را میتوان 111 در نظرگرفت. یعنی عملکرد اتصال جوش را میتوان همانند عملکرد فلز مبنای اصلی » بازده اتصال « که نورد شده دانست.

تعریف جوش‌کاری

روشهای اتصال فلزات به یکدیگر را بر حسب نوع فرایند و یا بنیان علمی آنها به دسته های مختلفی تقسیم‌بندی نموده‌اند:

.1 روشهای مکانیکی (پیچ، پرچ، میخ، پین، کشو، خار و …)

.2 روشهای متالورژیکی (جوشکاری، لحیم کاری و …)

.3 روشهای شیمیایی (چسبهای معدنی و آلی)

و یا بر حسب نوع اتصال رده بندی کرده اند:

.1 روشهای اتصال موقت (پیچ و مهره، پین، خار و …)

.2 روشهای اتصال نیمه موقت ( پرچ، احتمالاً لحیم کاری نرم و بعضی چسبها)

.3 روشهای اتصال دائم (فرایندهای جوشکاری و لحیم کاری سخت و اغلب چسبها)

جوشکار یاز فرآیندهای اتصال دائمی قطعات )فلزی یا غیرفلزی(، به روش ذوبی یا غیرذوبی، با بکارگیری یا بدون بکارگیری فشار، با استفاده یا بدون استفاده از ماده پرکننده )فیلر Filler ( میباشد. جوش ایده‌آ لرا میتوان به محل اتصالی اطلاق نمود که نتوان آن موضع را از قسمتهای دیگر قطعات جوش داده شده تشخیص داد. از نظر عملی نمیتوان چنین اتصالی را ایجاد نمود اما میتوان با کنترل شرایط و فرایند جوشکاری خواص محل اتصال را چنان بالا برد که در عمل کاملاً رضایت بخش باشد.

بطور خلاصه هر روش جوشکاری با چهار عمل ضروری زیر روبرو است و معمولاً رده بندی روشها بر مبنای این چهار عامل انجام میشود:

1.انرژی لازم.

.2 حذف و زدودن آلودگی ها از سطح جوش.

.3 محافظت سطح جوش در هنگام جوشکاری.

.4 خواص متالورژیکی جوش و کنترلهای لازم.

فرآیندهای جوشکاری به دو دسته اصلی تقسیم میشوند:

الف( فرآیندهای جوشکاری ذوبی مانند اغلب فرایندهای جوشکاری قوسی و …

ب( فرآیندهای جوشکاری حالت جامد مانند جوشکاری اصطکاکی و جوشکاری TLP و ….

در جوشکاری ذوبی دو لبه یا سطح متصل شونده حرارت دیده و به نقطه ذوب میرسد و در صورت لزوم برای پر کردن فاصله اتصال، ماده پرکننده ( فیلر Filler ) به مذاب اضافه میشود. جوشکاری حالت جامد عبارت است از نزدیک کردن دو سطح فلزی تمیز در جالت جامد به قدری که یک اتصال فلزی بین آنها بوجود آید. در جوشکاری ذوبی لازم است که قسمتی از فلز تا دمای بالاتر از نقطه ذوب حرارت ببیند، در حالیکه جوشکاری حالت جامد ممکن است در درجه حرارت اتاق انجام شود.

حرارت لازم برای جوشکاری

همه فرآیندهای ذوبی و بیشتر فرآیندهای حالت جامد برای انجام جوشکاری به حرارت نیاز دارند. حرارت لازم برای جوشکاری را میتوان بطرق مختلف بدست آورد که چند نمونه از آن عبارت است از :

.1 قوس الکتریکی : مثال : انواع جوشکاری قوسی  SMAW, GTAW, GMAW .))

.2 مقاومت الکتریکی : مثال : انواع جوشکاری مقاومتی )نقطه ای، غلتکی و…(.

.3 احتراق : ترکیب اکسیژن با سوختهای گازی، مایع، جامد مثال : انواع جوشکاری گازی )اکسی استیلن و…(

.4 واکنش شیمیایی : مثال : جوشکاری ترمیت

.5 اصطکاک : مثال : جوشکاری اصطکاکی

.6 الکترون : مثال: جوشکاری پرتوالکترونی

.7 نور: مثال: جوشکاری نوری، جوشکاری لیزر

آشنایی با فرآیندهای جوشکاری

از میان فرآیندهای جوشکاری، چهار فرآیند جوشکاری قوسی متداولتر است که به شرح آنها پرداخته میشود:

1 جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوشدار Shielded Metal Arc Welding àSMAW .))

2 جوشکاری قوسی تنگستنی با حفاظت گاز خنثی

( Gas Tungsten Arc Welding àGTAW یا Tungsten Inert Gas àTIG .)

3 جوشکاری قوسی فلزی با حفاظت گاز

( Gas Metal Arc Welding àGMAW یا Metal Inert Gas/Metal Active Gas à MIG/MAG .)

4 جوشکاری زیرپودری ( Sub-merged Arc Welding àSAW

جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش دار  (SMAW)

یکی از متداولترین روشهای اتصال قطعات، جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوشدار میباشد. ایجاد قوس

الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و قطعه کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید میشود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریکی بین دو الکترود ، وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. در این روش حوضچه مذاب ایجاد شده با استفاده از روپوش الکترود که ذوب میشود، محافظت میشود. شکل 1بطور شماتیک فرایند SMAW را نشان می‌دهد.

فرایند جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش دار.

فرایند جوشکاری قوسی فلزی با الکترود روپوش دار.

قوس الکتریکی

اگر دو سر مثبت و منفی یک مولد برق به هم برخورد کرده و در فاصله کمی از یکدیگر قرار گیرند، در اثر اختلاف پتانسیل موجود بین آنها جرقههایی زده میشود. این جرقه ها موجب یونیزه شدن هوای بین دو قطب شده و باعث عبور جریان برق و تکمیل مدار میگردند. از آنجائیکه مقاومت الکتریکی قوس زیاد است حرارت قابل ملاحظهای تولید میشود. از حرارت فوق الذکر میتوان برای ذوب دو قطعه فلزی و اتصال آنها به یکدیگر استفاده نمود و این اساس جوش‌کاری با قوس الکتریکی میباشد . شکل 2 مدار الکتریکی بکار رفته در فرایند SMAW را نشان میدهد.

مدار الکتریکی در جوش کاری برق

مدار الکتریکی در جوش کاری برق

migmag

انواع انتقال مذاب در جوشكاري ميگ مگ:

معمولاً انتقال مذاب بصورت قطره اي انجام مي شود. نحوه شكل گيري قطرات, اندازه و روش انتقال مذاب توسط نيروهاي مختلف فيزيكي و الكترومغناطيسي مشخص مي گردد. چهار حالت انتقال مذاب عبارتند از:

انتقال مذاب بصورت اتصال كوتاه

انتقال گلوله

انتقال اسپري

انتقال اسپري پالسي

نحوه انتقال مذاب توسط عوامل زير نيز تحت تأثير قرار مي گيرد:

١- جريان جوشكاري

٢- ولتاژ

٣- گاز محافظ

۴- جنس سيم جوش

۵- قطر سيم

۶- ميزان سيم بيروني از سر نازل

تأثير ويسكوزيته و كشش سطحي:

كاهش ويسكوزيته و يا افزايش درجه حرارت موجب كاهش ويسكوزيته گرديده و قطرات كوچكتري شكل مي گيرد. افزايش ميزان اكسيژن در محيط قوس, موجب كاهش ويسكوزيته مي گردد. در جوشكاري با الكترود دستي, الكترودهاي روتيلي و اسيدي چون حاوي مقدار زيادي تركيبات اكسيژن دار مي باشند, داراي انتقال مذاب به صورت قطرات ريزي مي باشند.

تأثير گازهاي منبسط شده:

در درجه حرارت هاي بالا, قطره مذابي كه در محيط قوس بوجود آمده است, توانايي بيشتري براي جذب گازها دارد. اين پديده منجر به افزايش حجم, قطره مذاب تشكيل شده مي گردد. انبساط گاز دی‌اکسید کربن مهمترين عامل تشكيل قطرات درشت در جوشكاري ميگ مگ مي باشد.

اثر پديده Pincheffect

در اثر عبور جريان الكتريسته در هر هادي, يك ميدان مغناطيسي بصورت دواير متحدالمركز در اطراف هادي بوجود مي آيد. اين ميدان مغناطيسي بر روي سطح مغناطيسي بر روي سطح مقطع هادي فشار وارد نموده و موجب تشكيل قطره كوچك و در نتيجه دانسيته جريان شده و نوك سيم نيز به صورت تيز مي گردد. در اثر تداوم اين اثر, قطرات ريز به صورت اسپري شكل گرفته و به حوضچه جوش منتقل مي شود.

انتقال اتصال كوتاه:

انتقال مذاب به روش اتصال كوتاه براي جوشكاري ورقهاي نازل كاربرد فراوان دارد. علت اين امر حرارت ورودي كم به قطعه كار در اثر استفاده از ولتاژ و آمپر پايين در اين روش مي باشد. با اين روش انتقال مذاب مي توان در همه حالات جوشكاري نمود در جوشكاري قطعات ضخيم با انتقال اتصال كوتاه,امكان عدم ذوب ديواره هاي اتصال وجود دارد. در اين روش بمحض برقراري قوس الكتريكي نوع سيم ذوب شده و تشكيل قطره اي كوچك را مي دهددر ادامه قطره كمي بزرگتر شده و همراه با حركت سيم جوش, اين قطره با سطح حوضچه جوش برخورد مي نمايد سو براي يك لحظه قطع مي شود تا قطره از نوك سيم جدا شده و جذب حوضچه جوش شود. مجدداً قوس برقرار شده و اين عمل تكرار مي شود.

انتقال گلوله اي:

انتقال گلوله اي با شدت جريان كمتر و ولتاژ بيشتر صورت مي گردد و با تشكيل يك قطره نسبتاً بزرگ مذاب در نوك سيم مشخص مي گردد. اين قطره در اثر نيروي جاذبه زمين به داخل حوضچه جوش سقوط مي نمايد. اين نوع اتصال با همه نو ع از محافظ قابل اجرا بوده و در صورت جوشكاري در حالتهاي غير از تخت باعث ريزش مذاب به سمت پايين مي شود.

شكل پروفيل جوش در اين حالت نامنظم بوده و از نفوذ كمي برخوردار مي باشد و محدوده آن بين اتصال كوتاه و انتقال اسپري مي باشد. انتقال گلوله اي با گاز محافظ دی‌اکسید کربن  باعث سوختن اكثر عناصر آلياژي سيم جوش مي گردد و استحكام جوش كم مي شود.

با استفاده از اين روش در حالت تخت مي توان به پروفيل جوشي با ارتفاع كم دست يافت.

انتقال اسپري:

در اين روش, قطرات مذاب تشكيل شده در انتهاي سيم جوش, در اثر نيروهاي محوي به صورت فلزات بسيار ريز بدون اتصال كوتاه و پاشش جرقه و با صداي نرم به سمت حوضچه جوش در حركت مي باشند, اندازه قطرات در اين حالت بسيار كمتر از قطر سيم بوده و قوس اسپري در ولتاژهاي بالا و شدت جريانهاي زياد با گاز محافظي كه بالاي 85 درصد  آن گاز آرگون باشد, قابل انجام مي باشد. اين نوع انتقال با گاز محافظ دی‌اکسید کربن و هليم قابل انجام نمي باشد. در اين حالت حرارت بسيار زيادي توليد مي شود, نرخ رسوب جوش بسيار بالا بوده و براي قطعات ضخيم كاربرد دارد و باعث ذوب مناسب ديواره اتصال مي گردد.

اين نوع اتصال در ولتاژ بين 32-40 ولت و جریان بالای 250آمپر قابل دسترسي مي باشد. تعداد قطرات در ثانيه بين 100 تا 300 قطره مي باشد.

اين روش بخاطر ايجاد حوضچه بزرگ در جوشكاري فولادها محدود به حالت تخت مي باشد و در جوشكاري آلومينيوم بخاطر انتقال حرارت زياد ميتواند در حالتهاي ديگر نيز بكار رود. بخاطر آمپر بالاي مصرفي دستگاه بايد داراي سيكل كاري مناسب بوده و مشعل نيز بايد از نوع آب خنك باشد, تا حرارت مشعل را سريعاً جذب نمايد. بخاطر ايجاد حوضچه بزرگ مقدار گاز محافظ خروجي نيز بايد بالاتر تنظيم شود.

انتقال اسپري پالسي:

انتقال اسپري پالسي، يك نوع قوس اسپري بوده كه در فواصل زماني معين و منظمي آمپر در دو محدوده كم و زياد نومان مي كند. وقتي آمپر در سطح پايين بالا قرار مي گيرد (ضربه) باعث جدا شدن قطره مذاب از نوك سيم مي گردد. وقتي جريان در سطح پايين است هيچ اتصال مذابي صورت نميگيرد و وقتي در حالت ضربه قرار مي گيرد باعث انتقال يك قطره مذاب از نوك سيم مي گردد و وقتي در حالت ضربه قرار مي گيرد باعث انتقال يكقطره مذاب از نوك سيم مي گردد. مزيت اسپري پالسي نسبت به انتقال اسپري اين است كه مي توان از آن براي جوشكاري ورقهاي نازك بدون مشكلي,استفاده نمود. همچنين از اين روش مي توان در حالت هاي غير از تخت نيز جوشكاري نمود. در انتقال اسپري پالسي پاشش جرقه اي به اطراف وجود ندارد و مي توان از سيمهاي قطروتر كه قيمت پايينتري دارند, نيز استفاده نمود.

محدوده كاري در نمودار ولتآمپر:

در فرآيند ميگ, مگ انجام جوشكاري در محدوده خاصي از نمودار ولت – آمپر امكان پذير است كه اين دو پارامتر ولتاژ و آمپر بايستي بدرستي تنظيم شوند.

ولتاژ از روي دستگاه تنظيم شده و آمپر بستگي به سرعت خروجي سيم دارد.

تأثير تغييرات ولتاژ در فرآيند ميگ, مگ:

وقتي با يك ولتاژ و آمپر مشخص در حالت جوشكاري مي باشيد. افزايش ميزان ولتاژ باعث افزايش طول قوس, زياد شدن عرض جوش, كم شدن نفوذ و كم شدن ارتفاع گرده جوش مي گردد. كم نمودن ولتاژ باعث كوتاه شدن طول قوس و كم شدن عرض گرده جوش, افزايش نفوذ و افزايش ارتفاع گرده جوش مي گردد.

تغيير در ميزان ولتاژ بر روي نرخ رسوب جوش تأثير ندارد چون سيم جوش با يك سرعت ثابت در حال تغذيه به حوضچه جوش مي باشد.

تأثير تغييرات آمپر در فرآيند ميگ, مگ:

حال نقطه كاري مناسب بال را در نظر بگيريد اكنون چنانچه آمپر را با كاهش سرعت تغذيه سيم كم نماييد طول قوس افزايش داشته, آمپر كمتر شده و نرخ رسوب جوش نيز كم مي شود حال اگر سرعت تغذيه سيم را بيشتر نماييد, آمپر افزايش يافته, طول قوس كمتر شده, نرخ رسوب جوش بيشتر و گرده جوش محدبتر مي شود.

روش محاسبه ميزان مصرف گاز محافظ و انتخاب نازل گاز:

الف) يك قانون سرانگشتي:

قطر سيم جوش مورد استفاده را با كوليس اندازه گيري نماييد و سپس:

براي جوشكاري آلومينيم: 12*قطر سيم جوش

براي جوشكاري فولادها: 10* قطر سیم جوش

ب) استفاده از نمودار

با داشتن اطلاعاتي در مورد شدت جريان مورد استفاده و يا شماره نازل انبر جوشكاري و با استفاده از نمودار زير مي توانيد ميزان مناسب و صحيح فشار گاز محافظ خروجي را تعيين نماييد.

توجه:

انواع گوناگون طرح اتصال, نياز به مقادير دبي خروجي گاز محافظ دارند.

فلزات مختلف, نياز به مقادير متفوات دبي خروجي گاز محافظ دارند.

هر گونه اشتباه در انتخاب شماره نازل, موجب بروز خطا و اشتباه در دبي خروجي گاز مي شود.

در صورت بروز اشتباه در انتخاب مقدار صحيح دبي خروجي گاز, عمل حفاظت حوضچه مذاب جوش به درستي صورت نگرفته و بروز ناپيوستگي تخلخل حتمي است.

نحوه محاسبه نرخ رسوب(Deposition Rate)

مهمترين فاكتور براي محاسبه ميزان نرخ رسوب, سرعت خروج سيم است. نرخ رسوب بر اساسkg/h بيان مي شود.

اثر تغييرات ولتاژ با نرخ تغذيه سيم ثابت:

با اعمال تغييرات در ولتاژ ,U در حالت ثابت بودن نرخ تغذيه سيم, طول قوس و در نتيجه شكل پروفيل جوش تغيير مي يابد. جريان (I) و نرخ رسوب ثابت باقي مي مانند.

اثر تغيير نرخ تغذيه سيم در حالت ولتاژ ثابت:

با تغيير تغذيه سيم بر روي يك خط, طول قوس, شدت جريان، نرخ رسوب و شكل پروفيل جوش تغيير مي يابند.

اثر تغيير در موقعيت قرارگيري انبر جوشكاري در حالتي كه باقي متغيير ها ثابت مي باشند:

اثر فاصله انتهاي نازل تماسي(Contact Tube) در حالتي كه باقي متغييرها ثابت مي باشند:

طول آزاد الكترود و فاصله نازل تماس(Contact Tube) با قطعه كار در جوشكاري با فرآيند MIG(میگ)

براي سيم جوشهاي با قطر 2.4-16میلی‌متر

براي سيم جوشهاي با قطر1.2-0.8 میلی‌متر

F=طول آزاد الكترود

K=فاله نازل تمالس= طول قوس + F

همچنین بخوانید:

جوشکاری میگ مگ(بخش اول)

جوشکاری میگ مگ(بخش دوم)

جوشکاری میگمگ(سیستم گاز محافظ)

اینورتر جوشکاری- دستگاه جوش اینورتر میگ مگ- فرونیوس fronius - MigMag

جوش كاري ميگ ، مگMIG MAG Welding

بخش سوم:

  • سيستم گاز محافظ

(آرگون گازي است خنثي، سنگين تر از هوا و با پتانسيل 15.7 الكترون ولت, امكان افروزش آسان قوس را در حين جوشكاري فراهم مي آورد.)

سيستم گاز محافظ:

در اين سيستم نياز به يك كپسول گاز محافظ, دستگاه تقليل فشار و گرمكن گاز در صورت استفاده از گاز CO 2 شيلنگ گاز و شير مغناطيسي قطع و وصل گار مي باشد.

گازهاي محافظ:

مقصود از گازهاي محافظ اين است كه حوضچه مذاب, منطقه حرارت ديده اطراف را از تأثير عناصر مضر هوا نظير اكسيژن, نيتروژن و ئيدروژن محافظت نماييم. جوشكاري فلز تيتانيم نياز به حفاظت در منطقه وسيعتري از نواحي جوش دارد. گازهايي كه مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از: گازهاي خنثي نظير آرگون و هليوم و گاز فعال نظير دي اكسيد كربن.

گاز اكسيژن, ئيدروژن و نيتروژن در موارد خاص با درصد بسيار كم به گاز آرگون يا به مخلوط آرگون- هليم اضافه مي شوند. گاز محافظ خنثي به گازي اطلاق مي شود كه هيچ واكنشي با حوضچه جوش ندارد و گاز فعال به گازي اطلاق مي گردد كه خاصيت اكسيدي يا احيايي بر روي فلز جوش دارد.

گاز آرگون(Ar)

آرگون گازي است خنثي، سنگين تر از هوا و با پتانسيل 15.7 الكترون ولت, امكان افروزش آسان قوس را در حين جوشكاري فراهم مي آورد. استفاده از اين گاز موجب توليد ستون قوسي متمركز ولي با هدايت حرارتي پايين مي گردد كه خود موجب مي شود, يونيزاسيون قوس به آساني صورت مي پذيرد.

نتيجه استفاده از اين گاز در حين جوشكاري, پيدايش پروفيل جوشي به شكل زير است كه در آن نفوذ در مركز خط جوش, زياد و بستر جوش با يك شيب شديد, باريك مي گردد. در جوشكاري با گاز محافظ (و با انتقال قطرات به حالت اسپري و يا پالسي), نيروي اصلي در جرقه منطقه قوس محوري (Axial) است و مقدار آن در منطقه قوس (از سيم جوش به سمت حوضچه مذاب) به آرامي شدت مي يابد. اين پديده موجب مي شود تا در اين حالت, در حين جوشكاري ميزان ترشح(Spatter) بسيار كم گردد.

در جوشكاري قوسي با گاز محافظ (MIG & MAG) از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ براي بسياري از فلزات غيرآهني استفاده مي گردد. ولي استفاده از اين گاز براي جوشكاري فولادها توصيه نمي گردد. زيرا در صورت استفاده شرايط مناسبي براي انتقال قطرات داغ جدا شده از سيم جوش تمايلي براي جريان يافتن در پاشنه و كناره هاي طرح اتصال نداشته باشند كه نتيجه آن پروفيل جوشي بسيار نامعمول و نامنظم است. اين شكل پروفيل جوش بدست آمده به علت انرژي قوس كم, حرارت ورودي پايين و نرخ سرد كنندگي سريع آرگون و نهايتاً, كشش سطحي بالاي فولاد مذاب در اتمسفر آرگون ايجاد مي گردد. آرگون به ميزان 0.8% در اتمسفر هوا موجود است و توليد آن به توسط فرآيند تقطير و جدايش از اتمسفر هوا امكان پذير است. از ديگر مزاياي اين گاز مي توان به قابليت انتقال اين گاز در حالت مايع اشاره كرد.

گاز دي اكسيد كربن(CO 2)

دي اكسيدكربن يا همان CO 2 همچنانكه مشخص است, گازي فعال (غيرخنثي) است. اين گاز به محض تماس با درجه حرارت قوس (حدود 6000 درجه سانتیگراد) در بالاي ستون قوس تجزيه شده و به مولكول هاي بسيار داغ اكسيژن و مونواكسيد كربن تجزيه مي گردد.

تركيب مجدد اين مولكول ها در بخش پاييني ستون قوس, موجب آزاد شدن نيرويي به سمت بالاي قوس مي گردد. اين همان نيرويي است كه موجب ايجاد اغتشاش در ستون قوس و در نتيجه ايجاد ترشح, قوس ناپايدار و قطع و وصل شدن قوس (لكنت قوس) در حين جوشكاري مي شود. در حين انتقال قطرات مذاب, مولكول اكسيژن كه داراي حرارت بسيار زيادي است, موجب ايجاد نفوذ زياد مي گردد. ضمناً در اثر همين مكانيزم وجود مولكول اكسيژن بسيار حرارت ديدهSuper Heated)) حوضچه مذاب جوش, توسعه يافته و نرخ محدب گرده جوش, افزايش مي يابد.

از آنجائيكه گاز محافظ CO 2 داراي قدرت اكسيداسيون بالايي است, استفاده از آن در حين جوشكاري موادي كه در رنگ يا بتونه, آستر كاري شده اند سودمند است (گرچه بايد در ابتداي جوشكاري اين مواد را به طور كامل و سطح قطعه زدود). همچنين مي توان از اين گاز براي جوشكاري فولادهاي ساده كربني و يا فولادهاي كربن – منگنزي استفاده نمود كه نتيجه آن پروفيل جوشي با پهناي كم و با عمق نفوذ مناسب است. در قوس محافظت شده با گاز خالص CO 2 انتقال قطرات به شكل ريز (مطابق انچه در حالت انتقال قطرات به روش اسپري معمول است) رخ نمي دهد. در اثر استفاده از اين گاز, تنها قطرات به شكل قطره اي منتقل مي شوند از آنجائيكه اين گاز اكسيد كننده و فعال است, استفاده از آن براي جوشكاري آلومينيم, مس, منگنز و يا نيكل (كه همگي به راحتي قابليت اكسيد شدن دارند) و يا در فرآيند جوشكاري تیگ قابل كاربرد نيست, زيرا بعلت دارا بودن قابليت كربوره كردن, ميتواند 200 تا 300 درصد بر مقدار كربن در فلز جوش بيفزايد.

بعلاوه توصيه شده است كه بعلت قابليت اكسيدكنندگي بالاي اين گاز, در هنگام جوشكاري فولادها با فرآيند میگ  از سيم جوشهايي استفاده گردد كه داراي درصد بالايي از منگنز و يا سيليكون هستند و يا قابليت احياكنندگي بسيار بالا  ( Tripple Deoxidised) دارند.

 

گاز اكسيژن

گرچه نمي توان از اين گاز بصورت خالص بعنوان گاز محافظ در جوشكاري استفاده نمود, ولي در برخي موارد از تركيب آن با ديگر گازهاي محافظ استفاده مي گردد. اگر اين گاز با درصدي بين 1 تا 7 درصد به مخلوط آرگون / دي اكسيدكربن اضافه گردد, مي تواند نقش بسيار مؤثر و مثبتي در اصلاح خواص قوس و كاهش كشش سطحي فلز جوش ايفا نمايد. همچنين در اثر حرارت ورودي شده و ضمن افزايش سرعت جوشكاري, كمك به افزايش نفوذ جوش و قابليت تر شوندگي لبه هاي طرح اتصال نمايأ.

گاز هيدروژن

استفاده از گاز هيدروژن خالص بعنوان گاز محافط به هيچ عنوان مناسب نيست. زيرا باعث افزايش درصد هيدروژن در فلز جوش و ايجاد ترك هاي هيدروژن مي گردد. هيدروژن داراي پتانسيل يونيزاسيون نسبتاً پاييني(حدود 13.5 الکترون ولت) مي باشد ولي اين گاز قدرت هدايت حرارتي بالايي دارد. اين موضوع سبب مي شود تا انرژي قوس بالايي ايجاد گرديده كه در نتيجه موجب نفوذ عميق تر و سياليت بهتر حوضچه مذاب جوش مي گردد. از آنجائيكه اين گاز خاصيت احياكنندگي مناسبي دارد, استفاده از اين گاز سبب اصلاح و حذف اكسيدها در سطح حوضچه مذاب جوش گرديده كه نتيجه آن بستر جوش تميز مي باشد.

گازهاي تركيبي:

خصوصيات هر گاز استفاده شونده در يك مخلوط گازي محافظ, بر روند عملكرد و نقش آن مخلوط گازي (نظير بازده حفاظتي گاز, پايداري قوس, شكل و استحكام پروفيل جوش) تأثير مستقيم مي گذارد. بسته به كاربرد خاص, تركيب و درصدهاي متفاوتي از اين گونه گازها بعنوان مخلوط گازي محافظ مور استفاده قرار مي گيرد كه در نتيجه اين تركيب گازي, داراي خوا بهينه براي كار بوده و بالاترين و بازترين محدوده را براي تنظيم ولتاژ و آمپر ايجاد مي نمايد.

آرگون ايده آل ترين گاز, بعنوان پاي اصلي در يك مخلوط گازي است. زيرا در هنگام جوشكاري تمامي فلزات, امكان انتقال قطرات به حالت اسپري را فراهم مي آورد. با اين وجود, در هنگام جوشكاري فولادها و يا فولادهاي ضد زنگ در وضعيت تخت يا افقي, خاصيت سريع سردكنندگي اين گاز محافظ به فلز ذوب شده اين امكان را نمي دهد تا به راحتي كناره هاي جوش را خيس نمايد كه در نتيجه موجب بريدگي كنار جوش در لبه هاي پروفيل جوش مي شود. به همين جهت لازم است تا در هنگام جوشكاري فولادها با اين فرآيند, درصدي از گازهاي فعال (نظير اكسيژن يا دي اكسيد كربن) به منظور افزايش حرارت ورودي, كاهش كشش سطحي و در نتيجه پايدارسازي اندازه قطرات, به آن اضافه گردد.

تركيب گازهاي آرگون و اكسيژن

در جهت افزايش پايداري قوس, اصلاح شكل پروفيل جوش, كمك به خيس شدگي لبه هاي طرح اتصال و كاهش خطر بريدگي كنار جوش در حين

جوشكاري فلزات آهني, درصدي اكسيژن به گاز آرگون افزوده مي گردد. افزايش درصدي بين 1 تا 7 درصد اكسيژن از كاهش منگنز و سيليسيم ممانعت

كرده و به خوبي به انتقال قطرات از سيم جوش كمك مي نمايد.

در اين حالت, فلز مذاب جوش, داراي كشش سطحي كمتري نسبت به حالت استفاده از گاز آرگون خالص بوده و موجحب مي شود فلز پايه به خوبي تر شده و پروفيل جوشي پهن و با گرده جوش مناسب پديد آيد.

براي جوشكاري فولادهاي ضد زنگ و ديگر فولادهاي مقاوم به خوردگي (نظیر 3Crl2) درصدي بين 1 تا 2 درصد اكسيژن به آرگون خالص اضافه ميگردد. درصدهاي بالاتر از 5 درصد, سطح پروفيل جوش به طور گسترده اي اكسيد شده و بالطبع مقدار منگنز, سيليسيم و كروم كاهش مي يابد. پروفيل جوش هاي بدست آمده با استفاده از تركيب گازهاي آرگون و اكسيژن, داراي سطحي هموارتر از حالتي است كه از گاز آرگون خالص و يا گاز CO2 خالص استفاده مي شود و با استفاده از اين تركيب گازي, شكل پروفيل جوش با نفوذي مناسب و به مانند شكل صفحه بعد است. استفاده از گاز محافظ  Argoshied40 كه مخلوطي از گاز آرگون و اكسيژن است, موجب مي شود تاترشحات حين جوشكاري حذف شده و در حالت انتقال قطرات به شكل اسپري, بر روي قطعات فولادي, سطح جوشي تخت ايجاد گردد.

تركيب گازهاي آرگون و دي اكسيد كربن

براي جوشكاري فولادهاي ساده كربني و فولادهاي كربن منگنزي, مخلوط گازهاي آرگون و دي اكسيدكربن با درصد CO2

بين 2 تا 30 درصد حجمي توصيه مي شود. براي اخذ بهترين نتايج, حداكثر 25 درصد از گاز CO2 بايد در گاز آرگون استفاده كرد. با افزايش درصد گاز دي اكسيدكربن, گرماي بيشتري منتقل شده و با افزايش نفوذ, پهناي پروفيل جوش نيز افزايش مي يابد ولي از وضعيت انتقال قطرات به حالت اسپري, شديداً كاسته مي شود. استفاده از گاز محافظ Argoshied52  با درصد بالای CO2 براي ايجاد نفوذهاي عالي پيشنهاد مي گردد. مخلوط گازي آرگون و دی‌اکسید‌کربن برای جوشكاري با سيم هاي توپودري و سيم هاي با مغز فلزي نيز بسيار مناسب است.

پروفيل جوش بدست آمده از استفاده از تركيب گازي آرگون/دی اکسید کربن داراي نفوذي بهتر نسبت به پروفيل جوش حاصله از تركيب گازی آرگون . اکسیژن است.

تركيب گازهاي آرگون, اكسيژن و دي اكسيدكربن

افزودن اکسیژن به ترکیب گازی آرگون/ دی اکسید کربن موجب مي شود تا بستر جوش پهن تر شده و خواص انتقال قطرات در حالت اسپري بهبود يابد. ضمناً مقدار حرارت ورودي, شكل پروفيل جوشو ميزان نفوذ نيز بهبود يابد. در صورت استفاده از تركيب سه گانه, اين امكان را مي يابيد كه كاملترين انعطاف پذيري را براي جوشكاري فولادهاي مختلف داشته باشيد. اكسيژن و دي اكسيدكربن, بصورت مستقل مي توانند خواص ايجاد شونده توسط انتقال قطرات را در حالت اسپري و يا اتصال كوتاه (مانند حرارت ورودي كلي, شكل پروفيل جوش و نفوذ)  را تغيير دهند.

تركيب  Argoshield 50 براي جوشكاري همراه با انتقال قطرات به روش اتصال كوتاه فلزات سبك بسيار مناسب است. در حين جوشكاري فلزات آهني سبك و نيمه سبك همراه با اتصال قطرات به روش اسپري, اين تركيب مي تواند موجب ايجاد قوس عالي و بدون ترشح شود.

گاز Argoshield51( با درصد کم اکسیژن و درصد بالای دی‌اکسید کربن) بهترين تركيب براي ايجاد حالت انتقال قطرات به روش اسپري و اتصال كوتاه است و پروفيل جوش حاصله نيز بسيار عالي و با نفوذ كافي است. اين تركيب براي جوشكاري قطعات ضخيم بوده و در تمامي وضعيت ها قابل حصول است.

درصد بالای دی‌اکسید کربن موجب ايجاد ترشح (Spatter) ) خواهد شد(كه البته ميزان اين ترشح نسبت به حالت استفاده از گاز دی‌اکسید کربن خالص به مراتب کمتر است). ولي نفوذ و مقدار ذوب آن با گاز دی‌اکسید کربن خالص قابل مقايسه و تقريباً يكسان است. اكسيژن موجود در اين تركيب موجب كاهش قطر تشكيل يافته شده و حالت پايداري قوس در حين انتقال قطرات را اصلاح مي كند.

تركيب گازهاي آرگون و هليم

استفاده از تركيب گازي آرگون/هلیم شرايطي را به وجود مي آورد كه در آن حرارت ورودي, سرعت جوشكاري, شكل پروفيل جوش و نفوذ, همگي به حالتي مناسب مي رسند. اين تركيب عموماً براي جوشكاري قطعات ضخيم و سنگين فلزات غيرآهني مانند آلومينيم, مس، منگنز و نيكل مورد استفاده قرار مي گيرد. هر چه قطعات ضخيم تر, سنگين تر و داراي ضخامت بالاتري باشند, درصد گاز هليم در اين تركيب بايد افزايش يابد. درصد معمول هليم بين 25 تا 75 درصد  مي باشد.

گاز Argoshield 80T و Argoshield 81T از نمونه معروفترين تركيب هاي آرگون و هليم مي باشند.

تركيب هاي گازهاي آرگون, هليم و هيدروژن

استفاده از تركيب گازي Argoshield 71T كه تركيب گازهاي آرگون/هلیم/هیدروژن است، موجب مي گردد تا قوس بسيار داغي حاصل شود كه اين قوس براي جوشكاري فولادهاي ضد زنگ و فولادهاي نيكل دار ( با فراند تیگ) مناسب است. در اين حالت, درصدهاي كم هيدروژن, خطري جدي براي تخريب الكترود تنگستن محسوب نمي گردد ولي به علت وجود هيدروژن, سرعت جوشكر بسيار افزايش يافته و به علت احياشدن اكسيدهاي سطحي

توسط هيدروين موجود در اين تركيب گازي, پروفيل جوش حاصله داراي سطحي بسيار تميز مي باشد.

وجود اين گاز در مقادير كم در حين جوشكاري فولادها باعث كاهش كشش سطحي و كمك به انتقال قطرات به روش اسپري گرديده و با كاهش مقدار ترشح, موجب افزايش بهره وري فرآيند مي گردد.

گاز هليم

هليم, گازي خنثي و با پتانسيل يونيزاسيوني برابر با 24.5 الكترون ولت است. در نتيجه, قوس ناشي از اين گاز داراي ولتاژ قوس بالاتري نسبت به آرگون مي باشد(در حالت برابري طول قوس و سرعت جوشكاري) و بالطبع مي تواند مقدار حرارت ورودي به قطعه كار را افزايش دهد. هدايت حرارتي بالاي اين گاز, موجب ايجاد پروفيل جوش پهن با گرده اي كم و ذوب و نفوذي مناسب مي گردد. در حين استفاده از اين گاز بايد دقت كرد كه بعلت آنكه اين گاز از هوا سبك تر است بايد نرخ خروج گاز را افزايش داد.

مخلوط گاز آرگون با درصد بالايي از گاز هليم, براي جوشكاري مقاطع ضخيم فلزات غير آهني و يا فلزاتي كه داراي هدايت حرارتي بالا هستند. بسيار مناسب است. سرعت جوشكاري با گاز هليم بسيار بالا است كه در نتيجه استفاده از اين گاز مي تواند داراي مزاياي اقتصادي بسيار بالايي باشد. گرچه بايد اين مطلب با قيمت بالاي اين گاز, با هم در نظر گرفته شود. وي به هر جهت, سرعت جوشكاري بالاي ناشي از استفاده از اين گاز در جوشكاري مواد با هدايت الكتريكي بالا, بسيار مطلوب است.

هليم گاز نادر است كه از گاز طبيعي بدست مي آيد كه درابتدا غلظت آن نيز كم است. توليد, نگهداري و حمل و نقل آن نيز مشكل است كه دليل اصلي آن نيز نقطه جوش بسيار پايين اين گاز است(منفي 269 درجه سانتي گراد.)

 

جوشکاری میگ مگ ( بخش دوم)

جوشکاری میگمگ(بخش اول)