The 8 Best Welding Safety Equipment Picks For Beginners

The 8 Best Welding Safety Equipment Picks For Beginners

Welding Safety Gear #1: Ventilation



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



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 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



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



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



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



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 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.


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)

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.

تجهیزات فرآیند جوشکاری الکترود دستی

 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

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


انواع انتقال مذاب در جوشكاري ميگ مگ

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.


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 کاری میگمگ-سیستم گاز محافظ

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)


جوش كاري ميگ مگ (بخش دوم)

جوش كاري ميگ ، مگ

MIG/MAG welding

بخش دوم:

  • سيستم تغذيه سيم

  •  مشعل جوشكاري ميگ, مگ

سيستم تغذيه سيم:

انواع زيادي از سيستم هاي تغذيه سيم وجود دارد. اكثر سيستم هاي تغذيه سيم از نوع سرعت ثابت هستند يعني سرعت تغذيه سيم قبل از جوشكاري تنظيم شده و در هنگام جوشكاري ثابت مي ماند. در مشعلهاهي دستي تغذيه سيم توسط يك كليد كه در مشعل قرار دارد, كنترل مي شود. سيستمهاي تغذيه سيم با سرعت متغير نيز وجود داشته كه بصورت خيلي محدود بهمراه دستگاههاي جريان ثابت بكار مي رود. سيستم تغذيه سيم در انواعفشاري, كششي فشاري و كششي وجود دارد. نوع تغذيه سيم معمولاً به قطر سيم جوش, جنس سيم و طول مشعل بستگي دارد.

سيستم تغذيه سيم به روش فشاري:

اكثر سيستم هاي تغذيه سيم از نوع فشاري هستند. يعني سيم جوش از قرقره توسط غلطك هاي كشنده سيم با فشار بداخل مشعل رانده مي شود. طول مشعلها براي سيستم فشاري تا طول 3.5 متر براي سيم جوشهاي فولادي و تا طول 2 متر براي سيمهاي آلومينيمي بكار مي رود كه بستگي به مقاومت و قطر سيم مصرفي دارد.

سيستم تغذيه سيم فشاري مي تواند براي سيم جوشهاي سخت از قطر 0.8 تا 3.2 3 ميليمتر بكار رود و براي سيم هاي نرم (مثل آلومينيم) از قطر 1.2 تا 2.5 میلیمتر كاربرد دارد.

شرايط سخت و نرم بودن سيمها معمولاً به سيمهاي آهني و غيرآهني مربوط مي شود.

سيستم هاي تغذيه سيم فشاري مجهز به يك موتورDC بوده كه به يك گيربكس متصل مي باشد و خروجي گيربكس به غلطكهاي كشنده سيم متصل مي باشد. سرعت موتور توسط يك پتانسيومتر كه در جلوي سيستم تغذيه سيم وجود دارد, تنظيم مي گردد. تعداد غلطكهاي كشنده سيم در بعضي از سيستم ها دو تا و در بعضي ديگر چهار عدد مي باشد. معمولاً غلطك پاييني داراي شيار V شكل بوده و غلطك بالايي فاقد شيار مي باشد اما در بعضي موارد براي هدايت بهتر سيم سطح غلطك بالايي, داراي دندانه هاي ريزي مي باشد. فشار زياد بر روي غلطكها باعث اططحكاك زياد و ايجاد پليسه از سيم مي گردد.

سيستم تغذيه سيم به روش كششي:

مشعلهايي كه به مكانيزم تغذيه سيم مجهز هستند, نيز وجود دارد. مشهورترين آن يك موتور حركتي در دسته مشعل و يك قرقره سيم جوش به قطر خارجي 100 ميليمتر بر روي مشعل, دارد. اين مشعلها بسيار ظريف و كم حجم بوده و مي توان به راحتي با آن كار كرد. با اين نوع سيستم مي توان سيم جوشهاي با قطر كمتر از 1.2 ميليمتر را بكار برد. در جائيكه وزن رسوب جوش كم باشد و انجام جوشكاري در يك فضاي محدود انجام مي گيرد و همچنين بريا جوشكاري ورقهاي نازك اين سيستم بكار مي رود.

سيستم تغذيه سيم به روش كششيفشاري:

اين روش براي سيمهاي نرم و مشعلهاي طول بلند مناسب مي باشد. مشعل به يك موتور و غلطكهاي تغذيه سيم مجهز بوده و به عنوان يك راهنما براي كنترل سرعت تغذيه سيم بكار مي رود. مشعل سيم را از داخل لوله را بطور مشعل ميگيرد, در انتهاي مشعل نيز يك سيستم تغذيه سيم فشاري وجود دارد. سرعت تغذيه سيم با كشش سيم موتور مشعل تنظيم مي گردد و سيمهاي آلومينيمي نرم با قطر كم تا طول 15 متر و يا بيشتر مي توانند توسط سيستم تغذيه سيم كششي – فشاري هدايت گردد. براي كم كردن اصطكاك, داخل لوله رابط ممكن است يك آستر پلاستيكي داشته باشد.

غلطكهاي كشنده سيم:

نوع مختلفي غلطكهاي كشنده سيم وجود دارد كه با توجه به سيم جوش مصرفي, غلطك مناسب بايد انتخاب شود. اين غلطكها داراي شيار V,U,V با سطح عاج دار مي باشند. همچنين براي هر قطر سيم, غلطك هم ساير آن بايد انتخاب شود.

-3 مشعل جوشكاري ميگ, مگ:

انبرهاي جوشكاري GMAW معمولاً مشعل (ترچ) ناميده مي شوند. اين مشعلها شبي] مشعل جوشكاري تيگ بوده ولي كمي پيچيده تر مي باشند سيم جوش (الكترود) از وسط مشعل عبور نموده و سرعت آن از قبل تنظيم شده است. عمل انتقال جريان الكتريكي به سيم جوش در لحظه خروج سيم از مشعل صورت گرفته و گاز محافظ نيز از سر مشعل خارج مي شود.

از نظر سيستم خنك كننده مشعلها به دو نوع آب خنك و هوا خنك تقسيم بندي مي گردند. براي آمپرهاي كمتر از 200 و كارهاي غيرمداوم از مشعل هوا و خنك كه سبكتر و ارزانتر مي باشند, استفاده شده و براي آمپرهاي بالا و كارهاي مداوم از مشعل آب خنك استفاده مي گردد. مشعلي كه با آب خنك مي شود شبيه به مشعل هوا خنك بوده با اين تفاوت كه در مشعل آب خنك مسيري براي گردش آب در اطراف لوله اتصال و نازل تماس وجود دارد. در مشعلهاي آب خنك, چسبيدن جرقه به نازك گازكمتر است. انتخاب بين مشعلهاي آب خنك و هوا خنك به نوع گاز محافظ, جريان و ولتاژ جوشكاري, طرح اتصال و كار مورد نظر دارد. براي جريانهاي جوشكاري برابر, مشعلهاي آب خنك بطور قابل ملاحظه اي در درجه حرارتهاي پايين تر كار مي كنند. قوسهايي كه با گاز دي اكسيد كربن (CO 2) محافظت مي شوند, كمترين مقدار حرارت را به مشعل انتقال مي دهند. قوسهايي كه با گاز آرگون, آرگون – اكسيژن, آرگون- هليم, آرگون دي اكسيد كربن محافظت مي شوند, حرارت بيشتري را به مشعل منتقل مي نمايند. به هر حال نوع اتصال تأثير بيشتري بر مقدار حرارت منتقل شده به مشعل دارد. در جوشكاري اتصالات T شكل, بمراتب حرارت بيشتري به مشعل منتقل مي شود. در اتصالات لب به لب, لب رويهم و لبه اي حرارت در جهات مختلف منتشر شده و حرارت كمتري به مشعل مي رسد.

گاز محافظي كه در حداكثر جريان براي مشعلهاي كه با هوا خنك مي شوند, تأثير مي گذاراد. چون گاز دي اكسيدكربن باعث مي شود كه مشعل در درجه حرارتهاي پايينتري نسبت به گاز آرگون كار كند. با گاز دي اكسيدكربن در مشعلهاي هوا خنك مي توان با آمپر بالاتري كار كرد.

قطعات مختلف مشعل:

نازل گاز (شعله پوش) جنس نازل گاز از مس يا آلياژ مس بريليم بوده و قطر داخلي آن معمولاً در حدود 22-10 میلیمتر مي باشد كه بستگي به ميزان آمپر, فلز مورد جوشكاري و حجم گاز خروجي دارد. وظيفه نازل گاز, رساندن گاز محاظ به حوضچه جوش به صورت يك هاله يكنواخت ميباشد. در هنگام جوشكاري بعد از مدتي كار كردن جرقه هاي چسبيده شده به داخل شعله پوش را تميز نموده و سطح داخلي نازل را با اسپرهاي ضد سيستم جرقه مخصوص, خيس نماييد. براي تميز كردن نازل از وارد نمودن ضربه به آن, خودداري نماييد.

نازل تماس (نازل مسي)

وظيفه نازل تماس انتقال جريان الكتريكي به سيم جوش در لحظه خروج آن از مشعل مي باشد. چنين نازل از آلياژهاي سخت مس مي باشد كه در اثر اصطكاك موجود سريعاً قطر داخلي آن گشاد نگردد. نازل هاي تماس داراي سوراخي در وسط براي خروج سيم مي باشند. اندازه سوراخ نازل بسيار مهم بوده و بستگي به قطر سيم و نوع گاز مصرفي دارد كه در جدول نحوه انتخاب نازل مناسب درج شده است. قطر سوراخ نازل بر روي بدنه نازل حك شده است. نازل مسي بعد از چندين ساعت كار نياز به تعويض دارد.

لوله رابطه(لاين)

لوله رابطه, سيم جوش را از انتهاي مشعل به سر مشعل مي رساند و در داخل مشعل قرار دارد لوله هاي رابطه در انواع لاينر فنري فولادي, لاينر تفلوني (پلاستيكي) و لاينر فنري برنجي موجود مي باشند.

بر روي لاينرهاي فولادي و برنجي يك روكش نازل پلاستيكي وجود دارد كه از خروج گاز محافظ از پشت مشعل جلوگيري نموده و همچنين عملتميزكاري مشعل بوسيله فشار زياد را راحتتر مي سازد. قطر داخلي لاينرها بستگي به قطر سيم جوش مصرفي دارد.

است. لاينر بايد تا پشت نازل تماس امتداد داشته باشد. در صورتيكه براي اولين بار سيستم را آماده مي نماييد, طول اضافه لاينر را از قسمت سر مشعل كوتاه نماييد.

لاينرها را بايد بعد از تمام شدن هر حلقه سيم جوش, از مشعل خارج نموده و بر عكس مسير ورود سيم با فشار باد داخل آنرا تمييز نماييد. از اعمال فشار باد زياد بايستي اجتناب شود چون امكان پاره شدن روكش لاينر وجود دارد. از لاينر فنري فولادي براي سيمهاي جنس سخت نظير سيمهاي فولادي و فولاد زنگ نزن استفاده مي‌گردد. لاينرهاي فنري برنجي نير در حال جايگزين شدن بجاي لاينرهاي تفلوني مي باشند چون در هنگام جا زدن سيم جوش در داخل لاينر تفلوني احتمال سوراخ شدن لاينر توسط نوك تيز سيم وجود دارد. پس براي هر نوع سيم لاينر مخصوص به آن و با قطر داخلي توصيه شده را بكار ببريد و عمل تميز كاري لاينر را پس از تمام شدن هر حلقه سيم جوش فراموش نكنيد.

لوله رابطه برنجي نازل تماس و مشعل:

اين رابطه كه معمولاً از جنس برنج مي باشد, نازل مسي به آن بسته شده و سر ديگر رابطه برنجي به مشعل بسته مي شود. در روي سطح اين لوله سوراخهايي وجود دارد كه گاز محافظ از آن خارج مي شود. در هنگام بستن نازل به رابطه برنجي, آنرا كاملاً تميز نموده تا باعث ايجاد گرما در اثر مقاومت الكتريكي نشود. همچنين مسير خروج گاز را از جرقه هاي چسبيده شده, تميز نماييد.

شيلنگ خروج گاز:

اين شيلنگ گاز محافظ را از شير مغناطيسي به سر مشعل هدايت مي نمايد.

شيلنگهاي رفت و برگشت آب:

در مشعلهاي آب خنك آب از طريق يكي از شيلنگها به سر مشعل وارد شده و پس از خنك نمودن آن, از طريق شيلنگ برگشت به سيستم خنك كننده و پمپ بر مي گردد.


جوش کاری میگ مگ (بخش اول)


جوش كاري ميگ مگ (بخش اول)

جوش كاري ميگ ، مگ

MIG/MAG welding

(MAG : metal Active Gas – MIG : metal Inert Gas – GMAW : Gas metal Arc welding )

بخش اول:

  • مزیت فرایند میگ مگ

  • معایب فرایند میگ مگ

  • قابلیت کار میگ مگ

  • فلزات مورد جوش کاری

  • ضخامت فلزات مورد جوش کاری

  • حالت جوش کاری

  • اصول کار

  • تجهیزات مورد نیاز فرایند میگ مگ

  • منبع نیرو

در شروع دهه هشتاد(1980-1970 میلادی) توسعه و پيشرفتهاي چشمگيري در تكنولوژي جوش كاري و برش كاري رخ داد. فرآيندهاي جوش كاري ميگ ، مگ بصورت جدي پايه ريزي شد و جايگزين جوش كاري با الكترود دستي گرديد.

با يك نگاه به فرآيندهاي جوش كاري معمول نظير جوشكاري زير پودري ، جوشكاري با قوس الكتريكي دستي و جوشكاري ميگ ، مگ براحتي مي توان دريافت كه از اواسط دهه 1970 ميلادي كاهش چشمگيري در استفاده از جوش كاري قوسي با الكترود دستي افزايش در استفاده از جوش كاري قوسي با گاز محافظ ميگ ، مگ در سراسر دنيا بوجود آمده است.

هم اكنون جوش كاري ميگ ، مگ بيشترين كاربرد را در اروپاي غربي ، ژاپن و ايالات متحده آمريكا دارد. استفاده از اين فرآيند در آينده نيز توسعه و پيشرفت خواهد داشت.

تحقيقات در زمينه اين فرآيند ، منجر به ابداع روش جوش كاري با نرخ رسوب بالا با نام FCAW ، TIME شده است. هم اكنون از سيم هاي تو پودري بصورت گسترده اي استفاده مي گردد. (Flux cored Arc welding) FCAW جوش كاري قوسي با گاز محافظ و الكترود مصرف شدني GMAW جوش كاري قوسي با گاز محافظ و الكترود مصرف شدني اغلب به نام جوش كاري ميگ ، مگ معروف است. در اين فرآيند ، حرارت لازم براي ذوب فلز پايه و الكترود از طريق تشكيل قوس الكتريكي بين آنها تأمين مي گردد. الكترود در اين فرآيند سيمي است كه بصورت دائم و با يك سرعت معين به حوضچه جوش تغذيه مي گردد و بعنوان فلز پر كننده مصرف مي گردد.

قوس الكتريكي حوضچه جوش و مناطق حرارت ديده اطراف توسط يك گاز محافظ يا مخلوطي از گازها كه از سر مشعل خارج مي شود محافظت ميگردد. گاز محافظ بايد به طور كامل فلز جوش را محافظت نمايد. ورود هوا مي تواند باعث آلودگي فلز جوش شود.

مزيت فرآيند ميگ ، مگ :

مزيت اصلي اين فرآيند نسبت به جوش كاري قوس الكتريكي دستي ، سرعت بيشتر و نرخ رسوب بالاتر مي باشد كه اساساً مربوط به پارامترهاي زير ميباشد :

الف) تغذيه سيم بطور مداوم است. بطوري كه نياز به وقف جوش كاري جهت تعويض الكترود نمي باشد. در صورتي كه جوش كاري با الكترود دستي نياز به توقف براي تعويض الكترود مي باشد.

ب) در اين فرآيند نياز به برطرف كردن سرباره از سطح جوش نمي باشد(بجز FCAW)

زيرا سرباره اي وجود ندارد. در صورتي كه در جوش كاري با الكترود دستي ، سرباره بايستي از سطح جوش برطرف گردد.

ج) استفاده از سيم جوش با قطر كمتر نسبت به الكترود جوش كاري دستي در اين فرآيند به شدت جريان بيشتري نياز است و در نتيجه نرخ رسوب جوش بيشتري انجام مي گيرد.

د) در اين روش هيدروژن كمتري جذب فلز جوش مي شود كه براي فولادهاي حساس به ترك ئيدروژني امري مهم مي باشد.

و) امكان جوشكاري ورقهاي كمتر از 2 ميليمتر وجود دارد.

ه) اين فرآيند قابل اتومات شدن مي باشد.

ز) آموزش جوش كاري در اين فرآيند نياز به زمان كمتري دارد.

معايب فرآيند ميگ ، مگ :

الف) تجهيزات جوش كاري اين فرآيند پيچيده تر بوده ، قيمت بالاتري داشته و كمتر قابل حمل و نقل مي باشد.

ب) در اين فرآيند مشعل بايستي همواره به سطح قطعه كار نزديك باشد بنابراين جوش كاري محل هايي كه دسترسي به آن مشكل است ، قابليت جوش كاري ميگ ، مگ را نسبت به روش الكترود دستي كمتر مي نمايد.

ج) در اين فرآيند احتمال ترك در جوش كاري فولادي قابل سخت شدن وجود دارد چون سرباره اي وجود ندارد تا سرعت سرد شدن را كاهش دهد.

د) در جوش كاري ميگ ، مگ نياز به حفاظت قوس در مقابل جريان باد مي باشد. زيرا وزش باد باعث پراكنده شدن گاز محافظ از سطح حوضچه جوش و در نتيجه آلودگي فلز جوش مي گردد.

قابليت كار :

در تمام فرآيندهاي ميگ ، مگ سيم جوش بطور اتوماتيك از ميان مشعل با سرعت از پيش تنظيم شده اي ، خارج مي شود. به همين خاطر اين فرآيند نمي تواند بعنوان فرآيند دستي باشد و بيشتر صورت نيمه اتومات و اتوماتيك (با ماشين يا ربات) مورد استفاده قرار مي گيرد. در جوش كاري نيمه اتوماتيك ، تجهيزات دستگاه فقط سرعت سيم جوش را كنترل نموده و مشعل توسط جوش كار هدايت مي گردد. شروع و توقف سيم جوش ، گاز محافظ ، جريان الكتريكي توسط جوش كار كنترل مي شود. در جوش كاري ماشيني ، تجهيزات كاملاً مكانيزه هستند و جوش كار فقط كنترل ظاهري جوش را بر عهده دارد. در جوش كاري اتوماتيك تجهيزات و دستگاه كاملاً مكانيزه بوده و بطور اتوماتيك كنترل مي شود. بطوري كه جوش كار هيچ نقشي در انجام كار ندارد.

فلزات مورد جوش كاري :

فرآيند MIG اولين بار براي جوش كاري آلياژهاي آلومينيوم و منيزيم و فولاد زنگ نزن بكار گرفته شد. اين فرآيند مي تواند اكثر فلزات و آلياژها را جوش كاري نمايد و از نظر اقتصادي نيز مقرون به صرفه مي باشد.

طبيعت اين فرآيند حكم مي كند كه اكثر فلزات و آلياژها را با آن جوش كاري نمود. بهر حال مناسبت اين فرآيند براي بعضي از فلزات بيشتر است و بندرت اتفاق مي افتد كه نتوان فلزي را با آن جوش كاري نمود. با اين روش مي توان انواع فولادهاي كربني ، فولاد كم آلياژ فولاد زنگ نزن ، آلياژهاي مقاوم به حرارت ، آلومينيوم و آلياژهاي آن ( سری 3000و5000و6000) مس و آلياژهاي آن و آلياژهاي منيزم را به آساني جوش كاري نمود. فلزاتي كه با روش ميگ قابليت جوش كاري داشته ولي نياز به روش و شرايط خاصي دارند عبارتند از فولادهاي استحكام بالا ، آلياژهاي آلومينيوم سري 2000 و 7000، آلياژهاي مس كه درصد زيادي فلز روي دارند مثل برنز منگنزدار ، چدن ، فولاد منگنزدار آستنيتي ، تيتانيم و آلياژهاي آن و فلزات دير گذار مي باشند. جوش كاري اين فلزات به روش ميگ ممكن است نياز به پيش گرمايي ، عمليات حرارتي بعد از جوش كاري ، استفاده از سيم جوش

مخصوص و استفاده از گاز محافظ در محدوده وسيعي از اطراف جوش مورد احتياج باشد. فلزاتي كه نقطه ذوب كمي دارند مثل سرب و قلع نمي توانند به روش ميگ جوش كاري شوند. براي جوش كاري فلزات روكش شده با روي ، كادميم ، قلع ، سرب بايستي در اطراف اتصال روكش فلزي كاملاً برداشته شود و پس از جوش كاري در صورت نياز مجدداً روكش كاري شود.

ضخامت فلزات مورد جوش كاري :

جوش كاري ميگ ، مگ مي تواند به طور موفقيت آميزي براي ضخامت هاي مختلف مورد استفاده قرار گيرد. ورقهايي به ضخامت 0.5 ميليمتر مي تواند با روش ميگ ، مگ جوش كاري شود. اگر چه حداكثر ضخامت براي جوش كاري ميگ ، مگ مشخص نيست ، ولي براي جوش كاري قطعات ضخيم تر از 12 میلیمتر  مي توان از ساير فرآيندهاي جوش كاري نظير زير پودري و جوش كاري فلاكس كورد استفاده نمود

حالت جوش كاري :


فرآيند ميگ ، مگ مثل اكثر فرآيندهاي جوش كاري قوسي در همه حالات قابل استفاده مي باشد.

اصول كار :

نحوه جوش كاري ميگ ، مگ بطور قابل ملاحظه اي با جوش كاري قوس الكتريكي دستي متفاوت است. روكش الكترود در جوش كاري قوسي با الكترود دستي داراي مواد اكسيد زدا و بعضي عناصر آلياژي است كه كيفيت و سالم بودن جوش و خواص مكانيكي آن كمك مي كند.

روپوش الكترود علاوه بر ايجاد سرباره كه سطح جوش را محافظت مي كند. در هنگام سوختن ، گاز محافظتي بوجود مي آورد كه عناصر مضر هوا را از اطراف جوش به كنار مي زند. روكش با ايجاد يون هاي كه به پايداري قوس كمك مي كند ، مي تواند قوس را كنترل نمايد و در انتقال فلز در حالات مختلف جوش كاري تأثير گذار باشد.

در جوش كاري ميگ ، مگ تمام اهداف مشترك بوده اما با يك اختلاف جزيي بدست مي آيد. اولاً قوس مطلوب با كنترل نسبي ولت ، آمپر با گاز محافظ مصرفي بدست مي آيد. دوم عناصر فلزي كه ميل تركيبي بيشتري به عنصر اكسيژن نسبت به فلز آهن دارند ، جهت اكسيد زدايي ، خواص مكانيكي و فيزيكي مطلوب و جوش سالم به سيم الكترود اضافه مي شوند. در نهايت اكسيژن توسط عناصر موجود در سيم جوش در فعل و انفعالات قوس و حوضچه مذاب جذب مي شود

تجهيزات مورد نياز :

١- منبع نيرو : كه ولتاژ مناسب را براي تشكيل قوس و آمپر لازم را براي ذوب فراهم كند.

٢- سيستم تغذيه سيم : كه سيم جوش را با يك سرعت ثابت به حوضچه جوش تغذيه نمايد.

٣- سيستم گاز محافظ : عمل محافظت حوضچه جوش را از تأثير عناصر مضر هوا انجام دهد.

٤- مشعل (تورچ ) :  جريان الكتريكي ، گاز محافظ و سيم جوش را به حوضچه جوش برساند

منبع نيرو:

در جوشكاري ميگ, مگ از دستگاههاي ولتاژ ثابت و تنها از جريان مستقيم با قطبيت معكوس DCRP مي توان استفاده نمود. تنها يك استثنا وجود دارد و آن استفاده از قطبيت مستقيم DCSP  در بعضي موارد خاص براي سيم جوش هاي تو پودري (FCAW) مي باشد. منابع نيرو بايستي قابليت تنظيم ولتاژ را در محدوده كاري مناسب فراهم نمايند. در بعضي از دستگاهها, تنظيم ولتاژ توسط كليدهاي پله اي و در بعضي از دستگاهها توسط پتانسيو متر بصورت پيوسته تنظيم مي گردد. دستگاههاي نوع دوم بهتر و گرانتر مي باشند.

در هنگام خريد دستگاه بايستي سيكل كاري دستگاه را مورد توجه قرار داد ميزان سيكل كاري را مي توان روي يك برچسب فلزي كه به دستگاه متصل شده, بدست آورد.

مولدهاي برق ولتاژ ثابت داراي يك شيب در منحني ولت – آمپر مي باشند. كنترل شيب براي ثبات قوس بكار مي رود و در آمپرهاي پايين و انتقال مذاب بصورت اتصال كوتاه كاربرد دارد. ضريب خود القايي (اندوكتانس) نيز در دستگاه ولتاژ ثابت وجود دارد. ضريب خود القايي در جوشكاري با جريان پايين و انتقال اتصال كوتاه, نوسانات سريع جريان را مهار نموده و در نتيجه باعث پاشش كمتر جرقه و سطح جوش بهتر مي گردد.

چنانچه ضريب خود القايي كم باشد, سيم الكترود بداخل حوضچه جوش فرو مي رود و عمل اتصال كوتاه صورت مي گيرد. با اين عمل جريان جوشكاري سريعاً افزايش يافته و باعث انفجار مذاب و پاشش زياد جرقه به اطراف مي گردد. اگر ضريب خود القايي زياد باشد جريان اضافي به مدار اعمال شده و طول قوس را زياد و طول الكترود را كوتاه مي كند.

براي تنظيم ضريب خود القايي در جلوي دستگاه چندين فيش اتصال وجود دارد كه به صورت تجربي ضريب خود القايي مناسب بايد تنظيم گردد.


جوش کاری میگ مگ(بخش دوم)


منابع نيرو در جوش كاري

منابع نيرو در جوش كاري POWER GENERATORS IN WELDING


دستگاه‌هاي جوش كاری  جريان الكتريكي مورد نياز براي تشكيل قوس الكتريكي را تامين می‌نمايند. دستگاه‌هاي جوشكاري به دو دسته تقسيم می‌گردند.

الف- مولدها ب- مبدلها

الف- مولدها : دستگاهی جوش كاري از نوع مولد جريان مورد نياز را خود توليد نموده و معمولا در مكانهايي كه دسترسي به برق شهري نباشد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

براي مثال براي جوش كاري خطوط لوله بين شهري و انجام جوش‌كاري در سايتها از دستگاه مولد استفاده می‌گردد. دستگاه‌هاي مولد عبارتند از موتورژنراتور ديزلي و بنزيني البته يك دستگاه مولد ديگر كه به دينام معروف است نيز وجود دارد كه توسط يك موتور الكتريكي سه فاز كه با يك دينام كوپل شده است جريان مورد نياز جوش كاري را توليد می‌نمايد. اين دينام‌ها با پيدايش دستگاهاي ركتيفاير تقريباً از رده خارج شده اند پس مولدها عبارتنداز:

1-موتور ژنراتوري احتراقي (بنزيني و گازوييلي)

2-موتور ژنراتور الكتريكي(دينام)

ب- مبدل ها

دستگاههاي مبدل جريان الكتريكي برق شهر را به جريان مورد نياز جوش كاري تبديل مي‌نمايند اين دستگاه‌ها عبارتند از دستگاه ترانسو،  دستگاه ترانس ركتيفايردار و دستگاه اينونتر در دسته‌بندي ديگري می‌توان دستگاه‌هاي جوش‌كاري را به صورت ذيل نشان داد.

دستگاه ترانسفورماتور :

ترانس بعنوان يكي از اصلي‌ترين قسمتها در دستگاه‌هاي مبدل می‌باشد. ترانس از يك هسته آهني و دو سيم پيچ به نام هاي سيم پيچ اوليه و ثانويه تشكيل شده است. هر دو سيم پيچ بر روي هسته پيچيده شده‌اند و سيم پيچ اوليه با تعداد دور زياد سيم و قطر نازك تر به برق شهر وصل شده و سيم‌پيچ ثانويه با تعداد دور كمتر و قطر ضخيم تر به خروجي دستگاه متصل می‌باشد.

ترانس‌هاي جوش‌كاري از نوع كاهنده ولتاز و افزاينده آمپر مي‌باشند.

مقدار ولتاژ در سيم پيچ ثانويه به نسبت به تعداد سيم پيچ‌ها بستگي دارد و از رابطه زير به دست می‌آيد.

ولتاژ اوليه = تعداد دور سيم پيچ اوليه

ولتاژ ثانويه تعداد دور سيم پيچ ثانويه

برای كنترل تنظيم جريان خروجي از تجهيزات مكانيكي يا الكتريكي استفاده می‌گردد كنترل كننده‌هاي مكانيكي عبارتند از :

الف- اتصال يك سري مقاومت قابل تغيير به مدار خروجي

ب- استفاده از هسته اصلي دو تكه كه با يك پيچ فاصله آن قابل تنظيم باشد.

ج- استفاده از يك هسته فرعي در وسط هسته اصلي كه با يك پيچ حركت آن تنظيم می‌گردد.

د- استفاده از يك هسته پيچ كمكي كه بر روي يك هسته آهني ديگر پيچيده شده و داراي انشعابات مختلفي است.

و-استفاده از سيم پيچ‌هاي متحرک

دستگاه ترانس ركتيفايردار :

اين دستگاه از ترانس و يكسو‌كننده تشكيل شده است جريان خروجي متناوب ترانس وارد يكسو‌كننده و به جريان مستقيم تبديل می‌شود. براي حصول جريان مستقيم صافتر از ترانس‌های سه فاز استفاده می‌شود.

دستگاه اينورتر :

نسل جديد دستگاه‌های جوشكاری دارای سيستم‌هاي اينورتری می‌باشند كه موجب سبكي وزن و قابليتهاي الكترونيكي زياد می‌باشند در اين دستگاه‌ها برق ورودي ابتدا يكسو شده سپس ترانزيستور به جريان متناوبي با فركانس بالا تبديل می‌گردد. سپس جريان متناوب فركانس بالا وارد ترانس شده و سپس به جريان مستقيم يكسو تبديل می‌گردد و مورد استفاده قرار می‌گيرد. با افزايش فركانس برق ورودي ترانس ها ابعاد ترانس كم می‌شود. و همين امر باعث سبكی وزن دستگاه هاي اينورتردار می‌شود.

موتور ژنراتورها :

در موتور ژنراتورها يك موتور احتراقي يا الكتريكي ژنراتور را به حركت در آورده و جريان مورد نياز براي جوش‌کاری توليد می‌شود بسته به طراحي ژنراتور خروجي جريان مي تواند DC یا AC  و يا با قابليت خروجي هر دو جريان باشد.

علامت شناسايي دستگاه‌ها :

بر روي دستگاه‌ها يك پلاك آلومينيومی وجود دارد كه اطلاعات مختلفي روي آن حك شده است يكي از موارد شناسايي نوع دستگاه مورد استفاده مي‌باشد.

در دستگاه‌های جوش‌كاري تيگ كه نياز به هر دو جريان متناوب و مستقيم می‌باشد و همچنين براي جوش‌كاري به روش قوس الكتريكي دستي كه در آمپرهاي بالا امكان ايجاد وزش قوس وجود دارد از اين نوع دستگاه استفاده می‌گردد.

دستگاه موتور ژنراتور :

اين نوع دستگاه به صورت زير مشخص می‌گردد

در صورتي كه خروجي ژنراتور جريان مستقيم باشد علامت آن

و در صورتي كه خروجي ژنراتور جريان متناوب باشد علامت

موتور ژنراتور داراي ركتيفاير با علامت شكل سمت چپ و موتور ژنراتور با خروجي مستقيم و متناوب به صورت شكل سمت راست است.

دستگاه اينورتر :

علامت مشخصه آن

(دو دايره در داخل هم به معني سيم پيچ اوليه و ثانويه مي باشد)

جريان ورودي ترانس برق متناوب و خروجي آن نيز برق متناوب مي‌باشد. دستگاه ترانس با جريان تك فاز و يا دو فاز مورد استفاده قرار می‌گيرد. تعدادفاز ورودي بصورت عددي يا خط كج در سمت چپ مشخص می‌گردد.

دستگاه ركتيفاير :

دستگاه ترانس ركتيفايردار در اصل همان دستگاه ترانس بوده كه مجهز به سيستم يكسوكننده جريان در مسير خروجي ترانس مي باشد و با علامت زير مشخص می‌گردد.

دستگاه ترانس ركتيفايردار به برق سه فاز متناوب متصل شده و خروجي آن جريان مستقيم مي باشد. البته دستگاه ترانس ركتيفايرداري هم وجود دارد  که دارای خروجی هر دو جریان DC و AC باشد که با این علامت مشخص می‌گردد.

دستگاه جوش اینورتر تیگ- جوش لوله آلومینیوم Fronius-Tigwelding-pipeline

مشعل‌های تيگ و الکترودها

در مقاله جوشکاری به روش تیگ خواندیم براي انجام جوشكاري GTAWچهار جزء تشكيل دهنده زير امری اساسی می‌باشند:

١- منبع نيرو 2- مشعل 3- الكترود 4- گاز محافظ

در ادامه مطلب قبل، به بررسی مشعلهای تیگ، الکترودها و گازهای محافظ می پردازیم

شعله‌هاي جوشكاري:

مشعل‌های(تورچ) تيگ، الكترود تنگستنی را كه رساناي جريان الكتريكي به قوس است را در خود نگه می‌دارد همچنين عامل رساندن گاز محافظ به منطقه قوس و حوضچه مذاب مي‌باشد. مشعل ها با توجه به ظرفيت حمل حداكثر جريان جوشكاري بدون گرم شدن زياد سنجيده مي شوند و تقسيم‌بندي ظرفيت حمل جريان مشعل‌ها درجدول آمده است.

بيشتر مشعل‌ها با توجه به تطابق آنها با درجه و سايز الكترود در مدل‌ها و اندازه و سايز مختلفي طراحي شده است. بيشتر مشعلهايی كه كاربرد دستي دارند داراي زاويه سر مشعل 120 درجه (زاويه بين الكترود و دسته مشعل) می‌باشند. همچنين مشعل‌هايی با زاويه سر قابل تنظيم و مشعلهاي مستقيم (مدادي) و با زاويه سر 90 درجه نيز وجود دارند.

اغلب مشعلهای تيگ دستي داراي كليد يا شير خروجي گاز بر روي دسته مشعل بوده و براي كنترل جريان الكتريكي و جريان گاز محافظ بكار مي‌روند.

مشعلهايي كه براي جوشكاري تيگ ماشيني يا اتوماتيك هستند معمولا بر روي دستگاه يا ربات نصب

 مي‌شوند و در مسير اتصال به مشعل حركت طولي و عرضي مي‌دهند و در بعضي موارد فاصله مشعل با سطح كار را نيز تغيير مي‌دهند.

مشعلهاي با گاز خنك شونده (هوا خنك ) :

حرارت توليد شده در مشعل در هنگام جوشكاري توسط سيستمهاي آب خنك يا هوا خنك دفع مي‌شود. در اين مشعلهاي هواخنك عمل خنك شدن توسط گاز محافظ خنكي كه از ميان مشعل عبور مي نمايد انجام مي شود. ظرفيت حمل بار الكتريكي مشعلهاي گاز خنك پايين بوده و حداكثر تا 200 آمپر جريان مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

مشعلهای آب خنك :

مشعلهای آب خنك توسط جريان آبي كه از داخل سر مشعل جريان دارد خنك مي‌شوند. آب خنك كننده از ميان شيلنگ ورودي وارد مشعل می‌شود و در ميان مشعل به گردش در مي آيد و از شيلنگ خروجي خارج مي‌شود. كابل جريان الكتريكي از منبع نيرو تا مشعل معمولا از ميان شيلنگ خروجي آب خنك كننده مي‌گذرد. مشعلهاي آب خنك براي استفاده با جريان جوشكاري بالاتري نسبت به مشعلهاي هوا خنك و در يك سيكل كاري مداوم طراحي شده اند.

بطور معمول مي توان از شدت جرياني تا 500 آمپر استفاده نمود هرچند در بعضي مشعلها تا 1000 آمپر ظرفيت حمل بار وجود دارد. در بيشتر جوشكاري‌هاي ماشيني و اتوماتيك از مشعلهاي آب خنك استفاده مي‌گردد. مشعلهاي آب خنك گرماي خود را به آبي مي دهند كه از ميان آنها جريان دارد و خنك مي‌شوند.

آب در يك سيتم بسته كه شامل پمپ و يك رادياتور خنك كننده و مخزن مي باشد جريان دارد و گرماي جذب شده از مشعل را به محيط منتقل مي‌نمايد. ظرفيت اين سيستم تا 50 گالن مي باشد. با اضافه كردن ضديخ مي توان از يخ زدگي و خوردگي سيستم جلوگيري نمود. ضد يخ عمل روغنكاري پمپ را نيز فراهم مي‌آورد.

قطعات مشعل(تورچ) :

الكترود گير (Collet):

الكترود تنگستني توسط الكترود‌گير در مشعل نگه داشته مي‌شود. قطر الكترود گير بايد با قطر الكترود مصرفي برابر باشد. جنس اين گيره‌ها معمولا  . از مس مي باشد. وقتي كه دنباله(Cap) مشعل در جاي خود محكم مي‌شود بر روي الكترود گير فشار وارد نموده و الكترود را محكم نگه خواهد داشت.

به منظور انتقال مناسب جريان الكتريكي و خنك شدن الكترود تنگستني، اتصال خوب بين الكترود و قطر خارجي و داخل الكترود گير ضروري است.

نازل گاز :

گاز محافظ توسط نازل كه بر روي مشعل بسته مي شود بر روي منطقه جوش متمركز مي‌شود. نازل گاز از مواد مختلف ضد حرارت، در شكلهاي مختلف، قطر و طولهاي مختلف ساخته مي شود. نازلها به مشعل پيچيده شده يا به روش اصطكاكي جا زده مي‌شود.

جنس مواد نازلها :

نازلها از سراميك، فلز، سراميك با روكش فلزي و كوارتز ممكن است ساخته شوند. نازلهاي سراميكي ارزانترين و پركاربردترين نازلها هستند. اما شكننده بوده و اغلب بعد از مدتي كاركردن، بايد تعويض شوند. نازل‌هاي كوارتزي شفاف و شيشه اي بوده و اجازه ديد بهتري از قوس و حوضچه مذاب را ميدهند. اگرچه بخار فلزات كه از حوضچه جوش بلند مي شود مي تواند باعث مات شدن نازل شود. نازلهاي كوارتزي نيز بسيار شكننده مي‌باشند.

نازلهاي آب خنك فلزي طول عمر بيشتري دارند و بيشتر براي جوشكاري ماشيني و اتوماتيك و جائي‌كه جريان جوشكاري از 250 آمپرتجاوز مي‌كند، استفاده می‌شود. نازل‌هاي سراميكي كه داراي يك حلقه آلومينيومی در انتهاي سطح بيرونی می‌باشند حرارت را سريعتر به محيط منتقل نموده و نسبت به نازلهاي سراميكي معمولي داراي طول عمر بيشتري می‌باشند. قطر نازل با توجه به حجم گاز محافظ و پوشش گازي نياز به انتخاب می‌شود.

اگر مقدار جريان نسبت به قطر نازل مصرفي بيشتر باشد باعث اغتشاش و تلاطم در گاز خروجي شده و راندمان محافظت كم می‌شود. مقدار جريان گاز بالا بدون اغتشاش و تلاطم به نازل با قطر بزرگتري نياز دارد. مقدار گاز خروجي زياد برا شدت جريان هاي بالا و وضعيتهاي غير از حالت تحت ضروري ميباشد . انتخاب سايز و اندازه نازل، به قطر الكترود، شكل طراحي اتصال، جنس فلز پايه، نوع گاز مصرفي و آمپر مصرفي بستگي دارد. استفاده از نازل كوچكتر براي اتصالات شيار باريك ديد بهتري از حوضچه را مهيا می‌كند. اگر چه استفاده از نازلهاي خيلي كوچك ممكن است باعث تلاطم و آشفتگي و فشار گاز خروجي شود و همچنين استفاده از نازلهاي خيلي كوچك در اثر حرارت قوس الكتريكي مي تواند باعث ذوب و خوردگي لبه نازل شود.

نازلهای بزرگ حفاظت و پوشش گاز محافظ بهتري را نتيجه می‌دهد. مخصوصا براي جوشكاري فلزات فعال نظير تيتانيوم بايستي از نازلهاي بزرگتر استفاده شود.

نازلها از نظر طول به شكل هندسي اتصال جوش و فاصله مورد نياز بين نازل و جوش بستگي داشته و در اندازه هاي مختلفي در دسترس می‌باشد.

نازلهاي بلندتر عموما جريان گاز محافظ خروجي بهتري بدون تلاطم و متمركز ايجاد می‌كنند. اكثر نازلهاي گاز به شكل استوانه اي بوده و در بعضي ازنازلها در مقطع انتهايي بصورت مخروطي می‌باشد. براي به حداقل رساندن آشفتگي و تلاطم گاز محافظ نازلهايي كه در قسمت مياني بصورت كروي ميباشد، وجود دارد. همچنين نازلهايي وجود دارد كه دهانه انتهايي آن بصورت صاف و كشيده بوده كه براي جوشكاري تيتانيوم مناسب می‌باشد.

الكترودها :

در فرايند GTAWواژه تنگستن دلالت بر عنصر خالص تنگستن و انواع آلياژهاي آن كه به عنوان الكترود مورد مصرف قرار می‌گيرد دارد. از آنجا كه اين نوع الكترودها در روند كار ذوب نمی‌شوند يا انتقال پيدا نمی‌كنند چنانچه فرايند به نحو خوبي اجرا شود، الكترود در طول كار مصرف نمي شود. در ساير فرايندهاي جوشكاري مانند SMAW,GMAW,SAW الكترود فلز پركننده محسوب می‌شود.

وظيفه الكترود تنگستني تامين گرماي مورد نياز جوشكاري به عنوان يكي از پايانه هاي الكتريكي قوس است. نقطه ذوب تنگستن 6170 درجه فارنهايت يا 3410 درجه سلسيوس می‌باشد. با رسيدن به اين درجه حرارت بالا تنگستن حالت ترمويونيك (يون حرارتي) پيدا كرده و تبديل به منبع غني الكترون می‌شود. مقاومت حرارتي عامل بالا رفتن دما تا اين حد است. نوك الكترود سريعا ذوب می‌شود.

در واقع نوك الكترود از بخشي كه بين الكترود و قسمت بيروني و خنك الكترود گير قرار دارد خنک‌تر می‌باشد.

سايز الكترودها وظرفيت جريان :

سايز و محدوده جريان الكترودهاي تنگستن و تنگستن توريم دار(توريم يك عنصر راديواكتيو ونرم چكش خوار است) و قطرهاي پيشنهادي براي سرببوريهاي گاز محافظ را در جدول صفحه پيشين مشاهده نموديد. اين جدول راهنماي مفيدي در كاربردهاي خاص شامل سطوح جرياني متفاوت و انواع منابع تغذيه مي باشد.

استفاده از جريانهاي قويتر از آنچه در مورد سايز الكترود و شكل نوك الكترود توصيه شده است باعث فرسايش و ذوب شدن تنگستن مي شود. ممكن است ذرات تنگستن به داخل حوضچه مذاب افتاده و باعث بروز نقص در كار شوند. استفاده از جريانهاي بسيار ضعيف نيز سبب ناپايداري قوس مي شود.

لازم است براي جريان مستقيم الكترود مثبت(DCEP) از الكترودهاي قطورتري استفاده شود تا سطح جريان مورد مصرف را پوشش دهد. چراكه نوك الكترود نه تنها بخاطر تبخير الكترونها خنك نمي شود بلكه به خاطر ضربات الكترون ها گرم نيز خواهد شد. بطور كلي مقدار جرياني كه الكترود مثبت مي تواند تحمل نمايد تنها 10 % مقدار جرياني است كه الكترود منفي با آن كار مي كند. هنگام استفاده از جريان متناوب، نوك الكترود در سيكلهاي منفي الكترود، خنك و در سيكلهاي مثبت الكترود گرم مي شود. لذا مقدار جرياني كه يك الكترود در جريان AC مي تواند انتقال دهد بين حالت الكترود DCEP و DCENقرار دارد. بطور كلي جريان DCEP تا 50% كمتر از مقدار جريان الكترود منفي DCEN است.

الكترودهاي گروه EWP

الكترود خالص تنگستنEWP شامل حداقل 99.5% تنگستن و بدون هيچگونه آلياژ افزودني مي باشد. ظرفيت انتقال جريان الكترود تنگستن خالص كمتر از الكترودهاي آلياژدار مي باشد. از الكترودهاي تنگستني خالص بيشتر براي جوشكاري آلياژهاي منيزيم و آلومينيوم با جريان متناوب AC استفاده مي شود. نوك اينگونه الكترودها صاف و تميز و گرد است و موجب ايجاد قوسي پايدار مي شود. از آنها مي توان با جريان مستقيم DCاستفاده نمود. اما خصوصيات شروع برقراري و پايداري قوس در اين حالت بخوبي الكترودهاي توريم دار يا سريم دار و يا لانتان دار نخواهد بود.

الكترودهاي گروهEWTh

گسيل يون حرارتي )ترمويونيك ( در تنگستن پس از آلياژ شدن با مقداري اكسيدهاي فلزي كه نقش چنداني در كار ندارند، بهبود مي يابد. بنابراين الكترودها بدون بروز هرگونه نقصي مي توانند سطوح جريان بالاتر را نيز كنترل نمايند. جهت جلوگيري از بروز اشتباه در شناسايي اين الكترودها و ساير اكترودهاي تنگستني، آنها داراي كد‌بندي رنگي هستند.

دو نوع الكترود تنگستن توريم دار در بازار موجود است. الكترودهاي EWTh-1  و EWTh-2 اين الكترودها شامل 1 و 2 درصد اكسيد توريم(تریا ThO2 ) هستند. كه به نسبت مساوي در تمام طول الكترود پراكنده شده اند. الكترودهاي توريم دار تنگستن در بسياري جهات از الكترودهاي تنگستن خالص بهتر هستند. ظرفيت انتقال جريان تريا (ThO2 ) 20% بالاتر،طول عمر آنها بيشتر و مقاومت در برابر جذب آلودگي و ناخالصي ها در آنها بيشتر و مقاومت در برابر جذب آلودگي و ناخالصي ها در آنها قويتر مي باشد. در اين نوع الكترودها، استارت قوس راحت تر است و قوس حاصله، از قوس الكترودهاي تنگستني خالص يا زيركنيوم دار پايدار تر و استوار تر است. الكترودهاي EWTh-1,2 برای کاربرد‌های DCEN طراحي شده اند. در طول جوشكاري، نوك اين الكترودها تيز باقي مي ماند كه اين حالت مخصوصا براي جوشكاري فولاد ايده آل است. معمولا از آنها در جريان متناوب استفاده نمي شود چراكه حفظ گردي نوك الكترودها كه يكي از ضروريات جوشكاري با جريان AC است بدون ايجاد شكاف روي الكترود ممكن نيست. توريم يك ماده راديواكتيو بسيار ضعيف است. مقدار راديواكتيو موجود در اين ماده خطري براي سلامتي انسان ندارد. اما چنانچه جوشكاري در محيطي بسته و براي مدت زماني طولاني انجام شود بايد اقدامات پيشگيرانه مانند تهويه هوا درنظر گرفته شود. گروه EWTh-3 گروه منسوخ شده الكترودهاي تنگستن مي باشد. اين الكترودها داراي قطعات طولي يا محوري شامل 10% تا 20% اكسيد توريم مي باشد. مقدار متوسط اكسيد توريم موجود در اين الكترودها 35% تا 55% درصد است. با پيشرفت هايي كه در زمينه پودرهاي آهني و صنايع متالورژيكي صورت گرفت اين نسل از الكترود منسوخ شده و ديگر كاربرد خاصي در صنعت ندارد.

الكترودهاي گروه EWCe

الكترودهاي سريم دار اولين بار در اويل دهه 1920 به بازار امريكا معرفي و به عنوان جايگزيني مناسب براي الكترودهاي توريم دار مطرح شدند. سريم برخلاف توريم، عنصر راديواكتيو نمي باشد. الكترودهاي تنگستني گروه EWCe-2 شامل

2% اكسيد سريم ( سریا CeO 2  ) هستند. در مقايسه با الكترودهاي تنگستني خالص، سرعت تبخير و مصرف اين نوع الكترودها كاسته شده است. اين مزيتها در اكسيد سريم با افزايش مقدار سريا بهبود مي يابند. الكترودهاي گروه EWCe-2

با هر دو نوع جريان مستقيم و متناوب عملكرد خوبي دارند.

الكترودهاي گروه EWLa

الكترودهاي اين گروه تقريبا همزمان با الكترودهاي سريم دار و با دليلي مشابه، يعني نداشتن عناصر راديواكتيو وارد بازار شدند. اين الكترودها شامل 1% اكسيد لانتانيوم (لانتا La2O 3) هستند. مزيتها و خصوصيات اجرايي اين الكترودها بسيار شبيه به الكترودهاي تنگستني سريم دار (گروه EWCe) هستند.

الكترودهاي گروه EWZr

همانطور كه در جدول مشاهده نموديد الكترودهاي زيركونيوم دار تنگستني شامل مقدار كمي اكسيد زيركونيوم(  (ZrO 2

هستند. اين نوع الكترودها داراي خصوصيات اجرايي بين خصوصيات الكترودهاي تنگستني خالص و توريم دار هستند.

الكترودهاي EWZrالكترودهاي منتخب براي جوشكاري ، با جريان ACمي باشند. اين نوع الكترود خصوصيت مطلوب استواري قوس و انتهاي گرد الكترودهاي تنگستني خالص و ظرفيت جريان و شروع قوس مناسب الكترودهاي تنگستني توريم دار را يكجا دارد.

اين الكترودها نسبت به الكترودهاي تنگستني خالص، در مقابل آلودگي و جذب ناخالصيها مقاوم تر هستند و در جوشكاري با كيفيت راديوگرافيكي كه آلودگي تنگستن جوش بايد به حداقل ميزان ممكن رسانده شود، بسيار مناسب مي باشند.

الكترودهاي گروه EWG

الكترودهاي گروه EWG شامل الكترودهاي آلياژي است كه در زمره گروههاي قبلي قرار نمي گيرد. اين الكترودها شامل مقاديري نامعين از اكسيدها يا تركيبات اكسيدي نامعين مي باشند. هدف از افزودن اين اكسيدها، تاثير گذاري روي طبيعت يا خصوصيات قوس، مطابق آنچه كارخانه سازنده تعريف نموده است مي باشد. سازنده بايد ماده يا مواد افزوده و كميتهاي اسمي اضافه شده را مشخص كند. اكنون انواع زيادي از اين نوع الكترودها بصورت تجاري در بازار موجود يا در حال پيشرفت و بهبود كيفيت مي باشند. اين الكتروده شامل مقاديري اكسيد توريم يا اكسيد منيزم مي باشند. اين گروه الكترودهاي سريم دار يا لانتان دار، داراي مقاديري اكسيدهاي متفرقه نيز مي باشند.

شكل نوك الكترود

يكي از متغيرهاي مهم فرايند GTAW، شكل نوك الكترود تنگستني مي باشد. از الكترود تنگستن با شكلهاي نوك متفاوت مي توان استفاده نمود. در جوشكاري با جريانAC نوك الكترودهاي تنگستن خالص يا زيركونيوم دار، گرد مي شود. در جوشكاري با جريان DC معمولا الكترودهاي تنگستني لانتان دار سريم دار يا توريم دار مورد مصرف قرار مي گيرند. نوك اينوگنه الكترودها تخت مي باشد. اشكال هندسي گوناگون نوك الكترودها روي شكل و سايز درز جوش تاثير مي گذارد. بطور كلي هرچه زاويه آنها بزرگتر شود نفوذ افزايش و عرض درز جوش كاهش مي يابد. اگرچه ممكن است الكترودهاي نازكتر با نوك مربعي در جوشكاري DCEN مورد استفاده قرار گيرند ولي الكترودهايي كه نوك مخروطي دارند خصوصيات اجرايي بهتري از خود نشان مي دهند. صرفنظر از شكل نوك الكترود، مهم است كه طرح الكترود نيز با فرايند مورد استفاده سازگار باشد. تغيير در شكل الكترود مي تواند اثرات مهمي روي شكل و سايز درز جوش داشته باشد. لذا طرح نوك الكترود يك متغير مهم جوشكاري است كه بايد در روند گسترش و پيشرفت فرايندهاي جوشكاري مدنظر بوده و مورد مطالعه قرار بگيرد. نوك الكترودهاي تنگستني اكثرا به گرد نمودن سنباده زني يا واكنش هاي شيميايي مهياي كار مي شودكه معمولا در تمام الكترودها يك نوك تيز و مخروطي ايجاد مي گردد.

گرد نمودن (Balling) نوك الكترود

براي جوشكاري با جريان AC كه معمولا با الكترودهاي تنگستن خالص يا زيركونيوم دار انجام مي شود، گرد بودن نوك الكترود براي كار مناسب مي باشد. قبل از استفاده در جوشكاري نوك الكترود مي تواند توسط ضربه زدن روي يك بلوك مسي كه با آب خنك مي شود و يا ساير موادي كه مناسب جوشكاري   DCEP یا AC هستند، گرد شود. جريان قوس به قدري افزايش مي يابد كه نوك الكترود از شدت داغي سفيد مي شود؛ تنگستن ذوب مي شود و قطرات كروي كوچك روي نوك الكترود شكل مي گيرند. بعد از آن جريان به تدريج ضعيف شده و قطع مي گردد و قطرات كروي كوچك روي انتهاي الكترود تنگستن باقي مي گذارد.

سنباده زني (Grinding)

براي ايجاد پايداري بهينه در قوس، سنباده زني الكترود تنگستن بايد در حالتي كه محور الكترود بر محور چرخ سنباده عمود است انجام شود. در طول سنباده زني ممكن است آلودگي يا اجسام خارج روي نوك سنباده بنشيند. لذا براي زدودن اين آلودگي ها، بايد مقداري سنباده نگه داشته شود. جهت بيرون راندن گرد و غبار سنباده كه هنگام سنباده زني الكترودهاي تنگستن لانتان دار در فضاي كار منتشر مي شوند، بايد يك هود در محل نصب شود. الكترودهاي تنگستن لانتان دار، سريم دار و تريم دار به سهولت الكترودهاي تنگستن خالص يا زيركونيم دار، گرد نمي شوند. اگر از اين الكترودها در جريان AC استفاده شود، اغلب ترك مي خورند.

تغيير شكل نوك الكترود توسط واكنش هاي شيميايي

تيز كردن نوك الكترود به طريقه شيميايي بدين گونه صورت مي گيرد؛ قسمت انتهايي الكترود كه از شدت حرارت سرخ شده است را در يك مخزن نيترات سديم غوطه ور مي كنيم. فعل و انفعالات شيميايي بين تنگستن داغ و نيترات سديم سبب مي شود كه دور و نوك الكترود بطور يكنواخت يك شكل خورده شود. تكرار اين كار سبب ايجاد نوكي تيز در الكترود است.

آلودگي الكترود

آلودگي در الكترود تنگستن بيشتر وقتي صورت مي گيرد كه جوشكار تصدفا تنگستن را وارد حوضچه جوش مذاب نمايد يا الكترود تنگستن به سيم جوش اتصال پيدا كند. گاز محافظ نامناسب، جريان گاز ناكافي در طول جوشكاري يا بعد از خاموش شدن قوس نيز مي تواند سبب اكسيد شدن الكترود تنگستني گردد.

آلودگي در الكترود تنگستن بيشتر وقتي صورت مي گيرد كه جوشكار تصادفا تنگستن را وارد حوضچه جوش مذاب نمايد يا الكترود تنگستن به سيم جوش اتصال پيدا كند. گاز محافظ نامناسب جريان گاز ناكافي در طول جوشكاري يا بعد از خاموش شدن قوس نيز مي تواند سبب اكسيد شدن الكترود تنگستني گردد.

ساير منابع آلودگي شامل بخارات فلزي حاصل از قوس، پاشش جرقه و فوران حوضچه جوش به علت تجمع گاز و تبخير ناخالصي هاي سطح كار ميباشد. اگر انتهاي الكترود داراي آلودگي و ناخالصي باشد، روي خصوصيات قوس تاثيرات منفي خواهد گذاشت و ممكن است شاهد آلودگي جوش با تنگستن باشيم. اگر اين اتفاق افتاد روند جوشكاري را بايد متوقف نمود و تا رسيدن به شكل مناسب سنباده زد.

تغذيه كننده (فيدر) سيم جوش

از تغذيه كننده هاي سيم جوش براي اضافه كردن سيم جوش در طول جوشكاري هاي ماشيني و اتوماتيك استفاده مي شود. هم سيم هايي با درجه

حرارت اتاق (سرد) و هم سيم هايي از قبيل گرم شده (داغ) مي توانند در حوضچه مذاب جوش تغذيه شوند. سيم سرد در لبه جلويي و سيم داغ در لبه

پشتي حوضچه مذاب تغذيه مي شوند.

الكترودهاي تنگستن

اندازه هاي استاندارد تنگستن در مقياس ميليمتر(mm):

قطر اسمي:0.5-1-1.6 -2.4 -2-3-4-6-8.4

طول: 50-75-150-175

الكترودهاي تنگستن خالص (W)

مزايا: كم هزينه و ثبات قوس خوب با استفاده از جريان متناوب فيلتر نشده

معايب: خاصيت اشتعال ضعيف، عمر كم، كم ظرفيت براي حمل جريان الكتريسيته

الكترود تنگستن توريم دار (WT)

مزايا: عمر مصرف خوب، مناسب براي شدت جريان بالا، خاصيت اشتعال خوب

معايب: پر هزينه و ثبات قوس ضعيف در صورت استفاده از جريان متناوب فيلتر شده

خطاهاي ناشي از آخالهاي تنگستني در جوش :

در محيط جوش ناخالصي تنگستني اثر مشابهي چون شيارهاي تيز دارد در صورتيكه در سطح جوش قرار بگيرند باعث خوردگي و پيشرفت آن خواهد شد.

تماس الكترود تنگستن داغ با حوضچه جوش

تماس الكترود تنگستن داغ با سيم جوش

جريان بيش از حد الكترود تنگستن در جريان مستقيم الكترود منفي DCSP

جريان بيش از حد الكترود تنگستن در جريان مستقيم با قطبيت معكوس DCRP