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)

welding-school

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)

mig-welding-a-large-pipe

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)

جوشکاری

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

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

دستگاه جوش اینورتر تیگ(آرگون)- Trans Steel 2200 Fronius

جوش كاري به روش تيگ

 TUNGSTEN INERT GAS

آنچه خواهید خواند:

توضيح و تعريف فرايندهای جوش‌کاری تيگ

مزايای فرايند جوش‌کاری تيگ

محدوديتهای فرايند جوش‌کاری تيگ

متغيرهای فرايند جوش‌کاری تيگ

 

جوشكاري با الكترود تنگستني و گاز محافظ GTAW يك فرايند جوشكاري ذوبي بوده و حرارت لازم براي ذوب فلز پايه و سيم جوش مصرفي از طريق تشکیل قوس الکتریکی بین الکترود تنگستنی( غیر مصرفی) و سطح کار ایجاد می‌گردد. در این فرایند برای محافظت قوس الکتریکی، حوضچه جوش و مناطق حرارت دیده اطراف از یک گاز خنثی استفاده می‌گردد. این فرایند می تواند با اضافه کردن و یا بدون فلز پر کننده (سیم جوش) مورد استفاده قرار گیرد.

فرايند جوشكاري GTAW به عنوان يك روش مناسب براي بسياري از صنايع ضروري شده است. زيرا جوش با كيفيت بالا ايجاد مي كند و تجهيزات كمي نياز دارد. هدف اين درس بحث و بررسي اساس فرايند، تجهيزات مورد استفاده و نكات ايمني آن است. در ابتداي دهه 1920 امكان استفاده از گاز هليوم براي محافظت از قوس الكتريكي و حوضچه جوش مطرح شد. در آن زمان هيچ پيشرفتي در اين روش انجام نشد. در جنگ جهاني دوم وقتيكه نياز زيادي به توسعه صنعت هواپيمايي احساس شد به جاي پرچ كردن اتصالات فلزاتي نظير آلومينيوم و منيزيم از جوشكاري تيگ استفاده شد. با استفاده از الكترود تنگستني و ايجاد قوس با جريان مستقيم الكترود منفي، يك منبع گرمايي موثر و با ثبات ايجاد شد. گاز هليوم براي عمل محافظت انتخاب شد چون در آن زمان تنها گاز خنثي اي بود كه به آساني در دسترس بود.

فرايند جوشكاري با الكترود تنگستني و گاز محافظ به جوشكاري تيگ (TIG) معروف شده است. اگرچه اصطلاحات فني انجمن جوش امريكا(AWS) برای این فرایند GTAW می‌باشد. زيرا براي محافظت مي توان تركيبي از گازهايي كه خنثي نيستند را براي كاربردهاي معيني استفاده نمود. از روزهاي نخستين اختراع اين فرايند در تجهيزات آن پيشرفت های زيادی حاصل شده است مخصوصا منابع نيروي جريان براي اين فرايند توسعه يافته‌‌اند. منبع هاي هوا خنك و آب خنك نيز پيشرفته تر شده اند. براي بالا رفتن قابليت انتشار و پخش الكترونها از سطح الكترود تنگستني درصد كمي از عناصر فعال بصورت آلياژ به الكترود تنگستني اضافه شده است كه اين امر باعث بهبود بخشيدن به شروع قوس، پايداري قوس و طول عمر الكترود شده است. گازهاي محافظ مخلوط براي بهتر شدن خصوصيات قوس معرفي شده است. محققان در حال حاضر در تلاش براي بهبود بخشيدن به كنترلهاي اتوماتيك، سنسورهاي كنترل قوس و نفوذ و … مي‌باشند.

توضيح و تعريف فرايندها

در اين فرايند از يك الكترود تنگستني (يا آلياژ تنگستن) مصرف نشدني كه در داخل مشعل قرار گرفته شده است، استفاده می‌گردد. از گاز محافظ كه از سر نازل خارج می‌شود برای حفاظت از الكترود، حوضچه جوش مذاب و جلوگيری از تاثير مخرب بعضی عناصر موجود در هوا استفاده می‌گردد. در اثر عبور جريان از گاز محافظ، يونيزه و رسانا شده و قوس الكتريكی ايجاد می‌گردد. قوس بين نوك الكترود و سطح قطعه كار ايجاد می‌گردد. فلز پايه بوسيله گرما ذوب شده و حوضچه مذاب در يك لحظه كوتاه ايجاد می‌گردد.

مشعل در راستای مسير اتصال به حركت درآمده و باعث ذوب لبه های اتصال به صورت مداوم

می‌گردد. اگر از فلز پركننده براي پر نمودن درز اتصال استفاده شود به داخل حوضچه جوش اضافه

می‌شود. براي انجام جوشكاري GTAWچهار جزء تشكيل دهنده زير امری اساسی می‌باشند:

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

مزايای فرايند جوشكاری تيگ

حاصل اين فرايند، جوش با كيفيت بالا و بدون عيب می‌باشد.

اين فرايند بدون پاشش جرقه می‌باشد در صورتيكه فرايندهای ديگر با پاشش جرقه همراه است.

در اين فرايند قطعات را می‌توان با استفاده از سيم جوش و يا بدون آن جوشكاری نمود.

اين فرايند كنترل عالي در نفوذ جوش پاس ريشه را امكان پذير می‌سازد.

جوشكاری ورق‌های نازك را می‌توان با سرعت بالا انجام داد.

اين فرايند اجازه كنترل دقيق بر روی شكل گرده جوش را می‌دهد.

اين فرايند مي تواند براي جوشكاري اكثر فلزات و همچنين جوشكاري فلزات غير مشابه استفاده شود.

از اين فرايند منبع گرما و افزودن فلز پر كننده بصورت مستقل كنترل مي شود.

اين فرايند در همه حالات قابل اجرا مي باشد.

دود بسيار كمي از فرايند ايجاد مي شود.

محدوديتهای فرايند جوش‌کاری تيگ :

موارد زير برخي از محدوديتهای فرايند جوشكاري تيگ می‌باشد :

-1 نرخ رسوب در اين فرايند كمتر از روشهای ديگر جوشكاری با الكترود مصرف شدنی است.

-2 اين روش نياز به مهارت بالای جوشكاری نسبت به فرايندهای ديگر دارد.

-3 اين روش برای جوشكاری ورقهای ضخيم‌تر از 10 ميليمتر مقرون به صرفه نيست.

-4 در اين روش محافظت مناسب از حوضچه مذاب جوش در محيطی كه باد می‌وزد، مشكل است.

عيوب حاصل از اين فرايند :

اگر الكترود با حوضچه تماس پيدا كند، باعث ايجاد عيب آخال تنگستنی می‌شود.

-2 اگر حفاظت مناسب از نوك فلز پر كننده توسط گاز محافظ صورت نگيرد باعث عيب آخال فلزي در جوش می‌شود.

-3 اين فرايند به آلودگي و كثيف بودن فلز پايه و فلز پر كننده خيلی حساس است.

-4 نشت آب از مشعلهای آب خنك باعث اكسيد شدن و تخلخل در فلز جوش می‌شود.

5-در اين فرايند همانند فرايندهای ديگر، استفاده از جريانDC می‌تواند باعث ايجاد وزش قوس شود.

متغيرهای فرايند جوش‌کاری تيگ :

متغيرهای اين روش عبارتند از : ولتاژ قوس (طول قوس)، شدت جريان، سرعت جوشكاری و گاز محافظ.

مقدار انرژي حرارتی توليد شده توسط قوس الكتريكی به ولتاژ و شدت جريان بستگی دارد. (Q=I2Rtk) مقدار رسوب فلز جوش در واحد طول با سرعت جوشكاری نسبت عكس دارد. قوس الكتريكی با استفاده از گاز هليوم نفوذ بيشتری نسبت به گاز آرگون ايجاد مي نمايد(. بخاطر ولتاژ يونيزاسيون بالاتر گاز هليوم)

شدت جريان الكتريكي :

بطور كلی شدت جريان در قوس الكتريكی نفوذ جوش را كنترل می‌نمايد. همچنين مقدار جريان بر روی ولتاژ قوس نيز تاثير مي گذارد. ولتاژ اين فرايند می‌تواند با جريان مستقيم و جريان متناوب مورد استفاده قرار بگيرد. البته انتخاب نوع جريان به فلزی كه جوش‌كاری می‌شود نيز بستگی دارد. جريان مستقيم با الكترود منفی برای نفوذ زياد و سرعت جوشكاری بالا استفاده می‌شود. مخصوصا هنگامي‌كه از گاز هليوم به عنوان گاز محافظ استفاده ميشود. هليوم گزينه مناسبي براي جوش‌كاری مكانيزه و جوشكاری فلزاتی كه دارای قابليت هدايت حرارتی بالايی هستند می‌باشد. جريان متناوب عمل

تميزكاری كاتدی را فراهم می‌كند. اگر اكسيدهای مقاوم و سخت بر روي فلزات مورد جوشكاری وجود داشته باشد توسط تميزكاري كاتدی برداشته می‌شود و باعث ايجاد جوش سالم و مناسب می‌شود. در اينگونه موارد بايد از گاز محافظ آرگون استفاده شود. زيرا گاز هليوم باعث عمل تميزكاری لايه های

اكسيدی نمی‌شود.. گاز آرگون گزينه مناسبی برای جوش‌كاری دستی با جريان مستقيم و جريان متناوب می‌باشد.

سومين گزينه در منبع نيرو براي جوشكاری استفاده از جريان مستقيم با الكترود مثبت می‌باشد. اين قطبيت به ندرت استفاده می‌شود. زير باعث گرمای بسيار زيادی در نوك الكترود می‌شود كه ممكن است منجر به ذوب شدن آن گردد. جزئيات بيشتر در مورد تاثير قطبيت در بخشهای بعدی توضيح داده می‌شود.

ولتاژ قوس :

مقدار ولتاژ بين الكترود تنگستنی و سطح كار، ولتاژ قوس ناميده می‌شود. ولتاژ قوس متغيری می‌باشد كه تحت تاثير موارد زير می‌باشد :

-1 جريان قوس

-2 شكل و حالت نوك الكترود تنگستني

-3 فاصله بين نوك الكترود وسطح كار

-4 نوع گاز محافظ

طول قوس در اين فرايند بسيار مهم است زيرا بر روي پهنا و عرض حوضچه جوش تاثير می‌گذارد. پهنای حوضچه جوش به طول قوس بستگي دارد به همين خاطر در بيشتر موارد طول قوس مورد نظر بايد كوتاهترين حد ممكن باشد. البته اگر طول قوس بسيار كوتاه باشد احتمال برخورد الكترود و سيم

و شدت DCEN جوش با هم و يا با حوضچه مذاب وجود دارد. يك مورد استثنا وجود دارد و آن در جوشكاری مكانيزه با استفاده از گاز هليوم و جريان جريان زياد امكان فرو بردن الكترود در مذاب و مخفی شدن آن جهت توليد نفوذ عميق امكان پذير می‌باشد. اما بايد بصورت جوشی با عرض باريك و

سرعت زياد انجام شود كه اين تكنيك قوس مخفی ناميده می‌شود. وقتی كه از ولتاژ قوس براي كنترل طول قوس در كاربردهای حساس استفاده ميشود بايد به متغيرهاي ديگر كه بر روي ولتاژ اثر می‌گذارند توجه داشته باشيم. در راس همه عيوب، آخالهاي توسط الكترود و گاز محافظ، تغذيه نامناسب سيم جوش و تغيير دماي الكترود و فرسايش و سائيدگي الكترود قرار دارد.

سرعت پيشروي:

سرعت پيشروي بر روي نفوذ و عرض گرده جوش در جوشكاري تيگ تاثير می‌گذارد. اگرچه تاثير آن بيشتر بر روي پهناي جوش ديده مي شود تا در نفوذ جوش. شرعت پيشروي بخاطر تاثيراتي كه بر قيمت و هزينه دارد بيشتر مورد اهميت مي باشد.

در بعضی موارد و كاربردها، سرعت پيشروی به عنوان يك هدف با متغيرهای انتخاب شده ديگر، براي بدست آوردن ظاهر جوش مورد نظر در همان سرعت تعريف شده است. در موارد ديگر پيشروي ممكن است يك متغير وابسته باشد كه براي بدست آوردن كيفيت جوش و تناسب مورد نياز تحت بهترين حالت ممكن با ديگر متغيرها انتخاب شود. صرف نظر از موارد ديگر هنگاميكه ديگر متغيرها نظير جريان يا ولتاژ براي كنترل جوش تغيير ميكند سرعت پيشروي عموما در جوشكاري‌های مكانيزه ثابت است.

تغذيه سيم جوش:

در جوشكاري دستي، نحوه اضافه كردن فلز پر كننده به حوضچه مذاب بر تعداد پاس هاي مورد نياز و ظاهر تمام شده جوش تاثير مي گذارد.

در ماشينها و دستگاههاي اتوماتيك سرعت تغذيه سيم، مقدار رسوب فلز جوش را به ازاي طول جوش تعيين مي كند. كم كردن سرعت تغذيه سيم

مقدار نفوذ را بالا مي برد و حد فاصل مهره ها را پهن و مسطح مي كند. تغذيه كردن بسيار كند و آرام سيم جوش مي تواند باعث ايجاد خوردگي كناره جوش (Under Cut) ترك در خط مركزي جوش و عدم پر شدن اتصال مي شود. بالا بودن سرعت تغذيه سيم، نفوذ را كم نموده و گرده جوش را محدب مي كند.

تجهيزات مورد نياز:

تجهيزات مورد نياز GTAW شامل منبع نيرو، مشعل، الكترود و گاز محافظ مي باشد. سيستم مكانيزه ممكن است داراي كنترل هاي ولتاژ قوس، نوسان دهنده عرضي قوس و سيستم تغذيه سيم باشد.

اکسی-استیلن

جوشكاري به روش اكسي استيلن

Oxy – gas Welding

جوشكاري اكسي گاز

Oxygen – Fuel Welding

Oxy – Acetylen Welding (OAW)

جوشكاري اكسي گاز يكي از روشهاي جوشكاري قديمي بوده كه به دليل خصوصيات منحصر به فرد خود هنوز در صنعت داراي كاربرد وسيعی  می‌باشد.

جوشكاری اكسی‌گاز به هر نوع احتراق گاز سوختني با اكسيژن كه به عنوان يك منبع گرمايي براي جوشكاري باشد، اطلاق می‌گردد. در اين روش با استفاده از شعله حاصل از سوختن گاز سوختني با اكسيژن كه در سر مشعل ايجاد می‌شود, جهت ذوب فلز پايه و سيم جوش استفاده می‌گردد. در اين روش گاز سوختنی با اكسيژن به نسبت مناسب وارد محفظه اختلاط مشعل شده و پس از مخلوط شدن از سر نازل مشعل خارج شده و محترق می‌شود.

حرارت حاصل از سوختن گازها در صنعت دارای كاربرد گوناگوني می‌باشد كه عبارتند از:

1-جوشكاری2-لحيم كاري نرم و سخت3-برش كاري

4 شيار زني5-صافكاري 6-پيشگرم كردن7-تميز‌کاري سطوح8- فلزپاشي9-سخت‌كاري.

مزاياي جوشكاري اكسي گاز:

١. تجهيزات آن ساده و ارزان قيمت می‌باشد.

٢. قابل حمل و نقل می‌باشد.

٣. براي جوشكاری ورقهای نازك، لوله های جدار نازك و لوله هاي با قطر كم مناسب است.

۴. امكان لحيم كاري نرم و سخت وجود دارد.

۵. درجه رقت آن كم است(Dilution)

معايب جوشكاری گاز:

١. سرعت جوشكاری كم است.

٢. حرارت ورودی به قطعه بالا است.

٣. جوشكاری ورقهای ضخيم به جز در كارهای تعميراتي مقرون به صرفه نمی‌باشد.

۴. خطر پس زدن شعله و امكان انفجار وجود دارد.

۵. همه نوع فلز را نمی‌توان با اين روش جوشكاری نمود.

گازهای مورد استفاده در جوشكاری اكسي گاز:

گازهای مصرفي به دو دسته تقسيم می‌شوند.

١. گاز سوختني

٢. گاز عامل اشتعال

گازهای سوختنی:

گازهای سوختنی كه براي جوشكاری مورد استفاده قرار می‌گيرد . بايد داراي خصوصيات ذيل باشد:

١. دمای شعله حاصل بالا باشد.

٢. سرعت احتراق زياد باشد.

٣. انرژي حرارتی بالايی توليد نمايد.

۴. دارای كمترين اثر مخرب بر روی جوش باشد.

۵. تهيه آن ساده و ارزان باشد.

در بين گازهای موجود گاز استيلن دارای همه خصوصيات ذكر شده می‌باشد و بيشتر در جوشكاری مورد استفاده قرار می‌گيرد. گازهاي ديگر نظير پروپان, گاز طبيعي, گاز متيل استيلن, پروپادين, پروپيلن و … دمای بالايی توليد می‌نمايند.

ولی سرعت احتراق آنها پائين می‌باشد. بعضی از گازها نيز در نسبت مناسب تنظيم شده و برای سوختن دارای خاصيت اكسيدكنندگی براي جوش می‌باشند. گازهای فوق براي برشكاری و لحيم‌كاری و همچنين كارهايي كه نياز به نرخ انتقال حرارتی بالايی نمی‌باشد مورد استفاده قرار می‌گيرند.

 

گاز استيلن 2

گاز استيلن با فرمول شيميائي C2H2 يك گاز هيدروكربني مي باشد كه درصد وزني كربن آن بيشتر از گازهاي هيدروكربني ديگر است.اين گازها بدون رنگ و سبكتر از هوا بوده و داراي بوي نامطبوعي مي باشد. بد بو بودن آن به دليل وجود ناخالصيهايي نظير سولفور هيدروژن و فسفر هيدروژن مي باشد.

گاز استيلن را از تماس آب بر روي سنگ كاربيد به دست مي آورند.

طرز تهيه كاربيد كلسيم (سنگ كاربيد) C2Ca

كاربيد كلسيم با نام تجاري سنگ كاربيد, ماده اوليه توليد گاز استيلن براي مصارف جوشكاري و برشكاري محسوب می‌شود. اين ماده را از تركيب كک (C) با اكسيد آهك  (CaO) توليد می‌نمايند.

عمل تركيب اين مواد در كوره هيا قوس الكترونيكي ويژه در دماي 3000 درجه سانتيگراد صورت مي‌گيرد. فعل و انفعال شيميائي حاصل به صورت ذيل مي‌باشد.

در پايان واكنش, كاربيد كلسيم به صورت مذاب به داخل بوته هاي ويژه ريخته شده و پس از سرد شدن, آن را آسياب نموده و در اندازه هاي مختلف درشبكه‌های آب بندي شده, به بازار عرضه می‌شود.

كاربيد كلسيم به شدت جاذب آب است و به محض رسيدن مختصری رطوبت به آن گاز اسيتيلن متصاعد می‌شود. حتی رطوبت هوا هم با سنگ كاربيد,گاز استيلن توليد می‌نمايد.

هر كيلوگرم سنگ كاربيد در صورت خالص بودن 350 ليتر گاز استيلن توليد می‌نمايد وليكن به دليل همراه بودن با برخي ناخالصيها اين مقدار تا 250 ليتر كاهش می‌يابد.

توليد گاز استيلن

از تماس سنگ كاربيد كلسيم  CaC2با آب, گاز استيلن C2H2 متصاعد مي گردد. واكنش شيميائي حاصل يك فعل و انفعال گرمازا مي باشد. به گونه اي كه از هر كيلوگرم كاربيد كلسيم 400 كيلو كالري گرما توليد مي شود.

 

گاز استيلن در فشار بالاي 2 بار  (30 psi)ناپايدار بوده و خاصيت انفجاري دارد.

بنابراين براي رعايت ايمني لازم است فشار استيلن در مولدها يا خروجي رگلاتورها و لوله هاي انتقال از   15psi   بالاتر نرود.

گاز عامل اشتعال

همه مواد براي سوختن نياز به گاز اكسيژن دارند, به طوري كه بدون اكسيژن هيچ عمل سوختنی انجام نمی‌شود. در هواي اتمسفر 21 % حجمي اكسيژن وجود دارد. گاز اكسيژن را به صورت خالص براي مصارف جوشكاري و برشكاري مورد استفاده قرار مي‌دهند.

طرز تهيه اكسيژن

ابتدا هوا را از صافي هاي ويژه عبور داده تا گرد و غبار, چربي و بخار آن گرفته شود. لذا مراحل ذيل به صورت متوالی انجام می‌گيرد.

1.هوا توسط كمپرسور تا فشار -200bar تحت فشار قرار می‌گیرد.

٢. هوای متراكم شده از داخل كويلهایی عبور نموده و باعث سرمازدگي و در نتيجه تبديل هواي متراكم به مايع مي گردد(. مانند سيستم سرما ساز در يخچالها)

  1. هواي مايع را مجدداً حرارت داده و در-196 درجه سانتی‌گرادگاز نیتروژن جدا شده و در -183 درجه سانتی گراد گاز اکسیژن تبخیر و جدا می‌گردد.

گاز اكسيژن خالص را در داخل كپسول‌ها به صورت فشرده يا به صورت مايع در داخل كپسول‌های مخصوص به بازار عرضه مي‌كنند.

کپسول‌های ذخیره گاز

كپسول اكسيژن:

از آنجائيكه اكسيژن با فشار بالايي در داخل كپسول ذخيره مي گردد, لذا براي ساخت كپسول اكسيژن از فولادي با استحكام

80kg/mm2 استفاده مي‌گردد. اين كپسولها از طريق اكستروژن تهيه شده و بدون درز مي‌باشند. ضخامت ديواره كپسول در حدود 8 تا 9 ميليمتر و ارتفاع آن 1800 ميليمتر مي باشد. وزن خالي كپسول 75 كيلوگرم و گنجايش آن معادل 40 ليتر آب مي باشد (البته كپسولهايي با ظرفيت بيشتر و كمتر نيز وجود دارد). در

قسمت پايين كپسول يك حلقه تبديل دايره به مرجع وجود دارد كه جهت جلوگيري از غلطيدن كپسول در حالت خوابيده مي باشد. به منظور محاسبه حجم گاز موجود در كپسول مي توانيد فشار كپسول را در حجم كپسول ضرب نماييد.

150×40=6000lit = 6m3

كپسول استيلن:

كپسول استيلن از ورق فولادی و به روش جوشكاری ساخته مي شود. به دليل فشار كمتر گاز استيلن, ضخامت ديوار كپسول در حدود 4 تا 5 ميليمتر می‌باشد. متراكم كردن گاز استيلن در فشار بالاي 2bar بسيار خطرناك بوده و امكان انفجار وجود دارد. برای ذخيره سازی بيشتر گاز استيلن در فشار بالاتر, آن را در داخل مايع استن حل می‌نمايند.

مايع استن مي تواند تا 25 برابر حجم خود گاز استيلن را در خود حل نمايد. براي توزيع يكنواخت مايع استن در داخل كپسول و انحلال بهتر گازاستيلن, داخل كپسل استيلن از مواد اسفنجي شكل پر شده است. درصد تخلخل اين مواد در حدود 80 تا 70 درصد مي باشد. كپسول گاز استيلن بايد هميشه به صورت ايستاده مورد استفاده قرار گيرد تا مايع استن از داخل كپسول خارج نگردد.

حجم گاز استن در حالت پر برابر است با:

V=16×25×15=6000lit

فشار كپسول=قابليت انحلال=ليتر استن

از آنجائيكه گاز به صورت حل شده در داخل كپسول می‌باشد, حجم گاز باقيمانده كپسول استيلن را نمی‌توان دقيقاً محاسبه نمود. به طور تقريبي می‌توان حجم كپسول را در فشار و عدد ثابت 10 ضرب نمود و مقدار گاز را محاسبه نمود.

به عنوان مثال: ظرفيت كپسول 40 ليتر, فشار باقيمانده 8bar

40 = حجم گاز موجود ×8×10=3200lit

رابطه فشار با دمای گاز:

فشار گاز داخل كپسول با افزايش دمای محيط, زياد شده و با حذف كاهش دمای محيط, كم می‌شود.

مقدار مجاز گاز خروجی از كپسولهاي اكسيژن و استيلن:

مقدار خروجی گاز استيلن در يك ساعت نبايد از حد زير بيشتر باشد.

الف 900 تا 1000 ليتر در ساعت براي زمان خيلي كم.

ب 500 تا 600 ليتر در ساعت به صورت مداوم.

در غير اينصورت باعث خروج مايع استن به همراه گاز خروجي می‌گردد.

مقدار مجاز خروج گاز اكسيژن بين 1200 تا 1500 ليتر در ساعت مي باشد. در خروجی بالاتر امكان يخ زدگي رگلاتور اكسيژن وجود دارد.

در مواقعی كه نياز به حجم گاز مصرفی بالاتر می‌باشد از سيستم سانترال استفاده می‌شود. در اين سيستم براي هر نوع گاز (اكسيژن يا استيلن) دو سری كپسول در قسمت چپ و راست زماني‌كه گاز در يك طرف مصرف شد, شير آن طرف بسته شده و شير طرف ديگر باز شده و گاز برای مصرف وارد سيستم می‌گردد.

مشعل جوشكاري

وظيفه مشعل جوشكاری اين است كه گاز اكسيژن و گاز سوختنی را به ميزان معينی با هم مخلوط نموده و آن را با سرعت بيشتر از سرعت احتراق گاز از سر مشعل خارج سازد.

مشعل جوشكاري از قسمتهای ذيل تشكيل شده است:

١. شيرهای اكسيژن و استيلن

٢. دسته مشعل

٣. لوله اختلاط

۴. نازل

دو نوع مشعل جوشكاری وجود دارد. نوع اول مشعلهای انژكتوری يا فشار ضعيف و نوع دوم مشعل فشار مساوي می‌باشد.

مشعل انژكتوری

انژكتور در قسمت وسط داراي سوراخ ريزی می‌باشد كه از آن اكسيژن با فشار دو و نیم تا سه بار خارج  می‌شود و در اطراف انژكتور سوراخهایی تحت زاويه براي ورود گاز استيلن با فشار كم (حدود نيم بار) تعبيه شده است. خروج گاز اكسيژن از سوراخ وسط انژكتور و وارد شدن آن در فضايی بزرگتر, ايجاد خلأ نموده و گاز استيلن را با خود به درون محفظه اختلاط می‌كشد و پس از اختلاط گاز اكسيژن و استيلن در محفظه اختلاط از سر نازل براي احتراق خارج می‌شود.

مشعل فشار قوی یا فشار مساوی

در اين نوع مشعل گاز اكسيژن و استيلن تقريباً با فشار مساوي در حدود 0.1 تا 1 بار وارد محفظه اختلاط می گردد. در این مشعل اکسیژن از سوراخ وسط خارج شده و  گاز سوختني از چند سوراخ در اطراف تحت زاويه جهت اختلاط بهتر وارد مي شود و سپس از سر نازل خارج مي شود.

نازل مشعل (سر پيك)

انتخاب مناسب سر بيك به قدرت شعله مورد نياز بستگی دارد. كه به نوع فلز, ضخامت فلز و نوع تكنيك جوشكاري (پيش دستي, پس دستي) مرتبط می‌باشد.

انواع شعله در جوشكاری گاز:

بسته به ميزان گاز سوختنی به گاز اكسيژن, شعله های مختلفي حاصل می‌شوند كه عبارتند از شعله احياء كننده, شعله اكسيد كننده و شعله خنثی.

الف- شعله احياء كننده:

چنانچه نسبت گاز سوختنی به گاز اكسيژن كمتر از يك باشد شعله حاصل احياءكننده بوده و به صورت يك هاله اضافه تر در جلوي هسته آبي مشخص

مي گردد.

در اين شعله مقداري كربن و هيدروژن نسوخته وجود دارد كه مي تواند باعث افزايش كربن در جوشكاري فولاد گردد.

كاربرد شعله احياءكننده:

از شعله احياءكننده قوی برای عمل روكش‌كاری سخت بر روي فولادها استفاده می‌گردد.

از شعله احياءكننده ضعيف‌تر برای لحيم‌كاری و جوشكاری آلومينيوم و ديگر فلزات غيرآهنی استفاده

می‌گردد. استفاده از اين شعله در مواقعی است كه وجود كمی اكسيژن در شعله می‌تواند مشكل‌ساز باشد.

ب- شعله اكسيدكننده:

چنانچه نسبت گاز سوختنی به گاز اكسيژن كمتر از يك باشد شعله حاصل اكسيدكننده می‌باشد در اين شعله مقداری اكسيژن اضافه‌تر وجود دارد كه جوشكاری با آن می‌تواند باعث اكسيد شدن فلز جوش گردد. هسته آبی در شعله اكسيدی روشن‌تر بوده و نوك آن تيزتر می‌باشد.

كاربرد شعله اكسيدكننده:

از شعله اكسيدی قوی برای جوشكاری برنج و آلياژهايی روي استفاده می‌گردد.

از شعله اكسيدی ضعيف‌تر برای جوشكاری فلزاتی كه داراي روكش روی می‌باشند, استفاده می‌گردد.

نحوه تنظيم شعله احياءكننده از شعله خنثی:

در شعله خنثی با افزايش مقدار گاز سوختني و يا كاهش گاز اكسيژن مي توان شعله احياء را ايجاد نمود.

نحوه تنظيم شعله اكسيدي از شعله خنثي:

در شعله خنثی با افزايش مقدار گاز اكسيژن و يا كاهش گاز سوختني مي توان شعله اكسيدی را تنظيم نمود.

محتویات سیلندر گاز اکسی استیلن

محتویات سیلندر گاز اکسی استیلن

منبع:کتاب آموزشی تکنولوژی جوشکاری

 

تکنولوژی جوش- دستگاه جوش اینورتر الکترود صنعتکاران- نمایندگی فرونیوس ایران- Fronius - welding-

شناخت دستگاه‌های جوش‌كاري و چگونگی تنظیم آنها

  • رکتیفایر جوشکاری
  • خصوصیات دستگاه‌هاي جوش‌كاري
  • نحوه راه‌اندازی جوش‌كاري
  • انواع مختلف دستگاه هاي جوش‌كاري
  • مراحل آماده سازی دستگاه‌های جوش‌کاری
  • تفاوت دينام جوش با موتور جوش

ويژگيهاي جريان الكتریکی ورودي به کارگاه جوش‌كاري

جریان الکتریسیته در نیروگاه‌ها توسط ژنراتورهای بزرگ تولید می‌شوند و براساس عامل ایجاد نیروی محرکه برای چرخش ژنراتور نیروگا ه‌ها را تقسی‌ بندی  می‌کنند. مثل نیروگاه‌های آبی، بخار، گازی، بادی،هسته ای و غیره. در اکثر مواقع لازم است جریان الکتریسیته تولید شده صدها و گاهی هزاران کیلومتر منتقل شود تا به واحدهای مصرف کننده خانگی، صنعتی یا تجاری برسد.

به دلیل اینکه مقدار انرژی الکتریکی هدر رفته به صورت گرما ضمن انتقال از طریق سیم‌های حامل جریان با توان دوم شدت جریان متناسب است،  (Q=RI2)لذا به منظور به حداقل رساندن تلفات جریان الکتریسیته در ضمن انتقال به طرف واحدهای مصرف کننده ولتاژ جریان را توسط پست های افزایش ولتاژ که در جوار واحدهای نیروگاهی تولید برق ایجاد میشوند، بالا می‌برند.

ترانسفورماتور جوش‌کاری

ترانسفورماتورها ساده‌ترين دستگاههاي جوشكاري هستند که وظیفه آنها تبدیل جريان متناوب (AC) با شدت کم ولی ولتاژ زیاد به جریان الکتریکی با شدت بالا ولی ولتاژ پایین می‌باشد.

ترانسفورماتور جوشکاری به طور معمول بوسيله يك فيش صنعتی به برق شهر وصل ميشود و به وسيله دو ترمينال خروجي كه كابلهاي انبر و اتصال به آنها وصل ميشود، جريان مناسب را در اختيار جوش‌كار قرار ميدهند.

اساس کار ترانس جوش‌کاری بوسیله دو سیم پیچ که بنام سیم پیچهای اولیه و ثانویه نامیده  میشوند، استوارمیباشد . سیم پیچ اولیه دارای تعداد دور کمتر است در حالیکه سیم‌پیچ ثانویه دارای تعداد دور بیشتری می‌باشد.

بدین ترتیب ترانس جوش‌کاری برق مناسب فرآیندهای جوش‌کاری را که دارای شدت جریان بالا ولی ولتاژ پایین است، مهیا میکند. هر دستگاه ترانسفورماتور جوش داراي يك كليد اصلي است و در مجاورت آن يك لامپ سيگنال وجود دارد كه روشن بودن دستگاه را نشان می‌دهد.

علام تهای 0 و 1 و يا Off و ONدر زير كليد اصلی وجود دارند. در حالت 1 يا ON دستگاه روشن بوده و در حالت 0 و Off دستگاه خاموش است. بنابراین جوشكار بايد در زما نهایی که قصد انجام جوشكاري دارد، دستگاه را روشن و بلافاصله پس از پايان كار دستگاه را خاموش كند.

امروزه بعضي از دستگاه‌های ترانسفورماتور جوشكاري داراي يك صفحه كوچك نمايش آمپر نیز هستند كه موقع برقرار بودن قوس الكتر كيی ميزان آمپر جوشكاري را نیز نشان ميدهد.

هر دستگاه ترانسفورماتور جوشكاري داراي يك سيستم تنظيم آمپر مناسب براي استفاده از الكترودهاي مختلف است . لازم به یادآوری است ميزان آمپر هر ترمينال در كنار آن ثبت شده است.

تغيير آمپر در بعضی از دستگاه‌های تراسفورماتور ممكن است با جابه جا كردن هسته فرعي درون هسته اصلي  انجام پذیرد که در این صورت با گردش دسته، تغيير آمپر انجام میگیرد و نشانه مخصوص در مقابل اعداد، ميزان آمپر خروجی دستگاه را نشان ميدهد.

اين روش تغيير آمپر از روش پل هاي مطلوبتر است زيرا تنظيم آمپر به صورت پيوسته از طریق گردش دسته آمپر امكان پذير است ولي در روش پلكاني تعداد ترمينا لهاي تغيير آمپر محدود بوده و امكان تغييرات جزیي آمپر وجود ندارد.همچنین حداقل و حداكثر آمپر خروجی قابل تنظيم در ترانسهاي جوش‌كاري به وسيله اولين و آخرين عدد در اين دو سيستم مشخص ميشود.

لازم به ذکر است که ظرفيت ترانسفورماتورهاي جوشكاري متناسب با حداکثر آمپر تعيين  ميشود مثل:

ترانسفورماتور 500 آمپر، 250 آمپر و يا 140 آمپري و غيره.

تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم مناسب برای جوشکاری

همانطور که دیدیم خروجی ترانسفورماتورهای جوش‌کاری جریان متناوب با شدت بالا ولی ولتاژ پایین است.

حال چنانچه برای اجرای جوشکاری به جریان مستقیم نیاز داشته باشیم، لازم است سیستمی را به دستگاه‌های ترانسفورماتور اضافه کنیم که جریان خروجی را به صورت مستقیم  ( DC)در اختیار جوشکار قرار دهد.

ركتيفاير جوشكاري

به مبدل‌هایی كه جریان متناوب 380 يا 220 ولت ورودی به کارگاه را به جریان مستقيم  (DC) مناسب برای جوش‌کاری تبديل میکند، ركتيفاير جوش‌كاري ميگويند.

ركتيفايرها به طور معمول با جریان برق سه فاز كار می‌کنند. به وسيله فيش مخصوص برق سه‌فاز را دریافت می‌کنند.

در حقیقت رکتیفایرهای جوش‌کاری همان دستگاه‌های ترانسفورماتور هستند که یک سیستم یکسو‌کنندگی جریان الکتریسیته به آنها اضافه شده است.

مطابق دستگاه‌های معمول جوشکاری، كليدهای مختلف قطع و وصل و تنظیم دستگاه با سيگنال مرتبط روی صفحه اصلي ركتیفاير مشاهده میشود.

در رکتیفایرها تغيير آمپر بوسيله يك پتانسيومتر با كليد گردشی صورت ميگيرد و ميزان آمپر خروجی دستگاه، بوسيله يك صفحه كوچك نمايش داده ميشود . همچنین كليد گردشی ممكن است داراي دو رنج درجه‌بندي شده باشد. ( یکی برای جوشکار SMAW و یک رنج درجه‌بندی برای جوش‌کاری GTAW)

در این صورت كنار ولوم گردشي انتخاب شدت جریان، يك كليد براي جوشكاريSMAW و دیگری برای GTAW تدارک دیده شده است که می‌تواند توسط جوش‌کار انتخاب شود.

همچنین برخی از رکتیفایرهای جوش‌کاری ممکن است دارای کلید انتخاب جریان مناسب بر حسب نوع الکترود جوش‌کاری باشند که باعث راحتی کار جوش‌کاری و پایداری قوس میشود.

گاهی ممكن است دستگاه رکتی‌فایر جوشکاری دارای سیستم تنظيم آمپر از كنار دست جوشكار نیز باشد که این قابلیت توسط يك فيش و مادگي میسر می‌گردد.

دستگاه رکتیفایرهای جوش‌کاری مثل دستگاه‌های دیگر جوش‌کاری دارای دو ترمینال خروجی ،یکی دارای علامت (+) و دیگری علامت (-) هستند که ميتوان كابل انبر جوشكاري را به قطب مثبت يا منفي وصل کرد.

به علاوه ممكن است دستگاه ركتي‌فاير دارای قابلیت خروجی جریان به صورت AC یا DC باشد در اين صورت دو ترمينال مخصوص جريان AC نيز روي صفحه اصلي دستگاه وجود دارد و جوشکار می‌تواند به

انتخاب خود از جريان‌هایی AC يا DC با قابلیت تعیین قطبیت يعني الكترود منفي يا الكترود مثبت را مورد استفاده قرار دهد.

 مولدهای جریان الکتریسیته در جوشکاری

دستگاهي كه برق متناوب شهر ) 220 يا 380 ولت( را به برق مناسب براي جوشكاري تبديل ميكند در حقيقت مبدل جريان است و دستگاهي كه با حركت دوراني به برق مناسب براي جوشكاري را تولید ميكند مولد جريان است.

با تعریف فوق ترانسفورماتورها و ركتي‌فايرها هر دو مبدل جريان هستند كه از برق متناوب شهر تغذيه نموده و جريان AC يا DC (  یکسو شده( مناسب برای ايجاد و پایداری قوس جوشكاري را تأمين ميكند که با ظرفيتها و توانهای خروجي متفاوت ساخته میشوند ولی گاهی دستگاه‌های جوش‌کاری خود مولد جریان هستند.

دینام جوشکاری یک مولد جریان مستقیم است و از یک موتور که ژنراتور مولد جریان مستقیم را به گردش در میآورد، تشکیل شده است. اگر موتور محرکه دینام از نوع الکتریکی باشد دینام جوش کارگاهی نامیده م یشود و اگر بنزینی یا گازوییلی باشد، موتور جوش نامیده میشود.

مولدهای جوش سیار در سایتها و مکان های دور از شبکه برق صنعتی مثل: سکوهای شناور در دریا و اقیانوسها و مکان‌های نصب آنتن‌های مخابرات در ارتفاعات به کار گرفته می‌شود و با استفاده از موتور احتراق داخلی، حرکت دورانی جهت گردش محور دینام مولد جریان جوشکاری تأمین می‌گردد.

تنظیم آمپر در دینامهای جوشکاری

تنظیم آمپر در دینا های جوشکاری به وسیله یک ریوستا انجام می‌شود که سر راه جریان الکتریکی ژنراتور قرار دارد. به این ترتیب می‌توان از همان محلی که جوشکاری انجام میشود شدت جریان را کم یا زیاد نمود.

الف- دینام جوش یا ژنراتور

راه‌اندازي دينام جوش كارگاهي به طور معمول ازطریق كليد روشن  و خاموش  كه روي دستگاه تعبیه شده، صورت می‌گیرد. ولی در بعضی از دستگا ه‌ها روشن و خاموش کردن از طریقكليد ستاره و مثلث صورت میگیرد. در این حالت ابتدا باید كليد را از حالت خاموش در حالت ستاره قرار دهيم و پس از چند ثانيه كه موتور به دور نهایي رسيد، آن را به حالت مثلث تغيير وضعيت دهيم تا دستگاه به كار خود ادامه دهد تعبيه شده صورت ميگيرد

براي خاموش كردن دينام جو ش‌هاي كارگاهي کافی است كليد را به حالت خاموش(0)  برگردانيم.

توجه داشته باشید، روشن كردن دينام بدون توقف زماني در حالت ستاره باعث خرابي دستگاه ميشود. لذا موقع قطع برق شهر بايد كليد دستگاه به حالت  0 برگردانده شود و با برقراري برق شهر مجدداً دستگاه را روشن و آماده به‌کار کرد.

كابلهاي دستگاه دینام جوشکاری به طور معمول به صورت كابل شو )بست كابل( به دستگاه محكم ميشود. محل اتصال كابل به دستگاه سه تایي است كه به یکی از آنها كابل اتصال محكم ميشود و دو تا دیگر یکی براي شدت جریان زياد  و ديگري براي آمپر کم  میباشد كه كابل انبر الكترود گير با پيچ و مهره به آن محكم میشود. برق ورودي سه فاز نیز كه به وسيله يك كليد ديواري و يا روي تابلو برق ثابت شده است به دستگاه منتقل میشود.

همچنین تغيير آمپر روي دستگاه دینام جوشکاری بوسيله يك سيستم اهرمي از طریق  جابه‌جایي انجام ميگيرد و داراي دو رنج درجه‌بندي شده است(یکی براي تنظيم آمپر کم و یکی براي آمپر بالا(. براي تغییر قابلیت انبر الكترودگير به قطب مثبت يا منفي دستگاه نیز يك كليد تغيير قطب روي دستگاه وجود دارد كه با جا به جا كردن آن الكترود مثبت يا منفي ميشود.

همچنین جهت چرخش محور دستگاه دینام، روي قسمت پروانه كه در پشت دينام جوشكاري هوا را به خارج هدايت ميكند مشخص شده است لازم به یادآوری است. موقع اتصال دستگاه دينام به برق شهر بايد دقت شود تا جهت چرخش مطابق با جهت فلش مشخص شده روي دستگاه باشد.

موتور جوش

موتور جوش‌هایی كه در سايتها محلهاي نصب سازه های فلزي و یا در راهسازي و پلسازي مورد استفاده واقع ميشوند به طور معمول داراي يك موتور احتراق )بنزيني يا گازویيلي( هستند كه با استارت راه‌اندازه ميشوند.راه‌اندازي، موتور احتراقي و كنترل روغن، سوخت وغيره براساس دفترچه راهنما دستگاه بايد صورت گیرد و استفاده از مولد جريان جوشكاري،كابلهاي اتصال و انبر نیز مشابه دينام جوش كارگاهي است.

mig-welding-a-large-pipe

مقدمه اي بر تكنولوژي جوشكاري

mig-welding-a-large-pipe

General Introduction to Welding Technology

مقدمه

بشر اوليه زماني كه فلز را شناخت و به نحوه ذوب و ريخته گري آن پي برد، در زمينه اتصال قطعات فلزي تلاشهاي زيادي كرد و توانست لحيم‌كاري و بعضي از روشهاي ساده جوشكاري را ابداع نمايد. در كاوشهاي باستان شناسي دست بندهاي طلائي پيدا شده است كه مربوط به دوران قبل تاريخ بوده و سر اين دست‌بندها به وسيله ضربات چكش، جوشكاري شده است. در جواهرات قديمي ذرات ريز طلا را به وسيله صمغ درخت و نمك مس به هم چسبانده, سپس آن را آتش مي زدند. در اثر حرارت حاصل از سوختن صمغ درخت, فلز مس احيا شده و با طلا تركيب مي شد و بدين ترتيب جوشكاري قطعات ريز طلا انجام مي‌گرفت. دو ميان قديم از آلياژهائي براي لحيم كاري استفاده مي‌كردند كه هنوز هم در صنعت امروزي كاربرد دارند.

جوشكاري به صورت امروزي در قرن نوزدهم اهميت بيشتري پيدا نمود و پيشرفت كرد. در سال 1887 ميلادي برنوداس روسي از قوس الكترونيكي و الكترود ذغالي براي جوشكاري استفاده نمود و بعد از او اسكاويافوف الكترود فلزي بدون روپوش (روكش) و قوس الكترونيكي را براي جوشكاري به كار گرفت.

امروزه بيشتر از صد روش جوشكاري، برش كاري و لحيم‌كاري اختراع شده و جوشكاري را به عنوان يك شاخه علمي مطرح نموده است و داراي شاخه‌هاي متعددي در زمينه فرايندهاي جوشكاري, طراحي, بازرسي, متالوژي و غيره مي‌باشد و جمعيت زيادي را در اين صنعت مشغول به كار نموده است.

انواع اتصالات

در صنعت, هر سازه فلزي از قطعات مختلف ريخته گري شده, نورد كاري شده و ماشين‌كاري شده ساخته مي‌شود و اين قطعات به روشهاي مختلفي به يكديگر متصل مي‌گردند كه عبارتند از: پيچ, پرچ, خار, پين, لحيم و جوش.

روش‌هاي فوق را مي توان به صورت ذيل دسته‌بندي نمود:

الف- اتصال موقت: پيچ, پين, خار.

ب- اتصال نيمه موقت: پرچ, لحيم.

ج- اتصال دائم: جوشكاري

اتصال موقت: به اتصالي گفته مي‌شود كه در صورت جدا نمودن عامل اتصال (پيچ, پين, خار), به فلز پايه و عامل اتصال آسيبي وارد نمي‌گردد.

اتصال نيمه موقت: به اتصالي گفته مي شود كه در صورت جدا نمودن عامل اتصال (پيچ, پين, خار), فلز پايه صدمه‌اي نمي‌بيند ولي عامل اتصال از بين مي‌رود.

اتصال دائم: به اتصالي گفته مي‌شود كه در صورت جدا نمودن عامل اتصال (پيچ, پين, خار), هم فلز پايه و هم عامل اتصال آسيب مي‌بيند.

مزيت اتصال موقت نسبت به اتصال دائم آن است كه كمترين عيب احتمالي را دارد, در صورتيكه در اتصال دائم نظير جوشكاري عيوب مختلفي ايجاد مي‌گردد.

مزيت اتصال دائم:

١. استحكام آن بالاتر است.

٢. امكان آب بندي وجود دارد.

٣. سريعتر انجام مي‌شود.

۴. آماده سازي كمتري نياز دارد.

۵. به مرور زمان عامل اتصال شل نمي‌شود.

لحيم‌كاري

لحيم‌كاري يك نوع اتصال موقت مي‌باشد و به دو دسته تقسيم مي‌گردد:

1-لحيم‌كاري نرم

2-لحيم‌کاري سخت

در لحيم‌‌کاري از يك فلز سيال با نقطه ذوب پائين‌تر از فلز پايه جهت اتصال استفاده مي‌شود. ابتدا لبه‌هاي قطعات فلزي را تا دماي بالاتر از نقطه ذوب فلز لحيم حرارت داده, سپس فلز لحيم را اضافه مي‌نمايند. فلز لحيم ذوب شده و در شكاف بين دو قطعه جاري مي‌گردد و در پستي و بلنديهاي سطح فلز قرار گرفته و پس از انجماد باعث عمل اتصال می‌گردد. اگر نقطه ذوب فلز لحیم کمتر از 450 درجه سانتی‌گراد باشد، لحیم‌کاری نرم و اگر بالاتر از 450 درجه سانتی‌گراد باشد، لحیم‌کاری سخت نامیده می‌شود.

جوشكاري

تعريف: عمل ايجاد پيوند بين اتمهاي دو جسم را جوشكاري گويند. اين پيوند مي تواند بين دو فلز هم جنس و يا غير همجنس, بين فلز يا غير فلز و يا بين دو ماده غير فلزي (پلاستيك) انجام شود.

عمل جوشكاري مي تواند با حرارت و يا بدون حرارت, با فشار يا بدون فشار, با ماده كمكي يا بدون آن انجام شود.

جوشكاري از نظر ذوب به دو دسته كلي تقسيم‌بندي مي‌گردد

١- جوشكاري غير ذوبي

٢- جوشكاري ذوبي

جوشكاري غير ذوبي:

در اين روشها بدون ذوب لبه هاي اتصال, عمل جوشكاري انجام مي گيرد.

جوشكاري غير ذوبي به دو دسته زير تقسيم مي گردد:

الف- بدون استفاده از حرارت

ب- با استفاده از حرارت

ج- جوشكاري غير ذوبي بدون استفاده از حرارت

در اين روش قطعات در دماي محيط توسط ضربه يا فشار به يكديگر جوشكاري مي شوند. مانند: جوشكاري انفجاري, جوشكاري التراسونيك, جوشكاري با ضربات چكش, جوشكاري توسط غلتك‌‌کاري.

ب- جوشكاري غير ذوبي به وسيله حرارت

در اين روش قطعات تا دماي خميري شدن حرارت داده مي شوند سپس توسط فشار با ضربه عمل جوشكاري انجام مي‌گيرد. مانند: جوش آهنگري,جوش غلتك كاري گرم.

جوشكاري ذوبي:

در اين روش با استفاده از حرارت لبه‌هاي اتصال ذوب شده و سپس با استفاده از ماده كمكي و يا بدون آن عمل جوشكاري انجام مي‌شود. مانند جوشكاري اكسي گاز كه از حرارت حاصل از سوختن يك گاز سوختني مانند استيلن با اكسيژن لبه هاي كار به دماي ذوب رسيده و در هم ادغام مي‌گردند و پس از منجمد شدن عامل جوشكاري انجام مي‌شود و يا مثل جوشكاري با قوس الكتريكي نظير جوشكاري برق, تيگ, ميگ مگ, زير پودري,پلاسما.

منابع حرارتي مورد استفاده در جوشكاري عبارتند از:

١- شيميائي: از فعل و انفعالات شيميائي مي توان براي توليد حرارت استفاده نمود مانند عمل سوختن گازهاي سوختني با اكسيژن يا جوشكاري ترميت كه از واكنش بين پودر آلومينيوم و اكسيد آهن حرارت زيادي ايجاد شده و باعث ذوب و احياء اكسيد آهن مي گردد و آهن مذاب حاصل براي جوشكاري به كار مي‌رود.

٢- الكتريكي: از انرژي الكتريكي مي توان براي جوشكاري مقاومتي, جوشكاري با قوس الكتريكي و جوشكاري الكترون بيم استفاده نمود.

٣- نوري: انرژي نوري در جوشكاري با ليزر از يك شعاع نوري متمركز با انرژي زياد استفاده مي‌گردد.

 

منبع:کتاب آموزشی تکنولوژی جوشکاری