دستگاه جوش اینورتر تیگ (آرگون) صنعت کاران

نوشته‌ها

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

دستگاه جوش اینورتر-فرونیوس،تکنولوژی جوش‌کاری، صنعت جوش، راهنمای خرید دستگاه‌ جوش‌ اینورتر فرونیوس
دستگاه جوش اینورتر میگ مگ – دستگاه جوش اینورتر تیگ (آرگون)- دستگاه نقطه جوش- دستگاه جوش اینورتر پلاسما- دستگاه جوش اینورتر الکترود، اتوماسیون جوش‌کاری- لوازم جوش‌کاری فرونیوس- قیمت دستگاه جوش اینورتر

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

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

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

الف-1% توريوم دار که قرمز رنگ است.

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

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

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

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)

صنعت جوش- دستگاه جوش اینورتر تیگ صنعتکاران Fronius

جوشکاری قوس الکترودی روکش‌دار (SMAW)

فرایند SMAW، نوعی از فرایند جوشکاری قوسی است که مخلوط یکپارچه‌ای از فلز جوش را از طریق گرمایش آنها بوسیله قوس الکتریکی میان الکترود فلزی روکش‌دار و قطعه کاری فلزی تولید می‌کند. در فرایند مذکور حفاظت از حوضچه مذاب از طریق تجزیه جرارتی روکش الکترود انجام می‌گیرد. در این فرایند از فشار استفاده نمی‌شود. فلز پر‌کننده اتصال جوشی فرایند مذکور نیز از الکترود روکش‌دار تامین می‌گردد.

  • امکانات و شرایط مورد نیاز فرایند SMAW
  • منبع قدرت جوشکاری( مناسب برای کار مورد نظر)
  • طول کابل جوشکاری مناسب
  • طول کابل اتصال زمین مناسب
  • نگهدارنده الکترود مناسب
  • انبر اتصال زمین مناسب
  • الکترود روکش‌دار (متناسب با فلز پایه)
  • کلاه ایمنی جوشکاری، و تجهیزات حفاظتی دیگر

عموماً از یک منبع جریان ثابت برای فرایند SMAW استفاده می‌گردد. منابع توان جوشکاری SMAW، دردو نوع استاتیک و دینامیک و با خروجی‌های AC، ترکیبی ACDC، و یا DC و با کنترل‌های مکانیکی، الکتریکی و نیمه‌هادی در دسترس می‌باشد.

تمامی منابع قدرت استاتیک AC و ترکیبی ACDC نیازمند رودی تک‌فاز( توان اولیه) هستند.

دستگاه‌های جوشکاری صنعتی عموماً دارای قابلیت اتصال مجدد به ولتاژ‌های مختلفی نظیر 230،460 و یا 575 ولتی هستند.در حالیکه دستگاه‌هایی با ورودی الکتریکی محدود از نوع اتصال تک‌ولتاژه یعنی 208، 230 و یا 575 ولتی هستند.

اکثر دستگاه‌هایی با حروجی DC، نیازمند توان اولیه 3 فاز می‌باشند. همچنین معمولاً دستگاه‌های مذکور دارای قابلیت اتصال مجدد به ولتاژ‌های نختلفی هستند.

جوشکاری قوسی الکترودی روکش‌دار (SMAW)

امروزه در حدود بیش از 150 نوع مختلف از الکترود‌های روکش‌دار وجود دارند که در فرایند‌های مختلف جوش‌کاری بکار گرفته می‌شوند و در گستره‌ای از فولاد نرم، فولاد ضد زنگ کم آلیاژ و فولاد‌های اختصتصی خالص قرار می‌گیرند.

بنابراین برای دستیابی به اتصالات جوشی مناسب، آگاهی از چگونگی انتخاب االکترود‌های موردنظری با خواص مکانیکی و شیمیایی منطبق با فلزات پایه، ضروری می‌باشد. با این وجود، لحاظ مواردی نظیر جرم اتصالات جوشی، نوع سرویس و محیطی که اتصالات جوشی در معرض آن خواهند بود نیز از اهمیت بسیاری برخوردار می‌باشد.

جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ (GTAW)

فرایند GTAW، یک فرایند جوشکاری قوسی می‌باشد که مخلوط یکپارچه‌ای از فلز جوش را از طریق گرمایش آنها به وسیله قوس الکتریکی میان الکترود تنگستنی ( غیر مصرف‌شونده) و قطعه کاری فلزی تولید میکند.

در فرایند مذکور حفاظت از حوضچه مذاب از طریق یک گاز و یا مخلوطی از گاز‌ها انجام می‌گیرد. در فرایند مذکور امکان کاربرد و همچنین عدم کاربرد فشار و فلز پر‌کننده وجود دارد.

نکته: فرایند GTAW، در برخی از موارد به نام فرایند جوش‌کاری تیگ (TIG) نیز شناخته می‌شود.

امکانات و شرایط مورد نیاز فرایند GTAW

منبع قدرت جوش‌کاری( مناسب برای کار موردنظر)

طول کابل جوش‌کاری مناسب

انبر اتصال زمین مناسب

مجموعه تورچ و کابل مناسب

کنترل از راه دور

گاز و یا مخلوط گاز‌های مناسب

رگلاتور جریان‌سنج مناسب

الکترود تنگستن مناسب

فلز پر‌کننده(متناسب با فلز پایه)

کلاه ایمنی جوش‌کاری و تجهیزات حفاظتی دیگر

 

منابع توان جریان ثابت فرایند GTAW عموماً شامل جریان‌های الکتریکی خروجی AC، ترکیبی ACDC و یا DC هستند که دارای فرکانس بالای داخلی و یا عدم فرکانس بالای داخلی می‌باشند. منابع توان مذکور به همراه کنترل‌های مکانیکی، الکتریکی و یا نیمه‌هادی در دسترس هستند.

منابع توان جریان ثابت، با تنوع گسترده ای از مشخصات خروجی، ظرفیتها و کنترلها و در دو نوع استاتیک و دینامیک در دسترس می‌باشند.

تمامی منابع قدرت استاتیک AC، و ترکیبی ACDC نیازمند ورودی تک‌فاز (توان اولیه هستند).

دستگاه‌های جوشکاری صنعتی عموماً دارای قابلیت اتصال مجدد به ولتازهای مختلفی نظیر 575،460،230  ولتی هستند. در حالیکه دستگاه‌هایی با ورودی الکتریکی محدود، از نوع اتصال تک‌ولتاژه یعنی 208،230 و یا 575 ولتی میباشند.

اکثر دستگاه‌هایی با خروجی DC نیازمند توان اولیه 3 فاز می‌باشند.همچنین معمولاً دستگاه‌های مذکور دارای قابلیت اتصال مجدد به ولتاژهای مختلفی هستند.

اکثر منابع قدرت به‌کار رفته در فرایند GTAW با واحد‌های فرکانس بالای داخلی ارائه می‌گردند.

به علاوه تجهیزات و اجزای مکملی نظیر کنترلهای از راه دور،ژنراتور‌های فرکانس بالا، کنترل‌های پالس و بازگردنده‌های آب سرد نیز در دسترس می‌باشند. در صورت انتخاب صحیح متعلقات و لوازم فرعی مذکور، چنین تجهیزاتی امکان کاربرد هر منبع قدرت سنتی کم‌بازده را در یک سامانه GTAW فراهم می‌سازند.

مزایا:

استفاده از فرایند GTA برای جوش‌کاری فلز آلومینیوم دارای مزایای بسیاری برای هر دو فرایند‌های جوش‌کاری دستی و خودکار می‌باشد. فلز پر‌کننده اتصالات جوشی می‌تواند از نوع سیمی و یا میله‌ای باشد و در هر صورت فلز پر‌کننده باید بر مبنای آلیاژ فلز پایه انتخاب گردد. فلز پر‌کننده باید خشک، عاری از اکسیدها،گریس و یا مواد خارجی دیگر باشد. در صورت مرطوب بودن فلز پر‌کننده، قبل از فرایند جوشکاری، فلز پر‌کننده را به مدت دو ساعت و در دمای 95 درجه سانتیگراد و یا 200 درجه فارنهایت گرم کنید.با جود توصیه جریان پایدار فرکانس بالای متناوب(AC) برای فرایند جوش‌کاری مذکور از قطبیت معکوس DC( الکترود مثبت و قطعه‌کار منفی) به طور موفقیت‌آمیزی برای جوشکاری قطعاتی با ضخامتهایی تا حدود 52 میلیمتر نیز استفاده شده است.در فرایند جوش‌کاری مذکور معمولاً از گاز محافظ آرگون استفاده می‌شود. با این وجود برای افزایش سرعت جوش‌کاری و سطح نفوذ بهینه، استفاده از مخلوط‌های گازی بلوشیلد 1،2 و یا 3 (مخلوطهای آرگون-هلیوم) توصیه می‌گردد.

 

 

متن کامل مقاله جوشکاری قوس الکترودی روکش دار(SMAW)- فایل PDF

 

 

ابزارآلات جوشکاری- دستگاه جوش اینورتر تیگ صنعتکاران ( نماینده فرونیوس در ایران)- Fronius welding

گازهاي محافظ در جوشكاري تيگ

گازهاي محافظي كه در كپسولها ذخيره ميشوند ميتوانند گاز خالص ( تك گاز)، مخلوطي از دوگاز ( مخلوطهاي دوتايي معروف)، يا مخلوطي از سه گاز ( مخلوطهاي سه تايي معروف) باشند.

براي جوشكاري تيگ معمولا گازهاي خنثي مانند آرگون يا هليوم يا مخلوط آن دو براي حفاظت بكار ميروند، كه اغلب در فرآيند تيگ از گازهاي مخلوط خنثي استفاده ميشود، در بعضي موارد هم از مخلوطي كه كمي گاز فعال دارد استفاده ميشود (مانند مخلوط آرگون اكسيژن و… ).

هنگام جوشكاري با پروسه ميگ MIG گازهاي خنثي خالص در جوشكاري فولاد، قوس با مشخصات خوب فراهم نميكنند، در حاليكه گاز دي اكسيد كربنCO2  خالص كه گازي فعال است، قوسي با مشخصات خوب فراهم ميكند. همچنين در فرآيند ميگ MIG آرگون با مقدار كمي اكسيژن خصوصيات نفوذ را بهبود بخشيده و مهره جوش را كنترل ميكند ( ظاهر جوش خوبي ميدهد). و همچنين سوختگي كناره جوش، ناشي از عمل خيس شدگي را رفع ميكند.

مخلوط گازهاي آرگون و دي اكسيد كربن CO2)) مخلوط خوبي براي جوشكاري فولاد است. مخلوط سه تايي گازهاي آرگون، دي اكسيد كربن و اكسيژن يا مخلوطهاي سه تايي آرگون، دي اكسيد كربن وهليوم تركيبات ويژه أي هستند كه در فرآيندهاي تيگ و ميگ براي جوشكاريهاي خاص فلزاتي با فلزپايه پيچيده بكار ميروند.

گاز آرگون:

آرگون گازي است بي رنگ، بي بو، بي مزه و بطور نسبي در مقايسه با گازهاي بي اثر ديگر فراوانتراست. گاز آرگون گاز فرعي كه درهوا وجود دارد ( هر يك ميليون فوت مكعب هوا شامل 93 هزار فوت مكعب گاز آرگون است و همچنين گاز آرگون 1.4 برابراز هوا و 10 برابراز هليوم سنگينتر است).

يكي از روشهاي توليد گاز آرگون اين است كه ابتدا هوا را در زير فشار ودر دماي پايين به مايع تبديل ميكنند، سپس با بالا بردن (گرم كردن) دما مايع اجازه مي دهند تا مايع تبخير شود. آرگون در دماي 184 – درجه سانتيگراد ( 302 – درجه فارانهايت ) به مايع تبديل ميشود. درصد خلوص آرگون بايد تقريبا 99.99% درصد باشد. آرگون از هوا سنگين تر( چگالتر، چگالي KG/M3  1.784 كيلوگرم بر متر مكعب است و 23%از هوا سنگين تر است)، و براي همين آرگون براي حفاظت جوش در عمق شيار مناسب است و بايد در نظر داشته باشيم كه هنگاميكه ما جوش بالا سر مي دهيم نبايد از آرگون بعنوان گاز محافظ استفاده كنيم.

آرگون در جوشكاري فلزات غير آهني ( مانند آلومينيم، منيزيم، برليم و مس) در فرآيندهاي ميگ و تيگ مانند يك محيط محافظ عمل ميكند. آرگون بخاطر اينكه ولتاژ يونيزاسيون پاييني دارد( ولتاژيونيزاسيون اوليه 15.45 ولت ) و به آساني و سريع يونيزه ميشود، اين امكان را فراهم مي سازد كه قوس به راحتي برقرار شده و پايدار بماند و بنابراين مناسب است براي كار با جريان AC ، و همچنين گاز آرگون  شروع قوس را در جريان AC آسانتر ميكند.

گاز آرگون يك ستون قوس جمع شده ومتمركز توليد ميكند و نسبت به گازهاي ديگر قابليت هدايت حرارتش كمتر است. بدليل اينكه گاز آرگون باعث تثبيت ( ثابت نگه داشتن قوس) ميشود، در بيشتر مخلوط گازهاي محافظ از آن استفاده ميشود.

با اينكه گاز آرگون سمي نيست اما در مكانهايي كه جريان هوا وجود ندارد يا محدود است ( مثلا تانكر ها وجاهاي بسته) باعث خفگي ميشود. همچنين كارهاي تجربي روي مقاطع نازك آلياژهاي مقاوم به حرارت نشان داده است كه آرگون براي جوشكاريهاي دستي از هليوم بهتر است.

مخلوط آرگون با 1% يا 2% اكسيژن:

افزودن مقدار كمي اكسيژن به آرگون دماي قوس را بالا مي برد و اكسيژن مانند يك عامل خيس كننده در حوضچه مذاب عمل ميكند، همچنين اكسيژن سياليت مذاب را بيشتر كرده و قوس را تثبيت ميكند. اكسيژن سبب كاهش كشش سطحي ميشود و نفوذ و ذوب خوبي توليد ميكند.

در فرآيند تيگ افزايش خيلي كم اكسيژن ( كمتر از1% ) به تقويت قوس كمك ميكند. اكسيژني كه معمولا اضافه ميشود مقدارش 1% تا 2 %  يا  3% تا 5% است. اكسيژن باعث ميشود كه انتقال مذاب بصورت اسپري انجام شود.

مخلوط غني از قبيل آرگون و تا حدود 25% دي اكسيد كربن CO2 با افزايش اكسيژن، انتقال فلز را بصورت گلوله اي براي جوشكاري ورقه هاي نازك و فولاد ميسازد، مخلوط آرگون +1.2% اكسيژن بكار ميرود براي فولاد زنگ نزن ( استيل ) و مخلوط آرگون + 1% اكسيژن براي جوشكاري فولاد زنگ نزن (استيل) به روش پالس و اسپري بكار ميرود و همچنين مخلوط آرگون + 2% اكسيژن براي جوشكاري با روش گلوله أي بكار ميرود.

نكته قابل توجه در مورد اكسيژن اين است كه اكسيژن، از افزايش ضرر و زيانهاي ناشي از منگنز و سيليسيم جلوگيري ميكند.

آرگون + هيدروژن:

با افزودن مقدار كمي هيدروژن به آرگون، ولتاژ و حرارت قوس افزايش مي يابد. مخلوطهاي آرگون كه شامل تقريبا 5% هيدروژن هستند براي جوشكاري نيكل و آلياژهاي نيكل و براي جوشكاري مقاطع بزرگ فولادهاي زنگ نزن آوستنيتي ( استيل ) بكار ميروند.

مخلوط آرگون با 25% هيدروژن براي جوشكاري فلزات ضخيم كه ضريب حرارتي بالايي دارند، ازقبيل مس بكار ميرود. اين مخروط يك مزيت در جوشكاري اتوماتيك با سرعت بالا، محسوب ميشود. افزايش هيدروژن نمي تواند براي جوشكاري فولادهاي كم آلياژي و ميان آلياژي و فولادهاي ساده كربني و سختي پذير بكار رود واين بخاطر خطر بروز نقص هيدروژن تردي و مشكلات ناشي از افزايش هيدروژن است. همچنين هيدروژن نبايد براي جوشكاري آلومينيم و منيزيم بكار رود.

آرگون + نيتروژن (ازت):

در بعضي كشورها از نيتروژن براي جوشكاري (ميگ) مس استفاده ميشود. كيفيت جوش حاصل به آن خوبي كه مي خواهيم نيست، افزودن 50% تا 75% آرگون به نيتروژن جوشي با كيفيت بالا توليد ميكند.

آرگون +دي اكسيد كربن CO2 :

مخلوط گازهاي آرگون با دي اكسيد كربن براي جوشكاري تيگ بكار نمي رود. اما اين تركيب براي فرآيند ميگ يكي از بهترين مخلوطها، مخلوط 75% آرگون و25% دي اكسيد كربن CO2 است، در حاليكه خارج از آمريكا مخلوط بهتر 80% آرگون و 20% دي اكسيد كربن است.

اين مخلوط در فولادهاي كم كربن، ميان كربن و داراي درصدي منگنز بصورت نامحدود بكارميرود، اين مخروط همچنين درجوشكاري فولادهاي با ضخامت كم (نازك ) نيز مناسب است . در ضمن جايكه عمق نفوذ و عرض جوش ضروري نيست و ظاهر جوش مهم است از اين تركيب استفاده ميشود.

اين تركيب همچنين باعث ميشود جرقه (پاشش) شديدا كاهش يابد. و در جوشكاري توپودري اين تركيب بطور موفق بكار ميرود.

آرگون + هليوم:

در فرآيند تيگ براي جوشكاري فلزات غيرآهني ( مس، آلومينيم و…) زمانيكه نفوذ زياد وقوس آرام هر دو مورد نظر باشد، استفاده ميشود. افزايش 75% تا50% هليوم ولتاژ و حرارت قوس را بالا مي برد.

اين تركيب همچنين براي جوشكاري ضخامتهاي بالا در فلزات غيرآهني و براي جوشكاري بالاسر با درصد هليوم بيشتر مفيد است و باعث بهبود سرعت و كيفيت جوش در جوشكاري AC آلومينيم ميشود. مخلوط 25% آرگون + 75% هليوم براي فرآيند تيگ با سيم پركننده گرم بكار ميرود. همچنين مخلوط آرگون +هليوم براي جوشكاري فلزات غير آهني در فرآيند ميگ بكار ميرود.

دي اكسيد كربن CO2 :

اين محصول فرعي بوسيله فرآيندهاي صنعتي از قبيل آمونياك ( تبديل به آهك در اجاق آهك ) از سوختن سوختها، ( نفت يا كك ) در اكسيژن هوا، يا از تخمير مداوم و تدريجي الكل ساخته ميشود. CO2 دي اكسيد كربن گازي است غير سمي، غير قابل اشتعال و سودمند براي كاهش مشكلات جرقه، همچنين گاز دي اكسيد كربن قبل از بسته بندي تميز، تصفيه و خشك ميشود و سپس در سيلندرهاي استيل كه محتوي تقريبا 35 كيلو گرم مايع دي اكسيد كربن هستند، ذخيره ميشود ويك نوع المنت گرم كننده الكتريكي مستقيما در راه خروج گاز دي اكسيد كربن قرار مي دهند. همچنين گاز دي اكسيد كربن تركيبي است از 27% كربن و 73% اكسيژن كه از پيوند دو اتم اكسيژن ويك اتم كربن بوجود آمده است.

گازدي اكسيد كربن در دما وفشار معمولي هوا، گازي بيرنگ، غير سمي و نميسوزد. همچنين CO2 كمي بوي زننده و اندكي هم ترش مزه است. آن در حدود 1.5 برابر سنگين تر از هوا است و در فضاي محدود مانند مخازن جاي هوا را مي گيرد و باعث خفگي جوشكار ميشود. در دماي بالا گاز دي اكسيد كربن به اكسيژن و كربن تجزيه ميشود. در جوشكاريهاي قوسي 20% تا 30% از اين گاز به اكسيژن و كربن تجزيه ميشود.

بايد توجه داشت كه گاز دي اكسيد كربن خالص از گازهاي محافظ ديگر ارزانتر است، و ميتواند مانند گاز محافظ براي جوشكاري فولادهاي تا 4% كربن و فولادهاي كم آلياژي بكار رود. در جوشكاري با گاز محافظ دي اكسيد كربن، دي اكسيد كربن بطور اختصاصي با اكسيژن تركيب ميشود. همانطور كه دي اكسيد كربن سطح قوس را ترك ميكند، آن دوباره به سرعت با اكسيژن تركيب ميشود.

خلوص دي اكسيد كربن ميتواند نسبت به فرآيند ساخت، تغييرات قابل توجهي داشته باشد. در دي اكسيد كربن نرخ قطرات نسبت به آرگون خالص كمتر است، ولتاژ قوس بالاست و مقدار اوليه ولتاژ براي انتقال اسپري نسبت به آرگون خيلي بالاتر است. نيروي انتقال قطرات كه در سراسر قوس منتقل ميشوند، نسبت به آرگون +اكسيژن كمتر است و بنابر اين قوس آرام نيست و كمي جرقه ( پاشش ) دارد وحالت قوس نيز نسبت به آرگون + اكسيژن خيلي بحراني است.

هنگام استفاده از دي اكسيد كربن در انتقال اسپري، يك نرخ بالا از رسوب فلز و خواص هيدروژني پايين بدست مي آيد.استفاده از دي اكسيد كربن روشي است كه بيشتر براي جوشكاريهاي تكراري پيشنهاد ميشود. همچنين اين روش در بعضي زمينه ها با فرآيند قوس دستي الكترود كه پودر آهن درآن بكاررفته رقابت ميكند. در اين روش فولادهاي تا ضخامت 75 م م  ميتواند با عملكرد كاملا اتوماتيك جوشكاري شود.

در قوس دي اكسيد كربن مقداري كربن بطور تصادفي بوجود مي آيد، همچنين در بعضي رسوبها به سبب وجود كاربيد كرم در طول مرز دانه ها و افزايش مقدار كربن در جوش، مقاومت به خوردگي كاهش مي يابد. در جوشكاري با گاز دي اكسيد كربن، نتيجه جوشهاي چند پاسه كاهش مقاومت به خوردگي است، اما با سيم پركننده تثبيت شده و انتقال گلوله أي در مقاطع نازكتر جوشهاي يك پاسه رضايتبخش و خيلي با صرفه ميتوان توليد كرد.

آرگون + دي اكسيد كربن20% يا 5%:

افزايش دي اكسيد كربن به آرگون براي جوشكاري فولاد عمل خيس كنندگي را بهبود مي بخشد، كشش سطح را كاهش ميدهد، و سياليت حوضچه مذاب را بيشتر ميكند. هر دو مخلوط بالا با روش اسپري و غوطه أي ميتوان با آنها جوشكاري كرد.

هليوم :

هليوم محصول فرعي از گاز خنثي صنعتي است. وزن آن 7/1 وزن هوا است ( هليوم داراي چگالي 0.178 كيلوگرم برمتر مكعب و ولتاژ24.58 ). هليوم گازي بيرنگ، بي بو، بي مزه و غير سمي و داراي ضريب هدايت حرارتي بالا مي باشد.

نمونه کارها