دستگاه جوش اینورتر تیگ

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

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.

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.

tig-sanatkaran

جوشكاري به روش 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 هاي زيادي 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 مي گردد. از گاز محافظ كه از سر نازل خارج مي شود براي حفاظت از الكترود، حوضچه جوش مذاب و جلوگيري از تاثير مخرب بعضي عناصر موجود در هوا استفاده می‌گردد. در اثر عبور جريان از گاز محافظ، يونيزه و رسانا شده و قوس الكتريكي ايجاد مي گردد. قوس بين نوك الكترود و سطح قطعه كار ايجاد مي‌گردد. فلز پايه بوسيله گرما ذوب شده و حوضچه مذاب در يك لحظه كوتاه ايجاد مي‌گردد.

 

Portfolio Items