جوش اربیتال یا جوشکاری اوربیتال چیست؟

مقدمه

در جوشکاری اوربیتال که یکی از فرایند‌های تیگ (TIG) است، جوش‌کاری چرخشی به وسیله‌ی تورچ اتوماتیک انجام می‌شود که تمامی حرکت تورچ چرخشی چه از نظر فیلر‌دهی و چه از نظر چرخش به صورت تمام اتوماتیک این روند انجام می‌گیرد که تنظیمات این مراحل توسط اپراتور آن صورت می‌گیرد.

جوش‌کاری آلومینیوم و منیزیم با استفاده از فرایند‌های متعارف جوشکاری قوسی دستی و اکسی استیلن (Oxyacetylene)همیشه مساله‌دار بوده است. برای جوشکاری این نوع فلزات باید از گدازه آورهای خورنده استفاده کرد تا قشر اکسید تشکیل شده روی سطح ماده و حوضچه مذاب از بین برود.

برای حل این مشکل و برای حذف آلاینده‌هایی که در هنگام جوش‌کاری از هوا وارد فلز جوش می‌شود، در اوایل دهه 1930 برای اولین بار از گاز خنثی به عنوان حفاظ حوضچه مذاب استفاده شد.

در نخستین فرایند جوشکاری قوسی با الکترود تنگستنی و حفاظ گازی از گاز هلیوم و آرگون به منزله حفاظ استفاده می‌شود. این فرایند را جوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز خنثی که به وسیله تورچ که تمام اتوماتیک(Full AutoMatic) جوش کاری اوربیتال نامیده می‌شود. در این فرایند از جریان DC یا AC استفاده می‌شود.

یکی از مشکلات در این فرایند گرم شدن زیاد الکترود تنگستنی و انتقال یافتن قطعه‌هایی از تنگستن از الکترود به فلز جوش می‌باشد. مگر اینکه جوشکاری با شدت جریان کمی انجام پذیرد. معلوم شد که با متصل کردن الکترود به قطب منفی می‌توان از گرم شدن بیش از حد آن جلوگیری کرد. بدین ترتیب این فرایند برای جوش‌کاری فولاد ضد‌زنگ مطلوب شد. اما هنوز برای جوش‌کاری آلومینیوم و منیزیم نا‌مطلوب بود.

فرایند جدید جایگزینی که جوشکاری این نوع مواد را امکان‌پذیر کرد، استفاده از جریان متناوب بود که در آن یک جریان با فرکانس بالا (high Frequency) و ولتاژ زیاد به جریان اصلی جوشکاری اضافه می‌شود تا قوس را پایدار کند.

با استفاده از جریان  ACمشکل جوشکاری آلومینیوم  و منیزیم کاملاً از بین رفت. وقتی جریان مثبت در الکترود باشد، تمیز کاری سطحی روی سطح وش و ورق انجام می‌شود. جریان برق ذره‌های اکسید را بلند می‌کند و سطحی عاری از اکسید بر‌جا می‌ماند.

اگر الکترود منفی درنظر گرفته شود، دمای آن برعکس مرحله قبلی دمای الکترود پایین می‌آید و بیش از اندازه گرم نخواهد شد.

کاربرد‌های جوش اربیتال:

در بسیاری از صنایع به‌ویژه در صنایع نفتی و صنایع گازی و پتروشیمی جوش‌کاری اربیتال  نقش مهمی را به‌عهده گرفته است. به دلیل عدم نیاز به گداز‌آور خورنده و نفوذ فلز جوش با خلوص زیاد است که به‌دلیل دارا بودن این نوع ویژگی از این فرایند برای استفاده در جوش‌کاری مخازن تحت فشار (PRESSURE VESSLE) و کولرهای هوایی طبق آیین‌نامه‌ها و استاندار‌ها استفاده فراوانی می‌شود. عدم نیاز به گدازآور خورنده و نفوذ جوش با خلوص زیاد است باعث کاربرد بیشتر جوش‌کاری اربیتال جوش در صنعت می‌شود.

به دلیل کابردهای روش TIG  و اوربیتال، منبع برق در این روشها طوری طراحی شده است که از هر دو نوع خروجی یعنی مستقیم و متناوب استفاده می‌شود.

الکترود تنگستنی اوربیتال برای بهبود هر چه بیشتر الکترود‌های تنگستنی در حین ساخت مواد مختلفی به آنها اضافه می‌کند که این مواد شامل توریم وزیر‌کونیوم به الکترود تنگستنی، اخال‌های تنگستن در جوش کاهش می‌یابدد و در نتیجه ظرفیت انقال جریان و عمر الکترود افزایش پیدا می‌کند. و پایداری قوس نیز از لحاظ عملکرد بهتر می‌شود.

از الکترود توریم‌دار معمولاً برای جوش‌کاری با جریان DC و الکترود منفی روی فولاد ضد‌زنگ و مقاومت در برابر حرارت، فولاد‌های کم کربن و کم آلیاژ، مس،نیکل، تیتانیوم و سایر فلزات دیگر نیز استفاده می‌گردد. این نوع الکترود را می‌توان برای جوش‌کاری با جریان AC نیز به‌کار برد. اما استفاده از از آن برای جوش‌کاری آلومینیوم و آلیاژهای آن استفاده نمی‌گردد. به دلیل آنکه الکترود زیر‌کونیوم‌دار، در هنگام جوش‌کاری روی این نوع مواد قوس بهتری در آن ایجاد می‌کند.

الکترود‌های تنگستنی زیر‌کونیوم‌دار اصولاً برای جوش‌کاری با جریان AC طراحی شده‌اند و برا یجوش‌کاری با جریان DC کلاً کارامد نیستند. الکترود‌های زیر‌کونیم‌دار برای جوش‌کاری آلومینیوم (منیزیم و آلیاژهای آنها) مناسبند.

سیستم خنک‌گنندگی تورچ اربیتال(Cooling System)

 در این فرایند در حین جوش‌کاری گرمای بوجود آمده در سر تورچ اربیتال اتوماتیک به‌وسیله سیستم آب‌خنک‌کن، خنک می شود که می‌توان به صورت مداوم از تورچ آن در حین جوش‌کاری استفاده نمود. بدون آنکه تورچ اربیتال در هنگام جوش‌کاری داغ کند و باعث عدم اتصال در سر تورچ گردد. که این ویژگی باعث کاربرد بیشتر آن در صنعت می‌گردد.

البته در سیتم آب خنک به دلیل وجود املاح موجود در آب، دستگاه مورد‌نظر در اثر مدت زمان کارکرد زیاد باعث رسوب کردن لوله‌ها و گرفتگی در آنها می‌شود که این از معایب این سیستم می باشد که با اضافه کردن آب مقطر به مخزن دستگاه می‌توان تا حدودی از این عیب جلوگیری کرد.

نویسنده: امین طالبی، عضو انجمن جوشکاری (IWNT)