• پيکربندي دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد
• هماهنگي کامل سامانه دستگاه جوشکاري با فرايند انتقال فلز سرد
• اجزاي اصلي دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد

با ورود جوشکاري به عنوان روشي جديد در اتصال مواد، امکان پيوستگي بينبخشهاييکسازه تا حدي برقرار شد که قسمتهاي مختلف آن يکپارچه شدند و انسجام ساختاري بر کل ساختمان سازه حاکم گشت. اما فرايندهاي رايج جوشکاري محدوديتهايي نيز به همراه دارند، به طور مثال امکان اتصال دو قطعه با اختلاف دماي ذوب بسيار زياد توسط فرايندهاي ذوب يرايج وجود ندارد و يا دو ورق با اختلاف ضخامت زياد را نميتوان توسط اين فرايندها به يکديگرجوشکاري نمود. با پيشرف تعلم جوشکاري، جهت پر نمودن اين خلااز فرايندهاي جوشکاري غيرذوبي کمک گرفته شد، البته چنين فرايندهايي نيز سرعت جوشکاري کم و هزينه تمام شده بسيار زياديداشتند. براي جوشکارياين قطعا نبايد حرارت ورودي کمي در واحد طول وارد قطعه شود. سال ۲۰۰۵ شرکت فرونيوس روش
جديدي را براي جوشکاري در چني نشرايطي به بازار معرفي نمود که قابليت صنعتي شدن داشت. تکنولوژي انتقال فلز سرد روشصنعتي جديدي استکه در واقع فرايند تکميل شده جوشکاريقوسفلزي با گاز ميباشد که ويژگي اصلي آن تغيير از حالتگرم به سرد و از حالتسرد به گرم با سرعت بسيار زياد است. در واقع انتقال قطره بر پايه حالتجوشکاري قوس فلزي گازي مدار کوتاه در جوشکاري قوس الکترود گاز صورت مي گيرد. البته بايد توجه داشتکه استفاده از کلمه سرد در نام اين فرايند جديد با توجه به دماي ديگر فرايندهاي جوشکاري است. با کمکاين فرايند که توانايي اصلي آن در کنترل حرکت فلز پرکننده است، جوشکاري و لحيم کاري سخت توسط روبات فرايند جوشکاري قوس فلزی با گاز، بدون پاشش و برای ضخامتهای بیشتر از 0.3 ميليمتر انجام ميشود. انتقال فلز سرد، فرايند جديدي است که توليد انبوه آن پساز پنج سال تحقيق انجام شد و هنوز هم بيشتر توليدات آن در حال پيشرفت هستند. شکل( ۱) تصوير کلي دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد اتوماتيک را نشان ميدهد.

کنترل فرايند توسط حرکات مفتول

در فرايند انتقال فلز سرد، براي اولين بار در کل فرايندهاي جوشکاري، حرکات مفتول جوشکاري به عقب و جلو، کنترل کننده فرايند جوشکاري است. قسمت تنظيم کننده فرايندهاي ديجيتال بخشي از دستگاه است که در هنگام اتصال کوتاه، مفتول را عقب کشيده و قطره مذاب راخارج مي نمايد.تمام اين عمليات به صورت ديجيتال کنترل مي شود. اين مورد اولين تفاوت اصلي با فرايندهاي معمول جوشکاري به صورت انتقال غوطه ور است.

کاهش حرارت ورودی

دومين تفاوت فرايند انتقال فلز سرد، انتقال فلز در هنگامي است که جريان مدار قطع مي باشد. ابتدا مفتول به جلو حرکت مي کند و بلافاصله پس از برقراري اتصال کوتاه به صورت خودکار عقب کشيده مي شود. به اين طريق حرارت تنها در زمان بسيار کمي، در هنگام برقراري قوس وارد قطعه ميشود. پس از اين مرحله حرارت ورودي بسيار کاهش مي يابد و همين طور شرايط مکررا از حالت گرم به سرد و سرد به گرم تغيير مييابد.

انتقال فلز بدون پاشش

سومين تفاوت اصلي فرايند انتقال فلز سرد، انجام جوشکاري بدون پاشش است. حرکت رو به عقب مفتول موجب جدا شدن قطره از منطقه جوش در هنگام اتصال کوتاه ميشود. هنگاميکه اتصال کوتاه کنترل شده و در مدتزمان بسيار کمي انجام ميشود، انتقال فلز بدون پاشش صورت مي گيرد.ديگر مزيت هاي کاربردي فرايندجوشکاري انتقال فلز سرد شامل موارد زير است:
– جوشکاريو لحيم کاري بدون پاشش مذاب.
– اتصال فولاد و آلومينيوم
– جوشکاري ورق هاي نازک، (با ضخامت بيشتر از ۰,۳ ميليمتر)
– جوشکاري پاس ريشه اتصالات شياري که نياز به پشتبند دارند.

به علاوه، یک میانگیر مفتول(wire buffer)، نیز بین دو تغذیه کننده استفاده میشود. که وظیفه آن جدا نمودن دو مفتول از یکدیگر و افزایش  ظرفیت ذخیره مفتول است..در شرايط ايده آل، ميانگير مفتول روي برقرار کننده تعادل نصب مي شود، اما روي
سومين محور روباتن يز قابل نصب است. بايد اين نکته را ذکر نمود که براي قراردادن مفتول در ميانگير مفتول، تنها بايد در آن را باز
نمود، قرقره قديمي راخارج کرد، مفتول جديد را قرار داد و در را بست.

پيکربندي دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد

همانطور که پيش از اين ذکر شد ،فر ايند جوشکاري انتقال فلز سرد ، روشي جديد است. به همين دليل در مقايسه با ديگر دستگاه هاي ديجيتال جوشکاري، ويژگيهاي جديدي در اين سامانه وجود دارد. در اين سامانه، تمام قسمتهاي دستگاه مطالعه شده، براي کار در دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد بهينه سازي شده و براي کار با يکديگر هماهنگ شده اند. شکل( ۲) تصوير کلي دستگاه انتقال فلز سرد دستي را نشان مي دهد، اما بايد توجه داشت که تغييرات مختلفي در طراحي دستگاه قابل اجرا هستند.

هماهنگي کامل سامانه دستگاه جوشکاري با فرايند انتقال فلز سرد

پيشاز عملي شدن اجراي فرايند انتقال فلز سرد، قسمتهاي مختلف سامانه دستگاه جوشکاري مطابق نيازهاي آن بايد طراحي و ساخته شوند. طراحي ويژه تغذيه کننده مفتول، مشخصه فرايندانتقال فلز سرد است که از لحاظ تکنولوژيکي اهميت زيادي دارد.
در اين سامانه دو تغذيه کننده مفتول به صورت مجزا از يکديگر وجود دارند که ديجيتالي کنترل مي شوند. يکي در جلو و ديگري پيش برنده روباتيک ويژه در عقب است که مفتول را تا سرعت ۷۰ بار در ثانيه به جلو وعقب مي برد. اين سرعت را بايد با پيش برنده معمولي( SyncroPlus) که تنها ۵ بار در ثانيه، مفتول را به جلو وعقب مي برد مقايسه نمود.تغذيه کننده اوليه (VR 7000 CMT ) مفتول را از پشت هدايت ميکند. تغذيه کننده جلويي (Robocta Drive CMT ) بدون دنده است و با يک سرو موتور با
جريان متناوب عمل تغذيه مفتول را انجام مي دهد. اين تغذيه کننده مفتول، تغذيه دقيق و با فشار تماسي ثابت را ضمانت مي نمايد. آنچه در اين سامانه جديد است، مستقل عمل نمودنtorch hosepackو امکان تغيير سر يع ، بدون نياز به دو باره شروع
کردن( TCP(toolcentrepointمي باشد.

اجزاي اصلي دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد

-واحد منبع قدرتTPS 3200/4000/5000 CMT

کنترل اين قسمت کاملا ديجيتال، با ميکروپروسسور و منبع قدرت ديجيتالي اينورتر  GMA(400و320 و ۵۰۰ آمپر) به همراه مجموعه عملياتي ويژه فرايند انتقال فلز سرد قرار دارد.

-واحد کنترل RCU5000i

قسمت کنترل با صفحه نمايشي کاملا متني، اطلاعات جوشکاري با عملکرد Q-Masterرا نمايش داده و دستور دادن به آن آسان
است.

-واحد سرمایش FK 4000R

واحد قدرتمند سرمايش، قسمتي قابل اعتماد از مجموعه است که تضمين کننده سرد شدن بهينه مشعل جوشکاري روبات بوده و با آب خنک ميشود.

-رابط روبات

قسمت رابط روبات مناسب تمام روبات هاي آنالوگ و field-bus است.

-واحد تغذيه کننده VR 7000 CMT

قسمت تغذ يه کننده د يجيتالي مفتول بر اي کار با تمام انو اع بسته بندي مفتول مناسب است.

Robacta Drive CMT

اين قسمت داراي مشعل جوشکاري روبات فشرده به صورت ديجيتال کنترل مي شود، بدون دنده بوده و داراي سرو موتور AC

ديناميک است. که براي تغذيه دقيق مفتول با فشار تماسي ثابت طراحي شده.

-ميانگير مفتول

اين قسمت جداکننده دو مفتول از يکديگر بوده و ظرفيتي مضاعف براي ذخيره مفتول فراهم ميآورد. اين ظرفيت اضافي براي صعود در متعادل کننده و يا محور سوم روبات استفاده ميشود.
-واحدتامين مفتول

کاربردها
فرايند انتقال فلز سرد استاندارد جوشکاري جديدي را تعريف نموده و مناسب صنعت خودرو، هوافضا و سازه است. به ويژه در فرايندهايي که کاملا اتومات هستند و در آنها از فلز پرکننده استفاده ميشود کاربرد گسترده اي دارد. با استفاده از فرايند انتقال فلز سرد، کاربردهاي جديدي در جوشکاري ايجاد می شوند.
کاربردهاي خاص اين فرايند شامل جوشکاري تمام ورق هاي نازک با ضخامتي بيشتر از ۰,۳ ميليمتر، لحيم سخت ورق هاي گالوانيزه و براي اتصال فولاد به آلومينيوم است.شکل( ۳) اتصال جوش شياري بدون استفاده از پشت بند ورق AlMg3 با ضخامت  0.3 میلیمتر را نشان می دهد.اما بايد توجه داشتکه فرايند انتقال فلز سرد، شرايط کاري جوشکاران را نيز تسهيل مي نمايد، به طور مثال پاشش مذاب کمتر بوده و نيازي به استفاده از پشت بند نيست و يا در شرايطي لازم بود که از دو فرايندمختلف جهت ايجاد يک اتصال استفاده شود نيز ميتوان تنها از فرايند انتقال فلز سرد استفاده نمود.

قيمت تمام شده،تعميرات ونگهداري،ايمني

استفاده از روش انتقال فلز سرد موجب ميشود که ديگر به انجام بعضي از اقداماتي که تاکنون ضروري بوده اند نيازي نباشد. به طور مثال عدم پاشش موجب مي شود که هزينه مضاعفي براي تميز کردن سطوح پساز جوشکاري پرداخت نشود. امکان
جوشکاري شياري ورق ها بدون هزينه هاي خريد و نصب پشت بند فراهم ميگردد. علاوه بر اين، امکان پل زدن بين فاصله هاي زيادي که بين لبه ها وجود دارد، مديريت فرايند را بهبود داده و استفاده از روبات را تسهيل مي نمايد.دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد، امکان تبديل شدن به دستگاه جوشکاري قوس فلز با گاز و جوشکاري قوسفلز با گاز پالسي را هم دارد. تمام مزايايي  که دستگاه هاي ديجيتال جوشکاري قوس فلز با گاز دارند به طور کامل در دستگاه جوشکاري انتقال فلز سرد نيز وجود دارد. بايد توجه داشتکه در اين دستگاه مسير تجهيزات گازي تا مشعل جوشکاري به نحوي طر احي شده است که هيچ گونه نشتي در اين سامانه وجود نداشته باشد.دستگاه جوشکاري فلز سرد، نسبت به فرايندهاي مشابه از امنيت کاري بيشتري نيز برخوردار است. به طور مثال به دليل عدم وجود جرقه، بخارهاي سمي جوشکاري نيز کمتر توليد ميشود.

حداقل  حرات ورودي

فرايند انتقال فلز سرد فاصله دقيق مکانيکي را بدون توجه به طبيعت قطعه کار مشخص کرده و حتي جوشکاري مواديکه اتصال آنها دشوار است نيز امکان پذير مي نمايد. علاوه بر اين با افزايش کارايي و قابليت اطمينان فرايند، جوشکاري اتومات نيز امکان پذير ميشود.مزيت ديگر اين فرايند، حرارت ورودي کم آن در مقايسه با فرايندهاي مرسوم جوشکاري ذوبي است. تغيير حرارت مداوم از گرم به سرد و بالعکس موجب کاهش حرارت ورودي شده و به اين طريق حتي اتصال ورق هاي نازک نيز امکان پذير ميشود. در روشهاي رايج اين خطر وجود دارد که ورق ها بيش از حد جوشکاري شوند و يا اصلا اتصال برقرار نشود. در حالي که در فرايند انتقال فلز سرد، انتقال هدفمند فلز پرکننده، شرايط را براي ايجاد پلي انعطاف پذير فراهم ميآورد.يکي از دلايل کيفيت خوب اتصالات در فرايند انتقال فلز سرد در واقع توانايي اين فرايند در پر کردن فاصله ريشه و پيچش کم قطعه است. به علاوه تکنولوژي ايمني بالايي که اين فرايند از آن استفاده ميکند، امکان مکانيزه کردن و استفاده از روباتها را به آساني فراهم ميآورد. از فرايند انتقال فلز سرد براي اتصال قطعات بزرگ ديواره واگن قطار به سقفآن استفاده ميشود. پيش از اين از فرايند قوس فلزي با گاز و قطعات ضخيم براي ساخت اين سازه استفاده ميشد. اما امروزه با وجود استفاده از فرايند انتقال فلز سرد، حتي حفاظت از قطعات گالوانيزه در مقابل خوردگي نيز به خوبي انجام ميشود. زيرا آلياژ فلز روي به نسبت بسيار کمتر يدر مقايسه با ديگر فرايندها بخار شده و به اين طريق حفاظت بهتري در مقابل خوردگي ايجاد مي نمايد.در گذشته با استفاده از فرايندهاي جوشکاري که وجود داشتند، در بسياري از موارد با وجود آن که از نظر طراحي به قطعه اي نازک نياز بود، از قطعات ضخيم استفاده ميشد تا جوشکاري آنها امکان پذير گردد. اما امروزه با استفاده از فرايند جوشکاري انتقال فلز سرد، امکان استفاده از قطعات نازک نيز فراهم شده است.

منابع

TheCMTProcess -ARevolution inMaterials-JoiningTechnology.Brighton: Fronius
USALLC, 2004.
-CMT: ColdMetalTransfer,MIG/MAG dip-transfer arc process. Brighton: FroniusUSALLC, 2007.
-CMT: ColdMetalTransfer,MIG/MAG dip-transfer process for automated
applications.Brighton:FroniusUSALLC, 2004.
-A Feasibility Study of “Cold Metal Transfer”- Gas Metal Arc Welding )CMTGMAW(
Nickel Base Superalloy Inconel 718™, Timothy Patrick Hasselberg, MSc
Thesis, Rensselaer Polytechnic Institute, 2009