فرایندهای جوشکاری ذوبی

کلیه فرایندهای جوشکاری که بر اثر حرارت، لبه ها ذوب شده و پس از انجماد، عمل اتصال انجام می گیرد. در این فرایند ممکن است از فلز پُر کننده استفاده شود یا بدون فلز پر کننده عملیات انجام گیرد. در این فرایندها، جهت ایجاد اتصال از اعمال فشار استفاده نمی گردد.

جوشگاری گازی

گروهی از فرایندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوب شدن توسط یک یا چند شعله گاز، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پر کننده یا بدون آن صورت می گیرد. نظیر جوشکاری اکسی استیلن و جوشکاری ذوبی که حرارت جوشکاری، با احتراق سوخت گازی یا گازهای مخلوط با اکسیژن تامین می شود.

1.1 . جوشکاری اکسی استیلن،جوشکاری کاربیدی

جوشکاری اکسی گاز یا اکسی استیلن قدیمی ترین روش جوشکاری موجود است.(از سال 1800 تا کنون). در این روش منبع حرارتی، شعله ای است که توسط واکسن شیمیایی بین اکسیژن و استیلن تولید می گردد. نقش استیلن رساندن دمای شعله به 3200 درجه سانتی گراد می باشد. شعله باعث می شود که فلز پایه به نقطه وب رسیده و فلز الکترود که از کنار، جوش را تغذیه می کند ذوب گردد. این فرایند ممکن است با فشار یا بدون اعمال فشار، با فلز پُر کننده یا بدون آن انجام گیرد.

سرعت پایین رسوب فلز الکترود و به طور کل سرعت پایین جوشکاری، این روش را فقط برای مقاطع نازک مناسب می سازد.

در این روش شعله مورد استفاده باید خنثی باشد تا خواص حوضچه جوش تحت تاثیر قرار نگیرد.

استیلن اضافی خاصیت کربن دهی و اکسیژن اضافی خاصیت اکسیداسیون داشته و باعث ایجاد تخلخل، می گردد.

این روش می تواند برای جوش فولادهای پر آلیاژ تحت شرایط خاص مورد استفاده قرار گیرد. از کاربردهای اصلی این روش می توان به جوش فلزات غیرآلیاژی، لوله ها، ساخت بویلرها، ساخت بدنه اتومبیل سخت کاری سطحی اشاره کرد.

1.2.جوشکاری هیدروژنی، جوشکاری اکسی هیدروژن

این روش یکی از فرایندهای جوشکاری گازی است که در آن، اتصال با حرارت شعله گاز حاصله از احتراق هیدروژن و اکسیژن، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پر کننده یا بدون آن، صورت می گیرد.

1.3. جوشکاری هوا استیلن

روش جوشکاری هوا استیلن یک فرایند جوشکاری گازی است که در آن، اتصالات قطعات با گرم کردن توسط شعله ای که از احتراق استیلن با هوا ایجاد می گردد، صورت می پذیرد. این فرایند بدون به کار بردن فشار و با استفاده از فلز پر کننده یا بدون آن انجام می گیرد.

1.4.جوشکاری هوا پروپان

این فرایند یکی از فرایندهای جوشکاری با شعله یا گاز است که شبیه اکسی استیلن بوده. اما بجای استیلن، از پروپان و بجای اکسیژن، از هوا استفاده می شود. درجه حرارت شعله در این حالت پایین تر از جوشکاری اکسی استیلن است.

2. جوشکاری ترمیت

این روش شامل گروهی از فرایندهای جوشکاری است که در آنها اتصال با حرارت فلز ماب فوق گداز و سرباره ی حاصله از فعل و انفعال بین یک اکسید فلز و آلومینیوم، با اعمال فشار یا بدون فشار، صورت می گیرد. در صورتی که فلز پر کننده به کار برده شود، این فلز از واکنش های ترمیتی بدست می آید. در این فرایند قالبی در اطراف درز جوش ساخته و بوته محتوی ترمیت روی آن قرار داده می شود و مذاب بوته در درز ریخته می شود.

در این جوشکاری ذوبی، فلز پایه، قبلاً گرم می شود. جهت بدست آوردن آهن مذاب از تمام اکسیدهای آهن به جز اکسید فریک که دمای زیادی در حدود 2450 درجه سانتی گراد تولید می کند، می توان استفاده کرد. اولین و گسترده ترین کاربرد امروزی این جوشکاری در اتصال ریل ها می باشد.

3. جوشکاری سرباره الکتریکی

جوشکاری سرباره الکتریکی یک فرایند جوشکاری است که در آن، اتصال فلزات توسط سرباره ای که فلز پر کننده و سطوح قطعات کار را ذوب می کند، بدون آنکه خود مصرف شود، صورت می گیرد. در نتیجه، فلز جوشکاری زیر پوشش محافظ سرباره به صورت شمش ریختگری مداوم بین رویه های درز رسوب می کند. برای جا دادن فلز مذاب در داخل درز، کفشک های مسی متحرک، که با آب سرد می شود، به کار می رود. کفشک ها با پیشرفت جوش به سمت بالا حرکت می کنند. جوشکاری با قوسی شروع می شود که سرباره را ذوب می کند. سپس قوس توسط سرباره رسانا خاموش می شود. این سرباره با مقاومت الکترود و قطعه کار در مقابل عبور جریان، به حالت مذاب نگه داشته می شود. بدین صورت با این فرایند، جوشکاری های بسیار ضخیم با یک پاس میسر می گردد. و برای ایجاد جوش های ضخیم، در آلیاژهای تیتانیم و فولادهای روکش دار و مقاوم به خوردگی و سایش به کار برده می شود.

4.جوشکاری با پرتو الکترونی

در این روش جوشکاری به وسیله تمرکز باریکه ای از الکترون های سرعت بالا در یک سیستم خلا انجام می شود. الکترونها از کاتد خارج شده و به کمک پتانسیلی در محدوده 10 تا 150 کیلو ولت شتاب می گیرند و بروی قطعه کار متمرکز می شوند.

این روش برای جوشکاری همه فلزها در محدوده بزرگی از ضخامت ها مناسب است. کاربردهای اصلی این روش در تولید جوش های فوق خالص، جوشکاری فلزهای مقاوم و جوشکاری فلزات غیر هم جنس است.

5. جوشکاری با اشعه لیزر

در جوشکاری لیزری، که یکی از فرایندهای جوشکاری ذوبی است، حرارت لازم برای وب توسط باریکه هم فاز تشعشع تک فام یک لیزر تولید می شود.

در این روش، فرایند جوشکاری شامل ذوب لبه قطعات جداگانه است که پس از سرد شدن تشکیل ساختار جامد پیوسته را می دهند. طی جوشکاری، ناخالصی هایی نظیر اکسیدها به سطح آمده و در نتیجه، جوشی قوی تر از آنچه می توانست در روش های معمول انجام گیرد، حاصل می گردد. در جوشکاری لیزری، توان فراهم شده بسیار بیشتر از جوشکاری قوس آرگون یا با مشعل های اکسی استیلن می باشد. اما نباید موجب تبخیر گردد. جوشکاری فلزات با لیزر گاز کربنیک به ضخامت های کمتر از 0.5 میلیمتر محدود می شود. زیرا پخش کاری گرما در ضخامت های بیشتر سبب تعریض نامطلوب موضع جوش می گردد. با این وجود معلوم شده است که اگر قبل از جوشکاری، فلز طوری اکسید شود که سطح آن سیاه گردد، ضخامتهای بیشتری را نیز می توان جوشکاری کرد. لیزرهای یاقوت و نئودیمیم تپی، نیز با موفقیت در جوشکاری مورد استفاده قرار گرفته اند. عمر تپ ها باید به حد کافی طولانی باشد تا اطمبنان حاصل شود که توان به اندازه ای نیست که ماده را تبخیر کند. سرعت های جوشکاری با لیزرهای تپی حالت جامد، توسط آهنگ تکرار تپ، که معمولاً از یک تپ در ثانیه تجاوز نمی کند،محدود می شوند. جوشکاری سیم ها با استفاده از لیزر یاقوت تپی در صنعت مدارهای ریز چاپی، برای جوش دادن سیمهای رابط به اجزای مدار، به کار می رود. به طور نمونه، سیمهای نقره ای یا مسی به ضخامت 25 میکرون به طور رضایت بخش با یک تپ 3 میلی ثانیه ای و توان متوسط 10 ولت جوش داده می شوند.

مشکل اساسی در استفاده از لیزر بدست آوردن انرژی خروجی مفیذ کافی برای استفاده در جوشکاری می باشد.

ادامه مطلب: جوشکاری مقاومتی