دستگاه جوش اینورتر تیگ

نوشته‌ها

Stainless Steels

متالورژی – فولادهای ضد زنگ

در مطلب قبلی در مورد انواع خطا در جوش لب به لب جوشکاری تیگ گفتیم.

حال در ادامه مقاله با فولادهای ضد زنگ آشنا می شویم.

متالورژی – فولادهای ضد زنگ

مقدمه:

فولادهای زنگ نزن شامل انواع فولادی است که با آلیاژ کردن فولاد با عناصر آلیاژی مختلف در برابر خوردگی مقاوم می شوند.

با این حال، فولادهای مقاوم در برابر خوردگی می توانند تحت تأثیر مواد مختلف “خورنده” شوند.

بنابراین اصطلاح “فولاد ضد زنگ” ممکن است نام اشتباهی به نظر برسد، به همین دلیل است که اصطلاح “فولاد ضد زنگ” به عنوان اصطلاحی برای کل گروه فولادهایی استفاده می شود که در آنها کروم به دلیل خواص مقاوم در برابر خورندگی آن آلیاژ می شود.

در بخش زیر از نام شیمیایی تعدادی از عناصر آلیاژی استفاده شده است. در زیر لیستی از نام و نام شیمیایی آنها آمده است:

Cr کروم

C کربن

Ti تیتانیوم

Nb  نیوبیم

N نیتروژن

Mo مولیبدن

Ta تانتالوم

انواع فولادهای ضد زنگ

فولادهای زنگ نزن آلیاژهای آهن، کروم، نیکل، منگنز، مولیبدن، تیتانیوم، نیوبیم، کربن و غیره هستند.

همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است، فولادهای ضد زنگ را می توان به سه گروه اصلی و علاوه بر آن یک گروه کوچکتر تقسیم کرد.

تقسیم بندی بر اساس ساختار کریستالی است.

همانطور که می بینید در اصل دو گروه وجود دارد:

  • انواع آلیاژی کروم
  • انواع آلیاژ کروم نیکل

از انواع آلیاژی کروم-نیکل، انواع مارتنزیتی به دلیل محتوای کربن نسبتاً بالا، قابل سخت شدن هستند. انواع دیگر را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد.

فولادهای آلیاژی کروم

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی

این گروه از فولادها دارای محتوای کربن از 0.1 تا 1.0 درصد است. محتوای کروم از 13 تا 18 درصد متغیر است.

این فولادها ماریجینگ و قابل سخت شدن در هوا هستند. این بدان معنی است که فولادها را نمی توان بدون پیش گرم کردن و تلطیف زیر جوش داد. بنابراین این فولادها متعلق به فولادهای ماشینی هستند.

این فولادها کروی شدن و در آن شرایط با برش قابل کار هستند. آنها در شرایط عملیات حرارتی استحکام قابل توجهی دارند و همچنین مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشند.

این فولادها برای قطعات ماشین آلات که در معرض خوردگی هستند، به عنوان مثال:

  • شفت سوپاپ
  • شفت پمپ
  • چاقو و غیره.

فولادهای ماشینی انواع فولادی هستند که برای قطعات ماشین آلات مانند:

  • محورها
  • چرخ دنده
  • شیرآلات و غیره

به طور معمول نیاز به جوش پذیری این فولادها زیاد نیست زیرا اغلب به روش های دیگر به یکدیگر متصل می شوند.

کروی (نرم کننده)

فولادهای با محتوای زیاد سمنتیت یا فولادهای آلیاژی با محتوای زیاد کاربید فقط با تغییر شکل سرد و برشکاری که به دلیل سختی زیاد و تشکیل صفحه ای شکل کاربیدها ایجاد می شود، به سختی قابل جوش هستند. هنگام آهنگری یا جوشکاری که در طی آن فولاد تا دمای بیش از A3-Acm گرم می شود، این ساختار به ساختاری با پرلیت صفحه ای شکل و کاربیدهای مرز دانه ای تبدیل می شود که با ابزارهای برش بدون سایش زیاد ابزار برش داده نمی شود.

فولاد در دمای کمتر از دمای A1 کروی می شود. کروی شدن به این معنی است که صفحات کاربید به سازندهای توپ مانند تبدیل می شوند.

معمولاً این عملیات حرارتی در کارخانه فولاد انجام می شود.

هنگام ماشینکاری مواد کروی، توپ های سخت به مواد پایه فریت نرم تر فشار داده می شوند.

سختی کاهش یافته و شکل پذیری افزایش یافته است.

فولادهای زنگ نزن با آلیاژ کروم فریتی

این فولادها در تمام دماها فریتی هستند اگر درصد C و درصد کروم نسبت به یکدیگر متعادل باشند. محتوای کروم ممکن است از 12 تا 30 درصد متفاوت باشد.

اگر درصد کروم 27٪ باشد، محتوای C تا 0.25٪ مجاز است. اگر محتوای کروم 13٪ باشد، درصد C نباید از 0.05٪ تجاوز کند، به نقاشی صفحه بعد مراجعه کنید.

فولادهای زنگ نزن با آلیاژ کروم فریتی

جوشکاری فولادهای فریتی سخت تر از فولادهای آستنیتی است زیرا خطر ایجاد ترک در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) به دلیل تشکیل دانه وجود دارد.

با عملیات حرارتی نمی توان از تشکیل دانه های درشت جلوگیری کرد زیرا فولاد در دماهای بالا نیز فریتیت دارد.

مقادیر کمی وانادیم (V) و مولیبدن (Mo) می تواند با تشکیل دانه های درشت مقابله کند.

این فولادها را نمی توان به صورت مارتنزیتی سخت کرد، اما با تغییر شکل سرد استحکام آنها را افزایش می دهد.

فولادها برای شکل دادن به تغییر شکل مناسب هستند و از جمله موارد دیگر برای لوازم خانگی استفاده می شوند.

خوردگی بین دانه ای ممکن است در این فولادها در نتیجه رسوب کروم-کاربید ظاهر شود.

بارش کاربید در دمای 900 تا 1000 درجه سانتی گراد اتفاق می افتد.

این خطا را نمی توان با عملیات حرارتی این فولادها اصلاح کرد زیرا عملیات حرارتی محلول باعث رشد زیاد دانه ها می شود و علیرغم سرد شدن سریع، بارش کاربید جدید به دلیل شرایط خوب برای انتشار در شبکه فضای مرکزی مکعبی رخ می دهد. .

با این حال، اگر عملیات حرارتی در دمای 700 تا 800 درجه سانتیگراد انجام شود، غلظت باقیمانده کروم در بلورهای a متعادل خواهد شد.

تثبیت فولادها با Ti و Nb می تواند تمایل فولادهای فریتی به خوردگی بین دانه ای را کاهش دهد.

راه دیگر برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای استفاده از فولاد ELI است که فولادهایی با محتوای کربن 0.003% (C) و نیتروژن (N) بسیار کم است، اما محتوای کروم باید بسیار بالا باشد زیرا C و N هر دو دارای مقدار بسیار کمی هستند. اثر آستنیتی، نمودار شفلر را ببینید.

گرمایش طولانی مدت از 550 تا 800 درجه سانتیگراد فولادهای کروم فریتی بیش از 20 درصد کروم به دلیل تشکیل فاز سیگما باعث شکنندگی می شود.

در این مرحله ماده شکننده است و به همین دلیل شکل پذیری آن به طور قابل توجهی کاهش می یابد در حالی که مقاومت کششی آن افزایش می یابد. فاز با حرارت دادن به بیش از 800 درجه سانتیگراد قابل حل است و پس از آن سرد شدن سریع از ظاهر شدن مجدد این فاز جلوگیری می کند.

 

ادامه مطلب: فولادهای ضد زنگ آلیاژی کروم نیکل

عدم ذوب و نفوذ

انواع خطا در جوش لب به لب جوشکاری تیگ

معرفی

توسعه فن آوری به این معنی است که تقاضاهای سنگین تری برای مواد فولادی ایجاد می شود و بنابراین مواد جدید با استحکام کششی بهبود یافته به طور مداوم در حال توسعه هستند.

استفاده از این مواد جدید باعث کاهش ابعاد مواد می شود به طوری که زمانی که قبلاً مجبور بودید از صفحات 8 میلی متری استفاده کنید اکنون فقط از صفحات 6 میلی متری برای به دست آوردن همان استحکام استفاده می کنید.

هنگام ساخت جوش لب به لب، اگر ابعاد مواد کاهش یابد، سطح جوش نیز کاهش می یابد.

توسعه باعث افزایش تقاضا برای کیفیت جوش فردی و به طور کلی ساخت و ساز جوش شده می شود.

افزایش تقاضا برای جوشکاری به این معنی است که جوشکاری TIG بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

خواسته های کیفیت در وهله اول بر عهده مهندسان، تکنسین های جوشکاری و جوشکار خواهد بود.

مهندس مسئول طراحی ساختمان است.

تکنسین های جوشکاری مسئول انتخاب روش صحیح جوشکاری، شرح مشخصات روش جوشکاری و کنترل داخلی هستند.

جوشکار کار واقعی جوش را انجام می دهد و بنابراین مسئولیت کیفیت جوش ها بر عهده اوست.

حتی اگر همه طرف های درگیر در کار خود بسیار مراقب باشند، خطاهای جوشکاری رخ می دهد.

بنابراین جوشکار لزوماً مقصر خطاها نیست، اما این یک واقعیت است که در این فرآیند خطا رخ می دهد.

بخش های زیر به خطاهایی می پردازد که جوشکار در هنگام جوشکاری لب به لب جوشکاری TIG روی آن تأثیر می گذارد.

تعیین و تعاریف خطاهای جوشکاری DS/ISO 6520

DS/ISO 6520 یک استاندارد دانمارکی و بین المللی است که عناوین و تعاریف خطاهایی را که در جوشکاری رخ می دهد را نشان می دهد.

استاندارد همه انواع خطاها را فهرست می کند، از جمله آنهایی که نمی توان آنها را به صورت بصری کنترل کرد.

انواع خطاها به شش گروه اصلی زیر تقسیم می شوند:

  • ترک
  • تخلخل ها
  • شامل
  • عدم ادغام و عدم نفوذ
  • شکل ناقص
  • خطاهای مختلف که به هیچ یک از آنها تعلق ندارد

گروه های بالا

استاندارد انواع مختلف خطاها را در ستون ها با توضیحات و تصاویر نشان می دهد.

استاندارد انواع مختلف خطا

استاندارد انواع مختلف خطا

ستون 1 هر نوع خطا را با یک عدد نشان می دهد.

ستون 2 گروهی از حروف را نشان می دهد که به ارزیابی رادیوگرافی IIW (موسسه بین المللی جوشکاری) اشاره دارد.

ستون 3 نشان دهنده تعیین خطا در زبان دانمارکی، انگلیسی و فرانسوی است. نام آلمانی در ضمیمه B آمده است.

ستون 4 توضیح به زبان انگلیسی را نشان می دهد.

ستون 5 توضیح را به زبان دانمارکی نشان می دهد.

ستون 6 تصویری از خطا در صورت نیاز به توضیح بیشتر.

DS/ISO 6520 هیچ الزامی برای اندازه خطاها ارائه نمی کند و بنابراین برای ارزیابی جوش مناسب نیست.

ارزیابی بصری با نشان دادن علامت گذاری طبق DS/R 325 انجام می شود.

علامت گذاری ارزیابی رادیوگرافی را می توان بر اساس جدول ارزیابی رادیوگرافی IIW ارائه کرد.

خطاهای جوشکاری

ترک ها

ترک در ارتباط با جوشکاری TIG به ندرت دیده می شود، اما ممکن است به صورت ترک های عمودی یا افقی ایجاد شود.

ترک ها می توانند در فلز جوش، ناحیه تحت تاثیر حرارت یا در فلز اصلی ایجاد شوند.

ترک ها

رایج ترین نوع ترک در جوشکاری TIG ترک های دهانه انتهایی هستند که اصطلاحاً به آن ترک های دهانه می گویند.

Error type no. 104

دلیل ایجاد ترک می تواند موارد زیر باشد:

  • استفاده اشتباه یا عدم استفاده از تسهیلات شیب به پایین
  • بخیه های خیلی کوچک یا خیلی کم
  • دستور جوش اشتباه
  • سرد شدن خیلی سریع ناحیه جوش
  • گرمایش پیش و پس از آن اشتباه بوده یا وجود ندارد

رفتار

حفره ها

طبق استاندارد DS/ISO 6520 حفره ها به عنوان حفره هایی در جوش به دلیل گازهای به دام افتاده تعریف می شوند.

به دلیل احتمال زیاد بروز این خطا، اغلب در جوش های TIG حفره هایی یافت می شود.

Cavities

دلیل تشکیل تخلخل ها می تواند موارد زیر باشد:

  • نداشتن یا ناخالص بودن گاز محافظ
  • نظافت ناکافی لبه های شیار و

مواد پرکننده

  • تنظیم نادرست جریان محافظ

گاز

  • شیب اشتباه مشعل
  • اندازه نازل گاز اشتباه است
  • وقفه خیلی سریع محافظ

گاز در انتهای جوش

  • بادکش ناشی از اگزوز به اشتباه قرار داده شده است

واحد

  • اتصالات شلنگ نشتی
  • تهویه ناکافی مشعل TIG از قبل

جوشکاری

حفره انقباض

حفره انقباضی حفره ای است که در انتهای جوش ایجاد می شود.

Shrinkage Cavity

این خطا زمانی رخ می دهد که فلز جوش خیلی سریع جامد شود.

می توان با شیب تدریجی جریان جوشکاری که باعث می شود فلز جوش با سرعت کمتری جامد شود، از آن جلوگیری کرد.

گنجاندن فلزی

گنجاندن تنگستن یک مشکل خاص برای جوشکاری TIG است.

وجود تنگستن در جوش ممکن است باعث ایجاد ترک شود زیرا تنگستن ضریب انبساط دیگری نسبت به فولاد دارد.

error

دلایل این گنجاندن تنگستن می تواند موارد زیر باشد:

  • نقطه الکترود تنگستن حوضچه جوش یا لبه های شیار را لمس کرده است.
  • نقطه الکترود دارای زاویه تیز کردن اشتباه است.
  • نوع و ابعاد الکترود نادرست است.
  • بیرون زدگی خیلی طولانی.

عدم فیوژن و نفوذ

عدم ذوب و نفوذ خطایی است که زمانی رخ می دهد که همجوشی بین فلز جوش و فلز اصلی یا بین پاس های جوش ناکافی باشد.

فقدان فیوژن نیز ممکن است در پایین اجرا رخ دهد. خطا در جوشکاری TIG به دلیل قابلیت نفوذ زیاد این روش زیاد نیست.

عدم ذوب و نفوذ

عدم ادغام و نفوذ ممکن است ناشی از موارد زیر باشد:

  • شدت جریان خیلی کم
  • زاویه شیب اشتباه مشعل TIG
  • تغذیه بیش از حد سیم پرکننده
  • ابعاد خیلی بزرگ سیم پرکننده

عدم همجوشی در ریشه جوش

این خطا زمانی رخ می دهد که نفوذ root run کامل نباشد. این خطا در جوشکاری TIG به دلیل قابلیت نفوذ زیاد این روش چندان رایج نیست.

عدم همجوشی در ریشه جوش

این خطا زمانی رخ می دهد که نفوذ root run کامل نباشد. این خطا در جوشکاری TIG به دلیل قابلیت نفوذ زیاد این روش چندان رایج نیست.

عدم همجوشی در ریشه جوش

عدم همجوشی در ریشه جوش می تواند ناشی از موارد زیر باشد:

  • تطبیق اشتباه آماده سازی جوش.
  • “ریشه دماغه” خیلی بزرگ (نافذ کردن کف V-prep با آسیاب کردن کافی نیست)
  • شدت جریان جوشکاری خیلی کم
  • زاویه شیب اشتباه مشعل TIG
  • ابعاد سیم خیلی بزرگ

آندرکات

یک آندرکات معمولاً در ناحیه بین فلز جوش و فلز اصلی ظاهر می شود و می تواند هم در قسمت جلو و هم در پشت رخ دهد.

Undercut

آندرکات می تواند ناشی از موارد زیر باشد:

  • شدت جریان جوشکاری بسیار بالا
  • قوس خیلی بلند
  • زاویه شیب اشتباه مشعل TIG
  • نداشتن سیم پرکننده
  • تغذیه سیم پرکننده در محل نامناسب

مازاد مواد جوش

 مواد جوش بیش از حد باعث ضعف ساختار جوشی مشابه اثرات زیر برش می شود.

علاوه بر این، مقدار بیش از حد سیم پرکننده استفاده می شود که به معنای هزینه های جوشکاری غیر ضروری است.

مواد جوش بیش از حد  بیشتر به دلیل تغذیه بیش از حد سیم پرکننده است.

نفوذ بیش از حد

نفوذ بیش از حد خطایی است که زمانی رخ می دهد که فلز جوش از طریق ریشه جوش ساخته شده از یک طرف بیرون بزند و در جایی که فلز جوش و فلز اصلی به هم می رسند، استحکام جوش را ضعیف می کند.

نفوذ بیش از حد ریشه می تواند ناشی از موارد زیر باشد:

  • جریان جوشکاری خیلی زیاد
  • “ریشه بینی” خیلی بزرگ (بلانت ناکافی

پایین V-prep با آسیاب)

  • تغذیه اشتباه سیم پرکننده
  • جوشکاری بیش از حد داغ دو راه میانی و بسته شدنی

آماده سازی ناقص پر شده

پر شدن ناقص آماده سازی یک کانال در فلز جوش به دلیل رسوب ناکافی فلز جوش است.

آماده سازی جوش ناقص می تواند ناشی از موارد زیر باشد:

  • تغذیه ناکافی سیم پرکننده
  • تغذیه اشتباه سیم پرکننده
  • جوشکاری خیلی داغ

تقعر ریشه

یک شیار کم عمق به دلیل انقباض جوش لب به لب در ریشه زمانی که فلز جوش جامد می شود.

مواد پرکننده و تکنیک های جوشکاری در جوشکاری تیگ

مواد پرکننده  و تکنیک های جوشکاری در جوشکاری تیگ

مواد پرکننده

در حین جوشکاری، مشعل با زاویه عمود جانبی 80 تا 90 درجه در جهت جوش به جلو هدایت می شود.

سیم پرکننده همگام با جوشکاری پیشرونده با زاویه حدود 10 تا 20 درجه به ماده پایه تغذیه می شود.

روش جوشکاری بسیار شبیه به روش جوشکاری MIG/MAG است، جوشکاری به سمت چپ با حرکات فرورفتگی کوچک.

welding-direction

در طول جوشکاری مهم است که سیم پرکننده به شدت در جریان گاز از نازل گاز قرار گیرد.

این امر از اکسید شدن سیم ذوب شده و هنوز داغ در ارتباط با هوای جو جلوگیری می کند.

welding-diredtion1

هر شکلی از اکسیداسیون و آلودگی سیم پرکننده باعث آلودگی مخزن جوش می شود.

بنابراین بسیار مهم است که جوشکار فقط از مواد پرکننده تمیز استفاده کند که کثیف، چرب یا مرطوب نباشند.

بیشتر چربی و کثیفی ناشی از استفاده از دستکش های کثیف است. بنابراین ایده خوبی است که سیم پرکننده را بلافاصله قبل از شروع جوشکاری با استون تمیز کنید.

گریس و رطوبت هم روی سیم پرکننده و هم روی مواد پایه ممکن است باعث ایجاد خطاهای جدی در جوشکاری مانند تخلخل ها، ترک های هیدروژنی و غیره شود.

تهویه محلی اگزوز محل جوشکاری

تولید دود در جوشکاری تیگ

اطلاعات کلی دود جوش و جوشکاری تیگ

در نگاه اول هیچ بخاری تولید نمی شود یا بخار بسیار کمی هنگام جوشکاری TIG دیده می شود. اما این نباید ما را به این فکر کند که جوشکاری تیگ هیچ ماده ناسالمی تولید نمی کند.
عوامل مختلفی بر غلظت مواد ناسالم در هوای استنشاقی تأثیر می گذارند، به عنوان مثال. شدت جریان، کیفیت فولاد (فولادهای بی آلیاژ، کم آلیاژ و پر آلیاژ) و تمیز کردن مواد به عنوان مثال روان کننده های برش و ضد خوردگی.

دود و گازهای جوشکاری

گازهای نیتروژن

هنگام جوشکاری با گاز محافظ غلظت کمتری از گازهای نیتروژن تولید می شود. این گازها به دلیل تولید شدید گرما، که در نتیجه واکنش شیمیایی بین نیتروژن و اکسیژن است، تولید می شوند.

گازهای نیتروژن نامی رایج برای گروهی از عناصر است که به آنها اکسید نیتریک نیز گفته می شود که چندین عنصر مختلف از آنها وجود دارد.

فقط دو مورد از آنها دارای TLV (مقدار حد آستانه) ثابت هستند. TLV اکسید نیتروژن (NO) 25 PPM است. TLV دی اکسید نیتروژن (NO2) 3 PPM است.

اگر اکسید نیتروژن و ازن مخلوط شوند (همانطور که در جوشکاری TIG وجود دارد) پنتوکسید نیتروژن تولید می کنند که سمی تر از گازهای نیتروژن دیگر است.

گازهای نیتروژن فقط به طور ضعیفی تحریک می شوند و بنابراین کشف آن در زمان مقرر دشوارتر است. هنگامی که این ماده در معرض غلظت های بیشتر از TLV قرار می گیرد ممکن است آسیب های فوری و بسیار خطرناکی به ریه ها وارد کند، به عنوان مثال. ادم ریوی و آمفیزم بیماری ریوی.

ازن

ازن زمانی تولید می شود که اکسیژن هوا در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد، همانطور که در جوشکاری TIG وجود دارد. تنها چند محدوده طول موج مختلف در تابش UV وجود دارد که می تواند ازن تولید کند. کارآمدترین بخش طول موج بین 130 تا 175 نانومتر به طور کامل در نزدیکترین لایه هوا بلافاصله خارج از گاز محافظ جذب می شود و مقادیر زیادی ازن تولید می شود. این به دلیل جذب بالای اکسیژن است. در گاز محافظ هیچ گونه جذب و در نتیجه تولید ازن وجود ندارد. TLV ازن 1.0 PPM است.

دود و گازهای جوشکاری

در مقابل گازهای نیتروژن، ازن را می توان با بوی بسیار مشخص آن تشخیص داد. حتی در غلظت‌های پایین، ازن به شدت روی چشم‌ها و مجاری تنفسی تحریک می‌شود. ممکن است باعث سردرد و خستگی شود و پس از مدت طولانی قرار گرفتن در معرض عملکرد ریوی کاهش می یابد.

اکسید آهن

آهن مهمترین عنصر در فولاد است. حرارت دادن آهن بخارهایی با محتوای اکسید آهن تولید می کند. استنشاق مقادیر زیادی اکسید آهن ممکن است باعث کاهش عملکرد ریوی شود.

منگنز

منگنز با جوشکاری در فولادها با منگنز آزاد می شود. فولادهای بدون آلیاژ و کم آلیاژ. منگنز بر روی مغز تأثیر می گذارد و باعث ایجاد علائمی مانند سردرد، ضعف، کاهش اشتها و مشکلات خواب می شود.

منگنز برای مجاری تنفسی مضر است و خطر ابتلا به ذات الریه را افزایش می دهد. غلظت بالا ممکن است باعث تب دود فلز شود.

کروم

کروم در هنگام جوشکاری در فولادهای کم آلیاژ و بالا آزاد می شود. بین کروم 3 و کروم 6 تمایز قائل شده است:

مقدار حد آستانه کروم 3 0.5 mg/m3 است.

مقدار حد آستانه کروم 6 0.02 میلی گرم بر متر مکعب است.

کروم 3 و کروم 6 هر دو ممکن است باعث آلرژی شوند. به عنوان بثورات در صورت هنگام جوشکاری در فولادهای ضد زنگ. کروم 6 باعث تحریک شدید مجاری تنفسی می شود و ممکن است باعث ایجاد زخم در حفره دهان، حفره بینی و گلو شود. همچنین خطر برونشیت مزمن وجود دارد. کروم 6 نیز مشکوک به سرطان زا بودن است.

نیکل

نیکل در هنگام جوشکاری در فولادهای کم آلیاژ و پرآلیاژ آزاد می شود.

مقدار حد آستانه نیکل 1 میلی گرم بر متر مکعب است (ترکیبات محلول در سختی). مقدار آستانه نیکل 0.1 mg/m3 (ترکیبات محلول) است.

نیکل یک عامل بسیار آلرژی زا است که همچنین باعث ایجاد بثورات و بیماری های شبه آسم می شود. نیکل نیز مشکوک به سرطان زایی است.

مقادیر حدی بهداشتی

مقادیر حد آستانه (TLV)

بازرسی ملی کار دانمارک مقادیر حد آستانه ای را برای بالاترین غلظت مجاز عناصر مضر در هوای استنشاقی تعیین کرده است تا از جوشکارها در میان دیگران محافظت کند. TLV نشان دهنده بالاترین میانگین مجاز عناصر مضر در هوای استنشاقی در طول یک روز است. غلظت یا بر حسب PPM (قسمت در میلیون) cm3/m3 یا mg/m3 نشان داده شده است.

TLV ها بر اساس دانش فعلی از تأثیرات عناصر هستند. اگر دانش جدید آن را مناسب کند، TLV های حاضر تجدید نظر خواهند شد. TLV ها نباید محدودیت های سخت بین غلظت های مضر و غیر مضر در نظر گرفته شوند، زیرا چنین محدودیت هایی وجود ندارد. نباید صرفاً برای کاهش آلودگی هوا تا سطح TLV ها کافی تلقی شود.

حتی اگر غلظت یک آلودگی هوای خاص مطابق با TLV عنصر مورد نظر معمولاً برای سلامتی مضر است، با این وجود همیشه باید هدف حفظ غلظت آلودگی هوا تا حد امکان کمتر از TLV باشد.

تجاوز از مقادیر حد آستانه

به طور کلی TLV ها بالاترین میانگین غلظت مجاز یک روز کاری 8 ساعته را نشان می دهند. این بدان معناست که اگر غلظت‌ها در غیر این صورت بسیار کمتر از TLV باشند که میانگین وزن‌شده زمانی کمتر از TLV باشد، تجاوز مختصری از TLV مجاز است.

با این حال، فراتر از TLV به صورت رایگان و مختصر مجاز نیست، حتی اگر میانگین ارزش یک روز کار کامل کمتر از حد مجاز باشد.

چه مدت و چه مقدار بیش از آن مجاز است باید در هر مورد در نظر گرفته شود و باید توسط بازرسی ملی کار دانمارک ارزیابی شود.

جدول زیر مازادی را نشان می دهد که می توان آن را در دوره های حداکثر 15 دقیقه با پیش شرطی که میانگین وزنی از TLV تجاوز کرد، تحمل کرد. شکل های زیر فقط به عنوان یک قانون انگشت شست منظور می شوند.

 مقادیر حد آستانه

هنگام محاسبه بیش از حد مجاز طبق جدول زیر، واحد PPM برای گازها و بخارها و واحد mg/m3 برای ذرات (غبار، دود و مه) استفاده می شود.

بنابراین ماده ای با TLV = 1 PPM حداکثر 1 x 3 = 3 PPM برای مدت 15 دقیقه مجاز است. ماده TLV = 10 PPM حداکثر 10 x 2 = 20 PPM مجاز است. و در نهایت یک ماده TLV = 50 PPM حداکثر 50 x 1.5 = 75 PPM مجاز است. تعداد مجاز بیش از TLV در روز با این واقعیت تعیین می شود که مقدار میانگین وزن شده با زمان باید کمتر از TLV باشد.

چگونه از آلودگی هوا جلوگیری کنیم

تهویه فرآیندی

تهویه فرآیندی یکی از مهمترین ابزارهای فنی برای کاهش آلودگی هوا در کارگاه است. اما به این معنا نیست که در هر اتصال تهویه وسیله نهایی برای بهبود محیط کار در نظر گرفته شود. ممکن است با وجود یک سیستم تهویه کاملاً در نظر گرفته شده و به خوبی انجام شده، حل مشکل زیست محیطی فعلی امکان پذیر نباشد. بنابراین مهم است که قبل از شروع معاینات فنی تهویه، همه احتمالات مختلف برای جلوگیری از تولید و انتشار آلودگی هوای ناسالم را ارزیابی کنید.

تهویه را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

  • تهویه راحت
  • تهویه فرآیند

هدف تهویه فرآیندی ایجاد محیطی ایمن و سالم است در حالی که هدف از تهویه راحت افزایش رفاه به منظور به دست آوردن بهترین شرایط ممکن برای یک محیط کاری خوب است. همانطور که قبلا ذکر شد، تهویه فرآیندی است که باید اطمینان حاصل کند که از تأثیرات نامطلوب به شکل آلودگی هوا جلوگیری می شود.

تهویه فرآیندی را می توان به سه گروه کلی تقسیم کرد:

  • تهویه موضعی اگزوز محل جوش
  • تهویه محلی اگزوز کابین جوش
  • سیستم تهویه عمومی

به منظور حذف هرچه مؤثر دودهای جوشکاری، لازم است از هر سه نوع تهویه استفاده شود.

جوشکاری انجام نمی شود مگر اینکه اقدامات کافی برای مقابله با آلودگی هوای ناشی از جوشکاری انجام شده باشد.

در جایی که عملا امکان پذیر باشد، آلودگی هوای ناسالم باید قبل از رسیدن به محدوده استنشاق جوشکار حذف شود و بلافاصله به هوای آزاد هدایت شود.

اگر در مشاغل داخل ساختمان امکان خارج کردن دود فوراً در محل تولید وجود ندارد، باید تهویه مکانیکی اتاق ایجاد شود تا محتوای مواد آلاینده در هوای استنشاقی از مقدار حد بهداشتی مخلوط تجاوز نکند.

تهویه محلی اگزوز محل جوشکاری

تهویه موضعی اگزوز محل جوش نوعی تهویه است که آلودگی را از محل تولید آن حذف می کند. این نوع تهویه خروجی مزایای ارزشمندی را ارائه می دهد، زیرا به طور قابل توجهی الزامات سیستم تهویه عمومی را کاهش می دهد و همچنین معمولاً در مقایسه با یک سیستم تهویه عمومی بدون سیستم اگزوز بیشتر، یک محیط بهبود یافته را ارائه می دهد.

تهویه محلی اگزوز محل جوشکاری

واحد اگزوز واقعی در طرح های مختلف موجود است، به عنوان مثال. یک بازوی چرخان یا شیلنگ‌های انعطاف‌پذیر که همیشه می‌توانند با جوشکاری یا برش کاری مورد نظر سازگار شوند.

تهویه اگزوز

یک تقاضای رایج برای همه واحدهای اگزوز محلی مناسب این است که کارآمد باشند، کارکرد آسانی داشته باشند، صدای کمی تولید کنند و روند کار را مختل نکنند. اگر این خواسته ها برآورده نشود، واحد اگزوز استفاده نمی شود و سرمایه گذاری به هدر می رود.

تهویه محلی اگزوز کابین جوش

علاوه بر تهویه توضیح داده شده در بالا، سیستم های تهویه محلی اگزوز نیز در کابین های جوش ثابت استفاده می شود. این نوع تهویه خروجی، محل جوش را بدون حذف مستقیم دود از محل جوش، تهویه می کند. این می تواند یک میز جوشکاری با یک واحد اگزوز در میز باشد که اغلب با یک شبکه یا با اگزوز در صفحات پشتی یا بالایی ساخته می شود.

تهویه محلی اگزوز کابین جوش

تهویه عمومی

سیستم های تهویه عمومی برای اطمینان از محیط کاری رضایت بخش در اتاق طراحی شده اند.

اتصال کابل ها

ایمنی الکتریکی در جوشکاری تیگ

ایمنی الکتریکی در جوشکاری تیگ

در مطلب قبلی ایمنی شخصی در جوشکاری تیگ را بررسی کردیم. حال در این مقاله می خواهیم به بررسی خطرات الکتریکی جوشکاری تیگ پرداخته و راه های ایمن بودن  در آنها را بررسی کنیم.

جریان الکتریکی و خطرات

برق بنده خوبی است اما استاد سختی است. در صورت رعایت مقررات ایمنی لازم، خطر الکتریکی جوش قوس الکتریکی معمولاً بسیار کم است.

ولتاژ مدار باز

تجهیزات جوشکاری باید ولتاژهای مجاز مدار باز فعلی را همانطور که در مقررات برق فعلی ذکر شده است رعایت کنند.

تجهیزات برای عملکرد دستی یا نیمه اتوماتیک:

جریان متناوب – 80 ولت (مقدار مؤثر)

  • ولتاژ موج دار جریان مستقیم > 10% 80 ولت (مقدار مؤثر)
  • ولتاژ موج دار جریان مستقیم < 10% 100 ولت (مقدار متوسط)
  • تجهیزات قابل حمل برای استفاده خصوصی – 70 ولت (مقدار مؤثر)

منبع تغذیه ولتاژ

230 یا 400 ولت بسیار خطرناک است، اما معمولاً بعید است که با منبع ولتاژ اصلی تماس پیدا کند.

عایق معیوب

عایق معیوب منبع اصلی ممکن است باعث نشت و تماس های خطرناک شود.

حفاظت از زمین

همه ماشین ها باید ارتینگ شوند، مخصوصا ماشین های قدیمی که ممکن است دو عایق نباشند.

(ارتینگ برای محافظت از شما در برابر شوک الکتریکی استفاده می شود. این کار را با ایجاد یک مسیر (یک هادی محافظ) برای جریان خطا به زمین انجام می دهد. همچنین باعث می شود دستگاه محافظ (اعم از قطع کننده مدار یا فیوز) جریان الکتریکی را به مداری که دارای خطا است قطع کند.)

تعمیر و نگهداری تجهیزات جوشکاری اپراتور باید چک های خانه داری روزانه را روی تجهیزات جوشکاری انجام دهد تا ساییدگی و پارگی معمولی را دریافت کند. تجهیزات همچنین باید به طور منظم نگهداری شوند تا اطمینان حاصل شود که استفاده از آنها ایمن است و آنها را در شرایط اوج کار نگه می دارد.

ایمنی الکتریکی در جوشکاری TIG

 

منبع نیرو

منابع تغذیه با جریان مستقیم و متناوب اغلب برای جوشکاری TIG استفاده می شود. ولتاژ مدار باز این منابع قدرت اغلب در محدوده تجهیزاتی است که برای جوشکاری قوس الکتریکی معمولی با الکترودهای روکش دار استفاده می شود.

دستگاه جوش اغلب مجهز به امکانات فرکانس بالا برای احتراق قوس است.

اگر دستگاه مجهز به امکانات فرکانس بالا نباشد، می توان آن را مطابق مقررات مشابه تجهیزات جوشکاری قوس الکتریکی معمولی با الکترودهای روکش دار استفاده کرد. با این حال، اگر تجهیزات مجهز به امکانات فرکانس بالا باشد، خطرات الکتریکی افزایش می‌یابد و بنابراین باید فقط در یک محیط خشک کار کند.

اتصال اولیه

اتصال برق

نصب اتصال برق روی دستگاه هایی مانند دستگاه های جوشکاری فقط باید توسط شخص ذیصلاح انجام شود.

هنگام نصب دستگاه های جوش اغلب دو خطا رخ می دهد:

  • اتصال نادرست کابل ها
  • گلند کابل از دست رفته یا نادرست نصب شده است.

اتصال نادرست ممکن است زمانی رخ دهد که به عنوان مثال یک کابل سه قطبی به سه گیره دستگاه جوش متصل می شود. ممکن است یک اتصال فاز و زمین اشتباه گرفته شود، به طوری که بدنه دستگاه می تواند زنده باشد و پس از آن لمس دستگاه بسیار خطرناک است.

اتصال کابل ها

اتصال کابل ها

اتصال ثانویه

کابل ها و اتصالات

تمام کابل ها و اتصالات باید عایق بندی شوند. این بدان معنی است که تمام اتصالات باید با اتصالات مستقیم عایق و نه آنطور که اغلب دیده می شود، با حلقه های کابل فلزی که با یک پیچ پیچ و مهره به هم سفت می شوند، انجام شوند.

کابل های خیلی نازک با هسته های پاره شده یا سوئیچ های ضعیف ممکن است باعث جریان جوش ناپایدار و گرمایش ناخواسته شود که ممکن است عواقب فاجعه باری داشته باشد.

کابل ها و اتصالات

کابل ها و اتصالات

لوازم جانبی جوشکاری فرونیوس- ماسک جوشکاری weldingmask- Fronius

ایمنی شخصی در جوشکاری تیگ

راهنمای ایمنی شخصی در جوشکاری تیگ-سپر جوشکاری از صورت و چشم ها در برابر گرما و نور محافظت می کند و به صورت سپر دستی یا کلاه ایمنی در دسترس است.

شیر کاهنده فشار با فلومتر

گاز محافظ در جوشکاری تیگ

گاز محافظ در جوشکاری تیگ

گازها

گاز محافظ چندین عملکرد دارد. یکی از آنها جایگزینی هوای جوی است تا با حوضچه جوش و الکترود تنگستن رشته ای ترکیب نشود.

علاوه بر این، گاز محافظ نیز نقش مهمی در ارتباط با انتقال جریان و گرما در قوس دارد.

برای جوشکاری تیگ دو گاز بی اثر مورد استفاده آرگون (Ar) و هلیوم (He) هستند که آرگون بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

دو گاز محافظ غیرفعال را می توان با یکدیگر مخلوط کرد و یا هر یک از آنها را با نوعی گاز مخلوط کرد که اثر کاهشی دارد.

گفتن اینکه گاز در حال کاهش است به این معنی است که می تواند با اکسیژن ترکیب شود.

در ارتباط با جوش TIG دو کاهش گازها، هیدروژن (H2) و نیتروژن (N2) استفاده می شود.

گاز محافظ را می توان بر اساس ماده ای که قرار است جوش داده شود انتخاب کرد.

برای محافظت از قسمت پشتی جوش، استفاده از مخلوطی از گازهای کاهنده، N2/H2، به اصطلاح گاز پشتیبان می تواند مفید باشد.

گازهای محافظ در سیلندرهای فولادی رنگ شده در رنگ های استاندارد عرضه می شوند تا به راحتی قابل تشخیص باشند. برای این منظور از رنگ سیلندر واقعی و رنگ ناحیه شانه آن استفاده می شود.

شیر کاهنده فشار و فلومتر

فشار در سیلندرهای فولادی بین 200 تا 300 بار است. برای استفاده از گاز محافظ فشار بالا باید به فشار کاری مناسب کاهش یابد.

برای کاهش فشار از شیر کاهنده فشار استفاده می شود. شیر کاهنده فشار معمولاً دارای یک گیج است که در آن فشار واقعی سیلندر قابل خواندن است.

به منظور تنظیم جریان گاز مورد نیاز برای جوشکاری تیگ، نقشه زیر یک شیر کاهش فشار با فلومتر تعبیه شده را نشان می دهد.

شیر کاهنده فشار با فلومتر

شیر کاهنده فشار با فلومتر

در فلومتر یک گلوله کوچک وجود دارد که توسط گاز در حال جریان بالا می رود و بنابراین خواندن جریان گاز بر حسب لیتر در دقیقه امکان پذیر است.

لطفاً توجه داشته باشید که فلومتر اندازه گیری فلومتر باید به صورت عمودی قرار گیرد و فلومتر برای نوع گاز محافظ مورد استفاده طراحی شده است در غیر این صورت خطر خوانش خطا وجود دارد.

همه شیرهای کاهنده فشار مجهز به فلومتر نیستند. برخی از انواع دارای گیج کار با مقیاس لیتری هستند یا از دبی سنج جداگانه استفاده می کنند.

شیر کاهنده فشار با مانومتر کار با مقیاس لیتری

شیر کاهنده فشار با مانومتر کار با مقیاس لیتری

یک فلومتر که مستقیماً روی نازل گاز اندازه گیری می کند، می تواند برای کنترل وجود مقدار درخواستی گاز محافظ در دهانه نازل گاز استفاده شود.

اندازه گیری مستقیم روی نازل گاز

اندازه گیری مستقیم روی نازل گاز

مقدار گاز محافظ به قطر داخلی نازل گاز بستگی دارد.

مقدار بیش از حد گاز باعث افزایش سرعت خروجی در نازل گاز می شود. این ممکن است به دلیل اثر انژکتور باعث چرخش هوا به داخل گاز محافظ شود.

الکترود برای جوشکاری DC

جوشکاری تیگ– خرد کردن الکترودهای تنگستن

جوشکاری تیگ– خرد کردن الکترودهای تنگستن

الکترود برای جوشکاری تیگ

برای جوشکاری TIG الکترود اعمال شده عمدتا از تنگستن ساخته شده است.

تنگستن خالص یک ماده بسیار مقاوم در برابر حرارت با نقطه همجوشی تقریباً 3380 درجه سانتیگراد است.

با آلیاژ کردن تنگستن با چند درصد اکسید فلز می توان رسانایی الکترود را افزایش داد که این مزیت را دارد که در نتیجه می تواند در برابر بار جریان بالاتر مقاومت کند.

بنابراین الکترودهای تنگستن آلیاژی نسبت به الکترودهای تنگستن خالص طول عمر بیشتر و خواص اشتعال بهتری دارند.

متداول ترین اکسیدهای فلزی مورد استفاده برای آلیاژ کردن تنگستن عبارتند از:

  • اکسید توریم ThO2
  • اکسید زیرکونیوم ZrO2
  • اکسید لانتانیم LaO2
  • اکسید سریم CeO2

نشانه های رنگ در الکترودهای تنگستن

از آنجایی که الکترودهای تنگستن خالص و الکترودهای آلیاژی متفاوت یکسان به نظر می رسند، تشخیص تفاوت بین آنها غیرممکن است. بنابراین یک نشان رنگ استاندارد روی الکترودها توافق شده است.

الکترودها با رنگ خاصی در 10 میلی متر آخر مشخص شده اند.

رایج ترین انواع الکترود تنگستن مورد استفاده عبارتند از:

  • تنگستن خالص با رنگ سبز مشخص شده است. این الکترود به ویژه برای جوشکاری AC در آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.
  • تنگستن با 2% توریم با رنگ قرمز مشخص شده است. این الکترود بیشتر برای جوشکاری فولادهای غیر آلیاژی و کم آلیاژی و همچنین فولادهای ضد زنگ استفاده می شود.
  • تنگستن با 1% لانتانیم با رنگ مشکی مشخص شده است. این الکترود به همان اندازه برای جوشکاری تمام فلزات قابل جوش TIG مناسب است.

ابعاد الکترود

الکترودهای تنگستن در قطرهای مختلف از 0.5 تا 8 میلی متر در دسترس هستند.

بیشترین ابعاد مورد استفاده برای الکترودهای جوشکاری TIG 1.6 – 2.4 – 3.2 و 4 میلی متر است.

قطر الکترود بر اساس شدت جریان، نوع الکترود ترجیح داده شده و متناوب یا مستقیم بودن آن انتخاب می شود.

زاویه خرد کردن

یک شرط مهم برای به دست آوردن یک نتیجه خوب از جوشکاری TIG این است که نقطه الکترود تنگستن باید به درستی آسیاب شود.

هنگامی که جوشکاری با جریان مستقیم و قطبیت منفی انجام می شود، نقطه الکترود باید مخروطی باشد تا یک قوس متمرکز به دست آید که یک پروفیل نفوذ باریک و عمیق ایجاد کند.

قانون شست زیر رابطه بین قطر الکترود تنگستن و طول نقطه زمین آن را نشان می دهد.

یک زاویه نوک تیز کوچک حوضچه جوش باریکی ایجاد می کند و هر چه زاویه نوک تیز بزرگتر باشد مخزن جوش گسترده تر می شود.

زاویه نوک تیز نیز بر عمق نفوذ جوش تأثیر دارد.

الکترود برای جوشکاری DC

الکترود برای جوشکاری DC

صاف کردن نقطه الکترود برای ایجاد یک ناحیه صاف با قطر حدود 0.5 میلی متر می تواند طول عمر الکترود تنگستن را افزایش دهد.

برای جوشکاری AC TIG، الکترود تنگستن گرد می شود، زیرا در طول فرآیند جوشکاری آنقدر بارگذاری می شود که به شکل نیمه کروی ذوب می شود.

خرد کردن الکترود تنگستن

هنگام خرد کردن الکترود، نقطه ی اشاره آن باید در جهت چرخش دیسک سنگ زنی باشد تا آثار سنگ زنی در طول الکترود قرار گیرد.

خرد کردن الکترود تنگستن

برای به دست آوردن یک آسیاب ریز اضافی الکترودها، استفاده از ماشین سنگ زنی به ویژه برای آسیاب الکترودها می تواند سودمند باشد.

چنین ماشین هایی دارای یک دیسک روکش الماس دوار هستند که آثار سنگ زنی بسیار خوبی ایجاد می کند.

معمولاً این ماشین‌ها مجهز به دستگاهی برای تثبیت الکترودها با زاویه آسیاب قابل تنظیم هستند که به آسیاب یکنواخت می‌افزایند.

خرد کردن الکترود تنگستن

منبع تغذیه و واحد TIG در یک واحد

تجهیزات جوشکاری تیگ

تجهیزات جوشکاری تیگ

پیکربندی

برای انجام فرآیند جوشکاری تیگ(TIG ) و کارکرد کامل آن به تجهیزاتی متشکل از قطعات مختلف با عملکرد جداگانه خود نیاز دارید.

تجهیزات جوشکاری TIG عمدتاً شامل موارد زیر است:

  • یک مشعل TIG که ابزاری است که جوشکار برای کنترل قوس استفاده می کند.
  • منبع تغذیه ای که قادر به تامین جریان جوشکاری لازم باشد.
  • یک واحد TIG با سیستم های کنترل داخلی که تنظیم جریان جوشکاری، شروع قوس و غیره را ممکن می سازد.
  • سیلندر گاز محافظ با شیر کاهنده فشار و فلومتر.
پیکربندی تجهیزات جوشکاری تیگ

پیکربندی تجهیزات جوشکاری تیگ

1. کابل برای جریان جوش

.2 کابل برای جریان جوش

3. کابل کنترل برای واحد TIG

4. گاز محافظ

5. کابل برای جوشکاری کابل TIG

مشعل

6. کابل کنترل برای مشعل TIG

7 . کابل جوش با قطبیت +

بسیاری از دستگاه های جوش TIG به گونه ای ساخته شده اند که منبع تغذیه و واحد TIG یک واحد هستند.

منبع تغذیه و واحد TIG در یک واحد

منبع تغذیه و واحد TIG در یک واحد

مشعل(تورچ) تیگ TIG

هدف اصلی مشعل (تورچ) تیگ انتقال جریان جوش و گاز محافظ به جوش است.

تورچ تیگ

تورچ تیگ

مشعل TIG بر اساس دسته جوش و سر مشعل که با مواد عایق الکتریکی پوشانده شده است ساخته شده است.

دسته مشعل معمولاً دارای یک کلید برای روشن و خاموش کردن جریان جوش و گاز محافظ است.

  1. سر مشعل
  2. دسته
  3. سوئیچ کنترل
  4. کلاهک الکترود
  5. حلقه آب بندی
  6. کلت الکترود
  7. سپر حرارتی
  8. بدن کلت
  9. نازل گاز
TIG welding torch

TIG welding torch

کلت الکترود شکافته می شود تا بتواند در هنگام سفت شدن کلاهک الکترود، فشرده شود تا در اطراف الکترود محکم شود.

به منظور جلوگیری از بار جریان بیش از حد سنگین بر روی الکترود، مشعل به گونه ای ساخته شده است که انتقال جریان به الکترود بسیار نزدیک به نقطه الکترود انجام شود.

درپوش بلند مشعل، که در نقاشی نشان داده شده است، می تواند با یک نسخه کوتاه تر تعویض شود تا از مشعل در مناطق محدود استفاده شود.

با این حال، کلاهک معمولا آنقدر بلند است که می تواند یک الکترود با طول معمولی را بپوشاند.

مشعل‌های TIG در اندازه‌ها و طرح‌های مختلف با توجه به حداکثر بارهای جریان مورد نیاز و شرایطی که قرار است از مشعل استفاده شود موجود است.

اندازه مشعل همچنین به ظرفیت خنک کنندگی آن در حین جوشکاری بستگی دارد.

خنک کننده مشعل TIG

برخی از مشعل ها به گونه ای ساخته شده اند که این گاز محافظ جاری است که مشعل را خنک می کند.

با این حال، مشعل همچنین گرما را به هوای اطراف می دهد.

مشعل های دیگر با لوله های خنک کننده ساخته می شوند. مشعل های آب خنک عمدتاً برای جوشکاری با شدت جریان بیشتر و جوشکاری AC استفاده می شوند.

معمولاً یک مشعل TIG خنک‌شده با آب کوچک‌تر از یک مشعل هوا خنک است که با حداکثر شدت جریان طراحی شده است.

برخی از مشعل های جدید TIG همچنین دارای یک ماشه بر روی دسته مشعل برای کنترل جریان جوش در حین جوشکاری هستند.

نازل گاز

عملکرد نازل گاز هدایت گاز محافظ به پایین در اطراف ناحیه جوشکاری و در نتیجه جایگزینی هوای اتمسفر است.

نازل گاز روی مشعل TIG پیچ می شود تا در صورت نیاز بتوان آن را تعویض کرد. معمولاً از یک ماده سرامیکی ساخته می شود که می تواند گرمای عظیم را تحمل کند.

اندازه نازل گاز اغلب با عددی نشان داده می شود که به قطر داخلی دهانه در 1/16 اینچ اشاره دارد.

مثال

یک عدد نازل گاز 4 دارای قطر داخلی 4/16 اینچ مربوط به 6.4 میلی متر است.

لنز گازی

نوع دیگری از نازل گاز، عدسی گازی است که به گونه ای ساخته شده است که گاز محافظ از یک شبکه سیمی عبور می کند تا جریان گاز در فواصل طولانی تر پایدارتر شود.

مزیت جریان طولانی گاز این واقعیت است که الکترود می تواند خروجی طولانی تری داشته باشد و در نتیجه به جوشکار اجازه می دهد دید بهتری از حوضچه جوش داشته باشد. همچنین با استفاده از دیفیوزر گاز می توان مصرف گاز محافظ را کاهش داد.

جریان گاز محافظ

جریان گاز محافظ

منبع برق

منابع برق برای جوشکاری تیگ معمولا دارای ولتاژ مدار باز حدود 70 تا 80 ولت هستند.

برای جوشکاری با جریان مستقیم از منبع تغذیه ای استفاده می شود که جریان متناوب منبع تغذیه 400 ولت را به خروجی مناسب برای فرآیند TIG یکسو می کند و در عین حال شدت جریان را به سطح تعیین شده توسط جوشکار در دستگاه جوش تغییر می دهد.

دستگاه های جوش مدرن قادر به جوشکاری در حالت DC هستند یا برخی از واحدها هر دو حالت AC و DC را ارائه می دهند.

جعبه های TIG

سیستم کنترل تجهیزات تیگ می تواند بسیار ساده یا بسیار پیشرفته با عملکردهای مختلف باشد.

در ساده ترین نسخه آن فقط جریان جوش کنترل می شود و گاز محافظ توسط یک دریچه کوچک روی تورچ تیگ روشن/خاموش می شود.

جعبه های TIG پیشرفته تر می توانند گاز محافظ را کنترل کنند بنابراین قبل از مشتعل شدن قوس به محل جوش هدایت می شوند و قطع شدن گاز محافظ را پس از قطع جریان جوش به تاخیر می اندازند.

این بدان معنی است که الکترود تنگستن و مخزن جوش نیز در طول دوره خنک شدن از هوای جو محافظت می شوند.

علاوه بر این، جعبه TIG معمولاً دارای یک سیستم جرقه زنی است تا از خراشیدن الکترود روی قطعه کار و در نتیجه آسیب رساندن به نقطه الکترود جلوگیری شود.

این سیستم جرقه زنی می تواند یک واحد فرکانس بالا (HF) باشد که فرکانس را به 2 تا 4 میلیون دوره در ثانیه و ولتاژ را به چندین هزار ولت افزایش می دهد.

فرکانس و ولتاژ بالا باعث ایجاد جرقه بین نقطه الکترود و سطح قطعه کار می شود که قوس را منتقل می کند.

احتراق با فرکانس بالا

احتراق با فرکانس بالا

فرکانس و ولتاژ بالا باعث ایجاد جرقه بین نقطه الکترود و سطح قطعه کار می شود که قوس را منتقل می کند.

نوع دیگری از کنترل اشتعال می تواند یک واحد گنجانده شده باشد که می تواند جریان اتصال کوتاه را در لحظه احتراق محدود کند، به طوری که هنگام شروع جوشکاری، نقطه الکترود تنگستن را می توان مستقیماً بدون چسبیدن روی قطعه کار قرار داد. هنگامی که الکترود از قطعه کار بلند می شود، کنترل شدت جریان جوش را افزایش می دهد و در نتیجه قوس را مشتعل می کند.

این نوع کنترل دارای نام‌های متعددی است، به عنوان مثال LIFT ARC یا LIFTING.

احتراق با روش LIFT.

احتراق با روش LIFT.

سایر امکانات برای کنترل اشتعال عبارتند از:

کنترل شیب که امکان برنامه ریزی از پیش افزایش جریان جوش هنگام شروع جوشکاری و کاهش جریان جوش هنگام توقف جوش را فراهم می کند. کنترل شیب به ویژه در انتهای جوش برای کمک به حذف تخلخل و انقباض سوراخ ها اهمیت دارد.

ضربان جریان به این معنی است که دو سطح جریان جوشکاری از قبل برنامه ریزی شده اند. اینها جریان پالس و جریان پایه هستند. جریان پایه فقط برای حفظ قوس کافی است.

همجوشی مواد پایه زمانی انجام می شود که جریان پالس وجود داشته باشد و حوضچه جوش زمانی که جریان پایه وجود دارد اما قوس حفظ می شود خنک می شود.

دوره های جریان پالس و پایه نیز قابل کنترل هستند.

هنگامی که جوشکاری با حالت جوشکاری پالسی انجام می شود، جوش در اصل یک ردیف جوش نقطه ای است که بسته به سرعت جوشکاری به میزان بزرگتر یا کوچکتر روی هم قرار دارند.

بسیاری از ماشین‌های دو جریان مجهز به عملکرد کنترلی هستند که امکان اصلاح منحنی جریان متناوب را به منظور ایجاد مربع بیشتر و همچنین اصلاح تعادل بین نیم دوره‌های مثبت و منفی را ممکن می‌سازد.

این احتمالات کنترلی هنگام جوشکاری TIG آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای آنها بسیار سودمند هستند.

همچنین بخوانید: روش و کاربرد جوشکاری تیگ

روش ها و کاربرد جوشکاری تیگ

روش و کاربرد جوشکاری تیگ(آرگون)

روش و کاربرد  جوشکاری تیگ
تعریف جوشکاری تیگ:

نام TIG از ایالات متحده آمریکا می آید و مخفف تنگستن گاز بی اثر است.

تنگستن – که به آن ولفرام نیز گفته می شود – فلزی با نقطه همجوشی بیش از 3300 درجه سانتیگراد است که به معنای بیش از دو برابر نقطه همجوشی فلزاتی است که معمولاً جوش داده می شوند.

تکنولوژی جوش

قیمت دستگاه جوش

 راهنمای خرید انواع دستگاه‌ جوش‌  اینورتر فرونیوس – ابزارآلات جوشکاری- کاربرد و قیمت دستگاه جوش اینورتر

معرفي جوش آرگون در چند جمله

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

مشعل‌های تيگ و الکترودها

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

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 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

جوشکاری به روش تیگ

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.

 

مقایسه تکنولوژی آرک تیگ فرونیوس با تیگ (آرگون)

مقایسه تکنولوژی آرک تیگ فرونیوس با تیگ (آرگون)

نمونه کارها