جوش كاري ميگ ، مگMIG MAG Welding

بخش سوم:

• سيستم گاز محافظ

(آرگون گازي است خنثي، سنگين تر از هوا و با پتانسيل 15.7 الكترون ولت, امكان افروزش آسان قوس را در حين جوشكاري فراهم مي آورد.)

سيستم گاز محافظ:

در اين سيستم نياز به يك كپسول گاز محافظ, دستگاه تقليل فشار و گرمكن گاز در صورت استفاده از گاز CO 2 شيلنگ گاز و شير مغناطيسي قطع و وصل گار مي باشد.

گازهاي محافظ:

مقصود از گازهاي محافظ اين است كه حوضچه مذاب, منطقه حرارت ديده اطراف را از تأثير عناصر مضر هوا نظير اكسيژن, نيتروژن و ئيدروژن محافظت نماييم. جوشكاري فلز تيتانيم نياز به حفاظت در منطقه وسيعتري از نواحي جوش دارد. گازهايي كه مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از: گازهاي خنثي نظير آرگون و هليوم و گاز فعال نظير دي اكسيد كربن.

گاز اكسيژن, ئيدروژن و نيتروژن در موارد خاص با درصد بسيار كم به گاز آرگون يا به مخلوط آرگون- هليم اضافه مي شوند. گاز محافظ خنثي به گازي اطلاق مي شود كه هيچ واكنشي با حوضچه جوش ندارد و گاز فعال به گازي اطلاق مي گردد كه خاصيت اكسيدي يا احيايي بر روي فلز جوش دارد.

گاز آرگون(Ar)

آرگون گازي است خنثي، سنگين تر از هوا و با پتانسيل 15.7 الكترون ولت, امكان افروزش آسان قوس را در حين جوشكاري فراهم مي آورد. استفاده از اين گاز موجب توليد ستون قوسي متمركز ولي با هدايت حرارتي پايين مي گردد كه خود موجب مي شود, يونيزاسيون قوس به آساني صورت مي پذيرد.

نتيجه استفاده از اين گاز در حين جوشكاري, پيدايش پروفيل جوشي به شكل زير است كه در آن نفوذ در مركز خط جوش, زياد و بستر جوش با يك شيب شديد, باريك مي گردد. در جوشكاري با گاز محافظ (و با انتقال قطرات به حالت اسپري و يا پالسي), نيروي اصلي در جرقه منطقه قوس محوري (Axial) است و مقدار آن در منطقه قوس (از سيم جوش به سمت حوضچه مذاب) به آرامي شدت مي يابد. اين پديده موجب مي شود تا در اين حالت, در حين جوشكاري ميزان ترشح(Spatter) بسيار كم گردد.

در جوشكاري قوسي با گاز محافظ (MIG & MAG) از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ براي بسياري از فلزات غيرآهني استفاده مي گردد. ولي استفاده از اين گاز براي جوشكاري فولادها توصيه نمي گردد. زيرا در صورت استفاده شرايط مناسبي براي انتقال قطرات داغ جدا شده از سيم جوش تمايلي براي جريان يافتن در پاشنه و كناره هاي طرح اتصال نداشته باشند كه نتيجه آن پروفيل جوشي بسيار نامعمول و نامنظم است. اين شكل پروفيل جوش بدست آمده به علت انرژي قوس كم, حرارت ورودي پايين و نرخ سرد كنندگي سريع آرگون و نهايتاً, كشش سطحي بالاي فولاد مذاب در اتمسفر آرگون ايجاد مي گردد. آرگون به ميزان 0.8% در اتمسفر هوا موجود است و توليد آن به توسط فرآيند تقطير و جدايش از اتمسفر هوا امكان پذير است. از ديگر مزاياي اين گاز مي توان به قابليت انتقال اين گاز در حالت مايع اشاره كرد.

گاز دي اكسيد كربن(CO 2)

دي اكسيدكربن يا همان CO 2 همچنانكه مشخص است, گازي فعال (غيرخنثي) است. اين گاز به محض تماس با درجه حرارت قوس (حدود 6000 درجه سانتیگراد) در بالاي ستون قوس تجزيه شده و به مولكول هاي بسيار داغ اكسيژن و مونواكسيد كربن تجزيه مي گردد.

تركيب مجدد اين مولكول ها در بخش پاييني ستون قوس, موجب آزاد شدن نيرويي به سمت بالاي قوس مي گردد. اين همان نيرويي است كه موجب ايجاد اغتشاش در ستون قوس و در نتيجه ايجاد ترشح, قوس ناپايدار و قطع و وصل شدن قوس (لكنت قوس) در حين جوشكاري مي شود. در حين انتقال قطرات مذاب, مولكول اكسيژن كه داراي حرارت بسيار زيادي است, موجب ايجاد نفوذ زياد مي گردد. ضمناً در اثر همين مكانيزم وجود مولكول اكسيژن بسيار حرارت ديدهSuper Heated)) حوضچه مذاب جوش, توسعه يافته و نرخ محدب گرده جوش, افزايش مي يابد.

از آنجائيكه گاز محافظ CO 2 داراي قدرت اكسيداسيون بالايي است, استفاده از آن در حين جوشكاري موادي كه در رنگ يا بتونه, آستر كاري شده اند سودمند است (گرچه بايد در ابتداي جوشكاري اين مواد را به طور كامل و سطح قطعه زدود). همچنين مي توان از اين گاز براي جوشكاري فولادهاي ساده كربني و يا فولادهاي كربن – منگنزي استفاده نمود كه نتيجه آن پروفيل جوشي با پهناي كم و با عمق نفوذ مناسب است. در قوس محافظت شده با گاز خالص CO 2 انتقال قطرات به شكل ريز (مطابق انچه در حالت انتقال قطرات به روش اسپري معمول است) رخ نمي دهد. در اثر استفاده از اين گاز, تنها قطرات به شكل قطره اي منتقل مي شوند از آنجائيكه اين گاز اكسيد كننده و فعال است, استفاده از آن براي جوشكاري آلومينيم, مس, منگنز و يا نيكل (كه همگي به راحتي قابليت اكسيد شدن دارند) و يا در فرآيند جوشكاري تیگ قابل كاربرد نيست, زيرا بعلت دارا بودن قابليت كربوره كردن, ميتواند 200 تا 300 درصد بر مقدار كربن در فلز جوش بيفزايد.

بعلاوه توصيه شده است كه بعلت قابليت اكسيدكنندگي بالاي اين گاز, در هنگام جوشكاري فولادها با فرآيند میگ  از سيم جوشهايي استفاده گردد كه داراي درصد بالايي از منگنز و يا سيليكون هستند و يا قابليت احياكنندگي بسيار بالا  ( Tripple Deoxidised) دارند.

گاز اكسيژن

گرچه نمي توان از اين گاز بصورت خالص بعنوان گاز محافظ در جوشكاري استفاده نمود, ولي در برخي موارد از تركيب آن با ديگر گازهاي محافظ استفاده مي گردد. اگر اين گاز با درصدي بين 1 تا 7 درصد به مخلوط آرگون / دي اكسيدكربن اضافه گردد, مي تواند نقش بسيار مؤثر و مثبتي در اصلاح خواص قوس و كاهش كشش سطحي فلز جوش ايفا نمايد. همچنين در اثر حرارت ورودي شده و ضمن افزايش سرعت جوشكاري, كمك به افزايش نفوذ جوش و قابليت تر شوندگي لبه هاي طرح اتصال نمايأ.

گاز هيدروژن

استفاده از گاز هيدروژن خالص بعنوان گاز محافط به هيچ عنوان مناسب نيست. زيرا باعث افزايش درصد هيدروژن در فلز جوش و ايجاد ترك هاي هيدروژن مي گردد. هيدروژن داراي پتانسيل يونيزاسيون نسبتاً پاييني(حدود 13.5 الکترون ولت) مي باشد ولي اين گاز قدرت هدايت حرارتي بالايي دارد. اين موضوع سبب مي شود تا انرژي قوس بالايي ايجاد گرديده كه در نتيجه موجب نفوذ عميق تر و سياليت بهتر حوضچه مذاب جوش مي گردد. از آنجائيكه اين گاز خاصيت احياكنندگي مناسبي دارد, استفاده از اين گاز سبب اصلاح و حذف اكسيدها در سطح حوضچه مذاب جوش گرديده كه نتيجه آن بستر جوش تميز مي باشد.

گازهاي تركيبي:

خصوصيات هر گاز استفاده شونده در يك مخلوط گازي محافظ, بر روند عملكرد و نقش آن مخلوط گازي (نظير بازده حفاظتي گاز, پايداري قوس, شكل و استحكام پروفيل جوش) تأثير مستقيم مي گذارد. بسته به كاربرد خاص, تركيب و درصدهاي متفاوتي از اين گونه گازها بعنوان مخلوط گازي محافظ مور استفاده قرار مي گيرد كه در نتيجه اين تركيب گازي, داراي خوا بهينه براي كار بوده و بالاترين و بازترين محدوده را براي تنظيم ولتاژ و آمپر ايجاد مي نمايد.

آرگون ايده آل ترين گاز, بعنوان پاي اصلي در يك مخلوط گازي است. زيرا در هنگام جوشكاري تمامي فلزات, امكان انتقال قطرات به حالت اسپري را فراهم مي آورد. با اين وجود, در هنگام جوشكاري فولادها و يا فولادهاي ضد زنگ در وضعيت تخت يا افقي, خاصيت سريع سردكنندگي اين گاز محافظ به فلز ذوب شده اين امكان را نمي دهد تا به راحتي كناره هاي جوش را خيس نمايد كه در نتيجه موجب بريدگي كنار جوش در لبه هاي پروفيل جوش مي شود. به همين جهت لازم است تا در هنگام جوشكاري فولادها با اين فرآيند, درصدي از گازهاي فعال (نظير اكسيژن يا دي اكسيد كربن) به منظور افزايش حرارت ورودي, كاهش كشش سطحي و در نتيجه پايدارسازي اندازه قطرات, به آن اضافه گردد.

تركيب گازهاي آرگون و اكسيژن

در جهت افزايش پايداري قوس, اصلاح شكل پروفيل جوش, كمك به خيس شدگي لبه هاي طرح اتصال و كاهش خطر بريدگي كنار جوش در حين

جوشكاري فلزات آهني, درصدي اكسيژن به گاز آرگون افزوده مي گردد. افزايش درصدي بين 1 تا 7 درصد اكسيژن از كاهش منگنز و سيليسيم ممانعت

كرده و به خوبي به انتقال قطرات از سيم جوش كمك مي نمايد.

در اين حالت, فلز مذاب جوش, داراي كشش سطحي كمتري نسبت به حالت استفاده از گاز آرگون خالص بوده و موجحب مي شود فلز پايه به خوبي تر شده و پروفيل جوشي پهن و با گرده جوش مناسب پديد آيد.

براي جوشكاري فولادهاي ضد زنگ و ديگر فولادهاي مقاوم به خوردگي (نظیر 3Crl2) درصدي بين 1 تا 2 درصد اكسيژن به آرگون خالص اضافه ميگردد. درصدهاي بالاتر از 5 درصد, سطح پروفيل جوش به طور گسترده اي اكسيد شده و بالطبع مقدار منگنز, سيليسيم و كروم كاهش مي يابد. پروفيل جوش هاي بدست آمده با استفاده از تركيب گازهاي آرگون و اكسيژن, داراي سطحي هموارتر از حالتي است كه از گاز آرگون خالص و يا گاز CO2 خالص استفاده مي شود و با استفاده از اين تركيب گازي, شكل پروفيل جوش با نفوذي مناسب و به مانند شكل صفحه بعد است. استفاده از گاز محافظ  Argoshied40 كه مخلوطي از گاز آرگون و اكسيژن است, موجب مي شود تاترشحات حين جوشكاري حذف شده و در حالت انتقال قطرات به شكل اسپري, بر روي قطعات فولادي, سطح جوشي تخت ايجاد گردد.

تركيب گازهاي آرگون و دي اكسيد كربن

براي جوشكاري فولادهاي ساده كربني و فولادهاي كربن منگنزي, مخلوط گازهاي آرگون و دي اكسيدكربن با درصد CO2

بين 2 تا 30 درصد حجمي توصيه مي شود. براي اخذ بهترين نتايج, حداكثر 25 درصد از گاز CO2 بايد در گاز آرگون استفاده كرد. با افزايش درصد گاز دي اكسيدكربن, گرماي بيشتري منتقل شده و با افزايش نفوذ, پهناي پروفيل جوش نيز افزايش مي يابد ولي از وضعيت انتقال قطرات به حالت اسپري, شديداً كاسته مي شود. استفاده از گاز محافظ Argoshied52  با درصد بالای CO2 براي ايجاد نفوذهاي عالي پيشنهاد مي گردد. مخلوط گازي آرگون و دی‌اکسید‌کربن برای جوشكاري با سيم هاي توپودري و سيم هاي با مغز فلزي نيز بسيار مناسب است.

پروفيل جوش بدست آمده از استفاده از تركيب گازي آرگون/دی اکسید کربن داراي نفوذي بهتر نسبت به پروفيل جوش حاصله از تركيب گازی آرگون . اکسیژن است.

تركيب گازهاي آرگون, اكسيژن و دي اكسيدكربن

افزودن اکسیژن به ترکیب گازی آرگون/ دی اکسید کربن موجب مي شود تا بستر جوش پهن تر شده و خواص انتقال قطرات در حالت اسپري بهبود يابد. ضمناً مقدار حرارت ورودي, شكل پروفيل جوشو ميزان نفوذ نيز بهبود يابد. در صورت استفاده از تركيب سه گانه, اين امكان را مي يابيد كه كاملترين انعطاف پذيري را براي جوشكاري فولادهاي مختلف داشته باشيد. اكسيژن و دي اكسيدكربن, بصورت مستقل مي توانند خواص ايجاد شونده توسط انتقال قطرات را در حالت اسپري و يا اتصال كوتاه (مانند حرارت ورودي كلي, شكل پروفيل جوش و نفوذ)  را تغيير دهند.

تركيب  Argoshield 50 براي جوشكاري همراه با انتقال قطرات به روش اتصال كوتاه فلزات سبك بسيار مناسب است. در حين جوشكاري فلزات آهني سبك و نيمه سبك همراه با اتصال قطرات به روش اسپري, اين تركيب مي تواند موجب ايجاد قوس عالي و بدون ترشح شود.

گاز Argoshield51( با درصد کم اکسیژن و درصد بالای دی‌اکسید کربن) بهترين تركيب براي ايجاد حالت انتقال قطرات به روش اسپري و اتصال كوتاه است و پروفيل جوش حاصله نيز بسيار عالي و با نفوذ كافي است. اين تركيب براي جوشكاري قطعات ضخيم بوده و در تمامي وضعيت ها قابل حصول است.

درصد بالای دی‌اکسید کربن موجب ايجاد ترشح (Spatter) ) خواهد شد(كه البته ميزان اين ترشح نسبت به حالت استفاده از گاز دی‌اکسید کربن خالص به مراتب کمتر است). ولي نفوذ و مقدار ذوب آن با گاز دی‌اکسید کربن خالص قابل مقايسه و تقريباً يكسان است. اكسيژن موجود در اين تركيب موجب كاهش قطر تشكيل يافته شده و حالت پايداري قوس در حين انتقال قطرات را اصلاح مي كند.

تركيب گازهاي آرگون و هليم

استفاده از تركيب گازي آرگون/هلیم شرايطي را به وجود مي آورد كه در آن حرارت ورودي, سرعت جوشكاري, شكل پروفيل جوش و نفوذ, همگي به حالتي مناسب مي رسند. اين تركيب عموماً براي جوشكاري قطعات ضخيم و سنگين فلزات غيرآهني مانند آلومينيم, مس، منگنز و نيكل مورد استفاده قرار مي گيرد. هر چه قطعات ضخيم تر, سنگين تر و داراي ضخامت بالاتري باشند, درصد گاز هليم در اين تركيب بايد افزايش يابد. درصد معمول هليم بين 25 تا 75 درصد  مي باشد.

گاز Argoshield 80T و Argoshield 81T از نمونه معروفترين تركيب هاي آرگون و هليم مي باشند.

تركيب هاي گازهاي آرگون, هليم و هيدروژن

استفاده از تركيب گازي Argoshield 71T كه تركيب گازهاي آرگون/هلیم/هیدروژن است، موجب مي گردد تا قوس بسيار داغي حاصل شود كه اين قوس براي جوشكاري فولادهاي ضد زنگ و فولادهاي نيكل دار ( با فراند تیگ) مناسب است. در اين حالت, درصدهاي كم هيدروژن, خطري جدي براي تخريب الكترود تنگستن محسوب نمي گردد ولي به علت وجود هيدروژن, سرعت جوشكر بسيار افزايش يافته و به علت احياشدن اكسيدهاي سطحي

توسط هيدروين موجود در اين تركيب گازي, پروفيل جوش حاصله داراي سطحي بسيار تميز مي باشد.

وجود اين گاز در مقادير كم در حين جوشكاري فولادها باعث كاهش كشش سطحي و كمك به انتقال قطرات به روش اسپري گرديده و با كاهش مقدار ترشح, موجب افزايش بهره وري فرآيند مي گردد.

گاز هليم

هليم, گازي خنثي و با پتانسيل يونيزاسيوني برابر با 24.5 الكترون ولت است. در نتيجه, قوس ناشي از اين گاز داراي ولتاژ قوس بالاتري نسبت به آرگون مي باشد(در حالت برابري طول قوس و سرعت جوشكاري) و بالطبع مي تواند مقدار حرارت ورودي به قطعه كار را افزايش دهد. هدايت حرارتي بالاي اين گاز, موجب ايجاد پروفيل جوش پهن با گرده اي كم و ذوب و نفوذي مناسب مي گردد. در حين استفاده از اين گاز بايد دقت كرد كه بعلت آنكه اين گاز از هوا سبك تر است بايد نرخ خروج گاز را افزايش داد.

مخلوط گاز آرگون با درصد بالايي از گاز هليم, براي جوشكاري مقاطع ضخيم فلزات غير آهني و يا فلزاتي كه داراي هدايت حرارتي بالا هستند. بسيار مناسب است. سرعت جوشكاري با گاز هليم بسيار بالا است كه در نتيجه استفاده از اين گاز مي تواند داراي مزاياي اقتصادي بسيار بالايي باشد. گرچه بايد اين مطلب با قيمت بالاي اين گاز, با هم در نظر گرفته شود. وي به هر جهت, سرعت جوشكاري بالاي ناشي از استفاده از اين گاز در جوشكاري مواد با هدايت الكتريكي بالا, بسيار مطلوب است.

هليم گاز نادر است كه از گاز طبيعي بدست مي آيد كه درابتدا غلظت آن نيز كم است. توليد, نگهداري و حمل و نقل آن نيز مشكل است كه دليل اصلي آن نيز نقطه جوش بسيار پايين اين گاز است(منفي 269 درجه سانتي گراد.)

جوشکاری میگ مگ ( بخش دوم)

جوشکاری میگمگ(بخش اول)