تاريخ : یکشنبه نهم دی ۱۳۸۶
انواع جوشکاری
انواع جوشکاری عبارت است از:
· جوش قوس الکتریکی
· نقطه جوش
· جوشکاری فلزات رنگین
· لحیم کاری
· جوشکاری به طریقه برق و گاز
· جوشکاری و یرشکاری در زیر آب
· انواع جوشکاری مدرن در صنایع نظامی
· جوشکاری پلاستیک
جوش قوس الکتریکی
یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.
در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.
طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.
انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.
انتخاب صحیح الکترود) از نظر قطر(
بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.
1. ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی
2. ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار
3. آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری
4. عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری
اطلاعات پاکت الکترود
مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند.
در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است.
هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی از استانداردهای مهم بیان نماید. برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره . شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده می شود.
قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.
نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود.
حالت یا حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود.
درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودها یا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود. نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است.
همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.
الکترودها
الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند. شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود.
الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.
مشخصات الکترودها
در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.
E 60 10
= E جریان برق
= 60کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
= 1حالات مختلف جوشکار ی
= 0نوع جریان می باشد.
علامت اول
در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).
در علامت دوم
عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm2
علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.
علامت چهارم
خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.
1. چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.
2. چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم می باشد. )
3. اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC می باشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن محدب است.
4. اگر علامت چهارم 3 باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.
5. اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC , AC به کار برد.
موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.
1. چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.
2. چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.
الکترودها در جوش قوس الکتریکی
انواع قوس ها در جوشکاری با قوس الکتریک:
تهیه قوس الکتریک به دو صورت با الکترودهای مصرفی و یا با الکترودهای غیر مصرفی مثلاً الکترودهای ذغالی و تنگستنی انجام می گیرد.
قوس الکتریک را می توان هم با جریان مستقیم و هم با جریان متناوب ایجاد کرد. ولی عملاً دیده می شود که جوشکاری با جریان مستقیم راحت تر و بهتر انجام می گیرد.
جنس الکترودها در جوشکاری با قوس الکتریک :
چنانچه الکترود از نوع غیر مصرفی باشد الکترود از کربن – گرافیت یا تنگستن اختیار می گردد. الکترودهای کربنی یا گرافیتی مورد استعمالشان فقط در جوشکاری با جریان مستقیم می باشد در حالیکه الکترودهای غیر مصرفی از فلز تنگستن یا ولفرام را می توان برای هر دو نوع جریان بکار برد.
جنس الکترودها بر حسب موارد کاربردشان از مواد گوناگونی ساخته شد و معمولاً شامل تقسیم بندی زیر می باشد:
1. فولاد نرم
2. فولاد پر کربن
3. فولاد آلیاژی مخصوص
4. الکترود چدن
5. فلزات غیر آهنی
در مورد فلزات غیرآهنی از الکترودها و آلیاژهای مانند مس – آلومینیوم – آب نقره برنج و برنز می توان نام برد.
ترکیب شیمیایی روپوش الکترودها
روپوش الکترودهای فلزی از مواردی مانند آهک یا اکسید کلسیم CaO فلوئور کلسیم F2Ca – اکسید سدیم Na2O – تیتان یا تیتانیم Ti – سلولز روتایل – اجسام الیافی مانند آسبست – خاک رس- سیلیسیم Si پور تالک و مایع سیلیکات سدیم یا پتاسیم و غیره می باشد. مقدار وزن پوشش نسبت به الکترود بیت 25% تا 5% وزن الکترود و نقطه ذوب مجموعه مواد تشکیل دهنده بایستی کمتر از فلز یا آلیاژ سازنده الکترود جوشکاری باشد.
فاصله الکترود را نباید از کار زیاد نمود تا الکترود نتواند با گازهای متصاعده از روپوش خود منطقه ذوب را نگهداری کند و در برابر تاثیر گازهای خارجی محافظت بنماید.
اثرات الکترود شامل موارد زیر است :
1. اگر روپوش الکترود فاسد یا مرطوب شود قوس الکتریکی پیوسته انجام نمی شود و بایستی الکترودها را که دارای مواد آهکی هستند در درجه حرارت بین 80 تا 60 درجه سانتیگراد در خشک کننده الکترود قرار داد تا از فساد پوشش آنها جلوگیری شود.
2. حفظ ناحیه جوش از اکسیده شدن و تاثیر ازت و ایجاد اکسید فلزی.
3. خارج راندن مواد مضر از ناحیه جوش زیرا پوشش الکترود ذوب شده و در روی ناحیه مذاب بصورت محافظی قرار می گیرد و چنانچه مواد زیان بخش در داخل مذاب باشد آن ها را بطرف بالا می کشد.
تقسیم بندی الکترودها از نظر پوشش شیمیائی
دانستن دقیق پوشش الکترودها اغلب جزء اسرار کارخانجات سازنده می باشد و بر حسب مقدار درصد مواد و نوع ترکیبات شیمیائی کاملاً متفاوت هستند. بطوریکه بعضی از الکترودها برای کار خاصی ساخته شده اند چنانچه اگر برای جوش دادن کارهای دیگر مصرف شوند مقاومت دلخواه جوشکاری به دست نخواهد آمد.
الکترودها از نقطه نظر پوشش به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شوند.
1. الکترودهای اسیدی
2. الکترودهای روتایلی
3. الکترودهای بازی
که از اسم آن ها می توان به تر کیبات آن پی برد.
انواع گرده جوش در جوش برق
طریقه ایجاد قوس الکتریکی با دست
برای ایجاد قوس الکتریکی مانند نوک زدن مرغ عمل می نمائیم و الکترود را به کار نزدیک کرده و پس از برقراری شعله آن را در فاصله ای بین 2 تا 3 میلیمتر نسبت به کار نگه می داریم و صدای یکنواخت معرف تنظیم بودن جریان جوش می باشد. در جوشکاری تخت الکترود با زاویه تمایل بین 15 تا 20 درجه نسبت به خط قائم قرار دارد و با تغییراتی در این زاویه می توان تغییراتی در گروه و نوع جوش بوجود آورد.
برای پر کردن با حرکات مختلفی که به الکترود می دهند عمل می شود و انواع مختلف حرکت الکترود وجود دارد و برای پر کردن درز جوش مورد استفاده قرار می گیرد.
1. پر کردن در امتداد محور الکترود
2. پر کردن درز جوش بصورت شکسته و بسته
3. پر کردن درز جوش بطور زیگزاگ
4. پر کردن درز جوش با نوسان دایره ای
که 1و2 برای کارهای معمولی و لبه های کار اختیار میشود, و 3و4 به وسیله گرم نگه داشتن لبه های اتصال مانع خنک شدن حوضچه مذاب گردیده و در نتیجه موجب افزایش نفوذ گرده جوش می گردد. در جوشکاری چند پاس بایستی هر پاس که جوشکاری می شود به وسیله چکش و برس تمیز گردد و سپس پاس بعدی جوش داده شود.
جوشکاری قائم یا Vertiealwelding:
این نوع جوش دادن معمولاً مشکل می باشد زیرا حوضچه مذاب متمایل می باشد که بسمت پائین حرکت کند و بدیت جهت حرکت الکترود از پائین بطرف بالا در نظر گرفته می شود و برای ورقهای نازکتر از 5/1 میلیمتر نمی توان استفاده کرد.
جوش بالای سر Overhead weling:
در این نوع جوشکاری باید قوس الکتریکی ایجاد شده خیلی کوتاه و الکترود دارای روپوش دیرگذاری باشد تا بتواند پوششی مناسب بر روی حوضچه مذاب بوجود آورد و از چکیدن قطرات فلز ذوب شده جلوگیری کند.
در جوشکاری قوس الکتریک گرمای ایجاد شده مابین انتهای الکترود لبه های صفحات را ذوب نموده و قطرات فلز مذاب را سر الکترود با سرعتی در حدود 40 متر بر ثانیه جدا می شوند که حد میانگین آنها بین 10 تا 20 قطره در هر ثانیه می باشد.
روکشی فلزات
قطعات ماشین آلات پس از مدتی کار شکستگی های مختصر یا سائیدگی های کمی پیدا می نمایند به طوری که نمی توان با آنها کارکرد یا تولرانس لازم برای کار را ندارند و چنانچه به کار گرفته شوند سبب صدمات بیشتر به ماشین آلات شده و چنانچه دور ریخته شوند از نظر اقتصادی تهیه آنها مقرون به صرفه نمی باشد لذا می توان با سیستم پا شش فلزات قشر نازکی در روی آنها ایجاد نمود که مانع لق خوردن شده یا شکستگی حاصله را تصحیح نماید- دستگاههای مختلفی برای پا شش فلزات در صنایع مدرن وجود دارد.
فلز پاشی
رشته جدیدی از جوشکاری که به تازگی متداول شده پاشیدن فلزات مذاب مایع روی سطوح قطعات فلزی است از این شیوه جدید جوشکاری که بنام فلزپاشی معروف شده است می توان برای مرمت سطوح فرسوده و اصلاح قطعات ماشین که اندازه آنها کوچک شده (مثلاً میل لنگ های موتورهای احتراق داخلی) و نیز برای پوشانیدن سطوح اشیاء با هر نوع فلز و بمنظور محافظت یا تزئین از آنها استفاده کرد نحوه عمل بدین ترتیب است که سیمی از جنس فلزی که باید پاشیده شود بتدریج از مقابل شعله می گذرد و در اثر گرمای آن ذوب شده و بحالت مایع در می آید و در همین حال بوسیله هوای فشرده شده روی قطعه کار پاشیده می شود عبور سیم از برابر شعله بطور خودکار انجام می گیرد تا جریان مداوم و ثابتی از بخار فلز ایجاد شود. برای ایجاد حرکت خودکار سیم جوش از موتور هوائی کوچکی استفاده می کنند.
سرب و آلیاژهای سرب – روی و آلیاژهای روی – مس – قلع – آلومینیوم کادمیوم – نیکل – نقره – فلز موئل – برنز فسفری را می توان فلزپاشی نمود.
طریقه فلزپاشی
سطح کاری را که می خواهند فلزپاشی کنند باید با دقت بسیار تمیز نموده و اندکی رویه آن را خش سازند و برای اینکار بهتر است از پاشیدن جریان شن استفاده نمود. باید مراقبت کرد که مواد خارجی بکار نچسبد.
در موقع تمیز کردن اشیاء به وسیله شن باید آنها را در اطاقک مخصوصی که برای این منظور ساخته شده دارای بادبزنهای تهویه بزرگ است قرار دهند.
کارگر باید دستکش بدست کند و نقاب مخصوص تنفس در حین انجام کار بصورت بزند هوائی که در طپانچه شن پاش مصرف می شود باید خشک و فاقد ذرات روغن باشد و برای این امر سر راه جریان هوا خشک کنی و صافی مخصوص قرار می دهند.
موفقیت در عمل فلزپاشی بمیزان قابل ملاحظه ای به تنظیم مشعل فلزپاشی بستگی دارد و لازم است تنظیم های زیر صورت گیرد.
1. تنظیم مقدار گازی که از احتراق شعله ایجاد می شود.
2. تنظیم سرعت ورود سیم بداخل محفظه مشعل
3. تنظیم فاصله مشعل از سطحی که باید فلزپاشی شود. مقدار این فاصله در کیفیت محصول تمام شده تأثیر بسیار دارد.
در نتیجه آزمایش میکروسکپی و شیمیایی معلوم شده است که سطح فلزپاشی شده خشن و اکسید فلزی آن از فلزات ریختگری و یا نورد شده بیشتر است. اما دوام و استحکام آنها باندازه ای که انواع مختلف میل لنگ ها و سایر سطوح فرسوده که با این شیوه تمیز و اصلاح گشته اند به اندازه حالتی که نو بوده اند مقاومت کرده اند.
مشخصات دستگاه فلزپاشی از نظر گازهای گرم کننده و هوا
در مشعل فلزپاش باید فشار استلین و اکسیژن تقریباً یک آتمسفر و فشار هوا در حدود 4 تا 5/4 آتمسفر باشد. با این مشعل باید سیمی به قطر 5/1 میلمیتر را بکار برد.
مشعل های فلزپاشی بزرگتری که بنام «مغون» معروف است سریعتر کار می کند. در این مشعلها فشار استلین تقریباً Alo 1/75 و فشار اکسیژن Ato 1/85 و فشار هوا در حدود 6 آتمسفر است مشعل اخیر در هر ساعت تقریباً 7/1 متر مکعب اکسیژن و 7/1 متر مکعب هوای فشرده مصرف می کند. قطر الکترود این مشعل 5/2 میلیمتر است.
بهای فلزپاشی اشیاء از روی مساحت سطح فلزپاشی شده ی آنها محاسبه می گردد.
معمولاً ضخامت قشر فلز پاشیده شده روی سطح کار در حدود 3/0 تا 4/0 میلیمتر است اما چنانچه بخواهند رویه فلز پاشی شده را بعداً پرداخت و صیقلی کنند باید ضخامت قشر فلزی که روی آن پاشیده می شود به 75/0 میلیمتر برسد.
ضریب بهره در فلزپاشی سطوح هموار تقریباً 100% و در سطوح منحنی 75% است یعنی اگر سطح کار هموار باشد تمام فلز خارج شده از مشعل فلز پاشی روی آن می چسبد ولی اگر سطح دارای انحناء باشد احتمالاً 75% از فلز پاشیده شده روی آن خواهد چسبید.
مقدار فلزی که در مدت یکساعت بوسیله مشعل متوسط پاشیده می شود بنوع آن بستگی دارد مثلاً فولاد ضد زنگ را با سرعت 1 کیلوگرم در هر ساعت ولی برنز را با سرعت 2 کیلو گرم در ساعت می توان فلزپاشی کرد.
روکشی سخت فلزات به وسیله الکترود
برای استفاده بیشتر از ابزار و وسائل فنی روی قطعات را با الکترودهای مخصوص روکش می دهند که با این عمل می توان سطوح و لبه های سائیده شده را تعمیر نموده و مجدداً مورد مصرف قرار داد.
انواع روکش سخت
انواع روکش نسبت به نوع مصرف قطعات متفاوت است. مثلاً روکش قطعاتی که در مقابل سایش قرار می گیرند در برابر سایش مقاوم می باشند. گاهی روکش در مقابل ضربه باید مقاومت داشته باشد(مانند لبه های تیز قطعات مختلف و نیز نوک دستگاههای مخصوص خاک برداری) که در این حالت فلز باید در مقابل ترک برداشتن یا له شدن شکل خود را از دست ندهد.
الکترودهای روکش سخت بسته به موارد استفاده آنها به دو گروه تقسیم می شوند:
1. الکترود هائی که در مقابل سایش مقاوم هستند.
بعضی از این نوع الکترودها به صورت پودر می باشند که با روانساز مخلوط شده اند و با این نوع الکترودها می توان با قوس برق و یا الکترود ذغالی و دستگاه مخصوص جوش داد.
1. الکترودهائی که در مقابل ضربه مقاوم هستند . روکش با این الکترودها مشکل نیست و استحکام زیادی در مقابل ضربه از خود نشان می دهد.
سطح خارجی با این روکشها خیلی سخت می شود . و در صورتی که فلز روکش شده نرم باشد امکان شکستن روکش بسیار کم است ولی اگر فلز سخت باشد روکش زود می شکند.
روکش سخت برای ابزارهای سنگ شکنی، زنجیرها و تیغهای تراشنده به کار می رود.
الکترودهای زنگ نزن در بعضی مواقع برای روکش سخت قطعاتی که بایستی در مقابل ضربه مقاومت داشته باشند به کار برده می شود این روکش در برابر خوردگی مقاوم است.
ماشین های جوشکاری
ماشینهای جوشکاری به دو نوع ماشینهای جوشکاری با جریان مشتقیم و متناوب تقسیم می شوند که به شرح زیر می باشد:
· ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم
· ماشینهای جوشکاری جریان متناوب
ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم
ماشینهای جوشکاری با جریان مستقیم که در آنها قوس الکتریکی با جریان مستقیم ایجاد می شود شامل انواع زیر می باشد.
الف
یک الکتروموتور جریان سه فاز توان لازم را از جریان سه فاز گرفته و دینامو یا محور مولد جریان مستقیم را به حرکت درآورده و در نتیجه جریان و ولتاژ یک طرف و با آمپر ضروری تولید می گردد که بسته به آمپراژ یک انبری یا چند انبری است.
این دستگاهها قدرتی بین 9 تا 7 کیلو وات ایجاد می کنند و ولتاژ آن از 30 ولت به بالا و شدت جریانی تا 280 آمپر را ایجاد می سازند. و چنانچه چند انبره باشد ولتاژی برابر با 60 ولت دارد و شدت جریان بالا را تولید می نماید.
ب
ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم که بوسیله موتور احتراقی بحرکت در می آیند یا دستگاه جوش سیار در این نوع دستگاهها موتور احتراق داخلی که سوخت آن بنزین یا سوخت دیزل می باشد بمحور موتور ژنراتور یا مولد جریان مستقیم کوپل گردیده است و قدرت آنها حدود 8 کیلووات و ولتاژ 30 ولت و آمپراژ تا 250 آمپر را تولید می نماید و در محلهائی که فاقد انرژی الکتریکی بوده و یا دسترسی به آن دشوار باشد بکار برده می شود و استعمال این نوع دستگاهها درساختمانها و جوشکاری تیر آهن های ساختمانی متداول است.
ماشینهای جوشکاری جریان متناوب
ماشینهای جوشکاری با جریان متناوب که در آنها قوس الکتریکی با جریان متناوب ایجاد می شود شامل انواع زیر می باشد:
1. ترانسفورماتور یا مبدل جوشکاری جریان یک فاز
2. ترانسفورماتورهای بخصوص با سه کوپل یا سه سیم پیچ ( و کوپل تنظیم ولتاژ)
3. جوشکاری جریان متناوب با استفاده از ترانسفورماتور جریان سه فاز
1- ترانسفورماتور یا مبدل جوشکاری جریان یک فاز
ترانسفورماتورجوشکاری و قطعه کار می باشد و ولتاژهای مختلفی ایجاد می نمایند که از 110-130-220 و 380و 500 ولت می باشند و ولتاژ ضروری برای جوشکاری را ارسال می نماید و ولتاژ مدار ثانویه بین 55 تا 60 ولت می باشد.
2- ترانسفورماتورهای مخصوص با سه کوپل ( همراه کوپل تنظیم ولتاژ : (
این نوع ترانسفورماتورها می توانند شدت جریان بالاتری را نسبت به انواع دیگر بالا بدست بدهند و قسمتهای آن عبارتند از مدار اولیه – مدار ثانویه و کویل مربوط به مدار ، کوپل یا سیم پیچ تنظیم ولتاژ- کوپلهای 1 و 2 یعنی سیم پیچهای اولیه و ثانویه فلوی مغناطیسی اصلی را ایجاد می نمایند و کوپل 3 دارای فلوی در جهت مخالف بوده و بوسیله آن می توان ولتاژهای مختلف را تنظیم نمود و در سه مدل با شدت جریانهای 500 و 1000 و 2000 آمپری ساخته می شوند و علاوه بر جوشکاری دستی چون آمپراژ بالا است در جوشکاریهای اتوماتیک نیز بکار برده می شود. در مواقعی که از یک ترانسفورماتور جریان لازم برای جوشکاری اتوماتیک نیز بکار برده می شود. در مواقعی که از یک ترانسفورماتور جریان لازم برای جوشکاری چند محل را تامین می نمائیم ترانسفورماتور سه فاره انتخاب می نمایند و مدار آنرا مثلث بسته و ولتاژ لازم در حدود 65 تا 70 ولت تنظیم می شود.
3- جوشکاری با جریان سه فاز :
در این طریقه که هنوز هم متداول است هر یک از دو فاز اصلی مولد بطور جداگانه به دو الکترود روپوش دار که از نظر مدارات الکتریکی باهم موازی هستند متصل می گردد و فاز سوم به قطعه کار وصل می شود و پس از برقراری جریان برق سه قوس الکتریکی ایجاد خواهند شد و دو قوس بین هر کدام از الکترودها و سطح کار و قوس الکتریکی سوم هم بین نوکهای الکترودها به وجود می آید.
پیچیدگیDistortion
پیچیدگی وتغییرابعاد یکی ازمشکلاتی است که در اثراشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی میشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره میکنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که میبایست در تمام قطعه پخش میشد به ناچار در همان محدوده خلاصه میشود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه دار باشد منجر به اعوجاج زاویه ای(Angular distortion) میشود.در نظر بگیرید تغییر زاویه ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می کند.
حال اگر خط جوش در راستای طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان میشود.اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی قطعه میباشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند.
نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه Bowing)) میباشد.
ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول 20 متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق جوش 2-3میلیمتر بیشتر شود.بعد از انجام اینکارکاهش 27میلیمتری در قطعه بوجود آمد. واین یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد وایرادات بعدی نمایان شود.
بهترین راه برای رفع این ایراد جلوگیری ازبروز Distortion است. و(طراح یا سرپرست جوشکاری خوب) کسی که بتواند پیچیدگی قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگیری از آن راهم پیشنهاد بدهد.
بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:
1- اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاریم هر چقدر که میخواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود.پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری...حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعادانجام میگیرد.
2- حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.
3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.
4- تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.
5- ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.
6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بیشتر نمود دارد.
7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی
8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضا مصالح جوش را در اطاف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.
9- بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه
عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :
1- حرارت داده شده موضعی , طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت به کار رفته و همچنین نحوه سرد شدن
2- درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.
3- تنش های پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنش های ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنش ها را خنثی میکند.
4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانندمیزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد.مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی میباشد.
منابع
· ALTHOUSE, ANDEREW DANEL MODERN WELDING, 1976
· METAL HANDBOOK 8th EDITION VOL.6 WELDING&BRAZING 1987
به همین دلیل از وسایل کالیبره شده و مطمئن میبایست استفاده گردد.
تگ هاي اين مطلب:
انواع جوشکاری عبارت است از:
· جوش قوس الکتریکی
· نقطه جوش
· جوشکاری فلزات رنگین
· لحیم کاری
· جوشکاری به طریقه برق و گاز
· جوشکاری و یرشکاری در زیر آب
· انواع جوشکاری مدرن در صنایع نظامی
· جوشکاری پلاستیک
جوش قوس الکتریکی
یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.
در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.
طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.
انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.
انتخاب صحیح الکترود) از نظر قطر(
بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.
1. ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی
2. ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار
3. آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری
4. عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری
اطلاعات پاکت الکترود
مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند.
در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است.
هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی از استانداردهای مهم بیان نماید. برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره . شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده می شود.
قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.
نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود.
حالت یا حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود.
درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودها یا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود. نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است.
همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.
الکترودها
الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند. شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود.
الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.
مشخصات الکترودها
در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.
E 60 10
= E جریان برق
= 60کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
= 1حالات مختلف جوشکار ی
= 0نوع جریان می باشد.
علامت اول
در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).
در علامت دوم
عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm2
علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.
علامت چهارم
خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.
1. چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.
2. چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم می باشد. )
3. اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC می باشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن محدب است.
4. اگر علامت چهارم 3 باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.
5. اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC , AC به کار برد.
موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.
1. چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.
2. چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.
الکترودها در جوش قوس الکتریکی
انواع قوس ها در جوشکاری با قوس الکتریک:
تهیه قوس الکتریک به دو صورت با الکترودهای مصرفی و یا با الکترودهای غیر مصرفی مثلاً الکترودهای ذغالی و تنگستنی انجام می گیرد.
قوس الکتریک را می توان هم با جریان مستقیم و هم با جریان متناوب ایجاد کرد. ولی عملاً دیده می شود که جوشکاری با جریان مستقیم راحت تر و بهتر انجام می گیرد.
جنس الکترودها در جوشکاری با قوس الکتریک :
چنانچه الکترود از نوع غیر مصرفی باشد الکترود از کربن – گرافیت یا تنگستن اختیار می گردد. الکترودهای کربنی یا گرافیتی مورد استعمالشان فقط در جوشکاری با جریان مستقیم می باشد در حالیکه الکترودهای غیر مصرفی از فلز تنگستن یا ولفرام را می توان برای هر دو نوع جریان بکار برد.
جنس الکترودها بر حسب موارد کاربردشان از مواد گوناگونی ساخته شد و معمولاً شامل تقسیم بندی زیر می باشد:
1. فولاد نرم
2. فولاد پر کربن
3. فولاد آلیاژی مخصوص
4. الکترود چدن
5. فلزات غیر آهنی
در مورد فلزات غیرآهنی از الکترودها و آلیاژهای مانند مس – آلومینیوم – آب نقره برنج و برنز می توان نام برد.
ترکیب شیمیایی روپوش الکترودها
روپوش الکترودهای فلزی از مواردی مانند آهک یا اکسید کلسیم CaO فلوئور کلسیم F2Ca – اکسید سدیم Na2O – تیتان یا تیتانیم Ti – سلولز روتایل – اجسام الیافی مانند آسبست – خاک رس- سیلیسیم Si پور تالک و مایع سیلیکات سدیم یا پتاسیم و غیره می باشد. مقدار وزن پوشش نسبت به الکترود بیت 25% تا 5% وزن الکترود و نقطه ذوب مجموعه مواد تشکیل دهنده بایستی کمتر از فلز یا آلیاژ سازنده الکترود جوشکاری باشد.
فاصله الکترود را نباید از کار زیاد نمود تا الکترود نتواند با گازهای متصاعده از روپوش خود منطقه ذوب را نگهداری کند و در برابر تاثیر گازهای خارجی محافظت بنماید.
اثرات الکترود شامل موارد زیر است :
1. اگر روپوش الکترود فاسد یا مرطوب شود قوس الکتریکی پیوسته انجام نمی شود و بایستی الکترودها را که دارای مواد آهکی هستند در درجه حرارت بین 80 تا 60 درجه سانتیگراد در خشک کننده الکترود قرار داد تا از فساد پوشش آنها جلوگیری شود.
2. حفظ ناحیه جوش از اکسیده شدن و تاثیر ازت و ایجاد اکسید فلزی.
3. خارج راندن مواد مضر از ناحیه جوش زیرا پوشش الکترود ذوب شده و در روی ناحیه مذاب بصورت محافظی قرار می گیرد و چنانچه مواد زیان بخش در داخل مذاب باشد آن ها را بطرف بالا می کشد.
تقسیم بندی الکترودها از نظر پوشش شیمیائی
دانستن دقیق پوشش الکترودها اغلب جزء اسرار کارخانجات سازنده می باشد و بر حسب مقدار درصد مواد و نوع ترکیبات شیمیائی کاملاً متفاوت هستند. بطوریکه بعضی از الکترودها برای کار خاصی ساخته شده اند چنانچه اگر برای جوش دادن کارهای دیگر مصرف شوند مقاومت دلخواه جوشکاری به دست نخواهد آمد.
الکترودها از نقطه نظر پوشش به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شوند.
1. الکترودهای اسیدی
2. الکترودهای روتایلی
3. الکترودهای بازی
که از اسم آن ها می توان به تر کیبات آن پی برد.
انواع گرده جوش در جوش برق
طریقه ایجاد قوس الکتریکی با دست
برای ایجاد قوس الکتریکی مانند نوک زدن مرغ عمل می نمائیم و الکترود را به کار نزدیک کرده و پس از برقراری شعله آن را در فاصله ای بین 2 تا 3 میلیمتر نسبت به کار نگه می داریم و صدای یکنواخت معرف تنظیم بودن جریان جوش می باشد. در جوشکاری تخت الکترود با زاویه تمایل بین 15 تا 20 درجه نسبت به خط قائم قرار دارد و با تغییراتی در این زاویه می توان تغییراتی در گروه و نوع جوش بوجود آورد.
برای پر کردن با حرکات مختلفی که به الکترود می دهند عمل می شود و انواع مختلف حرکت الکترود وجود دارد و برای پر کردن درز جوش مورد استفاده قرار می گیرد.
1. پر کردن در امتداد محور الکترود
2. پر کردن درز جوش بصورت شکسته و بسته
3. پر کردن درز جوش بطور زیگزاگ
4. پر کردن درز جوش با نوسان دایره ای
که 1و2 برای کارهای معمولی و لبه های کار اختیار میشود, و 3و4 به وسیله گرم نگه داشتن لبه های اتصال مانع خنک شدن حوضچه مذاب گردیده و در نتیجه موجب افزایش نفوذ گرده جوش می گردد. در جوشکاری چند پاس بایستی هر پاس که جوشکاری می شود به وسیله چکش و برس تمیز گردد و سپس پاس بعدی جوش داده شود.
جوشکاری قائم یا Vertiealwelding:
این نوع جوش دادن معمولاً مشکل می باشد زیرا حوضچه مذاب متمایل می باشد که بسمت پائین حرکت کند و بدیت جهت حرکت الکترود از پائین بطرف بالا در نظر گرفته می شود و برای ورقهای نازکتر از 5/1 میلیمتر نمی توان استفاده کرد.
جوش بالای سر Overhead weling:
در این نوع جوشکاری باید قوس الکتریکی ایجاد شده خیلی کوتاه و الکترود دارای روپوش دیرگذاری باشد تا بتواند پوششی مناسب بر روی حوضچه مذاب بوجود آورد و از چکیدن قطرات فلز ذوب شده جلوگیری کند.
در جوشکاری قوس الکتریک گرمای ایجاد شده مابین انتهای الکترود لبه های صفحات را ذوب نموده و قطرات فلز مذاب را سر الکترود با سرعتی در حدود 40 متر بر ثانیه جدا می شوند که حد میانگین آنها بین 10 تا 20 قطره در هر ثانیه می باشد.
روکشی فلزات
قطعات ماشین آلات پس از مدتی کار شکستگی های مختصر یا سائیدگی های کمی پیدا می نمایند به طوری که نمی توان با آنها کارکرد یا تولرانس لازم برای کار را ندارند و چنانچه به کار گرفته شوند سبب صدمات بیشتر به ماشین آلات شده و چنانچه دور ریخته شوند از نظر اقتصادی تهیه آنها مقرون به صرفه نمی باشد لذا می توان با سیستم پا شش فلزات قشر نازکی در روی آنها ایجاد نمود که مانع لق خوردن شده یا شکستگی حاصله را تصحیح نماید- دستگاههای مختلفی برای پا شش فلزات در صنایع مدرن وجود دارد.
فلز پاشی
رشته جدیدی از جوشکاری که به تازگی متداول شده پاشیدن فلزات مذاب مایع روی سطوح قطعات فلزی است از این شیوه جدید جوشکاری که بنام فلزپاشی معروف شده است می توان برای مرمت سطوح فرسوده و اصلاح قطعات ماشین که اندازه آنها کوچک شده (مثلاً میل لنگ های موتورهای احتراق داخلی) و نیز برای پوشانیدن سطوح اشیاء با هر نوع فلز و بمنظور محافظت یا تزئین از آنها استفاده کرد نحوه عمل بدین ترتیب است که سیمی از جنس فلزی که باید پاشیده شود بتدریج از مقابل شعله می گذرد و در اثر گرمای آن ذوب شده و بحالت مایع در می آید و در همین حال بوسیله هوای فشرده شده روی قطعه کار پاشیده می شود عبور سیم از برابر شعله بطور خودکار انجام می گیرد تا جریان مداوم و ثابتی از بخار فلز ایجاد شود. برای ایجاد حرکت خودکار سیم جوش از موتور هوائی کوچکی استفاده می کنند.
سرب و آلیاژهای سرب – روی و آلیاژهای روی – مس – قلع – آلومینیوم کادمیوم – نیکل – نقره – فلز موئل – برنز فسفری را می توان فلزپاشی نمود.
طریقه فلزپاشی
سطح کاری را که می خواهند فلزپاشی کنند باید با دقت بسیار تمیز نموده و اندکی رویه آن را خش سازند و برای اینکار بهتر است از پاشیدن جریان شن استفاده نمود. باید مراقبت کرد که مواد خارجی بکار نچسبد.
در موقع تمیز کردن اشیاء به وسیله شن باید آنها را در اطاقک مخصوصی که برای این منظور ساخته شده دارای بادبزنهای تهویه بزرگ است قرار دهند.
کارگر باید دستکش بدست کند و نقاب مخصوص تنفس در حین انجام کار بصورت بزند هوائی که در طپانچه شن پاش مصرف می شود باید خشک و فاقد ذرات روغن باشد و برای این امر سر راه جریان هوا خشک کنی و صافی مخصوص قرار می دهند.
موفقیت در عمل فلزپاشی بمیزان قابل ملاحظه ای به تنظیم مشعل فلزپاشی بستگی دارد و لازم است تنظیم های زیر صورت گیرد.
1. تنظیم مقدار گازی که از احتراق شعله ایجاد می شود.
2. تنظیم سرعت ورود سیم بداخل محفظه مشعل
3. تنظیم فاصله مشعل از سطحی که باید فلزپاشی شود. مقدار این فاصله در کیفیت محصول تمام شده تأثیر بسیار دارد.
در نتیجه آزمایش میکروسکپی و شیمیایی معلوم شده است که سطح فلزپاشی شده خشن و اکسید فلزی آن از فلزات ریختگری و یا نورد شده بیشتر است. اما دوام و استحکام آنها باندازه ای که انواع مختلف میل لنگ ها و سایر سطوح فرسوده که با این شیوه تمیز و اصلاح گشته اند به اندازه حالتی که نو بوده اند مقاومت کرده اند.
مشخصات دستگاه فلزپاشی از نظر گازهای گرم کننده و هوا
در مشعل فلزپاش باید فشار استلین و اکسیژن تقریباً یک آتمسفر و فشار هوا در حدود 4 تا 5/4 آتمسفر باشد. با این مشعل باید سیمی به قطر 5/1 میلمیتر را بکار برد.
مشعل های فلزپاشی بزرگتری که بنام «مغون» معروف است سریعتر کار می کند. در این مشعلها فشار استلین تقریباً Alo 1/75 و فشار اکسیژن Ato 1/85 و فشار هوا در حدود 6 آتمسفر است مشعل اخیر در هر ساعت تقریباً 7/1 متر مکعب اکسیژن و 7/1 متر مکعب هوای فشرده مصرف می کند. قطر الکترود این مشعل 5/2 میلیمتر است.
بهای فلزپاشی اشیاء از روی مساحت سطح فلزپاشی شده ی آنها محاسبه می گردد.
معمولاً ضخامت قشر فلز پاشیده شده روی سطح کار در حدود 3/0 تا 4/0 میلیمتر است اما چنانچه بخواهند رویه فلز پاشی شده را بعداً پرداخت و صیقلی کنند باید ضخامت قشر فلزی که روی آن پاشیده می شود به 75/0 میلیمتر برسد.
ضریب بهره در فلزپاشی سطوح هموار تقریباً 100% و در سطوح منحنی 75% است یعنی اگر سطح کار هموار باشد تمام فلز خارج شده از مشعل فلز پاشی روی آن می چسبد ولی اگر سطح دارای انحناء باشد احتمالاً 75% از فلز پاشیده شده روی آن خواهد چسبید.
مقدار فلزی که در مدت یکساعت بوسیله مشعل متوسط پاشیده می شود بنوع آن بستگی دارد مثلاً فولاد ضد زنگ را با سرعت 1 کیلوگرم در هر ساعت ولی برنز را با سرعت 2 کیلو گرم در ساعت می توان فلزپاشی کرد.
روکشی سخت فلزات به وسیله الکترود
برای استفاده بیشتر از ابزار و وسائل فنی روی قطعات را با الکترودهای مخصوص روکش می دهند که با این عمل می توان سطوح و لبه های سائیده شده را تعمیر نموده و مجدداً مورد مصرف قرار داد.
انواع روکش سخت
انواع روکش نسبت به نوع مصرف قطعات متفاوت است. مثلاً روکش قطعاتی که در مقابل سایش قرار می گیرند در برابر سایش مقاوم می باشند. گاهی روکش در مقابل ضربه باید مقاومت داشته باشد(مانند لبه های تیز قطعات مختلف و نیز نوک دستگاههای مخصوص خاک برداری) که در این حالت فلز باید در مقابل ترک برداشتن یا له شدن شکل خود را از دست ندهد.
الکترودهای روکش سخت بسته به موارد استفاده آنها به دو گروه تقسیم می شوند:
1. الکترود هائی که در مقابل سایش مقاوم هستند.
بعضی از این نوع الکترودها به صورت پودر می باشند که با روانساز مخلوط شده اند و با این نوع الکترودها می توان با قوس برق و یا الکترود ذغالی و دستگاه مخصوص جوش داد.
1. الکترودهائی که در مقابل ضربه مقاوم هستند . روکش با این الکترودها مشکل نیست و استحکام زیادی در مقابل ضربه از خود نشان می دهد.
سطح خارجی با این روکشها خیلی سخت می شود . و در صورتی که فلز روکش شده نرم باشد امکان شکستن روکش بسیار کم است ولی اگر فلز سخت باشد روکش زود می شکند.
روکش سخت برای ابزارهای سنگ شکنی، زنجیرها و تیغهای تراشنده به کار می رود.
الکترودهای زنگ نزن در بعضی مواقع برای روکش سخت قطعاتی که بایستی در مقابل ضربه مقاومت داشته باشند به کار برده می شود این روکش در برابر خوردگی مقاوم است.
ماشین های جوشکاری
ماشینهای جوشکاری به دو نوع ماشینهای جوشکاری با جریان مشتقیم و متناوب تقسیم می شوند که به شرح زیر می باشد:
· ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم
· ماشینهای جوشکاری جریان متناوب
ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم
ماشینهای جوشکاری با جریان مستقیم که در آنها قوس الکتریکی با جریان مستقیم ایجاد می شود شامل انواع زیر می باشد.
الف
یک الکتروموتور جریان سه فاز توان لازم را از جریان سه فاز گرفته و دینامو یا محور مولد جریان مستقیم را به حرکت درآورده و در نتیجه جریان و ولتاژ یک طرف و با آمپر ضروری تولید می گردد که بسته به آمپراژ یک انبری یا چند انبری است.
این دستگاهها قدرتی بین 9 تا 7 کیلو وات ایجاد می کنند و ولتاژ آن از 30 ولت به بالا و شدت جریانی تا 280 آمپر را ایجاد می سازند. و چنانچه چند انبره باشد ولتاژی برابر با 60 ولت دارد و شدت جریان بالا را تولید می نماید.
ب
ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم که بوسیله موتور احتراقی بحرکت در می آیند یا دستگاه جوش سیار در این نوع دستگاهها موتور احتراق داخلی که سوخت آن بنزین یا سوخت دیزل می باشد بمحور موتور ژنراتور یا مولد جریان مستقیم کوپل گردیده است و قدرت آنها حدود 8 کیلووات و ولتاژ 30 ولت و آمپراژ تا 250 آمپر را تولید می نماید و در محلهائی که فاقد انرژی الکتریکی بوده و یا دسترسی به آن دشوار باشد بکار برده می شود و استعمال این نوع دستگاهها درساختمانها و جوشکاری تیر آهن های ساختمانی متداول است.
ماشینهای جوشکاری جریان متناوب
ماشینهای جوشکاری با جریان متناوب که در آنها قوس الکتریکی با جریان متناوب ایجاد می شود شامل انواع زیر می باشد:
1. ترانسفورماتور یا مبدل جوشکاری جریان یک فاز
2. ترانسفورماتورهای بخصوص با سه کوپل یا سه سیم پیچ ( و کوپل تنظیم ولتاژ)
3. جوشکاری جریان متناوب با استفاده از ترانسفورماتور جریان سه فاز
1- ترانسفورماتور یا مبدل جوشکاری جریان یک فاز
ترانسفورماتورجوشکاری و قطعه کار می باشد و ولتاژهای مختلفی ایجاد می نمایند که از 110-130-220 و 380و 500 ولت می باشند و ولتاژ ضروری برای جوشکاری را ارسال می نماید و ولتاژ مدار ثانویه بین 55 تا 60 ولت می باشد.
2- ترانسفورماتورهای مخصوص با سه کوپل ( همراه کوپل تنظیم ولتاژ : (
این نوع ترانسفورماتورها می توانند شدت جریان بالاتری را نسبت به انواع دیگر بالا بدست بدهند و قسمتهای آن عبارتند از مدار اولیه – مدار ثانویه و کویل مربوط به مدار ، کوپل یا سیم پیچ تنظیم ولتاژ- کوپلهای 1 و 2 یعنی سیم پیچهای اولیه و ثانویه فلوی مغناطیسی اصلی را ایجاد می نمایند و کوپل 3 دارای فلوی در جهت مخالف بوده و بوسیله آن می توان ولتاژهای مختلف را تنظیم نمود و در سه مدل با شدت جریانهای 500 و 1000 و 2000 آمپری ساخته می شوند و علاوه بر جوشکاری دستی چون آمپراژ بالا است در جوشکاریهای اتوماتیک نیز بکار برده می شود. در مواقعی که از یک ترانسفورماتور جریان لازم برای جوشکاری اتوماتیک نیز بکار برده می شود. در مواقعی که از یک ترانسفورماتور جریان لازم برای جوشکاری چند محل را تامین می نمائیم ترانسفورماتور سه فاره انتخاب می نمایند و مدار آنرا مثلث بسته و ولتاژ لازم در حدود 65 تا 70 ولت تنظیم می شود.
3- جوشکاری با جریان سه فاز :
در این طریقه که هنوز هم متداول است هر یک از دو فاز اصلی مولد بطور جداگانه به دو الکترود روپوش دار که از نظر مدارات الکتریکی باهم موازی هستند متصل می گردد و فاز سوم به قطعه کار وصل می شود و پس از برقراری جریان برق سه قوس الکتریکی ایجاد خواهند شد و دو قوس بین هر کدام از الکترودها و سطح کار و قوس الکتریکی سوم هم بین نوکهای الکترودها به وجود می آید.
پیچیدگیDistortion
پیچیدگی وتغییرابعاد یکی ازمشکلاتی است که در اثراشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی میشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره میکنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که میبایست در تمام قطعه پخش میشد به ناچار در همان محدوده خلاصه میشود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه دار باشد منجر به اعوجاج زاویه ای(Angular distortion) میشود.در نظر بگیرید تغییر زاویه ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می کند.
حال اگر خط جوش در راستای طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان میشود.اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی قطعه میباشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند.
نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه Bowing)) میباشد.
ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول 20 متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق جوش 2-3میلیمتر بیشتر شود.بعد از انجام اینکارکاهش 27میلیمتری در قطعه بوجود آمد. واین یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد وایرادات بعدی نمایان شود.
بهترین راه برای رفع این ایراد جلوگیری ازبروز Distortion است. و(طراح یا سرپرست جوشکاری خوب) کسی که بتواند پیچیدگی قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگیری از آن راهم پیشنهاد بدهد.
بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:
1- اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاریم هر چقدر که میخواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود.پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری...حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعادانجام میگیرد.
2- حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.
3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.
4- تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.
5- ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.
6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بیشتر نمود دارد.
7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی
8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضا مصالح جوش را در اطاف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.
9- بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه
عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :
1- حرارت داده شده موضعی , طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت به کار رفته و همچنین نحوه سرد شدن
2- درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.
3- تنش های پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنش های ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنش ها را خنثی میکند.
4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانندمیزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد.مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی میباشد.
منابع
· ALTHOUSE, ANDEREW DANEL MODERN WELDING, 1976
· METAL HANDBOOK 8th EDITION VOL.6 WELDING&BRAZING 1987
به همین دلیل از وسایل کالیبره شده و مطمئن میبایست استفاده گردد.
تگ هاي اين مطلب:
ارسال توسط
آخرین مطالب
