ابزار کاربر

ابزار سایت


جوشکاری_فلزات

جوشکاری فلزات:

جوشکاری (به انگلیسی: Welding) یکی از روش‌های تولید می‌باشد. هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت) به‌یکدیگر است؛ به‌گونه‌ای که خواص اتصال برابر با خواص مادهٔ پایه باشد.

جوشکاری همچنین یکی از فرایندهای اتصال دائمی قطعات (فلزی یا غیرفلزی)، به روش ذوبی یا غیر ذوبی، با به کارگیری یا بدون بکارگیری فشار، با استفاده یا بدون استفاده از ماده پرکننده می‌باشد.

فرایندهای جوشکاری به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: فرایندهای جوشکاری ذوبی و فرایندهای جوشکاری غیر ذوبی

فرایندهای جوشکاری

فرایندهای جوشکاری با قوس الکتریکی

جریان الکتریکی از جاری‌شدن الکترون‌ها در یک مسیر هادی به‌وجود می‌آید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا (گاز) ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنان‌چه شکاف هوا به‌اندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزه‌شده و قوس الکتریکی برقرار می‌شود. از قوس الکتریکی به‌عنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده می‌شود. حرارت ایجاد شده در جوشکاری به دلیل حرکت الکترون‌ها در ستون قوس و بمباران الکترونی قطعه کار می‌باشد.

روش‌های جوشکاری با قوس الکتریکی عبارت‌اند از:

  • جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار (SMAW)
  • جوشکاری زیرپودری (SAW)
  • جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
  • جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی (GTAW یا جوشکاری TIG)
  • جوشکاری پلاسما

فرایندهای جوشکاری مقاومتی

در جوشکاری مقاومتی برای ایجاد آمیزش از فشار و گرما استفاده می‌شود. گرما به‌دلیل مقاومت الکتریکی قطعات کار و تماس آن‌ها در فصل مشترک به‌وجود می‌آید. پس از رسیدن قطعه به‌دمای ذوب و خمیری فشار برای آمیخته دو قطعه به‌کار می‌رود. در این روش فلز کاملاً ذوب نمی‌شود. گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات به‌دست می‌آید.

روش‌های جوشکاری مقاومتی عبارت‌اند از:

*     جوش نقطه‌ای
*     درز جوشی
*     جوش تکمه‌ای
*     با استفاده از قالب

فرایندهای جوشکاری حالت جامد

دسته‌ای از فرایندهای جوشکاری هستند که در آن‌ها عمل جوشکاری بدون ذوب‌شدن لبه‌ها انجام می‌شود. در واقع لبه‌های تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له می‌شوند. فرایندهای این گروه عبارت‌اند از:

جوشکاری اصطکاکی

در این روش به‌جای استفاده از انرژی الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیاز ذوب فلزات از انرژی مکانیکی استفاده می‌گردد. به‌این ترتیب که یکی از دو قطعه که با سرعت درحال دوران است به‌قطعهٔ دوم که ثابت نگه داشته‌شده تماس داده می‌شود. در اثر اصطکاک بین دو قطعه و تولید حرارت، محل تماس دو قطعه ذوب‌شده و لبه‌های تحت فشار با حرارت در همدیگر له می‌شوند.

جوشکاری نفوذی جوشکاری با امواج مافوق صوت

فرایند جوشکاری با گاز

گروه فرایندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوب‌شدن توسط یک یا چند شعلهٔ مانند استیلن یا پروپان، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پرکننده یا بدون آن انجام می‌

از لیزرهای مختلفی مانند «زر گاز کربنیکی» یا لیزر یاقوت برای جوشکاری می‌توان استفاده کرد. دقت می‌شود که انرژی پرتو، آن‌قدر زیاد نباشد که باعث تبخیر فلز شود.

فرایند جوشکاری با اشعه الکی پلکی

کاربرد جریانی از الکترون‌ها است که با ولتاژ زیاد شتاب داده شده‌اند و به‌صورت باریکه‌ای متمرکز به‌عنوان منبع حرارتی جوشکاری به‌کار می‌روند. به‌دلیل دانسیتهٔ بالای انرژی در این پرتو، منطقه تفدیده بسیار باریک می‌باشد و جوشی با کیفیت مناسب به‌دست می‌آید. این فرایند به‌عنوان اولین فرایند جوشکاری به‌کاررفته برای ساخت بدنهٔ جنگنده‌ها استفاده شد.

جوشکاری با برق

برای لوله کشی گاز، ساختن اسکلت فلزی و … از جوش برق استفاده می‌شود.

جوشکاری با برق به ۲ طریق انجام می‌شود:

جوشکاری با برق متناوب

در این نوع جوشکاری از دستگاهی که در اصطلاح جوشکاران به ترانس مشهور است استفاده می‌شود. ترانس را مستقیماً به برق شهر که برق آن متناوب است وصل می‌نمایند این دستگاه که عبارت است از یک مبدل الکتریکی (ترانسفرماتور) پتانسیل برق را پایین آورده و شدت جریان آن را زیاد می‌کند قطب منفی برق را به فلزی که باید جوش شود وصل می‌کنند و قطب مثبت آن را به الکترود جوشکاری متصل می‌کنند.

با نزدیک کردن الکترود به قطعه‌ای که باید جوشکاری شود و تنظیم فاصله آن یک قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه به وجود می‌آید که دارای حدود ۲۵۰ درجه سانتی گراد حرارت می‌باشد این حرارت موجب ذوب شدن ۳ قطعه فلزی که در مجاورت قوس الکتریکی می‌باشد می گردد (الکترود و ۲ قطعه فولادی که می‌باید با جوش به همدیگر متصل بشوند) پس از ذوب شدن و دوباره سخت شدن قطعات آنها به همدیگر متصل می‌گردند.

جوشکاری با برق مستقیم(DC)

در این نوع جوشکاری جوشی مقاوم تر و توپرتر حاصل می‌شود و باید اسکلت‌های فلزی ساختمان‌ها با همین برق جوشکاری شود. برای تولید این نوع برق معمولاً به ۲ طریقه عمل می‌نمایند طریقه اول آست که برق متناوب شهری را با دستگاهی به نام رکتی فایر (rectifier) یا یکسو کننده به برق متوالی تبدیل می‌کنند این دستگاه را که جوشکاران به آن دینام می‌گویند به برق شهر وصل نموده و از آن استفاده می‌کنند.

راه دیگر برای ایجاد برق متوالی استفاده از دستگاه‌های تولید برق می‌باشد این دستگاه‌ها که در اصطلاح جوشکاران به موتور سیار مشهور می‌باشد دارای موتوری است که به یک دینام تولید برق متوالی متصل است موتور که قوه محرکه دستگاه است با بنزین یا گازویل کار می‌کند در این جوش کاری قطب منفی به قطعه ایی که می‌باید جوشکاری شود وصل می‌گردد و قطب مثبت را به الکترود جوشکاری وصل می‌کنند و از نزدیک کردن این دو قطب به همدیگر قوس الکتریکی با ۳۵۰۰ درجه حرارت تولید می‌شود که این حرارت موجب ذوب شدن و در نتیجه اتصال قطعات به یکدیگر می‌گردد.

برای ایجاد این قوس الکتریکی باید هوای موجود بین الکترود و قطعه ایی که می‌خواهیم جوش بدهیم هادی بشود تا امکان پریدن الکترون‌ها از یک قطب به قطب دیگر و در نتیجه ایجاد قوس الکتریکی امکان‌پذیر بشود برای این کار جوشکار با کشیدن الکترود به روی قطعه فلزی هوای موجود بین دو قطب مثبت و منفی را یونیزه کرده و به فوریت فاصله را تنظیم می‌نماید تا قوس الکتریکی برقرار شود.

با درجه حرارت زیادی که در این قوس ایجاد می‌شود اگر حوضچه ذوب کاملاً محافظت نشود فوراً به وسیلهٔ اکسیژن هوا اکسیده شده و محیط جوش فاسد می‌گردد و همچنین اگر فلز الکترود با دقت تعیین نشود جوشکاری و اتصال انجام نمی‌شود به همین لحاظ انتخاب الکترود از لحاظ جنس و قطر میله و غیره در جوشکاری از اهمیت مخصوصی برخوردار می‌باشد.

الکترود

الکترود جوشکاری از ۲ قسمت تشکیل شده است:

  • فلز جوشکاری
  • پوشش روی فلز

فلز جوشکاری

کارخانه‌های تهیه الکترود فلز جوشکاری را با قطرهای مختلف از ۲ میلیمتر تا ۶ میلیمتر و گاهی نیز بیشتر تهیه می‌نماید برای جوشکاری قطعاتی که ضخامت آن‌ها ۱ یا ۲ میلیمتر می‌باشد از الکترودهای باریک استفاده می‌نمایند مانند جوشکاری در و پنجره که اغلب از پروفیل‌هایی ساخته شده از ورقی به ضخامت ۱٫۵ میلیمتر تهیه شده‌اند و برای جوشکاری قطعات ضخیم‌تر مانند جوشکاری قطعات تیر آهن و صفحات کلفت و اصولاً برای جوشکاری ساختمان‌های فلزی از الکترود به قطرهای بالا استفاده می‌نمایند.

آلیاژ فلزی که برای جوشکاری انتخاب می‌شود باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

  • باید برای ساختن الکترود از فلزی استفاده شود که حداقل مقاومت کششی یا فشاری آن مساوی ۲ قطعه فلزی باشد که به همدیگر جوش می‌دهد.
  • باید به راحتی ذوب شود.
  • باید بلافاصله بعد از ذوب شدن جاری شود.
  • باید از فلزی استفاده شود که به اندازه کافی نفوذ پذیر بوده و به راحتی در قطعاتی که می‌بایند جوش شوند نفوذ نماید.
  • باید با فلزی که می‌خواهند جوش بدهند ترکیب شیمیایی مضر ندهد.
  • باید با اجسام خارجی و آلودگی‌های هوا و همچنین آلودگی‌های حوضچه جوش ترکیب نشود.
  • باید زود اکسید نشود.
  • باید با گازهای اطراف ترکیب شیمیایی نداشته باشد.
  • جنس آن و آلیاژ آن نباید به قطعاتی که می‌باید به هم متصل شوند نزدیک باشد.

پوشش روی فلز

فلز جوشکاری (الکترود) را با موادی که در اصطلاح جوشکاران به آن گل روی الکترود می‌گویند می پوشانند. این گل سراسر طول الکترود را که حدود ۳۵ سانتیمتر است می‌پوشاند به جز ۱٫۵ سانتیمتر بالای آن را که محل اتصال الکترود به انبر جوشکاری می‌باشد.

جنس گل روی الکترود باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

  • باید تقریباً هم‌زمان با فلز الکترود ذوب شود.
  • باید بلافاصله روی حوضچه جوش پوشانیده و مانع تماس فلز مذاب با هوا بشود و در نتیجه از اکسید شدن مواد مذاب داخل حوضچه جوش جلوگیری کند.
  • خاصیت اکسید شدن آن طوری باشد که خود فوری اکسید شده و مانع اکسید شدن فلز گردد و این اکسید شدن باید تا زمانی که مواد مذاب داخل حوضچه جوش سخت نشده است ادامه داشته باشد. علت آنکه کل روی الکترود مانع اکسیده شدن حوضچه جوش می‌گردد آنست که اولاً خود به سرعت اکسید می‌گردد در ثانی در موقع ذوب شدن از آن گازهایی متصاعد می‌شود که این گازها مانع نزدیک شدن هوا و در نتیجه اکسیژن هوا به حوضچه جوش می‌گردد.
  • گازهای حاصل شده از گل روی الکترود از لحاظ تنفسی نباید اثرات منفی برای جوشکار داشته باشد.
  • پوشش روی الکترود باید فوراً روی حوضچه را بپوشاند و مانع سرد شدن سریع آن بشود زیرا در غیر این صورت جوش شکننده خواهد شد.
  • نباید با مواد مذاب داخل حوضچه جوش ترکیب شود.
  • باید ناخالصی‌های مواد خارجی حوضچه جوش را به خود کشیده و به اصطلاح موجب تصفیه مواد مذاب بشود.
  • باید بعد از جوشکاری و سرد شدن جوش به راحتی از روی باند جوش جدا شود و امکان جوشکاری را روی همین جوش فراهم نماید.

خلاصه از انواع جوشکاری ها

1- جوشکاری ترمیت ( Thermit Welding )

2- جوشکاری با اشعه الکترونی ( Electron Beam Welding EBW )

3- جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک ها

4- جوشکاری مقاومتی در میکرو اتصال ها ( Micro Resistance Welding )

5- جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)

6- جوش پذیری چدن ها

7- آشنایی با انیستیتوی جوشکاری الکتریکی پاتون

جوشکاری ترمیت ( Thermit Welding )

جوشکاری ترمیت به مجموعه فرآیندهایی گفته می شود که در آن جوش ازفلز مذابی که توسط یک کنش شیمیایی بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشکیل می شود. این نوع جوشکاری بیشتر شبیه به ریخته گری بوده و دور دو قطعه ای که باید به هم جوش داده شوند یک قالب قرار دارد که فلز مذاب ناشی از این واکنش شیمیایی به این قالب هدایت شده و پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شکل می گیرد .

واکنش شیمیایی یا ترمیت معمولا بین اکسید یک فلز ( معمولا آهن یا مس ) و فلز احیا کننده مانند آلومینیوم انجام می شود. برای انجام واکنش از یک پودر که به سرعت محترق شده به عنوان چاشنی استفاده می شود که گرمای لازم برای شروع واکنش را فراهم می آورد . دو نمونه از واکنش های مورد استفاده در این نوع جوشکاری :

Fe3O4 + 8 Al à 9 Fe + 4 Al2O3 (3088 ºC)۷۱۹KCal۳

3 CuO + 2 Al à 3 Cu + Al2O3 (4865 ºC ) ۲۷۵.۳ Kcal

انواع ترمیت مورد استفاده در صنعت :

- ترمیت ساده : شامل مخلوط پودر های اکسید آهن و آلومینیوم

- ترمیت فولاد کم کربن : شامل ترمیت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن یا حتی مقداری پودر منگنز

- ترمیت چدن : شامل ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر فولاد سیلیسیوم دار و فولاد کم کربن

- ترمیت برای جوشکاری ریل ها : شامل ترکیبات ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر کربن ، منگنز و عناصر آلیاژی دیگر به منظور افزایش سختی فلز جوش در ریل

- ترمیت برای اتصال کابل های برق : شامل پودر های اکسید مس و آلومینیوم

جوشکاری ترمیت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقیما برای اتصال دو قطعه استفاده می شود . در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم کردن و به درجه حرارت آهنگری رساندن قطعات استفاده می شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شکل خواهد گرفت .

مراحل جوشکاری ترمیت :

1- تمیز کردن سطح قطعات ار آلودگی و اکسید

2- آماده کردن قالب ( قالب ها بصورت دستی ساخته شده یا بصورت آماده برای اشکال و قطعات خاص در بازار موجودند)

3- ایجاد فاصله مناسب بین قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات

4- پیشگرم کردن قالب

5- ریختن مواد ترمیت در محفظه احتراق

6- قرار دادن چاشنی

7- روشن کرد چاشنی به منظور احتراق ترمیت

8- باز کردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل ازواکنش

9- تمیزکردن و پرداخت کردن سطح قطعات و اتصال

مزیت جوشکاری ترمیت نیاز نداشتن به سیستم های تامین انرژی ( ماند مولد برق و … ) برای جوشکاری است و پودر و قالب ها را در هر مکانی ( برای مثال در طول ریل راه آهن برای تعمییر ریل شکسته ) بکار برد . از محدودیت های این روش میتوان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازک اشاره کرد زیرا انرژی جوش زیاد بوده و فقط برای مقاطع کلفت مثل ریلها و میل لنگ های شکسته و کابلهای برق کاربرد دارد .

موارد استفاده از جوش ترمیت:

- جوش و تعمیر ریل های شکسته

- جوش لب به لب لوله های جدار ضخیم

- جوش و تعمیر میل لنگهای شکسته

- جوش و تعمیر شاسی ماشین ها

- جوش و اتصال قطعات ریخته گری شده که بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نمیتوانند در یک مرحله قالبگیری و ریختگری شوند .

- برای جوش کابل های ضخیم برق به یکدیگر یا یک هادی دیگر

- برای جوش و اتصال میلگردهای تقویت کننده بتن در سازه ها ساختمانی به یکدیگر

جوشکاری با اشعه الکترونی ( Electron Beam Welding EBW )

جوشکاری با اشعه الکترونی یک روش اتصال ذوبی است که در آن جوش به وسیله پرتاب یک اشعه الکترونی با انرژی زیاد به قطعه کار به وجود می آید . الکترونها از ذرات پایه اتمی با جرم خیلی کم و با بار منفی هستند که انرژی مورد نیاز جوشکاری از شتاب دادن آنها از 30-70 درصد سرعت نور بدست می آید.

یک تفنگ الکترونی شبیه لوله تصویر ساز تلویزیون است . تفاوت عمده انها در قدرت اشعه الکترونی است ، در لوله تصویر ساز تلویزیون قدرت اشعه کم است ولی در تفنگ الکترونی قدرت اشعه بسیار زیاد است . در محل جوش این انرژی بسیار زیاد الکترونها تبدیل به حرارت مورد نیاز ایجاد جوش می شود.

اشعه الکترونی در خلا تولید می شود و با استفاده از ارفیس های مناسب و چند سری محفظه می توان اشعه را به محیط غیر خلا هدایت کرد و عمل جوشکاری را انجام داد . هرچند جوشکاری در خلا بهترین کیفیت و بیشتری نسبت عمق نفوذ به عرض را دارد.

مزایای جوشکاری با اشعه الکترونی :

- با یک پاس جوش مستوان مقطع ضخیمی را جوش داد .

- پراکندگی آن بسیار کم است و متمرکز است .

- آلودگی جوشکاری آن بسیار کم است

- منطقه جوش و منطقه HAZ بسیار باریک هستند.

- میتوان بعضی از فلزات غیر مشابه را جوش داد.

- می توان از هیچ ماده فیلری استفاده نکرد.

معایب و محدودیت های جوشکاری با اشعه الکترونی :

- قسمت تجهیزات آن بسیار زیاد است.

- محفظه کاری محدود است.

- جوشکاری در خلا با تاخیر زمانی و سرعت کم صورت می گیرد.

- قیمت آماده سازی بالا است.

- در حین جوشکاری اشعه ایکس تولید میشود.

- نرخ بالای انجماد باعث ترک خوردگی در بعضی فلزات می شود

جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک ها

جوشکاری اولتراسونیک شامل استفاده از انرژی صوتی با فرکانس بالا برای نرم کردن و ذوب کردن ترموپلاستیک ها در منطقه جوش است . قسمت هایی که باید به یکدیگر جوش داده شوند زیر فشار روی هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونیک با فرکانس 20 تا 40 کیلو هرتز قرار می گیرند. موفقیت جوش به طراحی مناسب اجزا و مناسب بودن موادی که جوش داده می شوند بستگی دارد.

از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است (کمتر از 1 ثانیه) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می شود . برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است . با طراحی مناسب از این روش می توان در تولید انبوه استفاده کرد.

یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است :

یک منبع تغذیه ، یک مبدل ، یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر ، یک وسیله تولید صدا یا شیپوره

منبع تغذیه فرکانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 کیلو هرتز می رساند . این انرژی به مبدل می رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک انرژی الکتریکی را به ارتعاش در فرکانس اولتراسونیک تبدیل می کند. اغلب ماشین های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از 20 کیلو هرتز کار می کنند و صدایی تولید می کنند که گوش انسان قادر به شنیدن آن نیست.

امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می کند و سپس در شیپوره ( که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و بهوجود آمدن جوش میشود.

مزایای این روش عبارتند از :

- راندمان بالا

- تولید بالا با قیمت پایین

- سهولت در اتوماسیون

- سرعت جوش بالا

- تمیز بودن آن

مهمترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره ( کمتر از 250 میلی متر ) است ودر نتیجه طول جوشی که به وجود میآید کوچک است .

موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک ها :

- جوشکاری ساده یک اتصال

- جاسازی یک قطعه درقطعه ای دیگرهمرا با اتصال بین آن دو

- جوش نقطه ای ورق ها و صفحات پلاستیکی

- …

صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد :

- استفاده در صنعت بسته بندی

- استفاده در صنعت اتومبیل سازی

- استفاده در صنعت پزشکی

- استفاده در صنعت اسباب بازی

جوشکاری مقاومتی در میکرو اتصال ها ( Micro Resistance Welding )

همانطور که می دانید جوشکاری مقاومتی استفاده وسیعی در صنعت به خاطر تمیز بودن و سهولت انجام کار دارد و امروزه گستره استفاده از آن به میکرو اتصال ها و اتصالات بسیار کوچک نیز رسیده است . در جوشکاری مقاومتی به وسیله عبور جریان بالا از اتصال ( همراه با اعمال فشار ) و ذوب شدن فلزات در نقطه اتصال جوش شکل می گیرد .

این نوع جوشکاری از لحاظ اصول شکل گیری جوش مانند جوشکاری مقاومتی معمولی است ( مانند نقطه جوش Spot Welding ). قطعات روی الکترود مسی پایین قرار گرفته و الکترود بالایی همراه با اعمال فشار به قطعات رسیده و با اعمال جریان بالا و ذوب شدن در نقطه اتصال جوش شکل می گیرد. تفاوت این نوع جوشکاری با جوشکاری مقاومتی ساده در این است که در این نوع جوشکاری به خاطر دقت بالای مورد نیاز، کنترل فرآیند مشکل است و دیگر اینکه لایه اکسید ایجاد شده به خاطر کوچک بودن منطقه جوش درصد قابل توجهی از جوش را تشکیل می دهد .

حیاتی ترین قسمت این فرایند جریان در نقطه تماس می باشد. در جوش مفاومتی معمولی جریان توسط یک دکمه وصل و سپس طی مدت معینی قطع می شود تا جوش شکل بگیرد ولی در این نوع جوشکاری جریان به یکباره وصل نشده بلکه ابتدا یک جریان کم به اتصال اعمال شده و بعد از مدت معینی به آرامی جریان زیاد میشود، بعد از نگه داشتن در مدت معینی دوباره به آرامی کم می شود یعنی جریان به صورت یک پروفیل اعمال می شود و دستگاه تغذیه باید توانایی ایجاد این پروفیل جریان را داشته باشد. این امر به خاطر شکستن لایه های اکسید و کم کردن آن در فلز جوش انجام می شود. برای آگاهی از پروفیل جریان و بهترین شکل آن برای فلزات مختلف به مقالات تخصصی که در این زمینه تهیه شده مراجعه کنید.

کاربرد این نوع جوشکاری بیشتر در صنایع الکترونیک ، ساخت اتومبیل ، هوا فضا و ساخت تجهیزات پزشکی می باشد . از جمله کاربرد های آن در در صنایع الکترونیک می توان به اتصال سریع یک سیم به یک سیم دیگر یا قطعه دیگر اشاره نمود مانند ساخت سنسورها ، باتری ها و سلول های خورشیدی. استفاده آن در صنعت اتومبیل ایجاد جوش و اتصال در مونتاژهای سبک مانند سنسورها ، سیستم ایر بگ و کنترل جرقه است . در صنعت پزشکی از این نوع جوشکاری در ساخت وسایلی مانند ابزارهای جراحی و سمعک ها استفاده می شود .

جوشکاری مقاومتی میکرو اتصال ها یا Micro Resistance Welding یک روش مقرون به صرفه برای قطعات کوچک است که بسیار سریع بوده ( در حد کسری از ثانیه ) ،و بسیار تمیز است و قیمت هر اتصال در آن به خاطر مصرف جریان برق ناچیز و استفاده از تجهیزاتی که خیلی گران نیستند بسیار پایین است . با توجه به مزایای فوق استفاده از این روش به سرعت گسترش خواهد یافت

جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب

تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.

جوشکاری مس با گاز

بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.

ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد.

الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند.

خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود.

بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.

جوشکاری سرب

در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.

جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج

چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.

نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند. نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود.

در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

جوشکاری منگنز

از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود.

برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد.

قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.

جوشکاری برنج با گاز

برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است.

درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود.

فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.

توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید.

مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.

جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز

قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند .

روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد.

در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند.

و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود.

جوشکاری فولادهای مولیبدونی

وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند.

جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود.

در مورد جوشکاری ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.

جوشکاری مونل واینکونل

فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم ومنگنز.

فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن.

این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند.

مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.

بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.

قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.

به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.

از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید.

درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.

– گرده های باریک ایجاد گردد.

جوش پذیری چدن ها

چدنها در مقایسه با فولادهای کربنی دارای قابلیت جوشکاری کم و محدود تری هستند . در میان چدن ها ، چدن با گرافیت کروی بهترین جوشپذیری را دارا است و بعد از آن چدن چکش خوار قرار دارد . جوشکاری چدن خاکستری به مهرت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن خاکستری را به دشواری زیاد می توان جوشکاری کرد .

با این ملاحظات دامنه جوشکاری چدنها بسیار محدود می شود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و قطعات فرسوده و شکسته شده منحصر می گردد .

علت های جوش پذیری محدود چدن ها

- بعلت زیادی کربن در فلز مبنا ، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پرکربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ میشود . هردوی این ریز ساختار ها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن می شود . این مطلب در مورد تمامی چدن ها مصداق دارد .

- به علت ضعف چقرمگی ، چدن ها قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارند و از این رو نمی توانند تنش های حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل کنند . هرچه نرمی چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردگی آن کاهش می یابد . لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد .

با توجه به عامل اول شکنندگی منطقه HAZ به میزان و سهولت حل شدن گرافیت در آستنیت در حین جوشکاری بستگی پیدا میکند . در مورد چدن خاکستری که دارای پولک های گرافیتی با سطح رویه نسبتا وسیعی می باشند ، انحلال این نوع گرافیت در آستنیت به سهولت انجام می شود . در حالیکه در مورد چدن با گرافیت کروی ، چون نسبت حجم رویه به حجم کره گرافیت کم می باشد بنابراین مقدار گرافیت کمتری در آستنیت حل میگردد و در نتیجه کاربید های درشت کمتری و مارتنزیت کم کربن تری در منطقه HAZ تشکیل میشود . این مطلب گواه دیگری بر قابلیت بهتر جوش پذیری چدن با گرافیت کروی در مقایسه با سایر انواع چدن ها ست .

برای اجتناب از تمایل منطقه حرارت پذیرفته به ترک خوردن لازم است که قطعه چدنی را در موقع جوشکاری با قوس برقی با انرژی حرارتی کم جوشکاری نمود . زیرا این روش باعث کاهش پهنای منطقه سخت و شکننده کنار فلز جوش می شود . برای غلبه بر سختی و تردی منطقه حرارت پذیرفته اعمال تدابیری نظیر پیش گرمایش و خنک کردن تدریجی قطعه جوشکاری شده ضرورت دارد .

در مورد جوشکاری چدن با قوس برقی دامنه درجه حرارت پیش گرم از درجه حرارت محیط کارگاه تا 300 درجه سانتی گراد توصیه میشود . این حرارت برای جوشکاری با استیلن در محدوده 450-650 درجه سانتی گراد قرار دارد . چدن خاکستری به حرارت پیش گرم بیشتری زیادتری و چدن با گرافیت کروی و چدن چکش خوار به درجه حرارت پیشگرم کمتری نیاز دارند. درجه حرارت پیش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشکاری ، نوع الکترود و مقدار فلز جوشی که باید رسوب داده شود بستگی پیدا میکند .

در مورد قطعات حساس ریختگری چدنی ، درست پس از خاتمه جوشکاری عملیات تنش زدایی از طریق حرارت دهی قطعه تا حدود 600 درجه سانتی گراد و نگهداری در این حرارت بمدت کافی صورت می پذیرد.

برای مطالعه بیشتر:

جوشکاری ریل‌ها

جوشکاری فلزات

جوشکاری لوله های فولادی

جوشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی

جوشکاری فولادهای گالوانیزه

جوشکاری_فلزات.txt · آخرین ویرایش: 2018/01/31 07:52 توسط maleki