بخشی از مقاله
تاریخچه جوشکاری
چون احتیاجات بشر ، اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده است، لذا مثلاً از رومی‌های قدیم ، فردی به نام "پلینی" از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریم استفاده می‌کرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیم‌الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء می‌کنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش می‌دهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:
• "برناندوز" روسی در 1886 ، قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
• "موسیان" در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
• "اسلاویانوف" الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بکار گرفت.
• "ژول" در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
• "لوشاتلیه در 1895 لوله اکسی‌استیلن__ را کشف و معرفی کرد.
• "الیهو تامسون" آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.
چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند. مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را از یکدیگر مخفی نگه می‌دارند. در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه‌گذاری‌های عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت‌های انسانها در علوم هسته‌ای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.
گروههای مختلف جوشکاری
1. لحیم کاری
2. جوشکاری فشاری و پرسی
3. جوشکاری ذوبی
4. جوشکاری زرد
چون مواد و فلزات تشکیل‌دهنده و جوش‌دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟
آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.
تکرار میشود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد.
گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند.
مشکلات و گرفتاریهای صنعت جوشکاری
جوشکاری در حقیقت ایجاد کارخانه ذوب آهن و فلزات در مساحتی حداکثر 2×2 متر و نقطه حساس جوشکاری چند سانتیمتر است، زیرا همان درجه حرارت کارخانه ذوب آهن در محل جوشکاری در یک نقطه ایجاد می‌گردد. مسلم است که چنین کار عظیمی احتیاج به ابتکار و تخصص و مواد و متخصص و وسائل مدرن دارد تا بتوان از این ذوب آهن چند سانتیمتری استفاده صحیح نمود.
شاید اضافه گوئی نباشد که در هیچیک از رشته‌های فنی تا این اندازه احتیاج به سرمایه‌گذاری و رعایت جوانب فنی و غیر فنی ضروری و لازم نباشد.
عوارض و سوانح ناشی از عوامل فیزیکی مربوط به جوشکاری
در موقع جوشکاری ، از عوامل فیزیکی مورد تاثیر یا حاصل از عمل جوشکاری ممکن است خطراتی متوجه جوشکار شود که در:
دسته اول: برق گرفتگی
• دسته دوم: سوختگی
• دسته سوم: ورود اجسام خارجی به داخل چشم
را میتوان نام برد.
برق گرفتگی و عوارض حاصل از تاثیرات جریان برق
مسلم است اگر نقصی در سیم‌کشی وسائل برقی که برای جوشکاری با برق بکار می‌روند، وجود داشته باشد یا جوشکار نکات ایمنی لازم مربوط به برق را مراعات ننماید، خطر برق‌گرفتگی برای او وجود خواهد داشت و چنانچه جوشکار در ارتفاع مشغول جوشکاری باشد، مخاطرات حاصله از سقوط و در نتیجه شوک - ضربه الکتریکی نیز بر ضایعات حاصل از برق‌گرفتگی افزوده خواهد شد.
نشانه‌های حاد و فوری برق‌گرفتگی از مور مور شدن و یا شوک خفیف تا شوک شدید و قطع تنفس و متزلزل شدن ضربان قلب و عاقبت به مرگ منجر میشود. هنگامی که برق‌گرفتگی ، ایجاد شوک نماید و شخص در ارتفاع مشغول کار است، خطر سقوط و افتادن از ارتفاع روی زمین و روی وسایل و ماشین و غیره ، باعث پیدا شدن جراحات شدید شده ، وضع مصدوم را وخیم خواهد ساخت. بنابراین پیشنهاد میشود حتی‌المقدور جوشکاری را در سطح پایین انجام داد.
شدت ضایعات و مخاطرات حاصل از برق‌گرفتگی ، بستگی به عوامل زیر دارند:
نوع جریان برق: اصولاً در هر ولتاژی ، جریان برق متناوب AC ، خطرناکتر از جریان برق DC مستقیم می‌باشد و یا به عبارت دیگر ، خطر شوک الکتریکی در جریان متناوب بیشتر است. در حالیکه خطر سوختگی در جریان مستقیم نیز بیشتر است.
• تاثیر ولتاژ: شدت شوک الکتریکی حاصل از برق گرفتگی ، بستگی به میزان ولتاژ برق مربوط به آن دارد و هرچه ولتاژ بیشتر باشد، شدت شوک حاصله بیشتر خواهد بود. در هر صورت ولتاژ بین 200 تا 250 ولت که ولتاژ معمولی برق شهر است، خطرناک بوده ، اغلب ضایعات شدید بوجود آورده ، ممکن است سبب مرگ شود.
• شدت جریان: شدت جریان 15 تا 20 میلی‌آمپر با فرکانس HZ 50 ولتاژ بالا ممکن است باعث چسبیدن دست مصدوم به سیم برق شده ، مانع رهائی وی گردد. این امر ممکن است تا موقع رسیدن نجات‌دهنده ادامه یابد. در این جریان ممکن است ضایعات کشنده ای ایجاد شود.
• فرکانس: در تواتر بین HZ 50 تا HZ 80 هرتز شوک یا ضربه الکتریکی ممکن است بوجود آید. ولی در فرکانسهای بالا بین 30000 تا 100000 هرتز ، خطر کمتری وجود دارد، زیرا بوسیله پرتاب ، شخص را از منبع خطر دور می‌کند.
• مقاومت بدن انسان: مقاومت بدن انسان بین 500 تا 50 متغیر است ( اهم ). هر چه مقاومت در سر راه تماس منبع الکتریک با بدن ( پوست خشک – ضخامت کف پا ) بیشتر باشد، خطر شوک وارده کمتر است و یا بالعکس.
• مدت تماس: تماس برق با بدن در مدت زمان بین 1 تا 3 ثانیه ممکن است توقف قلب و فوت مصدوم را همراه داشته باشد. در هر صورت چنانچه شخصی دچار برق گرفتگی شود، از ضایعات و عوارض ذکر شده در بالا جان سالم بدر برد. معمولاً بهبود کامل می‌یابد و عوارض ، نادر می‌باشد
مسائل مهم جوشکاری
تربیت متخصص و کاردان و کارشناس
جوشکاری ، یکی از رشته‌های پرهزینه در صنعت و آموزش ابتدائی و عالی است. انتخاب افراد و جوانان در هر سن و مدارج تحصیلی و کارخانه‌ای ، با داشتن قدرت تحمل کار با آتش ، قدرت تحمل خطرات و آموزش تخصصی به این جوانان بسیار مشکل است. زیرا سرمایه‌های عظیم آموزشی احتیاج دارد تا یک متخصص به تمام معنی یا یک مهندس جوشکار واقعی تربیت شود .
تهیه ماشین‌آلات مخصوص
تهیه ماشین‌آلات مدرن و مفصل جوشکاری احتیاج به بودجه‌های عظیم دارد تا بتوان از انواع ماشین‌آلات مدرن بهره‌گیری نمود، مخصوصاً در آموزش که باید همه جانبه باشد. بعضی اوقات تمام وسایل کارخانجات شهر و مراکز آموزشی ، کافی برای ارائه کل تخصص نمی‌باشن. و اشکال‌تراشی و نبودن بودجه و خرید و کمک به ساخت نیز گرفتاری دیگری است.
رعایت نکات ایمنی
رعایت نکات ایمنی و تخصصی ایمنی ، خود یکی دیگر از مشکلات عظیم جوشکاری است، بطوریکه فرضاً انفجار یک کپسول مانند یک بمب می‌تواند جان صدها نفر را به خطر اندازد، در حالیکه مثلاً در کارگاه تراش و ریخته گری ،خطرها تا این حد بالا نیستند و کوچکترین بوی گاز ناشی از عدم اتصالات صحیح و اصولی ، ممکن است جان عده ای را به خطر اندازد. همان طوریکه تربیت متخصص ، احتیاج به بودجه‌های عظیم آموزشی برای خرید وسائل و کتب بطور همزمان دارد، هزینه های دیگر جوشکاری جهت جلوگیری از هر نوع انفجار و احتراق در کارگاهها و صدمه به بدن و چشم جوشکار و افراد حاضر در کارگاه می‌باشد.
بدین جهت جوشکاری را رشته ای پر خرج نام نهاده‌اند. مسلم است که این مخارج عظیم در استفاده از اتصالات جوش حذف خواهند شد. یعنی اینکه اتصالات پر خرج و مفصل پیچ و پرچ وقتی با جوشکاری جایگزین شوند، مخارج عظیم تشکیلات را در مدت کوتاهی تامین خواهند کرد.
هدف جوشکاری و برشکاری
بریدن قطعات ماشینی به ضخامتهای زیاد ، یکی از وظایف مهم برشکاری است. بطور کلی ، اتصال قطعات مختلف از یک نوع فلز یا انواع فلزات و آلیآژها و بالا بردن استحکام و سرعت عملیات و کاهش هزینه‌ها از مهمترین اهداف جوشکاری است .
خطرات جوشکاری
در موقع جوشکاری از عوامل فیزیکی مورد تاثیر یا حاصله از عمل جوشکاری ممکن است خطراتی متوجه جوشکار شود که در:
دسته اول برق گرفتگی
دسته دوم سوختگی
و دسته سوم ورود اجسام خارجی به داخل چشم را می توان نام برد.
برق گرفتگی و عوارض حاصل از تاثیرات جریان برق
مسلم است اگر نقصی در سیم کشی وسائل برقی که برای جوشکاری با برق به کار می روند وجود داشته باشد یا جوشکار نکات ایمنی لازم مربوط به برق را مراعات ننماید خطر برق گرفتگی برای او وجود خواهد داشت و چنانچه جوشکار در ارتفاع مشغول جوشکاری باشد، مخاطرات حاصله از سقوط و در نتیجه شوک (ضربه الکتریکی) نیز بر ضایعات حاصل از برق گرفتگی افزوده خواهد شد. نشانه های حاد و فوری برق گرفتگی از مور مور شدن و یا شوک خفیف تا شوک شدید و قطع تنفس و متزلزل شدن ضربان قلب و عاقیت به مرگ منجر می شود.
هنگامی که برق گرفتگی ایجاد شوک نماید و شخص در ارتفاع مشغول کار است خطر سقوط و افتادن از ارتفاع روی زمین و روی وسایل و ماشین و غیره باعث پیدا شدن جراحات شدید شده و وضع مصدوم را وخیم خواهد ساخت.بنابراین پیشنهاد می شود حتی المقدور جوشکاری را در سطح پایین انجام داد.
شدت ضایعات و مخاطرات حاصل از برق گرفتگی بستگی به عوامل زیر دارند:
الف) نوع جریان برق: اصولاً در هر ولتاژی در جریان برق متناوب AC خطرناکتر از جریان برق DC مستقیم می باشد و یا به عبارت دیگر خطر شوک الکتریکی در جریان متناوب بیشتر است.
در حالی که خطر سوختگی در جریان مستقیم نیز بیشتر است.
ب) تاثیر ولتاژ : شدت شوک الکتریکی حاصل از برق گرفتگی بستگی به میزان ولتاژ برق مربوطه دارد و هرچه ولتاژ بیشتر باشد شدت شوک حاصله بیشتر خواهد بود. در هر صورت ولتاژ بین 200 تا 250 ولت که ولتاژ معمولی برق شهر است خطرناک بوده اغلب ضایعات شدید به وجود آورده و ممکن است سبب مرگ شود.
ج) شدت جریان : شدت جریان 15 تا 20 میلی آمپر با فرکانس HZ 50 ولتاژ بالا ممکن است باعث چسبیدن دست مصدوم به سیم برق شده و مانع رهائی وی گردد. و این امر تا موقع رسیدن نجات دهنده ادامه یابد در این جریان ممکن است ضایعات کشنده ای ایجاد شود.
د) فرکانس : در تواتر بین HZ 50 تا HZ 80 هرتز شوک یا ضربه الکتریکی ممکن است به وجود آید. ولی در فرکانسهای بالا بین 30000 تا 100000 هرتز خطر کمتری وجود دارد زیرا به وسیله پرتاب، شخص را از منبع خطر دور می کند.
هـ) مقاومت بدن انسان : مقاومت بدن انسان بین 500 تا 50 متغیر است ( = اهم ) هر چه مقاومت در سر راه تماس منبع الکتریک با بدن ( پوست خشک – ضخامت کف پا – بیشتر باشد خطر شوک وارده کمتر است و یا بالعکس
د- مدت تماس : تماس برق با بدن در مدت زمان بین 1 تا 3 ثانیه ممکن است توقف قلب و فوت مصدوم را همراه داشته باشد، در هر صورت چنانچه شخصی دچار برق گرفتگی شد از ضایعات و عوارض ذکر شده در بالا جان سالم بدر برد. معمولاً بهبود کامل می یابد و عوارض دیررس نادر می باشد .
تاریخچه ای مختصراز جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W)
در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد.علیرغم ایرادهای فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت .
قوس برقی در سال ۱۸۰۷توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از این کشف یعنی در سال ۱۸۸۱ اتفاق افتاد. فردی به نام آگوست دیمری تنز در این سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نماید.بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ای عایق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد.وی در سال ۱۸۸۷ اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.این قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فرایند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهای ۱۸۸۰و۱۸۹۰در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده ازولت زیاد (۱۰۰ تا ۳۰۰ولت)و آمپر زیاد (۶۰۰تا ۱۰۰۰آمپر)در این فرایند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهای کربنی شکننده بود همه باعث می شد این فرایند با اقبال صنعت مواجه نشود.
جهش از این مرحله به مرحله فرآیند جوشکاری با الکترود فلزی در سال ۱۸۸۹ صورت گرفت.در این سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکایی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمایند.
در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد.علیرغم ایرادهای فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لختکه دارای روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهای مفتول قبل از کشیده شدن نهایی بود استفاده می شد و گاهی این مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت یتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقای اسکار کجل برگ سوئدی زا باید پدر الکترودهای روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال ۱۹۰۷ به ثبت رساند.ماشینهای جوشکاری با فعالیت های فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهای ۱۸۸۰ مجموعه ای از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین های جوشکاری به کار گرفته شد.تا اینکه در سال ۱۹۰۷ نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا عرضه شد .
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 .
الکترودها در جوش قوس الکتریکی
انواع قوس ها در جوشکاری با قوس الکتریکی:
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.
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
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.
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.
معرفي جوش آرگون در چند جمله
در جوش آرگون يا تيگ(TIG) بري يجاد قوس جوشکاري از الکترود تنگستن استفاده مي شود که ين الکترود برخلاف ديگر فريندهي 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 بري يجاد 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 ين 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 يراني ين جوش با نام جوش آلومينيوم شناخته مي شود. نامهي تجارتي هلي آرک يا هلي ولد نيز به دليل معروفيت نام ين سازندگان در خصوص ماشينهي جوش تيگ باعث شده بعضا ين نوع جوشکاري با نام سازندگان هم شناخته شود. نام جديد ين فريند G.T.A.W و نام آلماني آن WIGمي باشد.
همانطور که از نام ين فريند پيداست گاز محافظ آرگون ميباشد که ترکيب ين گاز با هليم بيشتر کاربرد دارد.
علت استفاده از هليم ين 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 ين 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
3- ورقهي نازک(زير1mm)
مزيت TIG
1- بعلت ينکه تزريق فلز پرکننده از خارج قوس صورت ميگيرد.اغتشاش در جريان قوس پديد نمي يد.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 ورقهي 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.
3-الکترود 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 طليي رنگ است.
اين دو نوع آخر جديدا در بازار آمده اند.
چند نکته در مورد مزيت 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 هي 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 نيازمنديهي طرح بيد کليه عوامل موثر در جوشکاري در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسي قرار گيرد.
بري آشنيي بيشتر با مقوله بازرسي جوش بيد ابتدا" مراحل بازرسي جوش" را بشناسيم.
1- وظيف بازرس جوش
2- دسته بندي بازرسان جوش
3- توانييهي بازرس جوش
الف-آشنيي با نقشه ها و مشخصات فني
ب-آشنيي با زبان جوشکاري
ج-اشنيي با فريندهي جوشکاري
د-شناخت روشهي آزميش
ه-توانيي گزارش نويسي و حفظ سوابق
و-داشتن وضعيت خوب جسماني
ز-داشتن ديد خوب
ح-حفظ متانت حرفه ي
ط-تحصيل و آموزش آکادميک
ي-تجربه بازرسي
ک-تجربه جوش
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 .
ماشینهای جوشکاری جریان مشتقیم
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 .
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 فلزات رنگین با برق
فلزات رنگین به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و آلیاژهای آن باشد مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم – منگنز- روی – سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنایی اصول جوشکاری می توان با قوس الکتریکی جوش داد و باید خواص فلزات را در نظر گرفت.
مس
فلزی است قرمز رنگ با جلای فلزی – قابلیت جوشکاری و هدایت الکتریسته و حرارت مس خوب است. نقطه ذوب 1083درجه سانتی گراد است و آن را از سنگ معدن استخراج می کنند مس با اکسیژن ترکیب شده و اکسید مس می دهد.
جوشکاری مس با برق
بهترین راه جوشکاری مس با جوش گاز اکسیژن و کاربید است. ولی می توان جوشکاری را با قوس الکتریکی نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند ولی چون قابلیت هدایت حرارت مس زیاد است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر در نظر گرفت و بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد . زاویه الکترود نسبت به قطعه کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس باید 10 تا 15 میلیمتر باشد.
برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغال استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتر از آلیاژ، مس و قلع و فسفر ساخته شده است. گاهی از الکترودهائی که دارای فسفر برنز، سیلیکان با آلومینیوم هستند استفاده می شود.
جوشکاری برنج با برق
برنج بهترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع ومقداری سرب تشکیل میشود. این فلز در مقابل زنگ زدن و پوسیدن مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می شود بنابراین جوشکاری این فلز با الکترود فلزی مشکل است.
در موقع جوشکاری ، روی بخار شده و اکسید آن محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید محل کار تهویه گردد.
حرکت دست در موقع جوشکاری بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده و گرده جوش کمتری ایجاد شود تا فرصت زیاد برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و الکترود معمولی جوشکاری نمود. درجوشکاری با الکترود گرافیتی از آلیاژ برنز یا از آلیاژی مشابه آلیاژ فلزی که باید جوش داده شود استفاده می شود. و نیز در جوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می گردد. فاصله الکترود تا کار باید حدود 5 تا 6 میلیمتر باشد.
جوشکاری روی با برق
قبلاً قطعات روی را به وسیله لحیم قلع به هم متصل می کردند ولی امروز جز در مواردی که قطعات روی را به وسیله لحیم کاری بتوان اتصال داد این فلز را جوش می دهد. در جوشکاری روی، روانساز لازم است که بتواند از اکسیداسیون کاملاً جلوگیری کند. با شعله ملایم پستانک کوچکی که زاویه که تمایل آن نسبت به قطعه کار در حدود 30 درجه باشد می توان با سرعت زیاد قطعات روی را جوش داد و درز جوش خورده تمیزی به دست آورد.
درز جوش خورده روی را میتوان در درجه 150 درجه سانتی گراد چکش کاری کرد تا ذرات آن در هم فشرده شده و مستحکمتر و ظریفتر شوند. سیم جوشکاری روی باید کاملاً خالص باشد . آلیاژهای روی که از اختلاط مس و آلومینیوم به دست می آیند نیز به خوبی جوش داده می شوند به شرط آنکه از سیم و گرد جوشکاری مخصوص آنها استفاده شود. چنانچه مقدار آلومینیوم در آلیاژ روی افزایش یابد قابلیت جوشکاری آن کاهش خواهد یافت.
