دانلود مقاله طرز کار جوشکاری به روش GTAW ( TIG )

بخشی از مقاله

طرز كار جوشكاري به روش GTAW (TIG)

چه از جريان متناوب استفاده شود و چه طريقه DCRP بكار رود، استفاده از اين روشهاي جوشكاري اين حسن را دارد كه قطعه كار از پاكيزگي زيادي برخوردار خواهد بود و به اين لحاظ است كه اينگونه مدارهاي الكتريكي را بيشتر براي جوشكاري قطعات آلومينيوم و فولاد ضد زنگ بكار مي برند. اين عمل “اثر پاكيزگي كاتدي” (در تمام يا قسمتي از زمان جوشكاري، كار در قطب منفي است) ناميده مي‌شود. در صورتيكه پاكيزگي از اهميت بيشتري برخوردار باشد بهتر است از گاز آرگون استفاده شود.

اگرچه بايد توجه داشت كه در اين حالت بايد قبل از شروع جوشكاري كار را كاملاً تميز نمود.
براي تميز كردن آلومينيوم ابتدا سطح آن را با بررسي از جنس فولاد ضد زنگ پاك كرده و گردزدائي مي كنند و سپس با استفاده از آستون، آن را به طريق شيميايي نيز تميز مي نمايند. توجه داشته باشيد كه آستون فوق العاده قابل اشتعال است.

در اين مورد يك ساعت قبل از جوشكاري، از آستون استفاده كنيد.
براي كسب نتيجه بهتر توصيه مي شود كه قبل از جوشكاري آلياژهاي فولاد آنها را تا 60 درجه فارنهايت گرم كنيد. براي از بين بردن بخارات و ذرات مزاحم، قبل از جوشكاري آلومينيوم بايد آنرا تا 120 درجه فارنهايت گرم كرد.

اگر جوشكاري در چند مرحله صورت مي گيرد، بين هر مرحله بايد اجازه داد تا كار خنك شود. اگر جنس كار از فولاد نرسيده، مرحله بعدي را آغاز نكنيد. در مورد آلومينيوم دماي 300 درجه فارنهايت پيشنهاد مي شود.
همانطوري كه گفته شد براي محافظت حوضچه مذاب و منطقه جوش از گاز محافظ استفاده مي كنند. براي انجام يك جوشكاري مناسب، كمي قبل از روشن كردن قوس، جريان گاز را برقرار كنيد. در موقع جوشكاري مخازن و محفظه هاي سربسته، ابتدا مجرائي براي خروج گازها پيش بيني كنيد تا از ايجاد فشارهاي اضافي پيشگيري شود.

گاهي اوقات در شروع جوشكاري، كار با اشكال مواجه شده و جوش داده شده زياد جالب نخواهد بود. براي درك اين موضوع بهتر است از يك ذره بين استفاده نمائيد. پس از كشف محل ترك ها، بوسيله سنگ فنري و قلم و چكش جوش هاي ترك دار را كنده و محل مزبور را با جوش مجدد پر كنيد.
بعضي وقتها هم گرماي بيش از اندازه موجب ايجاد ترك در جوش مي شود. در اين حالت هم جوش ها را به روش گفته شده كنده و محل آنها را دوباره جوش بدهيد.
انتهاي خط جوش نيز بايد كاملاً مورد بررسي قرارگيرد. در اين حالت هم پس از بررسي اگر به ترك يا اشكال مشابهي برخورد كرديد، آنها را كنده و محل آنها را دوباره جوش بدهيد. در موقع جوشكاري لوله، حتي الامكان از مراحل كوتاه مدت استفاده كرده و بتناوب نقاط مختلف پيرامون لوله را خال جوش بگذاريد. براي مثال براي جوشكاري لوله هاي كمتر از 16 اينچ (قطر) طول هر مرحله (پاس) جوش نبايد بيش از 2 اينچ باشد.

در مورد لوله هاي با قطر 6 اينچ يا بيشتر، حداكثر طول هر پاس مي تواند تا 3 اينچ نيز باشد.
روش صحيح جوشكاري لوله درشكل 11-15 نشان داده شده است.
آماده سازي كار براي انجام جوشكاري
آماده سازي فلز جهت جوشكاري به هر يك از دو شيوه: جوشكاري با قوس الكتريكي در پناه گاز خنثي با الكترود تنگستن (TIG)، يا سيم جوش (MIG) با هم شباهتهاي زيادي دارند. در عمل براي جوشكاري قطعات با ضخامت 32/3 اينچ و بيشتر بهتر است لبه كار را با زاويه 60 درجه پخ بزنيم هر چند كه بدون اين پخ هم شكل 11-15 مراحل مختلف و صحيح جوشكاري يك لوله. نقطه شروع هر پاس با يك رقم نشان داده شده است.

نتيجه جوشكاري بسيار جالب است.
براي جلوگيري از ورود اكسيژن و ناخالصي هاي ديگر بهتر است از يك زير كاري مناسب استفاده كرد. در اين حالت فلزات قطعات كار با كيفيت بهتري ذوب و در يكديگر ممزوج مي شوند. براي جوشكاري قطعاتي از جنس منيزيم، تيتانيم يا زيركونيم و غيره بهتر است از زير كاري از جنس كربن (يا حتي فلزات ديگر) استفاده كرد.

در شروع كار، براي تمرين، بهتر است از جوشكاري قطعات ساده تر شروع كرده و بمرور تمرينات مشكل تري انتخاب شود تا كار آموز نحوه در دست گرفتن مشعل و كار كردن با آن را بخوبي فرا گيرد. پس از اين مرحله كار آموز بايد آنقدر تسلط پيدا كند كه مطابق شكل 11-16 قادر به جوشكاري انواع اتصالات بوده و در جاي لازم از سيم جوش استفاده نمايد.
در هر حالتي، نوع فلز مورد جوشكاري بايد شناخته شده باشد. ميزان جريان مورد نياز براي فلزات مختلف درشكل 11-17 نشان داده شده است.

جوش MIG را به صورت خودكار نيز مي توان انجام داد. در اين حالت مشعل يا قطعه كار مورد جوشكاري با سرعت مشخص حركت كرده و در صورت لزوم سيم جوش نيز بصورت خودكار به منطقه مذاب هدايت مي شود. در شكل 11-18 نمائي از اين طريقه جوشكاري نشان داده شده است.
نحوه انجام جوش MIG

پس از ايجاد قوس و شروع عمليات جوشكاري، حركت مشغل را در كوچكترين دايره ممكن ادامه دهيد و سعي كنيد كه در محل شروع جوشكاري يك حوضچه مذاب ايجاد نمائيد. زاويه الكترودگير با سطح كار بايد بين 60 تا 80 درجه باشد البته در اين حالت شيب مشعل از شيب آن در جوشكاري اكسي استيلن كمي بيشتر است و اين بخاطر حفظ منطقه مذاب با گاز محافظ است.
در اين جا نيز حركت حوضچه مذاب بايد بهمان طريقي باشد كه در جوشكاري با اكسي استيلن (فصل هفتم) توضيح داده شد. بهرحال بايد توجه داشت كه حركت مشغل از حركت حوضچه مذاب كمتر باشد.

در صورتيكه از سيم جوش استفاده مي كنيد، قوس الكتريكي را متوجه لبه پشتي حوضچه كرده و سيم جوش را از لبه جلوئي وارد حوضچه نمائيد و سپس قوس الكتريكي را به آرامي به طرف جلو متوجه كرده و سعي كنيد كه حوضچه را به ملايمت در امتداد خط جوش بحركت در آوريد.
زاويه سيم جوش با سطح كار بسيار كم و در حدود 20 درجه است شكل 11-19. براي متوقف كردن جوشكاري، الكترود را به سرعت عقب كشيده و يا با استفاده از پدال كنترل از راه دور، جريان را كم كنيد.

نكته اي كه يادآوري آن در اين جا ضروري است اين است كه هميشه تا كمي پساز متوقف شدن عمليات جوشكاري جريان ورود گاز را نبنديد تا جريان مزبور، تنگستن را خنك كرده و از آن محافظت نمايد. در غير اين صورت تنگستن به سرعت از بين خواهد رفت.
جريان گاز علاوه بر خاصيت مذكور اين حسن را دارد كه حوضچه مذاب را نيز تا سرد شدن كامل، از ورود گازهاي مزاحم در امان نگه مي دارد.

از اين جور مشعل ها مي توان براي جوشكاري در وضعيت هاي افقي، تخت، عمودي و يا سربالا استفاده نمود. معمولاً اگر جوشكاري در وضعيت عمودي صورت بگيرد، حركت از بالا به پائين خواهد بود.
در مجموع اگر نكات زير را در اين طريقه جوشكاري رعايت نمائيد (شكل 11=-20)، كيفيت جوش بطور محسوسي بهبود خواهد يافت:
1- الكترود تنگستن را هميشه پاكيزه و راست نگهداري كنيد.

2- الكترود را هميشه در وضعيت مناسب نگهداري كنيد.براي اين منظور انتهاي الكترود را هميشه پاكيزه و صاف و يكنواخت نگهداريد. انتهاي الكترودهائي كه براي جريان متناوب بكار مي روند هميشه بايد حالت نيم كره داشته باشند. در مورد DCSP از الكترودي كه نوك تيز است استفاده كنيد.
3- مطمئن شويد كه اندازه الكترود انتخابي صحيح است. اگر قطر الكترود انتخاب شده از حد مورد لزوم كوچكتر باشد، در انتهاي الكترود نيمكره اي تشكيل مي شود كه قطر آن از قطر الكترود بزرگتر است و امكان اينكه اين نيمكره مذاب به سطح كار چكه كند بسيار زياد مي باشد. در صورتي كه قطر الكترود انتخابي خيلي كوچك باشد، امكان دارد كه ذوب شده و به داخل كلت مشعل برگشت نموده و در آن فرو بريزد.
اگر الكترود بيش از اندازه كلفت انتخاب شده باشد، قوس الكتريكي از يك گوشه به گوشه ديگر تغيير مكان مي دهد.
4- اگر الكترود داغ را بلافاصله در هواي آزاد قرار دهيم، رنگ آن بر مي گردد.
5- حتي الامكان سعي كنيد كه طول كوتاهي از الكترود از الكتروگير بيرون بماند حتي اگر انجام اين عمل رويت منطقه مذاب را كمي دشوار كند.

6- قبل از جوشكاري از محكم بودن اتصالات گاز اطمينان حاصل كنيد. سفت نبودن اين اتصالات باعث مي شود كه هوا وارد لوله گاز شده و به منطقه مذاب راه پيدا كند و باعث كاهش كيفيت جوش گردد، ضمناً در نتيجه شل بودن اتصالات، گاز گران قيمت مورد استفاده به هدر خواهد رفت.
7- بايد توجه داشت كه سيم جوش فولادي مورد استفاده از نوع مس اندود نباشد زيرا در اين صورت در موقع كار به اطراف ترشح كرده و به الكترود تنگستن نيز لطمه خواهد زد.

تجربه نشان داده كه استفاده از مشعل هائي كه با هوا خنك مي شوند، براي مبتدي‌ها بهتر است. نصب اين جور مشعل ها بسيار ساده است. در اين حالت يا از بست هاي مخصوص اينكار استفاده كنيد و يا كابل ها را مستقيماً به ترمينال هاي ماشين جوشكاري مربوط سازيد.
الكترودگيرهائي كه با هوا خنك مي شوند در اندازه هاي با ظرفيت بيش از 50 آمپر در دسترس هستند.

قبل از جوشكاري بايد تمام سيم جوش ها و فلزهاي مورد استفاده را كاملاً تميز كرده و بلافاصله پس از تميز كردن، عمليات جوشكاري را آغاز نمود.
روشهاي جوشكاري آلومينيوم، منيزيم، فولاد ضد زنگ و تيتانيم در فصول بعدي عرضه خواهند شد.
اصول كار جوشكاري به روش GMAW (MIG)

يكي از روش هائي كه در جوشكاري با قوس الكتريكي در پناه گاز محافظ صورت مي گيرد، استفاده از يك الكترود مصرف شدني است كه ضمناً وظيفه فلز پر كننده (سيم جوش) را نيز بعهده دارد.
اين عمل، جوشكاري با قوس الكتريكي در پناه گاز خنثي و به كمك سيم جوش يا فلز پر كننده بوده و اختصاراً با حروف (MIG) مشخص مي شود. بطوري كه در شكل 11-21 نمايش داده شده، الكترود فلزي با همان سرعتي كه در نوك الكترودگير ذوب شده و بر روي سطح كار ته نشين مي شود، به داخل الكترودگير هدايت مي شود.

براي تغذيه سيم جوش به منطقه جوش، يك موتور الكتريكي با سرعت قابل كنترل، سيم جوش را از قرقره آن كشيده و به داخل الكترودگير هدايت مي كند.
معمولاً اينگونه الكترودها را به صورت كلاف يا حلقه به بازار عرضه مي كنند. در شكل 11-22 يك سيستم كامل از اين طريقه جوشكاري نمايش داده شده است.
در اين جا بايد توجه داشت كه الكترودگير چند وظيفه اصلي دارد. اولاً جريان لازم براي ايجاد قوس را تامين كرده ثانياً سيم جوش را به محل قوس هدايت مي كند و بالاخره در صورتيكه سيستم با آب خنك شود جريان آب خنك را در محل هاي لازم جاري مي سازد.

عملكرد مشعل بوسيله مكانيسم خاصي كه در روي آن تعبيه شده و رله ها از آن فرمان مي گيرند، كنترل مي شود. اين كنترل ها شامل: شدت جريان قوس، ميزان عبور جريان، ميزان عبور گاز محافظ و بالاخره مقدار سرعت تغذيه سيم جوش مي‌باشد.
از اين مكانيسم براي انواع سيستم هاي جوشكاري استفاده مي شود كه عبارتند از:
1- جوش (MIG) كه خود بر دو نوع است.
A. اسپري يا نوع ذره پاشي

B. انتقال عمقي يا قطره اي
2- جوشكاري MIG با روانساز مغناطيسي.
3- جوشكاري با سيم جوشي كه هسته آن حاوي ماده روانساز است.
.A با گاز محافظ
.B بدون گاز محافظ
تقريباً هر فلزي را مي توان با يك يا چند تا از اين روشها جوشكاري نمود. البته اين روشها بيشتر براي جوشكاري فلزاتي از قبيل فولاد معمولي، فولاد ضدزنگ، آلومينيوم و يا برنز بكار مي روند. با اين روشها حتي مي توان در كارهاي مختلف، سختي سطحي نيز ايجاد كرد.
روشهاي مختلف جوشكاري MIG

اين روشها به شرح زيراست:
1- روش اسپري يا ذره پاشي
2- روش مدار اتصال كوتاه (كه انتقال عمقي يا قطره اي نيز ناميده مي شود).
3- روش ضرباني.
در روش ذره پاشي نوك الكترود كه تقريباً بصورت خميري در آمده، به ذرات بسيار ريز كه تقريباً حالت پودري دارند مبدل شده و به سطح كار سقوط مي كنند و در حقيقت روي سطح آن پاشيده مي شوند.

از اين روش بيشتر براي اتصالاتي كه دقت و سرعت در آنها مطرح است استفاده مي كنند.
در روش اتصال كوتاه، فلز ذوب شده بصورت قطرات درشت و به ميزان 100 قطره يا كمتر در هر ثانيه به سطح كار مي چكد. علت انتخاب اين اسم آن بوده كه درشتي قطرات به اندازه اي است كه براي يك لحظه بسيار كوتاه، فاصله نوك الكترود با كار پرشده و عملاً مدار به صورت اتصال كوتاه يا اصطلاحاً “شورت” در مي آيد.
در اين حالت ميزان سقوط قطرات در هر ثانيه بين 100 تا 200 قطره است. از اين روش بيشتر براي جوشكاري قطعات نازك كه در ضمن دقت چنداني هم ندارند استفاده مي شود. در شكل 11-24 دو روش اساسي از طريقه انتقال فلز نمايش داده شده است.
روش اسپري يا ذره پاشي

در اين روش جريان بسيار زيادي را به يك سيم جوش با قطر مشخص اعمال مي‌كنند. در يك شدت جريان مشخص، ذرات ذوب شده بصورت پودر در آمده و اجبارا در فاصله بين نوك سيم جوش تا سطح كار بحركت در مي آيند.
درشكل 11-25 شدت جريانهاي لازم براي پودر كردن سيم جوشهاي مختلف نشان داده شده است.
شدت جريان هاي پائين تر از اين مقادير را معمولاً براي روش انتقال عمقي يا قطره پاشي (اتصال كوتاه) استفاده مي كنند.
اگر گاز محافظ بي اكسيد كربن باشد، تغيير حالت از روش اسپري به انتقال عمقي ديگر مطابق اين جدول نخواهد بود. براي مثال در حالتي كه از بي اكسيد كربن استفاده شده باشد، شدت جريان لازم براي انتقال فلز بيشتر از حد داده شده خواهد بود مثلاً براي الكترودي با قطر 16/1 اينچ در حدود 500 آمپر جريان لازم است تا ذرات سيم جوش بصورت پودر به سطح كار بپاشند.

در روش اسپري يا ذره پاشي از گازهاي مختلفي استفاده مي كنند كه عبارتند از:
1- مخلوط آرگون و بي اكسيدكربن.
2- مخلوط آرگون و اكسيژن.
3- بي اكسيد كربن.

استفاده از هر يك از اين گازها در: شكل جوش، جريان مورد نياز، ترشح فلز مذاب باطراف و عوامل مشابه تاثير خواهند گذارد.
استفاده از بي اكسيد كربن باعث پخش شدن فلز مذاب در سطح كار مي شود و با وجودي كه به شدت جريان زيادي نياز دارد ولي نفوذ جوش بسيار جالب بوده و سرعت عمل زياد است.
با مصرف آرگون به جريان كمتري نياز داشته و چون فلز مذاب را بصورت باريك‌تر پخش مي كند جوش از نماي نازك و جالبي برخوردار مي شود.
براي انجام عمليات جوشكاري به روش اسپري يا ذره پاشي مي توان از ماشين‌هاي استاندارد جوشكاري (DCRP) كه حتي براي يك لحظه بسيار كوتاه هم مدار آنها اتصال كوتاه نمي شود استفاده نمود.

روش انتقال عمقي (قطره پاشي)
به طوري كه در شكل 11-26 هم نمايش داده شده، سيمي كه در اين روش جوشكاري بجاي الكترود مصرف مي شود مشابه الكترودي است كه در روش ذره پاشي بكار گرفته مي شود با اين تفاوت كه در اين حالت جريان مصرف شده بسيار كمتر است.
در اين جا هم گاز يا تركيب گازهائي كه به عنوان محافظ بكار مي روند مشابه گازهاي مصرف شده در روش ذره پاشي مي باشد.

استفاده از ماشين هاي جوشكاري معمولي براي اين روش مناسب نيست چون جريان اتصال كوتاه آنها كمتر از آن است كه پس از هر اتصال كوتاه، امكان ايجاد قوس مجدد را فراهم نمايد.
در اين روش از دستگاههاي ويژه اي استفاده مي كنند. اين ماشين ها يا ولتاژ ثابتي داشته و يا علاوه بر داشتن ولتاژ ثابت به مكانيسم كنترل شيب منحني مشخصه نيز مجهزند. بايد توجه داشت كه سرعت حركت بيشتر از سرعت مشابه در روش ذره‌پاشي است. براي مثال، اگرهدف،

جوشكاري قطعه اي به ضخامت 2/0 اينچ باشد، با روش قطره پاشي در هر دقيقه قادريم 10 اينچ از طول جوش را انجام دهيم در حاليكه با طريقه اسپري، همين كار را با شدت 22 اينچ بر دقيقه مي توان انجام داد.