بررسی جوشكاری با قوس الكتریكی در پناه گاز محافظ

بررسی جوشكاری با قوس الكتریكی در پناه گاز محافظ;اصول اساسی جوشكاری با قوس الكتریكی در پناه گاز محافظ;انواع روشهای جوشكاری با گاز خنثی

جوشكاری با قوس الكتریكی در پناه گاز محافظ

تجربه نشان داده كه درصورتیكه بتوانیم از ورود هوا به منطقه جوش پیشگیری كنیم جوش از خواص شیمیائی و فیزیكی بهتری برخوردار خواهد بود. در این جا كلمه هوا به مخلوطی از گازهای اكسیژن هیدروژن نتیتروژن و بخار آب كه همگی باعث كاهش كیفیت جوش می شوند اطلاق می گردد. باید اضافه كرد كه اكسیدهای فلزی و گرد و غبار و ذرات پراكنده در هوا نیز باعث كاهش كیفیت جوش می گردند.

در بسیاری از مراحل جوشكاری با قوس الكتریكی و همچنین لحیم كاری و لحیم كاری سخت گازهای حاصل از سوختن پوشش الكترودها و همچنین گازهائی كه مخصوص این كار پیش بینی شده اند از ورود و تماس هوا و دیگر عناصر مضر به منطقه جوش جلوگیری می كنند.

اصول اساسی جوشكاری با قوس الكتریكی در پناه گاز محافظ

اصول كار این طریقه جوشكاری بسیار ساده است. الكترودگیر كه در اینجا به آن تفنگ یا مشعل هم گفته می شود طوری طراحی شده كه علاوه برالكترود جریانی از یك گاز خنثی مانند بی اكسیدكربن هلیوم یا آرگون را نیز از خود عبور می دهد.

غرض اصلی از استفاده از یك گاز محافظ درخلال جوشكاری درامان نگهداشتن فلز مذاب از ورود و تماس اكسیژن هوا و سایر گازهای مزاحم موجود در آن به منطقه جوش می باشد. در این طریقه با حذف اكسیداسیون وسیار ناخالصی های موجود جوشكاری بر روی فلزاتی كه با سایر طرق جوشكاری غیرممكن و یا بسیار دشوار است ممكن می گردد. این طریقه جوشكاری با روش دستی خودكار و نیمه خودكار مرسوم و متداول است. در این قسمت روشهای دستی و نیمه خودكار مورد بررسی قرارگرفته و بحث درباره طریقه اتوماتیك به بخش دیگری موكول می شود.

درموقع كار با این روش جوشكاری گازی كه از داخل الكترودگیر عبور می كند و اطراف الكترود را در برمی گیرد به محض خروج از الكترودگیر آتمسفر محیط را با فشار پس زده و الكترود قوس و منطقه مذاب را از ورود هوای اطراف در امان نگهمیدارد.

جوشكاری یا قوس الكتریكی در پناه گاز خنثی سه مزیت اساسی نسبت به جوشكاری ساده با قوس الكتریكی دارد. این مزایا عبارتند از:

1. سرعت عمل بسیار زیاد است.
2. جوش خیلی تمیزتر است.

3. جوشكاری فلزاتی كه با سایر روشها غیرممكن یا دشوار است ممكن می گردد.

یكی از مزایا سرعت مل كاهش تلفات و صرفه جوئی در وقت است. درصد تقریبی هزین ها بشرح زیرمی باشد:

الكترود تنگستن (اگر مصرف شود) 3%

انرژی الكتریكی 5%

گاز محافظ 92%

باین تریتب ملاحظه می شود كه عمل كرد این روش بمراتب سریع تر از جوشكاری معمولی باقوس الكتریكی می باشد و البته بدیهی است كه صرفه جوئی درتعداد وساعت كار كارگر نیز قابل توجه بوده و تولید بسیار زیاد خواهد بود همچنین در این روش چون نیازی به تمیز كردن تفاله جوش نیست. در زمان و مزدكارگر باز هم صرفه جوئی خواهد شد.

انواع روشهای جوشكاری با گاز خنثی

انواع روشهای جوشكاری مورد استفاه و مرسوم بشرح زیر می باشند:

الف. جوشكاری با قوس الكتریكی با الكترود از جنس تنگستن (TIG یا GTAW) كه اصطلاحا آن را تیك خواهیم نامید.

ب. جوشكاری با قوس الكتریكی با الكترود فلزی (MIG یا GMAW) كه آنرا میگ می نامیم.

ج. حوشكاری با قوس الكتریكی و بوسیله الكترود زغالی (CIG یا GCAW) كه آنرا سیگ می نامیم.

د. جوشكاری با قوس الكتریكی به طریقه نقطه جوش GASW بهرحال درمجموع برای عبور جریان الكتریسیته سه روش پیشنهاد شده است:

1. جریان مستقیم با پلاریته مستقیم (DCSP)
2. جریان مستقیم با پلاریتهن معكوس (DCRP)
3. جریان متناوب (AC)

یونها ملكول های یك گاز می باشند كه بصورت ذرات باردار (الكتریكی) در می آیند.

این عملیات قسمتی از تئوری الكترونی می باشند. در روش DCSP نفوذ بسیار عالی است چون جریان حركت الكترون ها بطرف قطعه كار بوده و درنتیجه گرما را بر روی آنت متمركز می كند.

اگر از روش DCSP استفاده كنیم كار بسیار تمیز خواهد بود ولی نفوذ خیلی زیادنمی باشد زیرا بیشتر گرما در روی الكترود تنگستن (آند) یا سیم جوش ایجاد خواهد شد. بلافاصله ملاحظه می شود كه استفاده از این طریقه برای جوشكاری بر روی قطعات آلومینیومی منیزیمی و سایر موادی كه جوشكاری آنها مشكل است بسیار مفید می باشد (در این حالت باید از الكترودی از جنس تنگستن استفاده نمود). اگر از جریان متناوب با فركانس بالا (ACHF) استفاده شود هم نفوذ خوب بوده و هم كار تمیز خواهد ماند.

درموقع استفاده از روش (MIG) GMAW جریان گرمائی قوس متغیر است زیرا الكترود فلزی ذوب شده و قطرات مذاب از قوس عبور كرده و به منطقه جوش سقوط می كنند. این روش جوشكاری اغلب با طریقه DCRP صورت می گیرد. در این حالت قوس بسیار تمیز بوده و فلز جوش با سرعت بر روی قطعه كار ته نشین می شود. البته در این حالت جریان الكتریكی نسبتا زیاد لازم است تا فلزمذاب را به صورت پودر در آورده و آنرا بر روی قطعه كار ته نشین نماید. به این ترتیب میزان انتقال* زیاد شده و كنترل و دقت قوس افزایش می یابد. عین همین عمل را می توان درباره فلزات نازك انجام داد. در این حالت فقط كافی است شدت جریان را كاهش دهیم.

بحث بیشتر در این مورد را به صفحات بعد موكول می كنیم.

جوشكاری با قوس الكتریكی درپناه گاز خنثی و با الكترودی از جنس تنگستن GTAW (TIG)

دراین حالت از یك الكترود مصرف شدنی از جنس تنگستن استفاده می كنند. این الكترود در داخل یك الكترودگیر مخصوص كه ضمنا از میان خود جریانی از یك گاز خنثی را نیز عبور می دهد قرارمی گیرد. درحقیقت اصول كار به این ترتیب است كه قوس الكتریكی بین كارو تنگستن در محیطی كه از یك گاز خنثی (از قبیل هلیوم آرگون دی اكسیدكربن یا مخلوطی از گاز محافظ) آكنده است صورت می گیرد.

درحقیقت اصول كار به این ترتیب است كه قوس الكتریكی بین كار و تنگستن درمحیطی كه از یك گاز خنثی (از قبیل هلیوم آرگون دی اكسیدكربن یا مخلوطی از گاز محافظ) آكنده است صورت می گیرد.

در فصل بعدی انواع گازهای محافظ وموارد استفاده هریك توضیح داده خواهد شد و تشریح خواص فیزیكی و شیمیائی آنها به فصول بعدی موكول می گردد. اگر لازم باشد فلز پركننده را می توان به منطقه جوش اضافه نمود.

مرتب كردن یك كارگاه جوشكاری TIG

یك كارگاه كامل TIG شامل لوازم و تجهیزات نیز خواهد بود:

كابین جوشكاری – سیستم تهویه – میزكار – دستگاه قوس الكتریكی – سیلندرگازمحافظ – رگولاتورسیلندر و جریان سنج – لوله گازمحافظ – كابل الكترود – كابل زمین – مشعل مخصوص برای نگهداری تنگستن (با سیستم خنك شونده بوسیله هوا) و شیر قطع و وصل گاز.

البته تمام این تجهیزات فقط برای سیستمی كه به توسط هوا خنك شود مناسب می باشند.

درصورتی كه مشعل به وسیله آب خنك شود دستگاه های اضافی زیر نیزلازم می باشند:

شیرآب – لول برای انتقال آب – لوله ای برای تخلیه و انتقال آب خروجی به فاضلاب – و الكترودگیر مخصوص تنگستن كه بوسیله آب خنك می شود.

بیشتر اوقات لوله آب و گاز و كابل جوشكاری دریك لوله واحد دیگر جاسازی می شوند.

معمولا جریان آب خروجی را از میان كابل الكترود عبور می دهند. خنك كنندگی آب این امكان را می دهد كه از كابل های نازكتری استفاده كنیم تا وزن مشعل سبك تر شده و قابلیت انعطاف آن افزایش یابد.به سیستم كنترل پائی شدت جریان (كه درفصل دوم توضیح داده شده) و همچنین جریان عبور گاز (رگولاتور گاز و گازسنج) كه نسبت به شرایط جوشكاری قابل تنظیم می باشد توجه داشته باشید.

كابین جوشكاری و طریقه تهویه آن نیز در فصل دوم توضیح داده شده و دراین جا نیازی به تكرار آن نیست.

باید توجه داشت كه چون قوس الكتریكی برای چشم و سایر اعضای بدن مضر است، حتماَ باید كارگر را به تجهیزات حفاظتی مناسب،مجهز نمود.

میز كار جوشكاری نیز می‌تواند متناسب با نوع كار از نوع موتور- ژنراتور یا یكسوكننده باشد. اغلب ماشین‌های جوشكاری به سیستمی مجهزند كه بخصوص در شروع قوس، مدار از جریان بسیار زیادی كه فركانس بالائی هم دارد برخوردار گردد.

سیلندرگازی كه در این‌جا مصرف می‌شود بسیار شبیه سیلندر اكسیژنی است. طرز استفاده و مراقبت‌های یادآوری شده درمورد دستگاههای مربوط به قوس‌الكتریكی را در اینجا نیز باید رعایت نمود.

یادآوری می‌شود كه در این جا مصرف گاز به طریق دیگری سنجیده میشود. برخلاف مقیاسات psig در این جا مصرف رابرحسب فوت مكعب در ساعت ( میزان كمی جریان) برآورد می‌كنند.

مقیاسی كه بر روی لوله مدرج ثبت شده میزان عبور جریان گاز برحسب فوت مكعب در ساعت را نمایش می‌دهد.

كابل برحسب فوت مكعب در ساعت را نمایش می دهد.

كابل ولوله‌ها و نحوه اتصال آنها با چیزی كه در فصل چهارم در مورد سایر دستگاه‌های جوشكاری گفته شده تفاوتی ندارد.

قبل از روشن كردن ماشین باید مطمئین شدكه تمام اتصالات الكتریكی، آب و گاز محكم و تمیز هستند.

تنها تفاوتی كه در این‌جا ملاحظه می‌شود مشعل یا الكترودگیر است.

راه‌اندازی یك كارگاه جوشكاری TIG

قبل از شروع به كار، كارگاه باید كاملا مورد بازرسی قرار گیرد. اتصالات كلیه مدارهای الكتریكی باید محكم و پاكیزه باشند. سیلندر گاز باید بطور مطمئنی در جای خود تثبیت شده باشد تا خطری متوجه كاركنان كارگاه و خود سیلندر نشود.

تنظیم آمپراژ برای الكترود تنگستن در مورد جوشكاری فولاد معمولی و فولاد ضدرنگ داده شده است. جریان متناوب برای جوشكاری الومینیوم را مشخص می‌كند.

برای این كار اغلب از روشDCRP استفاده میكنند. در صورتیكه از روش DCRP استفاده شود شدرت جریان باید بین تا مقدار استفاده شده در روش DCSP باشد.

تنظیم وتناسب شدت جریان با ضخامت قطعه كار، شبیه دستورات داده شده در مورد جوشكاری معمولی با قوس الكتریكی است.

سوراخ الكترودگیر باید متناسب با اندازه الكترود تنظیم و انتخاب شود و به همین ترتیب میزان شدت جریان و اندازه عبور جریان گاز نیز باید به نسبت آنها كم و زیاد شود.

بهرحال همیشه از دستورات كارخانه سازنده دستگاه یا الكترود پیروی كنید.

الكترودگیر ومیزان عبورجریان متناسب باهر یك داده شده است. البته باید توجه داشت كه تغییرات مزبورناشی از كم وزیاد كردن دستگاه مراحل زیر را تعقیب كنید:

ابتدا مطمئن شوید كه جریان گاز وآب ( در صورتیكه سیستم با آب خنك می شود) در لوله‌ها جاری بوده و یا شیر آنها باز است. این سیالات بوسیله شیرهای دستی كه در داخل الكترودگیر ویاقلاب آن تعبیه شده، تنظیم می شوند. در برخی موارد، كنترل عبور جریان خودكار بوده و به توسط رله الكتریكی و شیرهای سلونوئیدی صورت میگیرد.

درهر دو صورت میزان عبور جریان آب و گاز را تنظیم كنید. میزان معمولی جریان آب در هر ساعت بین 12 تا 23 گالن می باشد. اندازه‌گیری مهمی كه در این مرحله باید صورت گیرد این است كه افزایش دمای آب باید فقط 10 درجه فارنهایت باشد. نسبت های مربوط به عبور جریان گاز نوك الكترود تنگستن باید بخوبی شكل داده شده باشد تا نتایج خوبی به دنبال داشته باشد. در مورد جریان متناوب انتهای الكترود باید بصورت كروی بوده و در روشDCSP نوك التكرود بهتر است تیز شده باشد.

نكته ای كه یاداوری ان كاملا ضروری به نظر می رسد اینكه، در موقع كار با جریان متناوب توجه داشته باشید كه الكترود طوری در داخل الكترو‌گیر نصب شود كه نوك گرد آن در طرف ایجاد قوس واقع شود.

در غیراینصورت اگر كارگر طرف گردكند، در آوردن الكترود از داخل كلت مشكل و گاهی اوقات غیر ممكن بوده و در این حال تنها راه چاره شكستن الكترود است. در هر حالی الكترود باید كاملا مستقیم و یكنواخت باشد و در صورتیكه نوك آن تیز شده. تیزی باید كاملا متحدالمركز باشد زیرا در غیر اینصورت جریان گاز محافظ بصورت یكنواخت قوس را تغذیه نخواهد كرد.

هنگام استفاده از جریان متناوب،‌برای گرد كردن نوك الكترود، از روش DCRP استفاده كرده و قوس را برای یك لحظه بر روی یك تكه زغال یا مس روشن كنید. قطر كره ایجاد شده در نوك الكترود تنگستن فقط باید كمی بیشتراز قطرالكترود باشد.

ایجاد قوس

برای جریان متناوب، سیستم به فركانس فوق‌العاده زیادی نیاز دارد. برای روشن كردن قوس، الكترودگیر را در وضعیت افقی بالای كار نگهداشته و الكترود را به سرعت به كار طوری نزدیك كنید كه فاصله نوك الكترود تاسطح كار حدود اینچ شود. در جریان متناوب، فركانس جریان آنقدر زیاد است كه فاصله مزبور فورا با قوس الكتریكی پر میشود.

اگر از جریان DC استقاده كنیم نوك الكترود تنگستن باید سطح كار را لمس كرده و سپس عقب كشیده شود.

برای تمرین بهتر است الكترود تنگستن را ابتدا بر رویی یك قطعه از جنس تنگستن فرود بیاوریم و یا در غیر این صورت از یك الكترود مستعمل استفاده كنیم تا الكترود تازه، كثیف وخراب نشود.

تمام ماشین‌های جوشكاری كه برای این طریقه جوشكاری طراحی شده‌اند ( چه AS و چه DC یا هر دو) مدار خاصی دارند كه در شروع كار فركانس زیادی را در مدار جاری می سازند.

در ماشین‌های مختلف ،‌این مدار، بصورتهای متنوعی ارائه میشود. در صورتیكه ماشین برای استفاده با جریان متناوب پیش‌بینی شده باشد، این جریان‌ با فركانس زیاد بصورت دائمی ادامه پیدا خواهد كرد. در ماشین‌های مخصوص جریان DC، یك رله الكتریكی، جریان با فركانس زیاد را بلافاصله پس از ایجاد قوس، قطع می نماید.

قبل از شروع جوشكاری بر روی كار اصلی، بهتر است مشعل را به كار در روی یك قطعه زائد گرم كنیم. در نتیجه این عمل، الكترود در دهانه الكترودگیر گرم شده و نتایج خوبی از خود بجا خواهد گذاشت.

سیم جوش پر كننده و الكترودگیر برای جوشكاری در وضعیت تخت نمایش داده شده است.

طولی ازالكترود تنگستن كه بیرون از الكترودگیر می ماند باید با قطر الكترود مساوی باشد. برای جوش گوشه‌ای، این اندازه باید كمی بیشترباشد. هر چه طول الكترودی كه از دهانه الكترودگیری بیرون است بیشتر باشد اثر گاز محافظ كمتر خواهد بود.

طرز كار جوشكاری به روش GTAW ( TIG)

چه از جریان متناوب استفاده شود و چه طریقه DCRP بكار رود، استفاده از این روشهای جوشكاری این حس‌را دارد كه قطعه كار از پاكیزگی زیادی برخوردار خواهد بود.

و به این لحاظ است كه اینگونه مدارهای الكتریكی را بیشتر برای جوشكاری قطعات آلومینیوم و فولاد ضد زنگ بكار می‌برند. این عمل اثر پاكیزگی كاتدی[1]( در تمام یاقسمتی از زمان جوشكاری ، كار در قطب منفی است) نامیده می شود. در صورتیكه پاكیزگی از اهمیت بیشتری برخوردار باشد بهتر است از گاز آرگون استفاده شود.

اگر چه باید توجه داشت كه در این حالت باید قبل از شروع جوشكاری كار را كاملا تمیزنمود.

برای تمیز كردن آلومینیوم ابتدا سطح آن را با برسی از جنس فولاد ضدزنگ پاك كرده و گردزدائی می‌كنند و سپس با استفاده از آستون، آن را به طریق شیمیائی نیز تمیز می نماید. توجه داشته باشید كه آستون فوق العاده قابل اشتعال است.

در این مورد یك ساعت قبل از جوشكاری، از آستون استفاده كنید.

برای كسب نتیجه بهتر توصیه می شود كه قبل از جوشكاری آلیاژهای فولاد آنها را تا60 درجه فارنهایت گرم كنید. برای از بین بردن بخارات و ذرات مزاحم، قبل از جوشكاری آلومینیوم باید آنرا تا 120 درجه فارنهایت گرم كرد.

اگر جوشكاری در چند مرحله صورت می‌گیرد، بین هر مرحله باید اجازه داد تا كار خنك شود. اگر جنس كار از فولاد باشد توصیه می شود كه تا دمای كار به 350 درجه فارنهایت نرسیده، مرحله بعدی را آغاز نكنید. در مورد آلومینیم دمای 300 درجه فارنهایت پیشنهاد میشود.

همانطوری كه گفته شد برای محافظت حوضچة‌ مذاب و منطقه جوش از گاز محافظ استفاده می‌كنند. برای انجام یك جوشكاری مناسب، كمی قبل از روشن كردن قوس، جریان گاز را برقرار كنید. در موقع جوشكاری مخازن و محفظه‌های سربسته، ابتدا مجرائی برای خروج گازها پیش‌بینی كنید تااز ایجاد فشارهای اضافی پیشگیری شود.

گاهی اوقات در شروع جوشكاری، كار با اشكال مواجه شده و جوش داده شده زیاد جالب نخواهد بود. برای درك این موضوع بهتر است از یك ذره بین استفاده نمائید. پس از كشف محل ترك‌ها، بوسیله سنگ فییبری و قلم و چكش جوش‌های ترك‌دار را كنده‌ و محل مزبور را با جوش مجدد پركنید.

بعضی وقت‌ها هم گرمای بیش از اندازه موجب ایجاد ترك در جوش میشود. در این حالت هم جوش‌ها را به روش گفته شده كنده و محل آنها را دوباره جوش بدهید.

انتهای حالت هم پس از بررسی اگر به ترك یا اشكال مشابهی برخورد كردید. آنها را كنده‌ و محل آنها را دوباره جوش بدهید. در موقع جوشكاری لوله، حتی الامكان از مراحل كوتاه مدت اسفتاده كرده و بتناوب نقاط مختلف پیرامون لوله را خال جوش بگذارید. برای مثال برای جوشكاری لوله های كمتر از 16 اینچ (قطر) طول هر مرحله

لینک دانلود و توضیحات فایل”بررسی جوشكاری با قوس الكتریكی در پناه گاز محافظ”