جوشکاری- Welding-controlpoint
فرآیند جوشکاری به دو دسته کلی زیر تقسیم می شود:
جوشکاری- Welding-controlpoint
در این سری از فرآیند های جوشکاری، هیچ لزومی ندارد که قطعه ذوب شود بلکه فقط می بایست پیوند متالورژیکی بین اجزاء برقرار شود. در حین اتصال درجه حرارت از نقطه ذوب فلزات تجاوز نکرده و هیچگونه آلیاژ پرکن ذوب شونده ( نظیر فرآیند های لحیم گرم و سرد ) بکار گرفته نمی شود. البته این بدان معنا نیست که در حین این فرآیندها هیچ گونه مذابی تشکیل نمی شود، بلکه فاز مذاب مثل یک روانکار عمل می کند. در این فرآیندها برای دستیابی به اتصال با کیفیت بالا بین فلزات اعم از همجنس و غیر همجنس، یا از تغییر فرم و یا از نفوذ و تغییر فرم کمک گرفته می شود.
مزیت جوشکاری حالت جامد
1. هنگامی که حین جوشکاری فلز ذوب می شود، به دلیل انجماد سریع، ساختارهای غیر تعادلی پس از اتصال بوجود می آید. در واقع به دلیل تنش های باقیمانده، ساختار به ترک خوردن حساس می شود. لذا برای اصلاح ساختار باید عملیات حرارتی روی قطعات صورت بگیرد. در جوشکاری حالت جامد، ساختار غیر تعادلی تشکیل نمی شود.
2. وقتی فلز ذوب می شود، میزان انحلال گاز در آن بسیار بالاست. در فرآیندهای ذوبی، سطح مذاب با محیط اطراف کاملاً مواجه شده و امکان جذب گاز وجود دارد. این گازها، میزان حلالیت در جامد را حین انجماد پایین آورده و مذاب یک حالت فوق اشباع پیدا می کند. خروج این گازهای حل شده از بالک جامد قطعه بسیار مشکل و تقریباً غیر ممکن است. گاز هیدروژن بدترین حالت را ایجاد می کند. زیرا به صورت یک ذره پروتون که تحرک آن بسیار بالاست، در مذاب حل می شود. هیدروژن باعث ایجاد ترک سرد یا ترک تأخیری می گردد. در جوشکاری حالت جامد به دلیل عدم وجود مذاب این مشکل نیز دیده نمی شود.
3. در حین جوشکاری انبساط های غیر یکنواخت و در هنگام انجماد انقباض های غیر یکنواخت ایجاد می شود که همراه با ایجاد تنش های کششی می باشد که مستعد ایجاد ترک هستند. لذا در جوشکاری حالت جامد، نوع تنش های باقیمانده در فصل مشترک، تنش های فشاری می باشد که امکان گسترش ترک را از بین می برد.
جوشکاری- Welding-controlpoint
انواع فرآیندهای جوشکاری حالت جام
جوشکاری حالت مذاب یا جوشکاری ذوبی
اتصال بین دو قطعه فلزی با ذوب کردن لبه ها یا سطح اتصال با یا بدون افزودن فلز پرکننده با یا بدون اعمال فشار را جوشکاری ذوبی می نامند. این نوع فرآیند برای پلاستیک ها و سرامیک ها نیز کاربرد دارد و تحت عنوان جوشکاری امتزاجی شناخته می شود.
کیفیت محصول در این فرآیندها تابع نحوه اجرا می باشد. سه ویژگی خاص در این نوع جوشکاری وجود دارد:
جوشکاری- Welding-controlpoint
1. شدت منبع حرارتی:
لازمه ذوب کردن قطعه مورد نظر، داشتن یک منبع حرارتی با تمرکز حرارتی است. در جوشکاری، میانگین توان ساطع شده از واحد سطح منبع حرارتی می بایست مد نظر قرار بگیرد. طیف شدت منبع حرارتی مورد استفاده در جوشکاری ذوبی مطابق شکل زیر است:
2. میزان یا نرخ ورود حرارت به قطعه:
میزان انرژی ورودی به قطعه در واحد طول معرف نرخ ورود حرارت است. هر چقدر میزان انرژی بیشتر باشد، دما بالا نمی رود بلکهحجم مذاب تشکیل شده افزایش می یابد. زیرا دما تا نقطه تبخیر فلز بالا رفته و سپس ثابت می شود. پس از آن هدایت حرارتی در قطعه موجب افزایش حجم مذاب می گردد. این افزایش حجم مذاب منجر به افزایش زمان لازم برای انجماد شده و باعث می گردد در سطوح مذاب جذب گازهای اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن اتفاق بیفتد. این گازها در قطعه، هم می توانند برخی اکسیدهای ترد ایجاد کرده و یا اینکه به صورت فوق اشباع و حباب گازی تبدیل می شوند. لذا توجه به حرارت ورودی به قطعه و جلوگیری از ایجاد این اشکالات منجر به ارتقای کیفیت جوش می گردد.
3. نحوه پوشش دادن ناحیه جوش:
در بسیاری از روش های جوشکاری ذوبی، درجه حرارت مذاب بسیار بالا بوده، لذا واکنش پذیری مذاب موجود در حوضچه جوش زیاد است. گازی که در اطراف حوضچه وجود دارد در مذاب حل شده و عیوبی را در منطق جوش ایجاد می کند. لذا لازم است این مناطق به طریقی پوشش داده شوند.
انواع پوشش های مورد استفاده در جوشکاری ذوبی به چهار دسته تقسیم می شوند:
فرآیندهای جوشکاری ذوبی بر مبنای منبع تولید حرارت به چهار دسته تقسیم می شوند.
جوشکاری- Welding-controlpoint
1. منبع حرارتی شیمیایی:
در این روش، یک واکنش شیمیایی موجب تولید حرارت شده (واکنش های گرمازا) و به دو دسته زیر تقسیم می شوند:
1.1. جوشکاری گازی (Oxy Fuel Welding)
2.1. جوشکاری ترمیت (Thermite Welding)
2. منبع حرارتی مقاومتی:
در این روش یک عامل در برابر عبور جریان الکتریکی، مقاومت نشان داده و در اثر آن، حرارت تولید می شود. این جوشکاری نیزی به دسته زیر تقسیم می شود:
1.2. جوشکاری الکترو اسلگ (جوشکاری با سرباره هادی) (ESW)
2.2. جوشکاری مقاومتی
3. منبع حرارتی قوس:
در این روش، قوس الکتریکی که همان تخلیه الکترونی بین قطب کاتد و آند است، منبع تولید حرارت می باشد.
1.3. جوشکاری با الکترود پوشش دار (SMAW)
2.3. جوشکاری تحت پوشش گازهای محافظ با الکترود تنگستن (GTAW)
3.3. جوشکاری تحت پوشش گازهای محافظ با الکترود مصرفی (GMAW)
4.3. جوشکاری با قوس پلاسما (PAW)
5.3. جوشکاری قوس با الکترود توپودری (FCAW)
6.3. جوشکاری زیر پودری (SAW)
7.3. جوشکاری زائده ای (SW)
8.3. جوشکاری الکترو گس (EGW)
4. منبع حرارتی پرتوهای پر انرژی:
در اثر تاباندن این پرتوها بر سطوحی که قرار است بهم جوش شوند، فرآیند ذوب اتفاق می افتد. این نوع جوشکاری شامل طبقه بندی زیر می باشد:
1.4. جوشکاری با پرتو الکترون (EBW)
|
جوشکاری (Welding) فرآیندی صنعتی است که در آن دو ماده (فلزی یا غیر فلزی) را به یکدیگر به روش ذوبی، غیر ذوبی، با فشار یا بدون فشار به وسیله ی ماده ی واسط (پر کننده) یا بدون ماده ی واسط جوش می دهند تا یک اتصال ایجاد شود. در واقع در فرآیند جوشکاری دو یا چند قطعه به هم متصل می شوند و یک عضو پیوسته را تشکیل می دهند. جوشکاری بر روی طیف وسیعی از فلزات از جمله فولاد، مس، آلومینیوم، برنج و بسیاری دیگر از آلیاژها انجام می شود. مهندسین و جوشکاران با روش های مختلف جوشکاری و با استفاده از طیف گسترده مواد می توانند اتصال ها را با ضخامت، اندازه و شکل مورد نظر اجرا کنند. جوش ها همانند بست های مکانیکی عمل می کنند و در اتصالات سازه ها جهت انتقال نیرو و انتقال تنش ها از یک عضو سازه به عضو های دیگر استفاده می شوند. |
 |
برای ایجاد یک اتصال قوی اغلب از روش ذوب قطعه با مواد واسط (پر کننده) استفاده می شود که به شکل یک حوضچه از مواد مذاب (حوضچه مذاب) می باشد، که پس از انجماد اتصال ایجاد می شود.
جوشكاري ترميت ( Thermit Welding )
واكنش شيميايي يا ترميت معمولا بين اكسيد يك فلز ( معمولا آهن يا مس ) و فلز احيا كننده مانند آلومينيوم انجام مي شود . براي انجام واكنش از يك پودر كه به سرعت محترق شده به عنوان چاشني استفاده مي شود كه گرماي لازم براي شروع واكنش را فراهم مي آورد . دو نمونه از واكنش هاي مورد استفاده در اين نوع جوشكاري :
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 ترميت مورد استفاده در صنعت :
– ترميت ساده : شامل مخلوط پودر هاي اكسيد آهن و آلومينيوم
– ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز
– ترميت چدن : شامل ترميت ساده به اضافه مقداري پودر فولاد سيليسيوم دار و فولاد كم كربن
– ترميت براي جوشكاري ريل ها : شامل تركيبات ترميت ساده به اضافه مقداري پودر كربن ، منگنز و عناصر آلياژي ديگر به منظور افزايش سختي فلز جوش در ريل
– ترميت براي اتصال كابل هاي برق : شامل پودر هاي اكسيد مس و آلومينيوم
جوشكاري ترميت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقيما براي اتصال دو قطعه استفاده مي شود . در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم كردن و به درجه حرارت آهنگري رساندن قطعات استفاده مي شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شكل خواهد گرفت .
مراحل جوشكاري ترميت :
1- تميز كردن سطح قطعات ار آلودگي و اكسيد
2- آماده كردن قالب ( قالب ها بصورت دستي ساخته شده يا بصورت آماده براي اشكال و قطعات خاص در بازار موجودند)
3- ايجاد فاصله مناسب بين قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات
4- پيشگرم كردن قالب
5- ريختن مواد ترميت در محفظه احتراق
6- قرار دادن چاشني
7- روشن كرد چاشني به منظور احتراق ترميت
8- باز كردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل ازواكنش
9- تميزكردن و پرداخت كردن سطح قطعات و اتصال
مزيت جوشكاري ترميت نياز نداشتن به سيستم هاي تامين انرژي ( ماند مولد برق و … ) براي جوشكاري است و پودر و قالب ها را در هر مكاني ( براي مثال در طول ريل راه آهن براي تعميير ريل شكسته ) بكار برد . از محدوديت هاي اين روش ميتوان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازك اشاره كرد زيرا انرژي جوش زياد بوده و فقط براي مقاطع كلفت مثل ريلها و ميل لنگ هاي شكسته و كابلهاي برق كاربرد دارد .موارد استفاده از جوش ترميت:- جوش و تعمير ريل هاي شكسته- جوش لب به لب لوله هاي جدار ضخيم- جوش و تعمير ميل لنگهاي شكسته- جوش و تعمير شاسي ماشين ها
– جوش و اتصال قطعات ريخته گري شده كه بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نميتوانند در يك مرحله قالبگيري و ريختگري شوند .
– براي جوش كابل هاي ضخيم برق به يكديگر يا يك هادي ديگر
– براي جوش و اتصال ميلگردهاي تقويت كننده بتن در سازه ها ساختماني به يكديگر
|
جوشكاري با اشعه الكتروني ( Electron Beam Welding EBW )
|
جوشكاري با اشعه الكتروني يك روش اتصال ذوبي است كه در آن جوش به وسيله پرتاب يك اشعه الكتروني با انرژي زياد به قطعه كار به وجود مي آيد . الكترونها از ذرات پايه اتمي با جرم خيلي كم و با بار منفي هستند كه انرژي مورد نياز جوشكاري از شتاب دادن آنها از 30-70 درصد سرعت نور بدست مي آيد.
يك تفنگ الكتروني شبيه لوله تصوير ساز تلويزيون است . تفاوت عمده انها در قدرت اشعه الكتروني است ، در لوله تصوير ساز تلويزيون قدرت اشعه كم است ولي در تفنگ الكتروني قدرت اشعه بسيار زياد است . در محل جوش اين انرژي بسيار زياد الكترونها تبديل به حرارت مورد نياز ايجاد جوش مي شود.
اشعه الكتروني در خلا توليد مي شود و با استفاده از ارفيس هاي مناسب و چند سري محفظه مي توان اشعه را به محيط غير خلا هدايت كرد و عمل جوشكاري را انجام داد . هرچند جوشكاري در خلا بهترين كيفيت و بيشتري نسبت عمق نفوذ به عرض را دارد.
مزاياي جوشكاري با اشعه الكتروني :
– با يك پاس جوش مستوان مقطع ضخيمي را جوش داد .
– پراكندگي آن بسيار كم است و متمركز است .
– آلودگي جوشكاري آن بسيار كم است
– منطقه جوش و منطقه HAZ بسيار باريك هستند.
– ميتوان بعضي از فلزات غير مشابه را جوش داد.
– مي توان از هيچ ماده فيلري استفاده نكرد.
معايب و محدوديت هاي جوشكاري با اشعه الكتروني :
– قسمت تجهيزات آن بسيار زياد است.
– محفظه كاري محدود است.
– جوشكاري در خلا با تاخير زماني و سرعت كم صورت مي گيرد.
– قيمت آماده سازي بالا است.
– در حين جوشكاري اشعه ايكس توليد ميشود.
– نرخ بالاي انجماد باعث ترك خوردگي در بعضي فلزات مي شود
جوشكاري اولتراسونيك پلاستيك .
جوشكاري اولتراسونيك شامل استفاده از انرژي صوتي با فركانس بالا براي نرم كردن و ذوب كردن ترموپلاستيك ها در منطقه جوش است . قسمت هايي كه بايد به يكديگر جوش داده شوند زير فشار روي هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونيك با فركانس 20 تا 40 كيلو هرتز قرار مي گيرند. موفقيت جوش به طراحي مناسب اجزا و مناسب بودن موادي كه جوش داده مي شوند بستگي دارد.
از آنجا كه جوشكاري اولتراسونيك بسيار سريع است (كمتر از 1 ثانيه) و قابليت اتوماسيون دارد به طور وسيع از آن در صنعت استفاده مي شود . براي تضمين سلامت جوش طراحي مناسب اجزا بخصوص فيكسچرها لازم است . با طراحي مناسب از اين روش مي توان در توليد انبوه استفاده كرد.
يك ماشين جوشكاري اولتراسونيك شامل اجزاي زير است :
يك منبع تغذيه ، يك مبدل ، يك آمپلي فاير تقويت كننده به نام بوستر ، يك وسيله توليد صدا يا شيپوره
منبع تغذيه فركانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 كيلو هرتز مي رساند . اين انرژي به مبدل مي رود و در مبدل ديسك پيزو الكتريك انرژي الكتريكي را به ارتعاش در فركانس اولتراسونيك تبديل مي كند. اغلب ماشين هاي اولتراسونيك در فركانسي بالاتر از 20 كيلو هرتز كار مي كنند و صدايي توليد مي كنند كه گوش انسان قادر به شنيدن آن نيست . امواج توليد شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزايش پيدا مي كند و سپس در شيپوره ( كه يك وسيله صوتي مكانيكي است) امواج صوتي مستقيماً به قطعه كار منتقل مي شود. همچنين شيپوره نقش اعمال فشار بر روي قطعه را نيز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه كار در منطقه اتصال در اثر اصطكاك زياد اين انرژي تبديل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستيك و بهوجود آمدن جوش ميشود.
مزاياي اين روش عبارتند از :
– راندمان بالا
– توليد بالا با قيمت پايين
– سهولت در اتوماسيون
– سرعت جوش بالا
– تميز بودن آن
مهمترين محدوديت اين روش محدوديت در انرژي اعمالي و كوچك بودن عرض شيپوره ( كمتر از 250 ميلي متر ) است ودر نتيجه طول جوشي كه به وجود ميآيد كوچك است .
– جوشكاري ساده يك اتصال
– جاسازي يك قطعه درقطعه اي ديگرهمرا با اتصال بين آن دو
– جوش نقطه اي ورق ها و صفحات پلاستيكي
– …
صنايعي كه اين نوع جوشكاري در آن كاربرد دارد :
– استفاده در صنعت بسته بندي
– استفاده در صنعت اتومبيل سازي
– استفاده در صنعت پزشكي
– استفاده در صنعت اسباب بازي
سایت نقطه کنترل شما را به تماشای ویدیو ی در رابطه با ایجاد قوس الکتریکی وتشکیل مذاب جوشکاری جلب مینماید.
صحنه آهسته جوشکاری با الکترود (جوش قوس الکتریکی)
ساخت دستگاه جوش قوس الکتریکی خانگی-قسمت اول
ساخت دستگاه جوش قوس الکتریکی خانگی – قسمت دوم
عملكرد اینورتر جوشكاری میلر
Miller Explains Short Circuit Transfer in MIG Welding
