پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
جوشکاری با قوس الکتریکی انواع و نحوه اجرای آن
روش‌های مختلف جوشکاری( تقسیم بندی بر اساس منبع تامین انرژی)
برای انجام عمل جوشکاری چهار منبع اصلی انرژی وجود دارد.
- انرژی الکتریکی
- انرژی شیمیایی
- انرژی مکانیکی
- انرژی تشعشعی
جوشکاری قوسی
جوشکاری قوسی یک فرآیند جوشکاری است که در آن حرارت به وسیله یک قوس الکتریکی بین یک الکترود و قطعه کار به وجود می‌آید. قوس الکتریکی یک تخلیه الکتریکی بین دو الکترود از میان گازهای یونیزه شده است. جوشکاری قوسی (arc welding) یک روش جوشکاری است که از یک منبع تغذیه جوشکاری (welding power supply) برای ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود (electrode) و ماده پایه و ذوب کردن فلزات در محل جوش استفاده می‌کند. جریان می‌تواند مستقیم (DC) و یا متناوب (AC) و الکترودها و مصرفی و یا غیر مصرفی باشند. منطقه جوش معمولاً توسط برخی از انواع گاز محافظ (shielding gas)، بخار یا سرباره (slag) محافظت میشود. فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی می‌توانند دستی، نیمه اتوماتیک و یا اتوماتیک کامل باشند.
انواع روش‌های جوشکاری با قوس الکتریکی
- جوشکاری با الکترود دستی پوشش دار یا SMAW
- جوشکاری زیر پودری یا SAW
- جوشکاری با گاز محافظ یا GMAW یا MIG/MAG
- جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی یا GTAW یا TIG
نحوه انجام جوشکاری با قوس الکتریکی
یکی از متداول‌ترین روش‌های اتصال قطعات کار است. ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود که در نتیجه آن حرارت تولید میشود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریکی بین دو الکترود، وجود هوا یا گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی‌توان در خلاء جوشکاری نمود.
در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکان‌های مختلف یکسان نبوده بطوری که تقریباً ۴۳% از حرارت در آند و تقریباً ۳۶% در کاتد و ۲۱% بقیه بصورت قوس ظاهر میشود. دمای حاصله از قوس الکتریکی به نوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوری که در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا ۳۲۰۰ درجه سانتیگراد در کاتد و تا ۳۹۰۰ در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آند و کاتد برای الکترودهای فلزی حدود ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد تا ۲۶۰۰ درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ درجه سانتیگراد است. از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط ۷۰% تا ۶۰% در قوس الکتریک مشاهده شده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی ۳۰% تا ۴۰% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر میشود.
انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از ۴۰ درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل ۲ میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده میشود، تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می‌دهد.
انتخاب صحیح الکترود (از نظر قطر)
بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی، عده‌ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می‌برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق‌العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب (+ یا -) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از ۴۰ درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری، گاهی اوقات، جرقه‌هائی به اطراف پخش میشود که دلایل آن موارد زیر است.
- جوشکاری قوسی روش اتصال دائم دو قطعه است که در نتیجه ترکیب مناسبی از فشار و درجه حرارت بالا به وجود می‌آید.
- ممکن است در محل اتصال فقط درجه حرارت زیاد بدون فشار تا فشار زیاد بدون ازدیاد درجه حرارت اعمال شود.
- به خاطر وجود حرارت و فشار در محل جوش، دو ماده به هم مخلوط شده و یک ساختمان متالوژی را به وجود می‌آورند.
- بنابراین برای آن که کیفیت جوش خوب باشد بایستی حرارت و فشار به اندازه کافی وجود داشته و سطوح قطعه تمیز شده و در طول عمل جوشکاری حفاظت شده باشد.
- هر ماشین از تعداد زیادی قطعه ساخته شده است این قطعات به نحوی به یکدیگر متصل شده‌اند که بعضی از اتصالات متحرک بوده (Link)، اتصال شاتون به میل لنگ و تعداد زیادی اتصالات ثابت وجود دارد. این اتصال به این دلیل است که بتوان ماشین را از واحد‌های کوچکتر ساخته تا هم ساخت و حمل و نقل آنها آسان‌تر باشد و سپس به یکدیگر در قسمت مونتاژ متصل می‌کنند.
- بنابراین جوشکاری مهمترین روش تولیدی است که اهمیت زیادی دارد به طوری که امروزه قسمت اعظم تولیداتی فلزی بیشتر از یک یا چند جوش وجود دارد.
- اتصالات دائم امکان جدا کردن قطعات را یکدیگر نمی‌دهند مگر آنکه آن قطعاتی را خراب کنید. بنابراین این نوع اتصالات در جایی به کار می‌رود که احتیاج به جدا کردن قطعات نبوده و احتمالاً از نظر راحتی یا اتصالی بودن در تولید به کار گرفته شود.
- فاکتور مهمی که در جوشکاری بایستی در نظر داشت اثرات متالورژی است که در حین حرارت دادن و سرد کردن در منطقه جوش به وجود می‌آید.
- طبقه بندی انواع روش‌های جوشکاری مشکل است، یک نوع طبقه بندی بر اساس منبع حرارتی با نوع روش پوشش و محافظ به کار برده شده و یا مثلاً استفاده از روش دستی، نیمه اتوماتیک و غیره… انجام شده است.