آشنایی با فرآیند جوشکاری قوسی
برای جوشکاری فلزات آهنی مانند چدن و فولاد معمولأ از فرآیند جوشکاری قوسی با الکترود روپوش دار استفاده می شود، زیرا فلزات آهنی در دمای بالا ذوب می شوند.
از اغلب فرآیندهای جوشکاری قوسی برای متصل کردن قطعات فلزی به یکدیگر استفاده می شود. کاربرد دیگر جوشکاری قوسی روکش کاری سخت است. با استفاده از این روش لبه ها و سطوح تجهیزات فولادی، مانند جام بیلهای مکانیکی، غلتک ها و خیش های فرسوده را بازسازی می کنند.
فرآیند جوشکاری قوسی
فرآیند جوشکاری قوسی با الکترود روپوش دار، که معمولأ آن را جوشکاری قوسی یا جوشکاری برق می نامند فرآیندی است که در آن فلزات بر اثر گرمای حاصل از ایجاد قوس الکتریکی ذوب می شوند و به هم جوش می خورند. قوس الکتریکی در فاصله ی نوک یک مفتول فلزی روپوش دار، به نام الکترود، و قطعات فلزی که باید جوشکاری شوند تشکیل می شود. الکترود مفتولی فلزی به طول 35 تا 45 سانتیمتر و قطر 5/2 تا 10 میلیمتر است. در حین جوشکاری، الکترود ذوب می شود و بخشی از خط جوش را تشکیل می دهد.
الکترودها روپوشی از جنس مواد گدازآور دارند. روپوش الکترود از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل می شود و نقطه ی ذوب آن با نقطه ی ذوب فلزی که باید جوشکاری شود، تقریبأ برابر است. وقتی روپوش الکترود ذوب می شود، گازی تولید می کند که حوضچه ی مذاب را پوشش می دهد (حوضچه ی مذاب ترکیبی از فلز پایه ی مذاب و الکترود مذاب است) و مانع از ورود اکسیژن و نیتروژن به فلز مذاب می شود. در صورتی که این گازها وارد فلز مذاب شوند، خط جوش حاصل از آن را تضعیف می کنند. ناخالصی های موجود در حوضچه ی مذاب روی سطح آن شناور می شوند و سرباره ای تشکیل می دهند که روی خط جوش رسوب خواهد کرد. این رسوب را گِل جوش می نامند.
روش های جوشکاری عبارتند از :
الف)آشنایی با طراحی و کاربرد اتصال های جوشی
ب) اتصال های جوشی
الف) آشنایی با طراحی و کاربرد اتصال های جوشی
با نحوه ی ایجاد خط جوش و پس و پیش بردن الکترود آشنا شدید و جوشکاری ترمیمی و خال جوش زدن را نیز تمرین کردید. حال برای جوش دادن قطعات فلزی به یکدیگر آمادگی دارید. کار را با اتصال های ساده ی جوشی در وضعیت تخت آغاز خواهید کرد. نخستین اتصالی که جوشکاری آن را خواهید آموخت اتصال لب به لب ساده است. به تدریج اتصال ها پیچیده تر می شوند و وضعیت جوشکاری دشوارتر می شود. پس از تکمیل این بخش می توانید اتصال های جوشی را شناسایی و آنها را برای جوشکاری آماده کنید.
آماده سازی اتصال برای جوشکاری خوب ضرورت دارد. پیش از آنکه بتوان دو قطعه فلز را به هم جوش داد، باید لبه های آنها را سنگ زد، برید و تمیز کرد. سه روش متداول آماده سازی فلز برای اتصال عبارتند از سنگ زنی، برشکاری با مشعل و ماشینکاری.
سنگ زنی یا برشکاری با مشعل برای آماده سازی اتصال متداولترند. به عنوان جوشکار مبتدی بهتر است از ورقی با لبه های ماشینکاری شده یا آماده استفاده کنید.
در عملیات ساخت و کارهای تعمیراتی لبه ی اتصال را به پنج صورت آماده می کنند.
انواع اتصالات در جوشکاری
پنج نوع اتصال مورد استفاده در جوشکاری عبارتند از :
اتصال های لب به لب
اتصال سپری
اتصال های لب بر لب
اتصال های گوشه ای
اتصال های فلنجی یا لبه ای
1. اتصال های لب به لب
پنج تا از متداولترین اتصال های لب به لب را تحت عناوین زیر شرح می دهیم :
الف. اتصال لب به لب ساده
ب. اتصال لب به لب جناغی یک طرفه
ج. اتصال لب به لب جناغی دو طرفه
د. اتصال لب به لب لاله ای یک طرفه
ه. اتصال لب به لب لاله ای دو طرفه
الف. اتصال لب به لب ساده
ازاتصال لب به لب ساده بیشتر برای جوشکاری ورق های تا ضخامت 10 میلیمتر استفاده می شود. این اتصال برای اغلب شرایط بارگذاری عادی مناسب است و معمولأ از دو طرف جوش داده می شود.
ب. اتصال لب به لب جناغی یک طرفه
اتصال لب به لب جناغی یک طرفه برای جوشکاری ورق های به ضخامت 10 میلیمتر و بیشتر مناسب است. این اتصال در برابر همه ی شرایط بارگذاری معمول مقاوم است اتصال لب به لب ساده بیشتر اما هزینه ی بالایی دارد و بیشتر از اتصال لب به لب ساده به فلز جوش نیاز دارد.
ج. اتصال لب به لب جناغی دو طرفه
این اتصال را از دو طرف جوشکاری می کنند و برای جوش دادن ورق های به ضخامت 12 میلیمتر و بیشتر به کار می رود. این نوع اتصال، در مقایسه با اتصال جناغی یک طرفه، به فلز جوش کمتری نیاز دارد، اما هزینه و زمان لازم برای آماده سازی آن بیشتر است. این نوع اتصال می تواند همه ی شرایط بارگذاری معمول را به خوبی تحمل کند و در برابر تابیدگی مقاوم است.
د. اتصال لب به لب لاله ای یک طرفه
وقتی به جوشکاری با کیفیت بالا، روی ورق های به ضخامت 12 میلیمتر و بیشتر، نیاز باشد، استفاده از این اتصال توصیه می شود. هزینه ی ماشینکاری این نوع اتصال از هزینه ماشینکاری اتصال جناغی یک طرفه بیشتر است. این اتصال همه ی شرایط بارگذاری متداول را تحمل می کند.
ه . اتصال لب به لب لاله ای دو طرفه
از این اتصال برای جوشکاری ورق های ضخیم تر از 12 میلیمتر استفاده می شود تا بتوان جوشکاری را از دو طرف انجام داد. از این نوع اتصال هنگامی استفاده می شود که صرفه جویی در مصرف الکترود هزینه ی اضافی ماشینکاری را جبران می کند.
2. اتصال سپری
اتصال سپری ساده یکی از انواع اتصال سپری است که، وقتی ماشینکاری مطلوب نباشد، روی انواع ورق با ضخامت های مختلف انجام می شود.
3. اتصال های لب بر لب
دو نوع اتصال لب بر لب عبارتند از :
الف. اتصال لب بر لب گلویی یک طرفه
ب. اتصال لب بر لب گلویی دو طرفه
الف. اتصال لب بر لب گلویی یک طرفه
از این نوع اتصال برای جوشکاری ورق با هر ضخامتی می توان استفاده کرد، مشروط بر اینکه در معرض کاربرد مکرر یا بارگذاری ضربه ای قرار نگیرد.
ب. اتصال لب بر لب گلویی دو طرفه
این اتصال از اتصال لب بر لب گلویی یک طرفه محکمتر است. از این اتصال می توان برای جوشکاری ورق هایی استفاده کرد که تحت شرایط بارگذاری سنگینتر قرار می گیرند.
4. اتصال های گوشه ای
اتصال های گوشه ای به سه دسته تقسیم می شوند :
الف. اتصال گوشه ای هم سطح
ب. اتصال گوشه ای نیمه باز
ج. اتصال گوشه ای کاملأ باز
الف. اتصال گوشه ای هم سطح
اتصال گوشه ای هم سطح معمولأ برای جوشکاری ورق به ضخامت 3 میلیمتر یا کمتر به کار می رود. از این نوع اتصال می توان برای جوشکاری ورق های ضخیمتری که تحت بارگذاری سبک قرار می گیرند نیز استفاده کرد.
ب. اتصال گوشه ای نیمه باز
از اتصال گوشه ای نیمه باز برای جوشکاریورق های به ضخامت 3 میلیمتر یا بیشتر استفاده می شود. این جوش یکطرفه است و شرایط بارگذاری معمولی را تحمل می کند.
ج. اتصال گوشه ای کاملأ باز
از اتصال گوشه ای کاملأ باز برای جوشکاری ورق با ضخامت های مختلف و شرایط بارگذاری سنگین استفاده می شود. این اتصال از دو طرف جوشکاری می شود و حداکثر استحکام را ایجاد می کند.
5. اتصال های فلنجی یا لبه ای
اتصال لبه ای یا فلنجی برای بارگذاری های سبک توصیه می شود. از این نوع اتصال برای جوشکاری ورق های به ضخامت 6 میلیمتر یا کمتر استفاده می شود.
ب) اتصال های جوشی
اتصال های جوشی ذوبی را می توان با استقرار قطعات در یکی از چهار وضعیت اصلی ایجاد کرد. راحت ترین وضعیت جوشکاری، وضعیت تخت است. اتصالها را می توان در وضعیت های عمودی، افقی و بالاسری نیز جوشکاری کرد.
انتخاب دستگاه جوش و قطب بندی آن
1. انواع دستگاه جوش و طرز کار هر نوع
دستگاه جوش شدت جریان(آمپر) بالا (70 تا 400 آمپر) و ولتاژ پایین (18 تا 36 ولت) را برای جوشکاری تأمین می کند. شدت جریان بالا برای ایجاد قوس داغ لازم است. دمای قوس الکتریکی به اندازه ای بالاست که فلز را ذوب می کند. وقتی شدت جریان (آمپر) انتخاب شد، نسبتأ ثابت می ماند. ثابت بودن شدت جریان به یکنواخت شدن جوش کمک می کند.
استفاده از ولتاژ پایین مزایایی دارد. پایین بودن ولتاژ سبب می شود که قوس نسبتأ پایدار و آرام بماند و در نتیجه فلز مذاب به اطراف نپاشد.
دستگاه های جوش، بر اساس نوع جریان الکتریکی که تأمین می کنند، به انواع مختلف تقسیم می شوند. دستگاه های جوش با دو نوع جریان الکتریکی کار می کنند : متناوب (AC) یا مستقیم (DC) . در بعضی از دستگاه های جوش می توان هر یک از این دو نوع جریان را انتخاب کرد.
جریان متناوب(AC) از نوع جریان برقی است که در خانه از آن استفاده می کنید. منظور از اصطلاح "متناوب" این است که جهت جریان برق مرتب تغییر می کند. این تغییر جهت محسوس نیست زیرا با سرعت 60 بار در ثانیه انجام می شود.
جریان مستقیم (DC) را می توان از منابع مختلف از جمله الکترو موتور، موتورهای احتراق داخلی و دینام هایی که با بغل گیر بکسی تراکتور کار می کنند تأمین کرد. منظور از اصطلاح "مستقیم" این است که جریان الکتریکی فقط در یک جهت حرکت می کند و جهت آن معکوس نمی شود.
سه نوع دستگاه جوش و طرز کار هر یک را تحت عناوین زیر شرح می دهیم :
الف. ترانس جوشکاری
ب. دینام جوشکاری
ج. دستگاه جوش ترانس – یکسو کننده(AC/DC)
الف. ترانس جوشکاری
ترانس جوشکاری مناسب ترین دستگاه جوش برای کاربردهای خانگی و کشاورزی است. این نوع دستگاه جوش بر اساس اصل ترانسفورماتور کار می کند تا جریان (آمپر) مورد نیاز را تأمین کند.
ترانس های ساده ی جوشکاری ارزان اند و هزینه های بهره برداری و تعمیر و نگهداری آنها نیز اندک است. این نوع دستگاه ها بی سر و صدا کار می کنند و قطعات متحرک ندارند، مگر یک بادزن کوچک و موتور. ترانس های جوشکاری با جریان تک فاز کار می کنند، بنابراین برای کاربرد در خانه مناسب اند. ترانس های جوشکاری کوچک و سبک اند و نگهداری آنها نیز آسان است.
ترانس های جوشکاری معمولأ شدت جریانی بین 200 تا 400 آمپر را تأمین می کنند.
دستگاه های جوش AC مانند دستگاه های DC چند کاره نیستند. عملکرد آنها محدود است و فقط می توانند با چند نوع الکترود خاص کار کنند.
ب. دینام جوش (DC)
دینام جوش با منبع توان خارجی کار می کند. این منابع خارجی عبارتند از :
الکترو موتور
موتور احتراق داخلی
بغل گیربکسی تراکتور
بیشتر جوشکارها دینام جوشکاری را ترجیح می دهند. دینام جوشکاری که برای کاربرد صنعتی طراحی شده، در انواع کارها قابل استفاده است. چون این نوع دستگاه جوش به منبع توانAC متکی نیست، در جاهایی که به برق شبکه دسترسی نیست یا دسترسی به برق شبکه محدودیت دارد، بسیار کارآمد است. دینام های جوشکاری جریان مستقیمی تولید می کنند که بسیار یکنواخت است. به علاوه می توان آنها را برای کار با الکترودهای مختلف و جوشکاری در وضعیت های مختلف تنظیم کرد.
ج. دستگاه جوش ترانس – یکسو کننده (AC/DC)
دستگاه جوش ترانس – یکسوکننده هم جریان AC و هم جریان DC تولید می کند. بسته به نوع سیستم یکسو کننده، می توان جریان های متفاوتی از آن گرفت.
دستگاه جوش ترانس – یکسوکننده(AC/DC) نسبت به دستگاههای AC و DC مزیت هایی دارد. اولأ هر دو نوع جریان را می توان از آن گرفت. ثانیأ می توان با استفاده از این نوع دستگاه فلزاتی با ضخامت های بسیار متفاوت را جوشکاری کرد. به علاوه خروجی این نوع دستگاه برای جوشکاری ورق های نازک مناسبتر است.
تنوع الکترودهای قابل استفاده با این نوع دستگاه، در مقایسه با ترانس های جوشکاری (AC) یا دینام های جوشکاری(DC) بسیار زیاد است. با استفاده از جریان مستقیم می توان از همه نوع الکترود برای تولید خط جوش دقیقتر و بهتر استفاده کرد.
این دستگاهها نیز، مانند ترانس های جوشکاری معمولأ با برق تک فاز کار می کنند. انواع صنعتی و سه فاز آنها نیز ساخته می شود.
2. قطب بندی در دستگاههای جوش DC