اصول جوشکاری

اصول جوشکاری (Welding)

مقدمه : اغلب سازه ها در صنعت از قطعات مختلف ( ریختگی ،آهنگری شده ، نوردی ، و ....) تشکیل شده اند که با روش های گوناگون به یکدیگر متصل  می شوند. روشهای متفاوت اتصال قطعات به یکدیگر را بر حسب نوع فرآیند و یا بنیان علمی آنها به دسته های مختلفی به شرح زیر طبقه بندی نموده اند :

الف : روش های مکانیکی ( پیچ ، پرچ ،پین ،کشو ، خار و ...)

 ب: روش های مکانیکی متالوژیکی (جوشکاری ،لحیم کاری و ....)

ج : روش های شیمیایی ( چسب های معدنی وآلی )

د : و یا رده بندی بر اساس نو ع اتصال

روش های اتصال موقت (پیچ و مهره ،پین ، خار و ....)

 روش های اتصال نیمه موقت (پرچ ، احتمالا لحیم کاری نرم و بعضی چسب ها

 رو شهای اتصال دائم ( فر آیندهای جوشکاری و لحیم کاری سخت و اغلب چسب ها )

جوشکاری عبارت است از اتصال دو قطعه فلزی یا غیر فلزی به یکدیگر در اثر عوامل خارجی مثل حرارت و فشار که امروزه به صورت یک علم پیشرفته و موثر در خدمت صنایع در آمده در روزگار پیشین یک هنر به حساب  می آمد تاریخ نویسان نخستین روش های اتصال را در شرق به چینی ها و در غرب به رومی ها باستان نسبت می دهند . چینی ها در سه هزار سال پیش از میلاد دانش اتصال برخی فلزات  وغیر فلزات را آموخته بودند و رومی ها از لحیم های بهره می بردند که امروزه با اندک تغییری در صنایع جدید به کار می رود.

مصریان ، فنیقی ها ، ایرانیان و پیشیان قوم آزنتک در مرکز به اصول و موازین اتصالات و به خصوص جوشکاری پی برده اندبا این حال شروع جوشکاری به صورت یک فن آوری از سال 1800 میلادی رقم خود و سال 1885 دو نفر انگلیسی به نامهای بناردز (benarodos) و اولزوسکی (olszewski) جوشکاری قوس الکتریکی را اختراع کردند.

در سال 1890 میلادی برای اولین بار از میله فولادی به عنوان پر کننده استفاده شد و در سال 1900 میلادی جوشکاری بااکسیزن و استیلین به وسیله مشعل انجام گرفت . در همین سال بود که جوشکاری فشاری برای اولین بار به صورت اصطکاکی انجام شده در سال1940 میلادی یک سو ئدی بنام اسکار شلبرگ (Oscar kjellberg) الکترود روکش دار را اختراع کرد که چون پایه گذار شرکت ESAB سوئد بود الکترودهای روکش دار اولیه را به این کمپانی نسبت داده اند. امروزه نیز آن را با علامت اختصاری ok که مخفف نام مخترع آن است می شناسند.

با شروع فعالیت ها برای آغاز جنگ جها نی دوم ( 30-1920 ) وبا آغاز تلاشهایی برای ساخت ،تعمیر و تکمیل ، تانکها ، کشتی ها ، هواپیما ها،آتشبارها ،جوشکاری نیز _ اهمیت خود را بازیافت و در این راستا  کشورهای پیشرو که خود را در شعله های فروزان جنگ در گیر می د یدند با افزایش تو لیدات نظامی خود توجه خویش را به طراحی و ابداع روشهای ارزان سریع و مطمئن جوشکاری معطوف داشتند و در طی همین سالها بود که بسیاری از روشهای ما شینی و جدید جوشکاری طراحی و آ زمایش شد در سال 1930 روش استفاده از گازهای محافظ در اروپا و امریکا رایج ودر اواسط همین سال برای اولین بار تکنیک جوشکاری زیر پودری اختراع شد . در همان سالها استفاده از گازهای خنثی ما نند هلیو م و آرگون در امریکا و گاز  فعالco2  در اروپا مرسوم  گردید . و به این ترتیب در دهه 30 روشهای MIG/MAGدر اروپا و امریکا شیو ع پیدا کرد.

با فروکش کردن آتش جنگ ، فعالیت کارخا نجات و سرعت چرخش چرخ صنایع در شرق و غرب زیاد شد و با آغاز دوران سازندگی مطا لعه و تحقیق و علمی کردن جوشکاری در کشور های مختلف دنیا آغاز شد.

در اروپا و آلمان ،جوشکاری استا ندارد سازی شده و در صنایعی چون فولاد خودرو و ماشین آلات ارزش های خود را به نمایش گذارد. در انگلستان صنایع نفت و کشتی سازی جوشکاری به شکل علمی و مدرن به کار گرفته شد ودر ا ندک زما نی رشد به سزایی نمود.

در سال 1960 میلا دی امریکا و شوروی نیز در مجموعه صنایع و به خصوص در صنایع خاص فضایی ، هواپیمایی و غیره اطلاعات  علمی و فنی جامعی در – باره جوشکاری بدست  آوردند و کاربرد جوشکاری در کلیه صنایع غیر قابل انکار شد ودر همین سالها بود که استفاده  از تشعشع الکترونی و لیزری مرسوم گردید.

امروزه بیشترین  کشورهای دنیا مطالعات  وسیعی درباره جوشکاری انجام مید هند و آن را به عنوان یکی از علوم ما در و پایه در دروس مدارس و موسسات و دانشگا ههای خود به شکل یک رشته تحصیلی مستقل در آورده اند. در کشور ما نیز چند سالی است  که امکان تحصیل و تحقیق در رشته جوشکاری در چند دانشگاه ودر مفاطع عالی فراهم شده  که به همت اساتید  پیشکسوتان و علاقه مندان به این رشته  انجمن ها و مراکز آموزشی  و یزه ای نیز ایجاد گردید ه است.

حال با نگاهی دلسوزانه و دقیق به امکانات و سطح دانش جوشکاری موجود در کشور ((در مقایسه با کشور های در حال توسعه صنعتی )) و با توجه پتانسیل فراوان کار و نیاز پروزه ها ی عظیم سازندگی و با سازی در صنایع نفت ، پالایش و پتروشیمی نیروگاهی خودرو ، هواپیما  ، تسحیلات و غیره نیاز مبرم به افزایش فضا و امکانات فنی و ارتقا ء سطح کیفی  و دانش جوشکاری  به گونه ای اجتناب ناپذیر مشخص  می گردد.

تقسیم بندی فرآیندهای جوشکاری :

با در نظر گرفتن تولید و نحوه حرارت و نحوه محافظت محل جوش  اتمسفر و سایر مواد می توان هفت گروه زیر را در فر آیند های جوشکاری مجزا نمود:

1-  فرآیند های جوشکاری حالت جامد نظیر فرآیند جوشکاری اصطکاکی Friction welding ، فرآیند جوشکاری آهنگری forge welding  ، فرآیند جوشکاری فشاری Pressure welding

2- فرآیند جوشکاری شیمیایی – حرارتی : نظیر فرآیند جوشکاری با شعله یا گاز  gas welding  و فر آیند جوشکاری ترمیت Thermit welding

3- فر آیند های جوشکاری مقاومتی نظیر فر آیند جوشکاری نقطه ای  Spot Distance welding ، فرآیند جوشکاری نواری Seam resistance و فرآیند جوشکاری جر قه ای flush welding

4- فرآیند های جوشکاری قوس الکتریکی نپوشیده نظیر فر آیند جوشکاری قوس الکترود دستی  Manual metal – arc welding  و فرآیند جوشکاری الکترود مداوم  Automatic metal – arc welding 

5- فر آیند جوشکاری قوس الکتریکی پوششی زیر لایه سرباره نظیر جوشکاری زیر پودری  Submerged – arc welding 

6- فر آیند های جوشکاری قوس الکتریکی پوشیده شده با گاز نظیر فر آیند جوشکاری قوس الکترود تنگستن TIG (Tungsten –inert gas arc welding ) فر آیند جوشکاری قوس

الکترود فلزی محفوظ در گاز Metal inert gas – arc welding (MIG) و فر آند جوشکاری Co2

7- فر آیند های جوشکاری با انرزی تشعشعی نظیر فر آیند جوشکاری با اشعه لیزر (LBW)  Laser Beam Welding و فر آیند جوشکاری با اشعه الکترونی (EBW) Electron Beam Welding 

جوشکاري يکي از کارآمد ترين راههاي اتصال فلزات است و جوشکاري تنها راه اتصال دو يا چند قطعه فلز براي يکپارچه ساختن آنها است . جوشکاري به طور وسيعي براي ساخت يا تعمير تمام محصولات فلزي به کار برده مي شود و بيشتر وسايل پيرامون ما ، جوش داده مي شوند . جوش يک اتصال دائمي است لذا چنانچه لازم است اتصال ، گاهگاهي جدا شود ، نبايستي جوش داده شود براي اتصال دو عضو با پرچ ، سوراخ کردن قطعات ضروري است اين سوراخ ها تا 10 درصد مساحت مقطعي عرضي قطعات متصل شونده را کم مي کنند . اتصال مزبور ممکن است به دو قطعه ورق کمکي نياز داشته باشد ، بنابراين وزن مواد لازم تمام شده اتصال بالا مي رود . در صورتيکه با استفاده از جوش اين هزينه حذف مي گردد.

در جوشکاري تمام مقطع عرضي قطعه براي تحمل نيرو بکار مي رود و وزن به مقدار قابل ملاحظه اي کم مي شود.در لوله ها نيز اگر با جوش متصل گردند صرفه جويي مشابهي صورت مي گيرد؛ضخامت لوله بايستي به اندازه کافي باشد تا بار لازم را تحمل نمايد . حال اگر لوله بوسيله رزوه متصل گردد ، ضخامت بيشتري لازم دارد ولي براي جوشکاري ضخامت کمتري کفايت مي کند و به اين ترتيب وزن فلز و هزينه براي اتصالات رزوه اي بيشتر از اتصالات جوشي است.

سطح داخلي اتصالات جوش داده شده نيز هموارتر است . طراح اگر قطعات ريخته اي را به جوشي تبديل کند ، با کم کردن ضخامت لازم در درون فلز صرفه جويي مي کند ، استفاده از جوش به جاي ريخته گري به طراح آزادي عمل بيشتري مي دهد ؛ هرجا که لازم است از ورق هاي ضخيم استفاده مي کند و در جاهاي ديگر ورقهاي نازک در نظر مي گيرد . يکي ديگر از کاربرد هاي جوشکاري ، روکشي و ترميم سطح فلزات با فلز مخصوص است که مي تواند مقاوم به خورندگي و يا سايش باشد و از اين طريق ساليانه ميلياردها دلار در دير تعويض کردن قطعات صرفه جويي مي شود.

فرآيند هاي جوشکاري
1) جوش قوس الکتريکي با الکترود روکشدار : جوش قوس الکتريکي با الکترود روکشدار يکي از متداولترين ، ساده ترين و شايد کارآمدترين روشهايي است که براي جوش فولاد ساختماني بکار ميرود . حرارت با برقرار نمودن قوس الکتريکي بين يک الکترود روکشدار و فلز پايه ايجاد ميگردد.

2) جوش قوس الکتريکي زيرپودري : در جوشکاري به روش زيرپودري ، ماده حفاظت کننده بصورت يک نوار پودري در روي درز ريخته مي شود ، سپس قوس الکتريکي توسط الکترود لخت در زير اين پودر برقرار ميگردد . در حين جوشکاري قوس زيرپودري برقرار شده و ديده نمي شود.

3) جوش قوس الکتريکي تحت حفاظت گاز :  در اين روش الکترود يک مفتول لخت ممتد است که از ميان گيره ي الکترود گذشته و با يک قرقره تغذيه مي شود . حفاظت در اين روش بطور اصولي با سپري از گاز فعال دي اکسيدکربن يا گازهاي خنثي مثل آرگون و هليم و غيره صورت مي گيرد .

4)جوش قوس الکتريکي با الکترود توپودري:اين روش شبيه جوشکاري به روش تحت حفاظت گاز است،با اين تفاوت که الکترود ممتد فلزي آن لوله اي شکل بوده وموادحفاظتي را در داخل خود دارا مي باشد.

دستگاههاي جوشکاري
منبع يا مولد نيرو در جوشکاري با قوس الکتريکي از دو نوع جريان جهت تشکيل قوس ميتوان استفاده کرد : جريان متناوب و يا جريان مستقيم  دستگاههاي جوشکاري برق معمولا" با اين دو نوع جريان کار مي کنند و کلا" به چهار نوع تقسيم شده اند :

 الف ) ترانسفورماتور  : 

اين دستگاه از برق شهر تغذيه کرده و معمولا" برق را با همان فرکانس و متناوب جهت جوشکاري پس مي دهد تنها کار اين دستگاه تغيير اختلاف سطح و شدت جريان ميباشد که وظيفه اصلي دستگاه محسوب ميشود به اين معني که دستگاه هنگام شروع بکار ولتاژ را تقليل داده و شدت جريان را افزايش مي دهد.

ب ) رکتيفاير ( يکسو کننده )  : 

رکتيفاير دستگاهي است براي تبديل جريان متناوب به مستقيم ، ماشين هاي يکسو کننده داراي طرحهاي متعدد براي مقاصد مختلف مي باشند ، انعطاف پذيري يکي از دلايل پذيرش گسترده اين دستگاه در صنعت جوشکاري مي باشد . اين ماشين ها قادر به تحويل جريان با قطبيت مستقيم يا معکوس مي باشند همه اين ماشينها داراي دو قسمت اصلي هستند : مبدل  و  يکسو کننده

ج ) دينام  : 

اگر فرکانس يا تناوب برق را از بين ببريم يک جريان مستقيم حاصل خواهد شد به اين منظور از دستگاه دينام استفاده مي شود که بطور کلي به دو بخش محرک و متحرک تقسيم ميشود و داراي ويژگيهاي زير است :

داراي قوس نفوذي و قوي ميباشد – داراي دوام و عمر طولاني ميباشد – تنوع کابردي زيادي داشته و ميتواند براي کليه فلزات قابل جوشکاري با قوس الکتريکي به کار رود .

د ) موتور جوش  :  موتور جوش با دو نوع سوخت ميتواند توليد برق کند که عبارتند از :
1- موتور جوش ديزلي      2- موتور جوش بنزيني
بوسيله موتور جوش مي توان جريان متناوب يا مستقيم توليد نمود .

الکترود
الکترود در جوشکاري وسيله تشکيل دهنده قوس و واسطه اتصال محسوب ميگردد. الکترود ميله اي فلزي است که بين آن ميله و قطعه مورد جوشکاري قوس الکتريکي برقرار ميگردد . الکترود ممکن است بعنوان فلز پرکننده يا واسطه ي عمل يونيزه يعني ذوب شونده وارد جوش گردد و يا اينکه فقط عاملي جهت ايجاد حرارت باشد و بصورت کمکي عمل نمايد .

الکترودهاي جوشکاري با قوس الکتريکي از دو قسمت تشکيل شده اند :

 1- مفتول 2 –روکش
وظايف مفتول : الف ) هدايت جريان الکتريکي  ب) تامين فلز پرکننده درز جوش
وظايف روکش : الف ) تامين بعضي از عناصر آلياژي در جوش    ب) تامين و ايجاد پايداري قوس    ج ) ايجاد يک محيط عايق در اطراف حوضچه مذاب
د) تامين يک سرباره پوششي براي حفاظت از گرده جوش   و ) ايجاد گاز محافظ هنگام جوشکاري 

انواع قوس الکتریکی در جوشکاری :

از نظر جوشکاری در نوع قوس الکتریکی بر حسب ذوب الکترود و یا عدم ذوب آن وجود دارد. گر الکترود از جنس کربن یا تنگستن باشد هنگام ایجاد قوس الکتریکی الکترود ذوب نشده و قوس یا الکترود را غیر مصرفی Non consumable می نامند. اما اگر الکترود از جنس فلز با نقطه ذوب پائین تر باشد همزمان با ایجاد قوس الکتریکی انتهای الکترود ذوب شده و قطرات فلز مذاب می تواند از الکترود جدا شده و در فاصله قوس الکتریکی به طرف حوضچه جوش با سرعت زیاد پلاسماجت منتقل شود در این حالت آنرا مصرفی consumable یا قوس الکتریکی فلزی Metal – arc  می نامند .

چون  در روش قوس یا الکترود مصرفی قسمتی از جوش نتیجه ذوب الکترود است . معمولا ترکیب شیمیایی الکترود باید شبیه فلز مورد جوش باشد . در الکترود مصرفی مقداری حرارت مقاومتی در اثر عبور جریان برق در الکترود تولید می شود که در این حرارت باعث بالا رفتن نرخ ذوب الکترود شده و به حوضچه جوش بر می گردد . به همین دلیل مقدار بیشتری از حرارت تولید شده در قوس یا الکترود مصرفی به حوضچه جوش منتقل می شود و راندمان حرارتی  در الکترود های غیر مصرفی (60-50 در صد ) کمتر از الکترود های مصرفی (90-75 در صد) است . بالال بودن راندمان حرارتی موجب باریک تر شدن منطقه متاثر از جوش شده واز نظر سرعت جوشکاری و اقتصادی نیز مقرون به صرفه می باشد.

شروع یا روشن کردن قوس الکتریکی  ARC initiation

فقط با بکار بردن پتا نسیل لازم در الکترود سرد قوس الکتریکی بوجود نمی آید. قوس هنگامی می تواند ایجاد شود که یک کانال یونیزه شده یا هادی الکترود موجود باشد. این کانال می تواند به دو طریق عمده زیر آماده شود .

الف) بکار بردن ولتاز خیلی بالا بین الکترودها که سبب دشارز یا خالی شدن بار الکتریکی شود .

ب) بوسیله لمس کردن و عقب بردن الکترود بر روی کار

ولتاژ در حدود 10 به توان 4 ولت نیاز است تا در فاصله بین الکترودها و کار جرقه ایجاد شود . به محض ایجاد قوس ولتاژ کاهش یافته و جریان افزایش می یابد . این عمل در حدود چند ثانیه انجام می گیرد . البته برای نگهداشتن قوس نیاز به ولتاژ لازم می باشد. حالت پایداری که بین شدت جریان و ولتاژ پس از چند ثانیه بوجود می آید به علت گرم شدن الکترود و یا ایجاد حوضچه و یک تعادل حرارتی می باشد . در عمل استفاده ولتاژ بسیار بالا خطر ناک بوده و معمولا از دشارژ با فرکانس بالا استفاده به عمل می آید.

همانطور که اشاره شد روش دیگر که بیشتر متداول است لمس کردن یا مالیدن الکترود به قطعه کار و عقب بردن آن است با این عمل نوک الکترود گرم و سپس ذوب موضعی میشود با عقب کشیدن الکترود قطره مذاب در نوک آن بین الکترود و قطعه کار پلی درست می کند که همزمان با باریک شدن آن این پل شکسته شده و بدین ترتیب بخار فلز می تواند کانالی برای ایجاد قوس موقت بوجود آورد . اگر نیروی مدار متناسب باشد این قوس پایدار خواهد ماند . روش های دیگری نضیر قرار دادن گلوله ای از پشم فولادی یا اتصال یک سیم نازک با طول و قطر مشخص به نوک الکترود را نیز می توان برای شروع قوس الکتریکی استفاده کرد .

نگهداشتن قوس الکتریکی     ARC Maintenance

پس از آغاز قوس اولیه و بر قراری تعادل حرارتی چناچنه در ضمن کار قوس به طور موقتی خاموش شود آنرا به مراتب آسانتر از ابنتدا می توان روشن کرد . اگر برای شروع قوس اولیه پتانسیلی در حدود چند هزار ولت نیاز باشد برای شروع مجدد قوس در حین کار پتانسیل در حدود چند درصد یا چند ده ولت نیاز است . وجود بعضی مواد در پوشش الکترود می تواند کمک کننده شروع مجدد قوس باشد .

منبع یا مولد قدر ت  Electric Power Source  

منبع قدرت می تواند جریان الکتریکی لازم برای قوس را فراهم کند . این جریان ممکن است متناوب و یا یکنواخت (دائم ) باشد . در ابتدا فقط از جریان یکنواخت DC استفاده می شد . چون با جریان متناوب مشکل عدم پایداری قوس وجود داشت که بعداا این شکل به کمک افزودن ترکیبات مناسب در پوشش الکترود بر طرف گردید . بدین ترتیب هر دو نوع منبع قدرت قابل استفاده اند. هر چند بر حسب امکانات استفاده یکی از این دو نوع جریان الکتریکی بر دیگری می تواند متداول تر باشد .

انواع منبع  یا مولد قدرت:   Electric Power

منبع قدرت می تواند جریان الکتریکی لازم برای قوس فراهم کند این جریان ممکن است متناوب و یا یکنواخت (دائم ) باشد .در ابتدا فقط از جریان یکنواخت یا D.C استفاده می شود . چون با جریان متناوب مشکل عدم پایداری قوس وجود داشت که بعدا با استفاده از افزودن ترکیبات مناسب در پوشش الکترود بر طرف گردید .

انواع مولد هایی که در جوشکاری از انها بهره می گیریم عبارتند از :

1-  ترانسفورماتور : ترانسفور ماتور  دارای یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه و یه هسته است . ما در جوشکاری به ولتاز پائین حدود 10تا 50 ولت و شدت جریان بالا حدود 50تا 400 آمپر نیاز داریم این کار توسط ترانسفور ماتور که با جریان AC کار می کند انجام می گیرد .

2-  رکتی فایر : مولدی است که در آن با استفاده از یک سوسازسلینیوم- سیلسیم ، جهت جریان یک سویه یا یک طرفه می شود . زیرا همانطور که می دانیم جهت جریان در جریان متناوب یا AC در کشور ما دارای فر کانس 50 هرتس می باشد .

3-  ژنراتور : تولید کننده جریان D.C می باشد .

4- دینام : ژنراتوراست که محور آن توسط یک موتور الکتریکی می گردد و جریان DC می دهد .

5- موتور جوش : ژنراتوری است که محور آن توسط یک موتور الکتریکی می گردد و جریان D.C یا A.C می دهد .

قطب الکترود : Electrode Polarity  

در جوشکاری با قوس الکتریکی ممکن است از جریان متناوب یا جریان مستقیم با الکترود مثبت یا منفی استفاده شود . انتخاب جریان به روش جوشکاری و نوع الکترود ،اتمسفر و نوع فلزی که جوش داده خواهد شد بستگی دارد . با اکثر فلزات معمولی انتقال فلز از الکترود مصرفی به حوضچه جوش با جریان یکنواخت و الکترود مثبت یکنواخت تر و بهتر انجام می گیرد . هنگامیکه جریان از A.Cبه D.C تغییر می کند پلاریته بسیار مهم است . هنگامیکه  دستگره الکترود (انبر ) در قطب منفی ژنراتور و قطعه مثبت بسته شده باشد  پلاریته منفی یا مستقیم است . اگر انبر الکترود به قطب مثبت زنراتور و کابل هادی متصل به قطعه به قطب منفی وصل شده باشد پلاریته عکس نامیده می شود .

الکترود : 

جنس هسته الکترود : بطور کلی متریال مورد استفاده در ساخت هسته الکترود را بدو گروه عمده تقسیم می کنند :

الف:گروه آهنی : نظیر فولاد

ب:گروه غیر آهنی : نظیر مس ، آلومینیوم

لازم به توضیح است که در گروه آهنی هم از فولاد های ساده کم کربن بهره می گیرند و هم از فولادهای آلیاژی . مثلا برای جوشکاری فولاد های ضد زنگ از الکترودهایی استفاده می کنند . که جنس هسته آن از فولاد پر آلیاژ باشد . این الکترودها در بازار به الکترودهای استیل معروفند .

مواد سازنده پوشش الکترود :

الف:سلولز : ترکیب شیمیایی غیر کامل از خمیر چوب که تولید کننده گاز COو H2 می باشد .

ب: اکسید تیتانیوم که نام دیگر آن روتایل است .   (Tio₂)

ج: اکسید آلومینیوم که نام دیگر آن آلومنیی است . (Al₂o₃)

د: اکسید آهن .

ه: کربنات آهن – کربنات کلسیم – کربنات منیزیم .

و: فلدسپات (که ترکیبی از آلومنینیم سیلسکات است ) .

ز: بعضی از سیلسکات ها که سرباره ساز هستند .

ح: بعضی از سیلسکات ها که نقش چسب را دارند مثل سیلیکات سدیم و سیلیکات پتاسیم .

ط: فرو آلیاژ ها مثل فرومنگنز و فروسیلیس .

ی: پود آهن از 5 تا 50 درصد . 

وظایف پوشش الکترود :

الف : فضای گازی و سرباره محافظ را بوجود می آورد و حوضچه مذاب را از تماس با اتمسفر محافظت می کند .

ب: پایدار کننده قوس می باشد .

ج: وظیفه افزون برخی عناصر آلیازی را به حوضچه جوش بر عهده دارد .

د : به کمک ویسکوزیته ای که دارد شکل گردۀ جوش را منظم و قانونمند می کند .

ه: پوشش از سریع سرد شدن جوش جلوگیری کرده و رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب را ممکن می سازد .

و : کاهش دهنده پاشش فلز جوش به اطراف بوده و عمل رسوب فلز را به حوضچه تسهیل می بخشد .

ز: تشکیل سرباره داده و لزا واکنش های سرباره و فلز مذاب را خواهیم داشت که این امر در تصفیه نا خالصی ها از حوضچه مذاب کمک خواهد کرد .

ح: بر روی میزان نفوذ قوس تاثیر خواهد داشت .

همانطور که می توان انتظار داشت الکترودی ساخته نشده است که کلیه خواسته ها را در تمام شرایط پاسخگو باشد  بنابر این انواع گوناگون الکترود تولید می شود که هر نوع آن مناسب برای درخواست های خاصی است .عناصر مختلفی در پوشش الکترود بکار گرفته می شود که در هنگام ساخت الکترود پس از انتخاب مواد پوشش آنها را مخلوط کرده و با اضافه کردن مواد چسبنده (چسب شیشه) بصورت خمیر در می آورند . سپس این خمیر را از طریق اکسترود (Extrude) بر روی میله فولادی بصورت یکنواخت پوشش می دهند و پس از خشک کردن در کوره پخته می شوند .

تاریخچه جوشکاری

چون احتیاجات بشر ، اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده است، لذا مثلاً از رومی‌های قدیم ، فردی به نام "پلینی" از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریم استفاده می‌کرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیم‌الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء می‌کنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش می‌دهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:

• "برناندوز" روسی در 1886 ، قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
• "موسیان" در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
• "اسلاویانوف" الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بکار گرفت.
• "ژول" در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
• "لوشاتلیه در 1895 لوله اکسی‌استیلن__ را کشف و معرفی کرد.
• "الیهو تامسون" آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.br>

چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند. مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را از یکدیگر مخفی نگه می‌دارند. در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه‌گذاری‌های عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت‌های انسانها در علوم هسته‌ای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.

گروههای مختلف جوشکاری

1.       لحیم کاری 2.       جوشکاری فشاری و پرسی 3.       جوشکاری ذوبی 4.       جوشکاری زرد

چون مواد و فلزات تشکیل‌دهنده و جوش‌دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟ آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.

تکرار می‌شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد. گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند.

مشکلات و گرفتاریهای صنعت جوشکاری

جوشکاری در حقیقت ایجاد کارخانه ذوب آهن و فلزات در مساحتی حداکثر 2×2 متر و نقطه حساس جوشکاری چند سانتیمتر است، زیرا همان درجه حرارت کارخانه ذوب آهن در محل جوشکاری در یک نقطه ایجاد می‌گردد. مسلم است که چنین کار عظیمی احتیاج به ابتکار و تخصص و مواد و متخصص و وسائل مدرن دارد تا بتوان از این ذوب آهن چند سانتیمتری استفاده صحیح نمود. شاید اضافه گوئی نباشد که در هیچیک از رشته‌های فنی تا این اندازه احتیاج به سرمایه‌گذاری و رعایت جوانب فنی و غیر فنی ضروری و لازم نباشد.

عوارض و سوانح ناشی از عوامل فیزیکی مربوط به جوشکاری

در موقع جوشکاری ، از عوامل فیزیکی مورد تاثیر یا حاصل از عمل جوشکاری ممکن است خطراتی متوجه جوشکار شود:

• دسته اول: برق گرفتگی
• دسته دوم: سوختگی
• دسته سوم: ورود اجسام خارجی به داخل چشم

برق گرفتگی و عوارض حاصل از تاثیرات جریان برق

مسلم است اگر نقصی در سیم‌کشی وسائل برقی که برای جوشکاری با برق بکار می‌روند، وجود داشته باشد یا جوشکار نکات ایمنی لازم مربوط به برق را مراعات ننماید، خطر برق‌گرفتگی برای او وجود خواهد داشت و چنانچه جوشکار در ارتفاع مشغول جوشکاری باشد، مخاطرات حاصله از سقوط و در نتیجه شوک - ضربه الکتریکی نیز بر ضایعات حاصل از برق‌گرفتگی افزوده خواهد شد.

نشانه‌های حاد و فوری برق‌گرفتگی از مور مور شدن و یا شوک خفیف تا شوک شدید و قطع تنفس و متزلزل شدن ضربان قلب و عاقبت به مرگ منجر می‌شود. هنگامی که برق‌گرفتگی ، ایجاد شوک نماید و شخص در ارتفاع مشغول کار است، خطر سقوط و افتادن از ارتفاع روی زمین و روی وسایل و ماشین و غیره ، باعث پیدا شدن جراحات شدید شده ، وضع مصدوم را وخیم خواهد ساخت. بنابراین پیشنهاد می‌شود حتی‌المقدور جوشکاری را در سطح پایین انجام داد.

شدت ضایعات و مخاطرات حاصل از برق‌گرفتگی ، بستگی به عوامل زیر دارند:

• نوع جریان برق: اصولاً در هر ولتاژی ، جریان برق متناوب AC ، خطرناکتر از جریان برق DC مستقیم می‌باشد و یا به عبارت دیگر ، خطر شوک الکتریکی در جریان متناوب بیشتر است. در حالیکه خطر سوختگی در جریان مستقیم نیز بیشتر است.
• تاثیر ولتاژ: شدت شوک الکتریکی حاصل از برق گرفتگی ، بستگی به میزان ولتاژ برق مربوط به آن دارد و هرچه ولتاژ بیشتر باشد، شدت شوک حاصله بیشتر خواهد بود. در هر صورت ولتاژ بین 200 تا 250 ولت که ولتاژ معمولی برق شهر است، خطرناک بوده ، اغلب ضایعات شدید بوجود آورده ، ممکن است سبب مرگ شود.
• شدت جریان: شدت جریان 15 تا 20 میلی‌آمپر با فرکانس HZ 50 ولتاژ بالا ممکن است باعث چسبیدن دست مصدوم به سیم برق شده ، مانع رهائی وی گردد. این امر ممکن است تا موقع رسیدن نجات‌دهنده ادامه یابد. در این جریان ممکن است ضایعات کشنده ای ایجاد شود.
• فرکانس: در تواتر بین HZ 50 تا HZ 80 هرتز شوک یا ضربه الکتریکی ممکن است بوجود آید. ولی در فرکانس‌های بالا بین 30000 تا 100000 هرتز ، خطر کمتری وجود دارد، زیرا بوسیله پرتاب ، شخص را از منبع خطر دور می‌کند.
• مقاومت بدن انسان: مقاومت بدن انسان بین 500 تا 50 متغیر است ( اهم ). هر چه مقاومت در سر راه تماس منبع الکتریک با بدن ( پوست خشک – ضخامت کف پا ) بیشتر باشد، خطر شوک وارده کمتر است و یا بالعکس.
• مدت تماس: تماس برق با بدن در مدت زمان بین 1 تا 3 ثانیه ممکن است توقف قلب و فوت مصدوم را همراه داشته باشد. در هر صورت چنانچه شخصی دچار برق گرفتگی شود، از ضایعات و عوارض ذکر شده در بالا جان سالم بدر برد. معمولاً بهبود کامل می‌یابد و عوارض ، نادر می‌باشد.

 مسائل مهم جوشکاری

تربیت متخصص و کاردان و کارشناس

جوشکاری ، یکی از رشته‌های پرهزینه در صنعت و آموزش ابتدائی و عالی است. انتخاب افراد و جوانان در هر سن و مدارج تحصیلی و کارخانه‌ای ، با داشتن قدرت تحمل کار با آتش ، قدرت تحمل خطرات و آموزش تخصصی به این جوانان بسیار مشکل است. زیرا سرمایه‌های عظیم آموزشی احتیاج دارد تا یک متخصص به تمام معنی یا یک مهندس جوشکار واقعی تربیت شود.

تهیه ماشین‌آلات مخصوص

تهیه ماشین‌آلات مدرن و مفصل جوشکاری احتیاج به بودجه‌های عظیم دارد تا بتوان از انواع ماشین‌آلات مدرن بهره‌گیری نمود، مخصوصاً در آموزش که باید همه جانبه باشد. بعضی اوقات تمام وسایل کارخانجات شهر و مراکز آموزشی ، کافی برای ارائه کل تخصص نمی‌باشن. و اشکال‌تراشی و نبودن بودجه و خرید و کمک به ساخت نیز گرفتاری دیگری است.

رعایت نکات ایمنی

رعایت نکات ایمنی و تخصصی ایمنی ، خود یکی دیگر از مشکلات عظیم جوشکاری است، بطوری‌که فرضاً انفجار یک کپسول مانند یک بمب می‌تواند جان صدها نفر را به خطر اندازد، در حالیکه مثلاً در کارگاه تراش و ریخته گری ،خطرها تا این حد بالا نیستند و کوچکترین بوی گاز ناشی از عدم اتصالات صحیح و اصولی ، ممکن است جان عده ای را به خطر اندازد. همان طوریکه تربیت متخصص ، احتیاج به بودجه‌های عظیم آموزشی برای خرید وسائل و کتب بطور همزمان دارد، هزینه های دیگر جوشکاری جهت جلوگیری از هر نوع انفجار و احتراق در کارگاهها و صدمه به بدن و چشم جوشکار و افراد حاضر در کارگاه می‌باشد. بدین جهت جوشکاری را رشته ای پر خرج نام نهاده‌اند. مسلم است که این مخارج عظیم در استفاده از اتصالات جوش حذف خواهند شد. یعنی اینکه اتصالات پر خرج و مفصل پیچ و پرچ وقتی با جوشکاری جایگزین شوند، مخارج عظیم تشکیلات را در مدت کوتاهی تامین خواهند کرد.

هدف جوشکاری و برشکاری

بریدن قطعات ماشینی به ضخامتهای زیاد ، یکی از وظایف مهم برشکاری است. بطور کلی ، اتصال قطعات مختلف از یک نوع فلز یا انواع فلزات و آلیآژها و بالا بردن استحکام و سرعت عملیات و کاهش هزینه‌ها از مهمترین اهداف جوشکاری است.

ابزار مورد نیاز برای جوشکاری عبارتند از:

ماسک جوشکاری

جوش برق به علت جرقه قوی و اشعه ماوراء بنفش بشدت به چشم صدمه زده و چندین مرتبه نگاه کردن با چشم غیر مسلح کافی است که عوارض و درد چشم را به همراه داشته باشد. که می توان از کمپرس آب سرد و غیره استفاده کرد. شیشه های عینکی در جوشکاری برق شماره گذاری شده و بر طبق جدول بایستی انتخاب شوند و طوری باشند که به سختی بتوان دور یک چراغ را تشخیص داد وبه صورت انواع ماسک های دستی – صورتی و کلاهی ساخته شده اند. برای راحتی کارکردن و نیز کار در محلهای سخت انواع ماسک ها با تجهیزات مختلف استفاده می گردد.

عینک جوشکاری

نور شدیدی که به وسیله شعله اکسی استیلن تولید می شود چنانچه با چشم غیر مسلح به آنها نگاه کنیم سبب صدمه زدن به بافتهای چشم می گردد بنابراین باید همیشه یک عینک مناسب با شیشه رنگی که مورد تائید متخصص است به کار برد و مقدار تیرگی عینک باید طوری باشد که نور به اندازه لزوم جهت دیدن کار از آن عبور کند و چنانچه پس از برداشتن عینک از چشم نقاط سفیدی در حال جنب و جوش در برابر چشم دیده شوند. شیشه همه نورهای مضر را جذب نمی کند.

الکترود گیرو اتصال

اتصالات و الکترودگیرها نیز با ساختمانهای متفاوت طراحی گردیده اند و فنر الکترودگیر را نباید حرارت داد و بهتر است وقتی الکترود تا طول 5 سانتی متر باقیمانده آن را تعویض نمود که صدمه به انبر گران قیمت جوشکاری نزند. گیره های مختلف اتصال به میز، اتصال تمیز و صحیح برای عبور جریان یکی از موارد مهم در جوشکاری برق می باشد. در دنیای صنعتی فعلی مسئله وسائل اندازه گیری دقیق بسیار مهم می باشد و حتی وسائل اندازه گیری الکترونیکی ساخته شده اند. قبل از هر چیز بایستی جوشکار توجه کند که عدم دقتهای قدیمی را به کنار گذارده و هر طرح و ساخته وی بایستی – مقاوم متناسب با وضع درخواستی و با حداقل مواد گران مصرفی باشد.

دستکش ها و لباسهای حفاظتی جوشکاری

استفاده از دستکش و پیش بند چرمی در هر نوع جوش برق و گاز ضروری است و پیشنهاد می شود زیرا ذرات مذاب فلز بر روی بدن و سر و صورت جوشکار پرتاب شده و سبب سوختگی بدن می گردد. توجه نمائید بهیچ وجه در حین جوشکاری از لباسهای پشمی استفاده نکنید و نیز برای جلوگیری از صدمات جرقه در حین جوشکاری از کلاه جوشکاری یا ماسک کلاه دار جوشکاری استفاده می گردد که سر و صورت را در مقابل ضربات احتمالی حفظ می نماید.

چکش جوش

برای برطرف نمودن شلاکه (گل جوش) می باشد و برس برای تمیز نمودن سطح جوش از شلاکه جهت جوشکاری بعدی است.

دلر دستی و سنگ سنباده

وسائل مورد نیاز در کارگاههای جوشکاری – انتخاب صحیح و دقیق آنها یکی دیگر از مسائل است که در آموزش و در طرز کار و پیشرفت کار مهم می باشند. سنگ سنباده دستی و دلردستی از آن جمله می باشد. دلرها و سنگ سنباده ها با طرحهای متفاوت و متعدد از طرف کارخانجات ساخته شده اند آنچه که درآموزش بیش از همه باید توجه کرد نکات ایمنی است.

جعبه مشعل و وسائل

جعبه مشعلهای جوشکاری معمولاً کلیه وسایل لازم برای جوشکاری را دارا می باشند. و مشعلهای جوشکاری را می توان به دسته بک سوار نمود و پیچ کرد و نیز در مواقع ضروری مشعل برش نیز به دسته بک سوار می شود – قرقره و بازو و سوزن برای تمیز نمودن معمولاً در این جعبه ها قرار دارد. شماره مشعل در قسمت سرمشعل حک شده است.

مشعل های جوشکاری

وظیفه مشعل تنظیم اختلاط گاز سوخت و اکسیژن به اندازه معین می باشد که آن را با سرعت کمی بیشتر از سرعت احتراق از دهانه خود خارج نماید. مشعل ها بر دو نوع می باشند:

1.       مشعل فشار مساوی 2.       مشعل انژکتوری یا فشار ضعیف

در مشعل انژکتوری اکسیژن با فشار 3 آتمسفر از سوراخهای ریز انژکتور مانند و دایره ای خارج شده و گاز سوخت را که در روزنه وجود دارد با خود بدرون محفظه اختلاط می کند و پس از مخلوط شدن به نسبت مساوی از سر مشعل خارج می شود که به مشعل فشار ضعیف یا انژکتوری معروف می باشد. در نوع دیگر مشعل فشار مساوی اکسیژن و گاز سوخت با فشار مساوی وارد محفظ اختلاط گردیده و با هم مختلط می شود و هر دستگاه چند لوله اختلاط کننده با سر مشعل مربوطه دارد که از استیلن موجود در لوله های فشار قوی استفاده میگردد و با تعویض سر مشعل شعله های مختلف ایجاد می نمایند در روی لوله های اختلاط قطر ورقهای فولادی از 3/0 تا 30 میلیمتر و فشار گاز نوشته شده است و برای جوش دادن ورق فولادی به ضخامت 1 میلیمتردر هر ساعت حدود 100 لیتر اکسیژن و 100 لیتر نیز استیلن مصرف می گردد که در شرایط مساوی با هم مخلوط شده اند.

درموقع کار با مشعل جوشکاری باید به نکات مخصوص دقت شود:
برای پاک کردن سر مشعل از سوهان استفاده نکنید و اکثراً این کار را در کارگاهها انجام می دهند. این عمل سبب خواهد شد که سوارخ آن گشاد شود و بهتر است با تکه ای چرم پاک کنید و برای بازکردن قطعات مشعل از آچار مخصوص استفاده نمائید و انبردست به کار نبرید و سعی شود که سرمشعل سرد به مشعل گرم نپیچانید و لوله های اختلاط را عوض نکنید هر گاه اختلاط در کار مشعل روی داد فوراً شعله را خاموش نموده و علت آن را پیدا کنید.

سوراخهای مشعل را باید با سوزن مخصوص همان شماره پاک کنید و از وسائل دیگر استفاده نکنید. بازکردن و بستن شیر مشعل باید کاملاً آهسته انجام گیرد و موقع روشن و خاموش کردن اول شیر استیلن و سپس شیر اکسیژن را باز کنید و مشعل روشن را هرگز روی زمین قرار ندهید. از زدن روغن با مشعل کاملاً جلوگیری کنید و هرگز روغن نزنید و برای بازکردن یاچرب کاری از کف صابون یا گلیسیرین استفاده نمائید. چنانچه سرعت خروج مخلوط استیلن و اکسیژن از سر مشعل کمتر از سرعت احتراق آن باشد شعله بداخل مشعل پس می زند و در این حال بایستی مقدار هر دو گاز را زیاد کنید به رعایت نکات فوق کاملاً توجه فرمائید که باعث خطرات جانی نشود.

رگلاتور

به طوری که قبلاً ذکر شد فشار گاز در کپسول اکسیژن 150 آتمسفر و در کپسول آستیلن 15 آتمسفر می باشد و جوشکاری با این فشارهای زیاد امکان پذیر نیست. بدین جهت بایستی فشار کپسول را کاهش داده و به فشار گاز تبدیل نمود فشار گاز با بزرگی و کوچکی سرمشعلی که برای جوشکاری به کار می رود تغییر می کند و مقدار آن معمولا برای اکسیژن 5/0 الی 4 اتمسفر و برای آستیلن 2/0 الی 1 آتمسفر می باشد فشار گاز در تمام مدت جوشکاری ثابت و یکسان می باشد . عمل کاهش و تنظیم فشار گاز کپسولها به وسیله رگلاتور انجام می گیرد بنابراین رگلاتور دو وظیفه دارد: 1.       فشار گاز داخل کپسول را به فشار کار تبدیل می نماید. 2.       فشار کاررا همیشه ثابت نگه می دارد.

رگلاتور از لحاظ ساختمان مکانیکی بر دو نوع است:
الف – رگلاتور انژکتوری  ب – رگلاتور سوپاپی

رگلاتورهای انژکتوری بیشتر متداول بوده که بدنه آن از برنج ساخته شده و به وسیله مهره ای به سوپاپ کپسول و دیگری برای نشان دادن فشار کار می باشد و به وسیله پیچ به بدنه وصل شده است داخل رگلاتور از چند فنر و یک دیافراگم و انژکتور تشکیل شده است اگر پیچ تنظیم فشار در جهت عقربه های ساعت پیچانده شود فشار کار و در نتیجه مدار گاز زیاد می گردد و اگر گاز مصرف نگردد جریان آن به خودی خود قطع می گردد و هم چنین فشار کپسول هر مقدار باشد رگلاتور وظیفه خود را به نحو احسن انجام می دهد.
فنرهای رگلاتور از بهترین فولاد و دیافراگم آن از برنز فسفردار و یا از ورقه های نازک فولادی و یا از لاستیک و انژکتور آن از برنز و نشیمن انژکتور از کائوچو یا از فیبر ساخته می شود رگلاتور سوپاپی نیز اصول کار آن مانند رگلاتور پستانکی می باشد با این تفاوت که به جای پستانک (انژکتور) سوپاپ به کار رفته است اجزا مختلف این رگلاتور نیز مانند رگلاتور انژکتوری می باشد و میله سوپاپ آن از فولاد بسیار عالی ساخته شده است.

رگلاتور ها از لحاظ دفعات کاهش فشار به دو نوع تقسیم می شوند:

1.       رگلاتور یک مرحله ای که فشار کپسول را در دو مرحله به فشار مطلوب تبدیل می نماید.

2.       رگلاتور دو مرحله ای که فشار کپسول در دو مرحله به فشار مطلوب تبدیل می گردد.

مرحله اول معمولاً مرحله ثابت است یعنی فشار گاز در محفظه رگلاتور به وسیله دیافراگم غیر قابل تنظیم به مقدار ثابت و معین کاهش می یابد این فشار ثابت اکسیژن 5 اتمسفر و برای آستیلن 3 آتمسفر است. با استفاده از رگلاتور دو مرحله ای نوسان فشار گاز به کلی از بین می رود . هر رگلاتوری با وسیله اطمینانی مجهز شده است که دیافراگم و سایر اجزاء آن را در مقابل آسیبهای وارده و خرابی محافظت می نماید. وسیله اطمینان معمولاً پولکی است که به محافظ فشار ضعیف رگلاتور متصل است و در فشار بین 6 و 15 آتمسفر که کمتر از فشار ترکیدن دیافراگم است ترکیده و گاز را به هوای آزاد هدایت می نماید. مهره اتصال رگلاتور اکسیژن راست گرد و مهره اتصال رگلاتور گاز استیلن چپ گرد می باشند.

فشار سنج ها

یکی از حساس ترین قسمتهای جوشکاری دستگاههای فشار سنج برای اکسیژن و هیدروژن می باشد در انواع مختلف فشار سنجها برای اکسیژن- استیلن و سایر گازها پیش بینی شده اند که در روی کپسولها نصب می گردند. فشار گاز استیلن در مخازن حداکثر تا 30Kp/cm² مربع و فشار مصرف تا 5Kp/cm² حداکثر می باشد ولی معمولاً با فشار خیلی کمتر مخزن و حدود 5/1 تا 3 کیلو پوند بر سانتی متر مربع استیلن کار می شود.

ماشینهای جوشکاری به دو نوع ماشینهای جوشکاری با جریان مشتقیم و متناوب تقسیم می شوند که به شرح زیر می باشد:

• ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم
• ماشینهای جوشکاری جریان متناوب 

ماشینهای جوشکاری با جریان مستقیم که در آنها قوس الکتریکی با جریان مستقیم ایجاد می شود شامل انواع زیر می باشد:

الف: یک الکتروموتور جریان سه فاز توان لازم را از جریان سه فاز گرفته و دینامو یا محور مولد جریان مستقیم را به حرکت درآورده و در نتیجه جریان و ولتاژ یک طرف و با آمپر ضروری تولید می گردد که بسته به آمپراژ یک انبری یا چند انبری است.

این دستگاهها قدرتی بین 9 تا 7 کیلو وات ایجاد می کنند و ولتاژ آن از 30 ولت به بالا و شدت جریانی تا 280 آمپر را ایجاد می سازند. و چنانچه چند انبره باشد ولتاژی برابر با 60 ولت دارد و شدت جریان بالا را تولید می نماید.

ب: ماشینهای جوشکاری جریان مستقیم که بوسیله موتور احتراقی بحرکت در می آیند یا دستگاه جوش سیار در این نوع دستگاهها موتور احتراق داخلی که سوخت آن بنزین یا سوخت دیزل می باشد بمحور موتور ژنراتور یا مولد جریان مستقیم کوپل گردیده است و قدرت آنها حدود 8 کیلووات و ولتاژ 30 ولت و آمپراژ تا 250 آمپر را تولید می نماید و در محلهائی که فاقد انرژی الکتریکی بوده و یا دسترسی به آن دشوار باشد بکار برده می شود و استعمال این نوع دستگاهها درساختمانها و جوشکاری تیر آهن های ساختمانی متداول است.

ماشینهای جوشکاری با جریان متناوب که در آنها قوس الکتریکی با جریان متناوب ایجاد می شود شامل انواع زیر می باشد:

1.       ترانسفورماتور یا مبدل جوشکاری جریان یک فاز

2.       ترانسفورماتورهای بخصوص با سه کوپل یا سه سیم پیچ ( و کوپل تنظیم ولتاژ)

3.       جوشکاری جریان متناوب با استفاده از ترانسفورماتور جریان سه فاز

ترانسفورماتور یا مبدل جوشکاری جریان یک فاز

ترانسفورماتورجوشکاری و قطعه کار می باشد و ولتاژهای مختلفی ایجاد می نمایند که از 110-130-220 و 380و 500 ولت می باشند و ولتاژ ضروری برای جوشکاری را ارسال می نماید و ولتاژ مدار ثانویه بین 55 تا 60 ولت می باشد.

ترانسفورماتورهای مخصوص با سه کوپل ( همراه کوپل تنظیم ولتاژ ) :

این نوع ترانسفورماتورها می توانند شدت جریان بالاتری را نسبت به انواع دیگر بالا بدست بدهند و قسمتهای آن عبارتند از مدار اولیه – مدار ثانویه و کویل مربوط به مدار ، کوپل یا سیم پیچ تنظیم ولتاژ- کوپلهای 1 و 2 یعنی سیم پیچهای اولیه و ثانویه فلوی مغناطیسی اصلی را ایجاد می نمایند و کوپل 3 دارای فلوی در جهت مخالف بوده و بوسیله آن می توان ولتاژهای مختلف را تنظیم نمود و در سه مدل با شدت جریانهای 500 و 1000 و 2000 آمپری ساخته می شوند و علاوه بر جوشکاری دستی چون آمپراژ بالا است در جوشکاریهای اتوماتیک نیز بکار برده می شود. در مواقعی که از یک ترانسفورماتور جریان لازم برای جوشکاری اتوماتیک نیز بکار برده می شود. در مواقعی که از یک ترانسفورماتور جریان لازم برای جوشکاری چند محل را تامین می نمائیم ترانسفورماتور سه فاره انتخاب می نمایند و مدار آنرا مثلث بسته و ولتاژ لازم در حدود 65 تا 70 ولت تنظیم می شود.

جوشکاری با جریان سه فاز :

در این طریقه که هنوز هم متداول است هر یک از دو فاز اصلی مولد بطور جداگانه به دو الکترود روپوش دار که از نظر مدارات الکتریکی باهم موازی هستند متصل می گردد و فاز سوم به قطعه کار وصل می شود و پس از برقراری جریان برق سه قوس الکتریکی ایجاد خواهند شد و دو قوس بین هر کدام از الکترودها و سطح کار و قوس الکتریکی سوم هم بین نوکهای الکترودها به وجود می آید.  

جوش کاری با قوس الکتریک

یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.

در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.

در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.

 

 

دنیای حرفه و فن www.herfe-rszy.blogfa.com

منبع: شبکه رشد

برچسب‌ها: حرفه و فن, کار با فلز, جوشکاری, قوس الکتریکی, انواع جوشکاری