بررسی روشهای مختلف جوشكاری با برق

بررسی روشهای مختلف جوشكاری با برق

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	35 کیلو بایت
تعداد صفحات	65

روشهای مختلف جوشكاری با برق

جوشكاری با برق مستقیم

روش های مختلف جوشكاری:

به طور كلی در دو طریقه جوشكاری ، برق منبع اصلی انرژی تلقی میشود ، یكی جوشكاری با قوس الكتریكی و دیگری جوش مقاومتی و یا نقطه جوش .

جوشكاری با قوس الكتریكی بر این اساس پایه گذاری شده است كه وقتی جریان الكتریسیته از شكاف موجود بین دو قطب مثبت و منفی عبور می كند فضای گازی شكل ما بین آن دو را گرم كرده و گرمای بسیار زیاد و متمركزی را ایجاد می نماید .

دمای جرقه ایجاد شده بین دو قطب مزبور در محل قوس الكتریكی بین 6500 تا 7000 درجه سانتی گراد است . از این خاصیت قوس الكتریكی در موارد زیر استفاده میشود :

1- جوشكاری با قوس الكتریكی به وسیله الكترودهای زغالی

2- جوشكاری با قوس الكتریكی به وسیله الكترودهای فلزی

3- جوشكاری با قوس الكتریكی به كمك گاز اضافی

4- جوشكاری با قوس الكتریكی بروش Atomic Hudrogen

5- جوشكاری با قوس الكتریكی به كمك گاز خنثی و تنگستن

آنچه كه در این فصل مورد بحث قرار می گیرد جوشكاری به كمك برق مستقیم است كه اختصا را جوشكاری DC نامیده میشود .

مبانی جوشكاری با برق :

انجمن آمریكائی جوشكاری ، جوشكاری با قوس الكتریكی را به شرح زیر تعریف می كند:

جوشكاری پدیده یا تحولی و با استفاده از فشار و فلرات پركننده و یا حتی بدون استفاده از آنها باعث پیوسته شدن و دره آمیخته شدن قطعات مختلف میشود .

در جوشكاری یا الكترود فلزی ما بین قطعه جوش دادنی و الكترود فلزی ، قوس الكتریكی برقرار میكنند. در این روش الكترود فلزی را در یك گیره مخصوص قرار داده و فلز جوش دادنی را طوری در مدار الكتریكی قرار می دهند كه با نزدیك شدن نوك الكترود به سطح كار ، مسیر مدار تكمیل گردد .

برای انجام یك جوشكاری خوب . جوشكار باید با موارد زیر آشنا باشد :

1- دستگاه جوشكاری و مدار آن

2- الكترود و خصوصیات آن

3- مهارت در ایجاد قوس الكتریكی

ژنراتور یا مولد DC دستگاهی است كه به كمك آن برق جریان مستقیم را تولید میكنند . جریان الكتریكی ایجاد شده باید طوری باشد كه پس از عبور از كابل های تشكیل دهنده مدار بتواند بین الكترود و قطعه كار یك منطقه مذاب ایجاد نماید . قسمت مذاب الكترود وارد منطقه مذاب می شود و مجموعا فطعه جوشكاری شده را ایجاد نماید .

جریان خروجی ماشین و جهت حركت آن ، بسته به نوع كار مورد نظر ، توسط جوشكار انتخاب میشود . الكترود مصرفی ممكن است آهنی یا آلیاژی از آهن باشد . در بعضی از الكترودها مخلوطی از مواد غیر آهنی نیز یافت میشود . الكترودها در انواع مختلفی ساخته و عرضه میشوند . بعضی از آنها لخت ، بعضی با پوشش نازك و دسته ای با پوشش كلفت تهیه میشوند . مشكل ترین طریقه ، استفاده از الكترود لخت است و مرغوبیت جوش به دست آمده نیز با قطعه مشابهی كه بوسیله الكترود پوشش دار جوشكاری شده باشد قابل مقایسه نیست . یك پوشش نازك میتواند ثبات قوس الكتریكی را افزایش دهد . پوشش كلفت الكترود بقوس الكتریكی ثبات قابل ملاحظه ای میبخشد و ناخالصیهای موجود در منطقه مذاب را به بیرون هدایت كرده و ضمن سوختن باعث ایجاد گازهای خنثی میشود كه این نیز سطح خارجی و مذاب منطقه جوش را از خطر اكسیداسیون محفوظ نگه میدارد.

پوشش كلفت الكترودها علاوه بر محافظت فلز جوش دادنی از خطر اكسیداسیون ، باعث سخت شدن سطحی قطعه كار نیز میشوند .

الكترودها را در قطرهای مختلفی تهیه میكنند . وقتی ضخامت قطعه كار تغییر كند متناسب با آن ، قطر الكترود و شدت جریان مدار نیز تغییر خواهد كرد . وقتی از پشت ماسك جوشكاری به منطقه مذاب نگاه كنیم دو قسمت مجزا مشهود خواهد بود : یكی جریان قوس و دیگری شعله قوس .شعله قوس كه از گازهای خنثی تشكیل شده قرمز كمرنگ است . فلز تبخیر شده موجود در جریان قوس ، زرد و فلز مذاب آن سبز رنگ است .

وقتی اكسیژن و نیتروژن هوا بداخل منطقه جوش نفوذ كنند باعث تضعیف و شكنندگی آن می شوند . ولتاژ مصرفی نیز خیلی مهم است بطوری كه افزایش ولتاژ باعث طویل شدن شعله و افزایش میزان سیلان الكترود خواهد شد . هر گاه پیشروی كار خیلی سریع باشد گرده جوش به خوبی نفوذ نكرده و حركت كند آن نیز باعث برجستگی بیش از حد گرده جوش خواهد شد .

هرگاه شدت جریان و طول قوس بصورت متناسبی انتخاب شوند نتیجه جوشكاری بسیار خوب خواهد بود . ولتاژ و آمپراژ مناسب برای جوشكاری های مختلف را میتوان از جداول موجود استخراج نمود . انتخاب طول شعله مناسب به عهده جوشكار است .

اصول جوشكاری با قطب مستقیم (DCSP) :

تجربه نشان داده كه الكترون ها پس از عبور از قطب منفی ( گاتد ) ماشین به طرف الكترود می روند . سپس الكترونها ادامه مسیر داده و از طریق قوس و قطعه كار بطرف قطب مثبت ماشین ( آتد ) می روند .

تقریبا در حدود حرارت ایجاد شده در این طریقه ، در فلز اصلی و آن در الكترود توزیع میگردد . انتخاب این طریقه جوشكاری به عوامل متعددی بستگی دارد .

جنس فلز اصلی ، وضعیت جوشكاری ، جنس الكترود و مواد پوششی آن از عوامل این انتخاب هستند . اطلاعات اضافی در مورد چگونگی انتخاب جوشكاری با قطب مستقیم در فصل دوم داده خواهد شد .

اصول جوشكار با قطب معكوس (DCRP) :

گاهی اوقات ناچاریم كه مسیر حركت الكترونها را در مدارد جوشكاری معكوس كنیم .در جوشكاری باقطب معكوس ، الكترونها از قطب منفی ( كاتد) دستگاه شروع به حركت كرده و به طرف قطعه گاز می روند. الكترونها از طریق الكترود جوش به قطب مثبت باز می گردند . در این حالت یك سوم حرارت ایجاد شده از قوس در قطعه گاز و آن در الكترود توزیع می گردد.

به این ترتیب با توجه به این كه گرمای حاصله در الكترود توزیع می شود ، فلز الكترود و گازهای محافظ بسیار گرم می شوند. این گرمای زیاد ، سرعت عبور فلز ذوب شده را افزایش داده و فلز مزبور با سرعت بسیار زیادی از منطقه قوس الكتریكی عبور می كند. نیروی ناشی از ازدیاد سرعت سقوط فلز مذاب باعث ایجاد گودی در منطقه مذاب می گردد. در نتیجه این عمل ، فلز ذوب شده از نوك الكترود با ضربه محكمی به منطقه مذاب برخورد می كند. انتخاب این طریقه جوشكاری نیز به عوامل متعددی از قبیل جنس قطعه كار ، وضعیت جوش ، جنس الكترود و پوشش آن بستگی دارد .

اطلاعات اضافی در مورد چگونگی انتخاب این طریقه جوشكاری در فصل دوم داده میشود.

ایمنی ، لباس های حفاظتی و وسائل دیگر :

قبل از شروع آموزش عملیات جوشكاری با قوس الكتریكی مطالب این قسمت را باید با دقت كافی مطالعه كرد . در موقع جوشكاری با قوس الكتریكی اگر لوازم و دستگاه های ایمنی مناسبی بكار برده شوند ، خطر جدی جوشكار را تهدید نخواهدكرد. اگر چه باید افراد مبتدی را آگاه كرده و مراحل صحیحج جوشكاری را به آنها آموخت تا در صورت مشاهده یا بروز حوادث احتمالی ، نحوه پیشگیری از آنها را بدانند . خطرات اصلی به شرح زیر هستند:

1- تشعشع اشعه ماورا بنفش و مادون قرمز

2- پاشیدن جرقه از منطقه مذاب

3- بروز شوك الكتریكی

4- ایجاد و استشمام دود و گازهای مختلف

5- آتش سوزی

تشعشع اشعه از منطقه قوس الكتریكی خطرات زیادی به دنبال دارد . در موقع جوشكاری ، چشم های كارگر حتما باید در پشت یك ماسك جوشكاری با شیشه مناسب قرار داشته باشند .تكرای می شود كه از هیچ فاصله ای نباید به منطقه قوس الكتریكی نگاه كرد مگر آن كه چشم ها به ماسك جوشكاری مسلح شده باشند . صورت ، دست ها ، بازوها و سایر نقاط بدن نیز باید به توسط تجهیزات مناسب پوشانده شوند .

دست ها باید به توسط دستكش مناسب محافظت شوند و سایر نقاط بدن نیز باید به توسط لباس های سبك پوشیده شوند چون سوختگی ناشی از جوشكاری چیزی در ردیف آفتاب سوختگی است . هرگاه جوشكاری در محلی انجام شود كه در نزدیكی آن كارگران دیگری نیز مشغول كار باشند منطقه جوشكاری حتما بایستی به توسط حفاظ های مناسب محاط شود تا حتی از فاصله دور نیز امكان برق زده در چشم سایر كارگران از بین برود.

هرگاه تصادفا چشم كارگری دچار برق زدگی شد بلافاصله باید وی را به بهداری منتقل و تحت مداوا قرار داد .

جوشكاری با قوس الكتریكی معمولا” با پرتاب جرقه به اطراف همراه است . برخورد این جرقه ها به لباس های قابل اشتعال ، پوست بدن و مواد قابل اشتعال دیگر میتواند تولید خطر كند . در مجموع بهتر است از لباس های سبك استفاده كرد . در صورتی كه از لباس های جیب دار استفاده می كنید درزهای آنها را بپوشانید و از قرار دادن اشیاُء قابل اشتعال مانند شانه كائوچوئی ، خودنویس و كبریت در آنها خودداری كنید . پوشیدن كفش ایمنی با كف كلفت نیز توصیه میشود . برای جلوگیری از شوك الكتریكی احتمالی باید در روی زمین خشك جوشكاری كرده و از الكترودگیر [1]عایق استفاده نمود . دستكش های ایمنی نیز باید كاملا” خشك باشند .

بطور كلی در مناطق خیس نباید با دستگاه های جوشكاری كار كرد .

با استفاده از كارهای بخصوص ، اطراف ماسك جوشكاری باید بخوبی تهویه شود . گازهای ناشی از جوشكاری ممكن است حاوی اكسیدهای فلزی سمی باشند .

هیچوقت نباید در محلهائی كه تهویه مناسب ندارد جوشكاری نمود . فلزی كه تازه جوشكاری شده باشد بسیار داغ بوده و میتواند باعث سوختگی شود . برای رعایت ایمنی توصیه میشود كه از دستكش های چرمی یا پنبه نسوز كه دقیقا اندازه دست باشند استفاده نمود . دستكش باید طوری انتخاب شود كه سرآستین لباس كار كارگر را بپوشاند . بسیاری از جوشكارها از لباس چرمی و سنگین استفاده می كنند كه لباس های آنها را از خطر جرقه ها در امان نگه میدارد.

فلز داغ را باید به توسط انبردستی یا انبر قفلی برداشت .در كارگاه های جوشكاری قبل از آنكه كارگر قطعه جوشكاری شده را با دست لخت حمل و نقل كند ، حتما باید آن را از مخزن خنك كن عبور داد .

سوار كردن و بازدید كردن وسایل جوشكاری با قوس الكتریكی :

وسائل معمولی جوشكاری با قوس الكتریكی ( برق مستقیم ) به شرح زیر هستند :

.A تامین انرژی الكتریكی

1- دستگاه ژنراتور جوشكاری

2- دستگاه یكسو كننده (ركتیفایر)

.B كابل زمین و كابل الكترود كه از سیم های تاییده شده قابل انعطاف با روپوش مطمئن ساخته میشوند .

.C الكترودگیر یا انبر

.D میز كار فولادی با ارتفاع تقریبی 30 اینچ

.E چهار پایه فلزی

.F گیره مناسب

.G الكترودها

.H یك قلاب عایق برای نگهداری الكترودگیر

.I یك كابین یا اتاقك مناسب

اتاقك جوشكاری باید دارای نور و تهویه مناسبی باشد . تمام كابل ها باید در جای مناسب و امنی قرار داشته باشند . دستگاه جوشكاری باید در نزدیكی اطاقك قرار داشته باشد تا علاوه بر كوتاه بودن كابل ها ، تنظیم دستگاه نیز آسان باشد .

قبل از شروع كار باید قسمت های لازم را بازدید كرد تا از آماده بكار بودن دستگاه اطمینان حاصل نمود . همیشه قبل از شروع جوشكاری موارد و نكات زیر را بازدید كرده و مرور نمائید :

الف – جوشكار :

1- دستكش ها باید در شرایط خوبی باشند .

2- ماسك با طلق های مناسب .

3- پیش بند و سایر لباس های محافظ باید سالم باشند .

4- پاچه شلوار نباید زیاد گشاد باشد .

5- جیب ها باید خالی باشند .

6- آستین لباس باید مناسب باشد .

7- لباس ها باید خشك بوده و هیچگونه آثار روغن بر روی آنها نباشد .

8- از آویزان كردن وسائل زینتی باید جدا خودداری كرد .

ب- كارگاه :

1- اتصال كابل های الكترود و زمین باید مطمئن و محكم باشند.

2- پرده های اتاقك باید در وضعیت مناسبی قرار داشته باشند .

3- در سر راه كلید اصلی دستگاه باید فیوزهای سالم و با قدرت مناسب قرار داده شود.

4- آمپر دستگاه بر روی حداقل ممكن گذارده شود .

5- دستگاه تهویه باید در وضعیت مناسب قرار داشته باشد .

ج_ تامین احتیاجات :

1- الكترود با قطر مناسب .

2- سایر وسائل جوشكاری باید تمیز و آماده باشند .

دستگاه باید بر طبق دستورات كارخانه سازنده بازدید شود و در مواقع لازم تمیز و روغنكاری گردد . معمولا یاتاقان های موتور در دستگاه را با روغن موتور متوسط اتومبیل روغنكاری می كنند . بلبرینگ ها معمولا به گریس مخصوصی نیاز دارند . اغلب ، تعمیركارها ، بازدید و كارهای لازم جهت روغنكاری و گریس كاری دستگاه را انجام میدهند .

بنابراین روغنكاری و گریس كاری دستگاه به عهده كارگر جوشكار نمی باشد . قبل از شروع كار بهتر است كابل های زمین و الكترود را بازدید كرد . الكترودگیر باید دور از قطعه كار و بر روی یك آویز یا قلاب فیبری یا چوبی قرار داده شود . اگر ماشین مورد استفاده از نوع موتور ژنراتور است ، بعد از روشن شدن آن ، وضعیت كموتاتور دستگاه را بازدید نمائید . اگر جاروبك های زغالی دستگه در حین دوران موتور جرقه بزنند ، تا رفع عیب كامل نباید با آن كار كرد . تمام دستگاه های جوشكاری باید در اتاقك مخصوص یا در پشت پرده های مناسب قرار داده شوند تا از ایجاد برق زدگی در چشم سایر كارگران ممانعت بعمل آید .

تنظیم و راه اندازی دستگاههای جوشكاری :

پس از آنكه جوشكار به وسائل ایمنی مجهز شد و پس از آنكه كارگاه جوشكاری را بازدید نمود ، میتواند دستگاه را روشن كند . مراحل روشن كردن دستگاه به شرح زیر است .

1- مطمئن شوید كه الكترودگیر بر روی یك قلاب عایق آویزان شده باشد . وقتی الكترودگیر بر روی قطعه كار یا میز كار قرار دارد باید از روشن كردن دستگاه جدا خودداری كرد چون در این حالت مدار الكتریكی دستگاه بسته شده و در شروع عمل ، روشن شدن موتور با بار مصرفی كامل بسیار دشوار است .

2- كلید تامین انرژی اصلی را روشن نمائید .

3- با توجه به جنس فلز قطعه كار و قطر الكترود، امپراژ مناسب را انتخاب و تنطیم نمائید .

4- كلید معناطیسی دستگاه را فشار داده و روشن نمائید . در بعضی از دستگاه ها امكان تنظیم ولتاژ و آمپراژ وجود دارد و در برخی فقط یكی از آنها قابل تنظیم است .

بعد از آنكه جوشكار كمی كاركرد باید آمپر دستگاه را مجددا تنظیم نمود تا نتیجه جوشكاری خوب باشد .

انتخاب الكترود :

مهمترین تصمیمی كه جوشكار اتخاذ میكند ، انتخاب الكترود مناسب است، الكترودها را میتوان در موارد زیر از هم تفكیك نمود :

1.نازك یا ضخیم بودن روپوش الكترود

2.تركیبات شیمیائی روپوش ها مختلف بوده و بسته به نوع فلز و آلیاژ های آن و همچنین برای حالات مختلف جوشكاری متغیر است .

3. روپوش الكترود را میتوان برای انواع روش های DCSP DCRP و یا AC انتخاب نمود .

4. تركیبات فلز الكترود.

5.قطر الكترود مطلوب .

معمولا الكترودهای با پوشش ضخیم گرا الكترودهای مشابه با پوشش نازك میباشند ولی در عوض كیفیت جوش آنها نیز بسیار مرغوب تر است .

الكترودها را بوسیله رنگ و اعداد مانند یا مشخص می كنند .

هر الكترود خصوصیات مخصوصی دارد كه فقط برای یك كار معین مناسب است . برای كسب اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب اعداد مشخصه الكترودها به فصل دوم رجوع كنید .برای تامین موارد استفاده مختلف ، آلیاژ و قطر الكترودهای مختلف فرق می كند .

وقتی می خواهید در روی یك قطعه كار كلفت یك جوش چند مرحله ای را انجام دهید بهتر است قطر الكترود را كمی كوچكتر از اعداد پیشنهادی جدول انتخاب نمائید .

جوشكار بایستی خشك بودن ، تمیزی و ترك نداشتن هر الكترود را بازدید نماید چون این عوامل در كیفیت جوش موثر هستند .

برای قرار دادن الكترود در الكترودگیر كافی است گیره آن را بازكرده و قسمت انتهائی و لخت الكترود را بین فك های گیره قرار داد . هرگاه پس از آزاد كردن دسته های گیه ، اكترود شل باشد و در محل خودسازی كند ، گیره احتیاج به تعمیر یا تنظیم دارد .

روشن كردن قوس الكتریكی :

یكی از اساسی ترین اصولی كه افراد مبتدی باید یاد بگیرند روشن كردن قوس الكتریكی بن قطعه كار و الكترود است . ابتدا باید الكترود با قطعه كار تماس پیدا كند و بلافاصله آن را طوری عقب بكشیم كه قوس الكتریكی مناسب و دلخواه ایجاد گردد.

اوایل ممكن است الكترود بخوبی عقب كشیده نشود و در نتیجه به سطح كار بچسبد و یا آنقدر دور از سطح كار نگهداشته شود كه ولتاژ موجود نتواند فاصله بین سطح كار و نوك الكترود را به پیماید و در نتیجه خاموش شود . فقط تجربه كارگر است كه میتواند بر این مشكلات غلبه نماید . در شروع كار طول قوس باید زیاد انتخاب شود تا الكترود جوشكاری بخوبی ذوب شده و محل دلخواه را پر نماید . برای این كار میتوان در شروع عمل نوك الكترود را به سطح كار نزدیك كرده و عقب كشید تا الكترود گرم شود.

بطور كلی برای روشن كردن قوس الكتریكی دو طریقه وجود دارد. در یك روش نوك الكترود ضمن پیمودن یك قوس ، بالا و پائین رفته و در طریقه دیگر نوك الكترود ضمن انجام یك حركت عمودی بالا و پائین می رود