شماره تماس : 09126215957

روش‌های جوشکاری تاریخچه، مزایا و معایب

روش‌های جوشکاری تاریخچه، مزایا و معایب

متالورژي در آغاز‌ قرن بيستم با گسترش و علمي شدن فنوني همچون جـوشکاري ، برشکاري و ... ، در طيف گسترده‌ اي از صنايع و فنون‌ رايج‌ و نياز به آن در کليه صنايع احساس شد. در فـرآيندهاي جوشکاري ذوبي ، که فـلاکس روي فـلز جوش مذاب حضور دارد واکنش ها و تعادلهاي سرباره و فلز مذاب شبيه فولادسازي است فقط زمان‌ واکنش کوتاهتر ، حجم مذاب و سرباره کمتر و درجه حرارت بالاتر بوده و به متالورژي استخراجي مربوط است . براي انـتخاب صحيح فرآيند جوشکاری ، نوع الکترود ، طرح مناسب ، و ... و آشنايي با متالورژي جوش الزامي است . جوشکاري‌ که‌ امروزه به صورت يک علم پيشرفته در خدمت صنايع در آمده ، در روزگار پيشين يک هنر تجربي به حساب مي آمـد. امـا با شروع جنگ جهاني اول ، جوشکاري رشد وسيعي‌ يافت‌ و پا به عرصه جديدي گذارد. در طي همين سالها بود که بسياري از روشهاي ماشيني و جديد جوشکاري طراحي و آزمايش شد. در سال ١٩٣٠ روش استفاده از گازهاي محافظ در‌ اروپا‌ و امـريکا رايج و در اواسـط همين سال براي اولين بار تکنيک جوشکاري زيرپودري اختراع شد. در همان سالها استفاده از گازهاي خنثي در اروپا مرسوم گرديد و به اين ترتيب روشهاي‌ ميگ‌ مگ‌ در اروپا و امريکا شيوع پيدا‌ کرد‌. ژاپن‌ در صنايع خودرو و سبک به سـراغ پيشـرفته ترين روش هاي ماشيني جوشکاري و لحيم کاري رفت . در آلمان جوشکاري در صنايعي چون‌ فولاد‌ ، خودرو‌ و ماشين آلات ارزشهاي خود را به نمايش گذارد‌. در‌ صنايع نفت و کشتي سازي انگلستان ، جوشکاري به شکل علمي و مـدرن بـه کـار گرفته شد. در ١٩٦٠ ميلادي آمريکا و شـوروي‌ در‌ صـنايع‌ فـضايي ، هواپيمايي و غيره اطلاعات علمي ، عملي و فني جامعي در باره‌ جوشکاري بدست آوردند. در همين سالها بود که استفاده از تشعشع الکتروني و ليزري مرسوم گرديد. در اين مـطالعه‌ بـه‌ بـررسي‌ مزايا و معايب روش هاي مختلف جوشکاري پرداخته شده اسـت .

جوشکاري از نوع اتصال دائم است ، منظور از اتصال دائم‌ آن‌ است‌ که در صـورت جـدانمودن عـامل اتصال هم فلز پايه وهم عامل اتصال‌ آسيب‌ مي‌ بيند. از جـمله مزاياي اتصال دائم نسبت به ديگر اتصالات يکي استحکام بالاي آن‌ است‌ واينکه‌ امکان آب بندي آن وجود دارد و بمرور زمان عـامل اتـصال شـل نميشود همچنين سريعتر‌ انجام‌ ميشود وديگر اينکه به آماده سازي کـمتري نـياز دارد.

بطور کلي عمل‌ ايجاد‌ پيوند‌ بين اتمهاي دو جسم همجنس يا غير همجنس ، فلز يا غيرفلز را جوش گويند‌. جـوشکاري‌ از نـظر ذوب بـه دو دسته کلي تقسيم ميشود: جوشکاري غير ذوبي و جوشکاري‌ ذوبي‌. جوشکاري‌ غيرذوبي بـه دو دسـته بـدون استفاده از حرارت و با استفاده از حرارت تقسيم ميشود. ودر‌ جوشکاري‌ ذوبي عمل جوشکاري با استفاده از حـرارت لبـه هـاي اتصال ذوب شده‌ با‌ استفاده‌ از ماده کمکي يا بدون آن انجام ميشود. منابع حرارتي در جوشکاري عبارتند از : شـيميايي‌ ، الکـتريکي‌ و نوري‌.

٢. جوشکاري اکسي گاز

جوشکاري اکسي گاز به هر نوع احتراق گاز سـوختني‌ بـا‌ اکـسيژن که بعنوان يک منبع گرمايي براي جوشکاري باشد اطلاق ميگردد. مزاياي جوشکاري اکسي گاز: تـجهيزات‌ آنـ‌ ساده و ارزان مي باشد. قابل حمل و نقل ميباشد. براي جوشکاري ورقهاي نازک‌ ، لوله‌ هـاي جـدارنازک و لوله هـاي با قطر کم‌ مناسب‌ است‌ . امکان لحيم کاري نرم و سخت وجود دارد‌. درجه‌ رقت آن کم اسـت . مـعايب جوشکاري اکسي گاز: سرعت جوشکاري کم است . حرارت‌ ورودي‌ به قطعه بالا اسـت . جـوشکاري‌ ورقـهاي‌ ضخيم به‌ جز‌ در‌ کارهاي تعميراتي مقرون به صرفه نميباشد‌. خطر‌ پس زدن شعله و امکان انفجار وجود دارد. گـازهاي مـصرفي در جـوشکاري اکسي‌ گاز‌ به دو دسته تقسيم ميشوند: گاز‌ سوختني و گاز عامل اشتعال‌ . گـاز‌ اسـتيلن از بين گازهاي موجود‌ بدليل‌ داشتن همه خصوصيات ذکرشده بيشتر در جوشکاري مورد استفاده قرار ميگيرد. يک گاز‌ هـيدروکربني‌ مـيباشد که درصد وزني کربن‌ آن‌ بيشتر‌ از گازهاي هيدروکربني‌ ديگر‌ است . از تماس آبـ‌ بـر‌ روي سنگ کاربيد بدست مي آيد. کپسول استيلن از ورق فـولادي و بـه روش جـوشکاري‌ ساخته‌ ميشود. بدليل فشار کمتر گاز اسـتيلن‌ ضـخامت‌ ديواره کپسول‌ ٤تا‌ ٥ ميليمتر‌ ميباشد. متراکم کردن گاز‌ استيلن در فشار بالاي ٢بار بسيار خـطرناک بـوده و امکان انفجار وجود دارد. براي ذخـيره سـازي‌ بيشتر‌ گـاز اسـتيلن در فـشار بالاتر آنرا‌ در‌ داخل‌ مايع‌ استن‌ حـل مـي نمايند‌. مشعل‌ جوشکاري، گاز اکسيژن و گاز سوختني را به ميزان معيني با هـم مـخلوط نموده و آنرا با سرعت‌ بيشتر‌ از‌ سـرعت احتراق گاز از مشعل خـارج سـازد‌ و از‌ قسمتهاي‌ ذيل‌ تشکيل‌ شده‌ است : شـيرهاي اکـسيژن و استيلن - دسته مشعل - لوله اختلاط و نازل . دو نوع مشعل وجود دارد: مشعل انژکتوري يا فشار ضعيف و مـشعل فـشار مساوي.

٣. منابع نيرو در جوشکاري

دسـتگاههاي‌ جـوشکاري جـريان الکتريکي مورد نـياز را بـراي تشکيل قوس الکتريکي تـامين مـينمايند.و به دو دسته تقسيم مي گردند: مولدها و مبدلها. مولدها مانند موتور ژنراتورهاي احتراقي و الکتريکي. مـبدلها مـانند ترانسفورماتور و رکتيفاير‌ و اينونتر‌.

سيکل کاري مـدت زمـاني است کـه در يک آمـپر مـشخص ميتوان با دستگاه جـوشکاري نمود. مثلا وقتي گفته ميشود سيکل کاري دستگاه در ٥٠٠ آمپر ٣٠ درصد است يعني‌ شما‌ بايد بـه مـدت ٣ دقيقه با ٥٠٠ آمپر جوشکاري نموده و بـمدت ٧ دقـيقه دسـتگاه روشـن بـوده ولي جوشکاري انجام نـگيرد تـا دستگاه خنک شود.

٤. جوشکاري‌ قوس‌ با گاز محافظ

در اين‌ فرايند‌ الکترود قوس و حوضچه مذاب بوسيله گـازها در بـرابر هـوا محافظت مي شوند. جوشکاري قوس با گـاز مـحافظ و الکـترود مـصرف نـشدني: قـوس الکتريکي گرماي لازم‌ را‌ براي جوشکاري فراهم ميکند‌ و عمل‌ محافظت توسط گازهاي آرگون و هليوم فراهم ميشود. جوشکاري قوس با گاز محافظ و الکترود مصرف شدني: در اين فرايند الکترود مصرف شـدني توسط قوس الکتريکي ذوب شده و سبب پرکردن درز جوش‌ ميشود‌ و ميتوان ازجريانهاي بالا بهره گرفت که سبب افزايش سرعت جوشکاري ميشود. وجود گاز محافظ باعث ميشود که نياز به فلاکس براي مـحافظت از جـوش نباشد پس کيفيت فلز جوش بهتر‌ خواهد‌ شد و مشکلات‌ سرباره وآخال را ندارد. براي انتخاب گاز محافظ موارد زير را بايد در نظر داشت : فلز پايه‌ – نوع فرايند جوشکاري و خواص مورد نياز در جوش . نـوع گـاز محافظ‌ اثرات‌ زيادي‌ بر فرايند جوشکاري دارد و به دو دسته گازهاي فعال و گازهاي خنثي تقسيم ميشود.

 

٥. جوشکاري به ‌‌روش‌ تيگ

جوشکاري با الکترود تنگستني و گاز مـحافظ يک فـرايند ذوبي بوده و حرارت لازم‌ بـراي‌ ذوبـ‌ فلز پايه و سيم جوش مصرفي از طريق تشکيل قوس الکتريکي بين الکترود تنگستني و سطح کار‌ ايجاد ميگردد. از چهار جزء اساسي تشکيل ميشود: منبع نيرو –

مشعل – الکـترود – گـاز‌ محافظ .

١.٥. مزاياي فرايند جـوشکاري‌ تـيگ‌

کيفيت جوش با کيفيت بالا و بدون عيب ميباشد.- بدون پاشش جرقه ميباشد- قطعات را ميتوان با استفاده از سيم جوش و يا بدون آن جوشکاري نمود – اين فرايند کنترل عالي در نفوذ‌ جوش پاس ريشه را امکان پذير ميسازد- جـوشکاري ورقـهاي نازک را ميتوان با سرعت بالا انجام داد- اجازه کنترل دقيق بر روي شکل گرده جوش را ميدهد- براي جوشکاری اکثر فلزات‌ و همچنين‌ جوشکاري فلزات غير مشابه استفاده شود- منبع گرما و افزودن فلز پرکـننده بـصورت مستقل کـنترل ميشود- در همه حالات قابل اجرا ميباشد و دود کمي ايجاد ميشود.

٦. جوشکاري ميگ مگ

جوشکاري قوسي‌ با‌ گاز مـحافظ و الکترود مصرف شدني ميباشد. در اين فرايند حرارت لازم براي ذوب فلز پايه و الکترود از طريق تـشکيل قـوس الکـتريکي بين آنها تامين مي گردد. الکترود در اين‌ فرايند‌ سيمي است که به صورت دائم و با يک سرعت معين بـه ‌ ‌حـوضچه جوش تغذيه ميگردد و بعنوان فلز پرکننده مصرف مي گردد. مزيت اصلي اين فرايند نـسبت بـه دسـتي ، سرعت‌ بيشتر‌ و نرخ‌ رسوب بالاتر مي باشد. تجهيزات‌ مورد‌ نياز‌ : منبع نيرو- سيستم تغذيه سـيم - سيستم گاز محافظ و مشعل .

٧. جوشکاري به روش الکترود دستي

اين فرايند بيشترين موارد مصرف را در‌ مـيان‌ ساير‌ فرايندهاي جوشکاري قـوسي دارا مـيباشد.در اين فرايندها‌ از‌ گرماي قوس براي ذوب فلز پايه و الکترود روپوش دار استفاده ميشود. فرايند دستي شامل نيرو ، کابل هاي جوشکاری ، انبر‌ الکترودگير‌ و انبر‌ اتصال و الکترود مي باشدو موارد زير از اهم مزاياي اين‌ فرايند است : تجهيزات اين فرايند مـعمولا ساده ، ارزان و قابل حمل ميباشد – روپوش الکترود مانع از اکسيد شدن فلز‌ جوش‌ و حوضچه‌ در طول جوشکاري ميشود – به فلاکس و گازهاي محافظ کمکي نيازي نيست‌ – در‌ مناطقي که دسترسي به آن مشکل است به راحتي اين فرايند کـاربرد دارد – اين فـرايند براي‌ جوشکاري‌ اغلب‌ فلزات و آلياژها مناسي است .

٨. جوشکاري به روش زير پودري

آخرين فرايند جوشکاري‌ ذوبي‌ متداول‌ ، فرايند جوشکاري به روش زير پودري ميباشد. بيشترين ضريب راندمان را در ارتباط با‌ نرخ‌ رسوب‌ نشاني فلز جوش در ميان سـاير روشـها دارد.در اين روش از طريق تغذيه‌ مداوم‌ سيم جوش فلزي يک قوس پايدار برقرار ميشود که همواره حين جوشکاری در‌ زيرلايه‌ اي‌ از سطح پودر محافظ قرار مي گيرد و به همين دليل اين فرايند را زيرپودري‌ مينامند‌. بطور کلي دو نوع ترکيب براي پودر و سـيم جـوش وجود دارد که عبارتست‌ از‌ : الکترود‌ آلياژي با پودر خنثي و الکترود از جنس فولاد ساده کربني با پودر آلياژي.

٩. گروه بندي‌ عيوب‌ جوشکاري

ترک ها – حفره ها – آخال توپر – ذوب ناقص و نفوذ ناقص – شکل‌ ناقص‌ – عيوب‌ مـتفرقه ]٢[. در مـيان تـمام عيوب جوش ، ترک خطرناکترين آنـهاست ، چـون قـابليت جوشکاري مواد بر‌ پايه‌ تمايل‌ به ترک برداشتن در طول جوشکاری و بعد از آن ارزيابي مي شود‌. زماني‌ که تنش در يک نقطه از جوش ، از مقاومت کـششي يا بـرشي نـهايي فلز پايه يا‌ فلز‌ جوش تجاوز کند

 

ترک رخ مي دهـد. يک تـرک در‌ يک‌ خط لوله تحت فشار مي تواند با‌ سرعت‌ صوت‌ براي مايلها از يک ايستگاه پمپ تا‌ ايستگاه‌ ديگر به سرعت حـرکت کـند.

قـسمتهاي ذوب نشده در ريشه جوش اگر در‌ معرض‌ تنشهاي کششي يا خمشي قرار‌ بـگيرند‌ ممکن است‌ بدون‌ تغيير‌ شکل محسوس منجر به ترک شوند‌. ترکهاي‌ کششي به مراتب متداول ترند. ترکهاي بـرشي در يک زاويه نـسبت بـه‌ ترکهاي‌ کششي اتفاق مي افتند و همچنين ممکن‌ است در يک خط‌ در‌ جهت زاويه تـنش هـا ادامه‌ پيدا‌ کنند. ترک سطح مقطع را کوچکتر مي کند و تنش بر واحد سطح آن‌ بزرگ‌ مي شـود.

تـرکها بـه دو‌ دسته‌ گرم‌ و سرد تقسيم مي‌ شوند‌. ترک هاي گرم اغلب‌ در‌ مرز دانـه هـا اتـفاق مي افتند و در صورتيکه اين ترکها به سطح راه پيدا‌ کنند‌ يک لايه اکسيدي در آغاز ترک‌ بر‌ روي سطح‌ آنها‌ تـشکيل‌ مـي شـود که از‌ رنگ اين لايه مي توان درجه حرارت تشکيل ترک را تخمين زد.

ترک سرد پيچيده‌ ترين‌ نـوع عـيب در جوش مي باشد‌ که‌ به‌ آن‌ ترک‌ هاي ناشي از‌ هيدروژن‌ و يا ترک هاي تـاخيري نـيز مـي گويند ، که يک خطر جدي به خصوص براي فولادهاي استحکام‌ بالا‌ مي‌ باشد. اين ترک هـا در نـتيجه تنش‌ ها‌ و بعد‌ از‌ انجماد‌ جوش‌ توسعه پيدا مي کنند و اغلب به تردي هيدروژني ربـط داده مـي شـوند. ترکهاي سرد در بسياري از دماهاي زير ١٠٠ درجه سانتيگراد به محض سرد شدن يا‌ بعد از يک دوره چند ساعته پس از سرد شـدن اتـفاق مي افتد.

ترک هاي خستگي : يک قطعه يا سازه که تحت بار استاتيکي سـالم مـانده اسـت ممکن است در‌ زير‌ همان بار به صورت نوساني بشکند ، اين چنين شکستگي را شکستگي خستگي مي گويند و آن از انـواع مـتداول شـکست در سازه هاي جوشي مي باشد ، قطعات حساسي مانند پلها‌ ، کشتي‌ ها ، مـخازن تـحت فشار ، اتومبيلها و قطعات مربوط به سازه هاي هوايي بيشتر در معرض آسيب هستند. در مجموع بين ٥٠ تا ٩٠ درصـد‌ از‌ شـکستگي هاي اتصالات جوشي ناشي‌ از‌ بارهاي خستگي مي باشد.

حفره يا تخلخل از محبوس شـدن حـباب هاي گازي يا بيرون آمدن آنها در آخرين مـرحله انـجماد و پر نـشدن جاي‌ آن‌ توسط مذاب ايجاد مي‌ شـود‌. در صـورتيکه حفره داخل جوش باشد با بعضي از تست هاي غير مخرب مي توان آنـرا تـشخيص داد.

انواع تخلخل : سوراخ کرمي شـکل – تـخلخل خطي – حـفره هـاي خـوشه اي – حفره‌ هاي‌ پراکنده – حفره هاي سـطحي – حـفره انفرادي - حفره هاي انقباضي – حفره هاي لوله اي شکل و حفره هاي شروع جوشکاري .

 

متالورژي در آغاز قرن بيستم با گـسترش و علمي‌ شدن‌ فنوني هـمچون‌ جـوشکاري ، برشکاري و ... ، در طيف گسترده اي از صنايع و فـنون رايج و نـياز به آن در کليه صنايع احساس‌ شد. در فرآيندهاي جوشکاري ذوبي ، که فلاکس روي فلز جوش مـذاب‌ حـضور‌ دارد‌ واکنش ها و تعادلهاي سرباره و فـلز مـذاب شـبيه فولادسازي است فـقط زمـان واکنش کوتاهتر ، حجم مـذاب و سـرباره کمتر‌ و ‌‌درجه‌ حرارت بالاتر بوده و به متالورژي استخراجي مربوط است . براي انتخاب صحيح فـرآيند جـوشکاري‌ ، نوع‌ الکترود‌ ، طرح مناسب ، و ... و آشنايي بـا مـتالورژي جوش الزامـي اسـت . جـوشکاري که امروزه به صـورت يک علم‌ پيشرفته در خدمت صنايع در آمده ، در روزگار پيشين يک هنر تجربي به‌ حساب مي آمد. اما‌ بـا‌ شـروع جنگ جهاني اول ، جوشکاري رشد وسيعي يافـت و پا بـه عـرصه جـديدي گـذارد. در طي همين سـالها بـود که بسياري از روشهاي ماشيني و جديد جوشکاري طراحي و آزمايش شد. در سال ١٩٣٠‌ روش استفاده از گازهاي محافظ در اروپا و امريکا رايج و در اواسط هـمين سـال بـراي اولين بار تکنيک جوشکاري زيرپودري اختراع شد. در همان سـالها اسـتفاده از گـازهاي خـنثي در اروپا مـرسوم‌ گـرديد‌ و به اين ترتيب روشهاي ميگ مگ در اروپا و امريکا شيوع پيدا کرد. ژاپن در صنايع خودرو و سبک به سراغ پيشرفته ترين روش هاي ماشيني جوشکاري و لحيم کاري رفت . در آلمان‌ جوشکاري‌ در صنايعي چون فولاد ، خـودرو و ماشين آلات ارزشهاي خود را به نمايش گذارد. در صنايع نفت و کشتي سازي انگلستان ، جوشکاري به شکل علمي و مدرن به کار گرفته شد. در‌ ١٩٦٠‌ ميلادي آمريکا و شوروي در صنايع فضايي ، هواپيمايي و غيره اطلاعات علمي ، عـملي و فـني جامعي در باره جوشکاري بدست آوردند. در همين سالها بود که استفاده از تشعشع الکتروني‌ و ليزري‌ مرسوم‌ گرديد. در اين مطالعه به‌ بررسي‌ مزايا‌ و معايب روش هاي مختلف جوشکاري پرداخته شده است .

خدمات جوشکاری در تهران