انواع جوشکاری را بیشتر بشناسید

0

مقدمه

جوشکاری فرایندی است که در آن مواد از یک نوع جنس یکسان و یا  دسته شیمیایی مشخص در کنار یکدیگر قرار گرفته و تحت اثر ترکیبی حرارت و فشار متصل (یکی) می شوند.
جوشکاری از بسیاری از جنبه ها طبیعی ترین فرایند اتصال است. این بدان معناست که کلیه عناصر و ترکیباتی که یک ماده مشخص را تشکیل می‌دهند، برای رسیدن به حالت پایداری حداکثری، نیاز به تشکیل پیوند و اتصال و نتیجتا کاهش انرژی دارند. فرایند جوشکاری این امکان را به مواد می‌دهد که با صرف حرارت اولیه، انرژی خود را از دست بدهند و به پایداری برسند.


طبقه‌بندی فرآیندهای جوشکاری

طبقه بندی مناسب به روشن شدن تفاوت های اساسی فرآیندهای جوشکاری کمک کرده و مکمل بودن و نیز تنوع آنها را نشان می‌دهد. در کنار هم قرار دادن نقاط مشترک و تفاوت ها می‌تواند به انتخاب جایگزین‌های مناسب کمک کند. مساله جایگزینی زمانی اهمیت پیدا می‌کند که نمی‌توان از الکترود یا فلز پرکننده‌ای خاص برای ایجاد اتصال استفاده کرد و نیاز به الکترودی با خواص مشابه حداکثری، به شدت حیاتی است. طبقه بندی مناسب، همچنین به مشخص شدن شکاف‌های تکنولوژیکی کمک می‌کند. با مشخص شدن چنین شکاف‌هایی فرآیندهای جدید برای پر کردن این شکاف‌ها می‌توانند ایجاد شوند.
با ذکر توضیحات فوق، فرآیند جوشکاری را می‌توان از چند منظر مختلف دسته‌بندی کرد. در ادامه به معرفی بخشی از این دسته‌بندی‌ها می‌پردازیم.

جوشکاری ذوبی و غیر ذوبی

اکثر فرآیندهای جوشکاری بیشتر از فشار به حرارت برای انجام اتصال وابسته اند، خواه حرارت برای ایجاد ذوب کافی باشد، یا تنها برای نرم کردن ماده در حالت جامد جهت تسهیل تغییر شکل پلاستیک و یا تسريع نفوذ در حالت جامد مورد استفاده قرار گیرد. در جوشکاری‌های ذوبی، کنترل شرایط خوشکاری نظیر ولتاژ بسیار حائز اهمیت می‌باشند، چرا که نوسان در حین جوشکاری، بر کیفیت حوضچه و خط جوش اثر مستقیم دارد و باعث می‌شود منطقه متاثر از حرارت (heat affected zone) دچار افت شدید خواص شود.

جوشکاری فشاری و غیر فشاری

تعداد در حال رشدی از فرآیندهای جوشکاری برای نزدیک کردن اتم‌های اجزای اتصال به اندازه کافی به یکدیگر و بدست آوردن پیوستگی و تشکیل پیوند از طریق فصل مشترک به فشار وابسته‌اند یا به وسیله اعمال فشار تسهیل می‌شوند. این فرآیندها، فرآیندهای جوشکاری فشاری (pressure welding) نامیده می‌شوند. واضح است، موادی که جوشکاری می‌شوند باید رفتار پلاستیکی مناسب و خوبی داشته باشند. برای نمونه فلزات و آلیاژها را می‌توان به این روش جوش داد اما برای سرامیک‌ها این روش قابل استفاده نیست چرا که در اثر اعمال فشار، امکان ایجاد ترک در نمونه کار، بسیار بالا بوده و منجر به تخریب کامل قطعه می‌گردد.

منبع
شماتیک فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

منابع انرژی جوشکاری

در تئوری، منابع انرژی به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:

  • شیمیایی
  • الکتریکی
  • مکانیکی

هر کدام از دسته‌های اصلی ذکر شده در بالا، خود به چند زیرشاخه اصلی تقسیم می‌شوند. به عنوان مثال، منابع الکتریکی می‌تواند در زیر دسته‌های آرک، مقاومتی، میکرو ویو و یا حتی الکترو مغناطیسی تقسیم‌بندی شوند و یا دسته مکانیکی می‌تواند شامل فرآیند‌هایی نظیر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و یا حتی جوشکاری با کمک تغییر فرم پلاستیک شود. تمامی این پارامترها می‌تواند در قیمت تمام شده یک محصول جوشکاری شده، مثلا قیمت لوله، تاثیر گذار باشند.


لحیم‌کاری سخت (Brazing)

لحیم کاری سخت زیر گروه یا زیر طبقه‌ای از جوشکاری است که در آن اجزای اتصال تا دمایی مناسب در حضور فیلری که نقطه ذوبی بالای 450 درجه سانتی گراد و زیر دماهای انجماد کامل مواد پایه دارد، گرم می‌شود. این سبب به جریان افتادن فیلر تحت عمل تر شدن و نیروی جذب موئینگی می‌شود.


لحیم‌کاری نرم (Soldering)

تفاوت عمده لحیم کاری نرم با لحیم کاری سخت در این است که، دمای ذوب فیلر، پایین‌تر از 450 درجه سانتی گراد می‌باشد. به دلیل این نقطه ذوب پایین، برای انجام لحیم کاری نرم به دمای بالایی نیاز نداریم و به تبع آن، هزینه تجهیزات آن به شدت پایین‌تر است به طوری که به راحتی در کارگاه‌های کوچک قابل انجام می‌باشد.


الکترود جوشکاری

الکترود یکی از مهم‌ترین عوامل در بیشتر فرآیندهای جوشکاری می‌باشد. الکترود در دو گروه عمده مصرفی و غیر مصرفی وجود دارد. الکترود مصرفی به این صورت است که در حین فرآیند جوشکاری، با اعمال ولتاژ رفته رفته ذوب شده و به حوضچه مذاب اضافه می‌شود این فرآیند تا انتهای الکترود ادامه پیدا می‌کند و سپس الکترود جدید جایگزین می‌شود. به منظور حذف و یا به حداقل رساندن زمان تعویض الکترود، در بسیاری از انواع جوشکاری، از کلاف سیم به عنوان فلز پر کننده استفاده می‌شود.

الکترود جوشکاری


در الکترودهای غیر مصرفی، الکترود جنبه تامین حرارت برای برقراری اتصال چه به صورت خط جوش و چه به صورت خال جوش را دارد. لازم به ذکر است که انتخاب الکترود مناسب، متناسب با شرایط جوشکاری و استانداردهای موجود امری بسیار مهم است که باید توسط متخصصین امر انجام شود.


جوشکاری اکسی استیلن (Oxyacetylene Welding)

جوشکاری اکسی استلين جزء فرآیندهای جوشکاری ذوبی است که در آن گاز سوختی با اکسیژن  می سوزد. به طور کلی می‌توان گفت، جوشکاری اکسی استیلن یکی از زیرمجموعه‌های جوشکاری OFW است که شامل هر فرآیند جوشکاری است که در آن منبع حرارتی جوشکاری،  ناشی از احتراق شیمیایی گاز سوختی با اکسیژن است. لازم به ذکر است، این فرایند گارماده می‌باشد و استفاده از کلاه و تجهیزات ایمنی پیش از خوشکاری الزامی است.

جوشکاری اکسی استیلن


در حالیکه از گاز طبیعی اتان، پروپان، پروپیلن، بوتان و دیگر گازهای هیدروکربنی یا حتی هیدروژن می‌توان برای جوشکاری استفاده کرد، جوشکاری اکسی استیلن که از گاز استیلن به عنوان گاز سوختی استفاده می‌کند، بخاطر دمای شعله بالایش ( انرژی حرارتی متمرکز ترش) متداول‌ترین فرایند این دسته به شمار می‌رود.


جوشکاری قوس الکتریکی (Arc Welding )

فرآیندهای جوشکاری ذوبی که از قوس الکتریکی بعنوان منبع حرارتی استفاده می‌کنند، فرآیندهای جوشکاری قوسی نامیده می‌شوند. فرآیندهای زیادی این منبع را بکار می‌برند، زیرا حرارت ذوب به طور موثری می‌تواند ایجاد، متمرکز و کنترل شود.
قوس در جوشکاری بین الکترود و قطعه کار با قطب‌های مخالف ایجاد می‌شود. قوس شامل الکترون‌های منتشر شده حرارتی و یون‌های مثبتی از الکترود و قطعه کار می‌باشد. در واقع، قوس جوشکاری، نقش یک هادی الکتریکی را بازی می‌کند که انرژی الکتریکی را به حرارتی تبدیل می‌کند.


محافظت از خط جوش

فرآیند جوشکاری قوسی چه از الکترود مصرفی و چه از الکترود غیر مصرفی استفاده کنند، به محافظت نیاز دارند. حفاظت جوش به وسیله گازی از نظر شیمیایی خنثی یا غیر اکسیدی که از تجزیه پوشش روی الکترود یا فلاکس داخل آن، یا از منبع گازی خنثی خارجی (برای مثال، سیلندر تحت فشار) برای همه فرایندهای با الکترود غیر مصرفی و بسیاری از فرایندهای با الکترود مصرفي الزامی است. این حفاظت برای جلوگیری از اکسایش:

۱- فلز پرکننده مذاب حين انتقال به قطعه کار برای ایجاد جوش
۲- حوضچه جوش ذوب شده،
و ۳- فلز بسیار داغ تازه منجمد شده می‌باشد.
گازهای محافظ (از هر منبعی) بوسیله دور هم جمع کردن الکترون‌ها و یون‌های مثبت اضافی به پایداری قوس کمک می‌کنند.


مزایای جوشکاری

بدون شک مهم‌ترین مزیت جوشکاری به وجود آوردن یکپارچگی سازه‌ای است که اتصالاتی با کارآیی بسیار بالایی را ایجاد می‌کند. استحکام اتصالی که بوسیله جوشکاری و به طور پیوسته ایجاد می‌شود به آسانی می‌تواند به استحکام ماده پایه نزدیک شده یا حتی از آن عبور کند. از این رو، جوشکاری در ساختمان سازی برای اتصال انواع میلگرد، تیرآهن و یا قوطی پروفیل مورد استفاده قرار می‌گیرد.
 مزیت دیگر جوشکاری، محدوده وسیع فرایندها و روش‌هایی است که می‌توانند انتخاب و تنوع وسیعی از موادی نیز که می‌توانند جوشکاری شوند.
 فرآیندهای جوشکاری می‌توانند به صورت دستی، نیمه اتومات و حتی تمام اتومات انجام شوند. برخی از فرآیندهای جوشکاری، قابلیت پرتابل بود و حمل آسان را دارند و می‌توان از این حسن برای تعمیر قطعات در محل و بدون نیاز به جداسازی اقدام نمود.


معایب جوشکاری

نخستین عیب بزرگ جوشکاری آن است که مانع جداسازی و دمونتاژ می‌شود در واقع می‌توان اینگونه گفت که اتصالات ناشی از جوشکاری، عمدتا اتصالات دائمی هستند و در صورت نیاز به تفکیک دائمی اجزا، استفاده از جوشکاری مناسب نبوده و انواع دیگر اتصالات نظیر پیچ و مهره اهمیت پیدا می‌کنند.
 عیب عمده دوم بسیاری از فرآیندهای جوشکاری آن است که نیاز به حرارت در تولید بسیاری از جوش ها دارند که به ریزساختار ماده پایه آسیب رسانده و خواص آن را تنزل می‌دهد.

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.