انواع جوشکاری - استوارسازان

انواع جوشکاری

انواع روش‌های جوشکاری

انواع جوشکاری عبارتند از:

جوشکاری فشاری، جوشکاری آهنگری، جوشکاری مقاومتی، جوشکاری نقطه‌ای، جوش قرقره ای یا درز جوش، جوش سر به سر، جوشکاری فلش، جوشکاری به روش اولتراسونیک، جوشکاری اصطکاکی، روش جوش سرد، جوشکاری با گاز (اکسی استیلن)، جوش برنج یا زرد جوش، جوش ترمیت، جوشکاری لیزری، جوشکاری قوس الکتریکی و لحیم کاری سخت.

انواع جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکش‌دار

این روش اولین بار با استفاده از الکترودهای کربنی و پس از آن با الکترود فولادی انجام پذیرفت.

در هر دو حالت قوس الکتریکی بین الکترود کربنی یا فولادی با قطعه کار ایجاد شد.

به علت ناپایداری قوس الکتریکی و عدم کیفیت نهایی جوش حاصل از این روش، مواد پدیده‌های جدیدی این روش را تکمیل کرد؛ به طوری که الکترودهای پوشش‌دار با ترکیب پوشش و مغزی متفاوت جایگزین الکترودهای اولیه گردید.

وجود پوشش روی الکترود به کیفیت نهایی جوش و حفاظت از منطقه جوش در برابر عناصر مضر در هوا (مثل اکسیژن) کمک می‌کند.

اصول اولیه این روش، عبور جریان الکتریسیته از دو فلز هادی توسط یک دستگاه مولد یا مبدل برق است.

هرگاه دو فلز هادی (الکترود و قطعه کار) در یک فاصله معین نسبت به یکدیگر نگه داشته شوند با عبور جریان برق، قوس الکتریکی برقرار می‌شود که دارای انرژی و حرارت بسیار بالایی است.

این انرژی، الکترود و قطعه کار را ذوب کرده و باعث اتصال دو قطعه می‌شود.

روش جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی به علت مزایایی چون سادگی، ارزانی، قابلیت انعطاف‌پذیری هنگام کار، کاربردهای فراوانی در صنعت دارد و به عنوان عمومی‌ترین روش جوشکاری شناخته می‌شود.

در مقابل این مزایا، این روش محدودیت‌هایی نیز دارد که در مواقع کاربرد باید مدنظر قرار گیرد:

١- کیفیت پایین جوش در مقایسه با دیگر روش‌ها

۲- نرخ رسوب پایین و در نتیجه راندمان کم جوشکاری

٣- وابستگی شدید به مهارت جوشکار

۴- وجود سرباره بر روی جوش نهایی، به علت خاصیت جذب رطوبت سرباره

۵- زمان‌بر بودن فرآیند

شکل (۱): یک جوشکار را با تجهیزات کامل، در حال جوشکاری نشان می‌دهد.

جوشکاری با تجهیزات کامل - انواع جوشکاری استوارسازان

جوشکاری قوس فلزی با الکترود روکش‌دار

در جوشکاری قوس فلزی با الکترود پوشش‌دار (Shielded Metal ArcWelding) بین یک الکترود روکش‌دار و قطعه کار، قوس الکتریکی ایجاد می‌گردد، در نتیجه حرارت لازم برای ذوب فلز پایه والکترود تأمین می‌شود.

در این فرآیند از مکانیسم فشار استفاده نمی‌شود.

وظیفه محافظت از حوضچه مذاب بر عهده پوشش الکترود می‌باشد که این پوشش، هنگام جوشکاری، در اثر حرارت تجزیه شده و به صورت سرباره و گاز از فلز جوش محافظت می‌کند.

جوشکاری قوس فلزی محافظت شده، فرایندی است با بیشترین کاربرد، به ویژه برای جوش‌های کوتاه در پروسه تولید و نگهداری و تعمیرات بوده و برای ساختارهای کارگاهی نیز مناسب می‌باشد.

مزایای فرآیند جوشکاری با قوس الکتریکی:

  • دارای تجهیزات نسبتاً ساده، ارزان و قابل حمل است.
  • حفاظت از فلز پر‌کننده و فلز جوش، در برابر اکسایش مضر در جریان جوشکاری، به عهده الکترود پوشش‌دار می‌باشد.
  • حفاظت گازی کمکی یا روانساز دانه‌ای، مورد نیاز نمی‌باشد.
  • این فرآیند در مقابل باد و کوران نسبت به فرآیندهای جوشکاری قوسی، محافظت شده گازی، دارای حساسیت کمتری است.
  • می‌توان آن را در فضاهایی با دسترسی کمتر به کار برد.
  • این فرآیند برای بیشتر فلزات و آلیاژهای معمولی مناسب است.

محدودیت‌های فرآیند جوشکاری با قوس الکتریکی:

  • فلزات زودگداز مانند سرب، قلع، روی و آلیاژهای آنها به علت حرارت شدید قوس، در این فرآیند جوشکاری نمی‌شوند.
  • این فرآیند برای فلزات واکنش‌گر از قبیل تیتانیوم، تانتالیوم و نیوبیوم به علت کافی نبودن حفاظت از آلودگی اکسیژنی جوش، مناسب نیست.
  • الکترودهای روکش‌دار به طول‌های mm۲۳۰ الى mm۴۶۰ تولید می‌شوند.
    از آنجا که اول قوس زده می شود؛ لذا جریان از تمامی طول قوس عبور می‌کند.
    بنابراین مقدار جریانی را که می‌توان به کار برد، توسط مقاومت الکتریکی سیم مغزه، محدود می‌گردد.
  • آمپراژ باعث گرم شدن بیش از حد الكترود و شکستن پوشش آن می‌گردد.
    این امر به نوبه خود مشخصات قوس و حفاظت مربوطه را تغییر می دهد.
    به علت همین محدودیت، نرخ‌های رسوب معمولاً کمتر از فرآیندهایی از قبیل جوشکاری قوس فلزی (GMAW) است.
  • چرخه کار اپراتور و نرخ‌های رسوب کلی الکترودهای روکش‌دار، معمولاً کمتر از فرآیندهای الکترود یکسره، نظیر جوشکاری قوسی توپودری (FCAW) است.
    این امر به این علت است که الکترودها را تا حداقلی از طول آن می‌توان به کار برد.
    هنگامی که به آن طول رسید، جوشکار باید الکترود مصرف نشده را دور ریخته و الکترود جدیدی در انبر قرار دهد.
  • یکی دیگر از محدودیت‌های این فرآیند، محل تعويض الكترود است که در آن برخی عیوب در بدن می شوند.

انواع جوشکاری با گاز سوختنی یا جوشکاری اکسی استیل

در روش جوشکاری با قوس الکتریکی، منبع تولید حرارت جریان الکتریسیته یا به طور دقیق قوس الکتریکی بود اما در این روش از سوختن یا ترکیب شدن یک گاز سوختنی مانند استیلن با اکسیژن حرارتی تولید می‌شود که از آن برای ذوب دو لبه کار و اتصال آنها استفاده می‌شود.

محافظت از حوضچه مذاب در این روش با شعله است.

جوشکاری با گاز سوختنی - اوناع جوشکاری - استوارسازان

   جوشکاری با گاز سوختنی                   تجهیزات مختلف جوش

تعریف جوشکاری با گاز:

همان گونه که از اسم آن پیداست منابع حرارتی لازم جهت جوشکاری با گاز، از طریق فعل و انفعال شیمیایی ناشی از سوختن دو گاز متفاوت تأمین می‌گردد.

در جوشکاری با شعله و حرارت ناشی از فعل و انفعال شیمیایی بین گاز اکسیژن و یک گاز دیگر، این گاز می‌تواند استیلن، هیدروژن، بوتان پروپان باشد اما به دلیل مزایایی که گاز استیلن نسبت به سایر گازها دارد بیشتر از گاز استیلن به عنوان گاز سوختنی استفاده می‌گردد.

بنابراین موضوع مورد بحث ما گاز اکسیژن و گاز استیلن است که در ابتدا گاز اکسیژن و سپس گاز استیلن را بررسی می‌کنیم.

گاز اکسیژن:

گازی است بی رنگ و بی بو که نمی‌سوزد ولی موجب سوختن می‌گردد، به طوری که اگر یک کبریت نیم افروخته را در داخل ظرف محتوی گاز اکسیژن ببریم شعله‌ور می‌شود.

کپسول‌های اکسیژن سیاه رنگ و خروجی آنها رزوه راستگرد دارند.

رنگ شیلنگ‌هایی که اکسیژن را به مشعل می‌رسانند آبی است.

اندازه‌های معمول کپسول اکسیژن عبارتند از ۳۴۰۰، ۵۳۰۰ و ۶۸۰۰ لیتر که اکسیژن با فشار حداکثر ۱۷۰ بار در آن نگهداری می‌شود.

طرز تهیه اکسیژن:

در صنعت، اکسیژن را به دو طریق تهیه می‌کنند، یکی از طریق هوا و دیگری از تجزیه آب.

روش تقطیر هوا:

در روش تقطیر هوا، از هوای معمولی که برای تنفس استفاده می‌کنیم اکسیژن می‌گیرند، هوای الطاف ما حدوداً متشکل از ۲۱% اکسیژن و ۷۵% ازت و بقیه گازهای سبک مثل نئون، کریپتون، گزنون و گازهای سبک دیگر است، از همین هوا اکسیژن لازم را به روش تقطیر بدست می‌آورند.

برای این کار نخست تصفیه هوا انجام می‌گیرد تا حتی‌الامکان اکسیژن خالص بدست آید، سپس هوای حاصل را سرد و فشرده کرده و تبدیل به مایع می‌نمایند.

مجدداً هوای مایع را به اکسیژن و ازت تجزیه می‌کنند.

بعد اکسیژن مایع را تبخیر نموده و در مخازن گاز انبار می‌کنند و بالاخره گاز را به وسیله کمپرسورها متراکم می‌کنند و با تصفیه مجدد، در کپسول‌های فولادی پر می‌کنند.

گاز استیلن:

یکی دیگر از گازهای مورد استفاده در جوشکاری باید گاز سوختنی باشد.

گاز سوختنی باید دارای خواص زیر باشد:

  • در موقع سوختن حرارت زیادی تولید نماید. (ارزش حرارتی آن بالا باشد).
  • با اکسیژن به سرعت ترکیب شود و بسوزد.
  • هنگام سوختن از ترکیب اکسیژن با فلز ذوب شده (به اصطلاح علمی اکسیده شدن فلز) جلوگیری نماید.
  • پس از سوختن پس مانده‌ای از خود باقی نگذارد.
  •  تهیه آن حتی‌الامکان ساده و ارزان باشد.

چون گاز استیلن همه خواص ذکر شده را داراست، بنابراین بهترین گاز سوختنی محسوب می‌گردد.

جهت تهیه آن از کلسیم کاربید استفاده می‌کنند.

یک کیلو کاربید ۲۵۰ تا ۳۰۰ لیتر گاز استیلن تولید می‌کند.

برای تهیه استیلن یا به طور مستقیم از ژنراتورهای کوچک استفاده می‌کنند و یا توسط ژنراتورهای بزرگ تولید و در کپسول‌های فولادی پر می‌کنند و سپس به مصرف می‌رسانند.

رنگ بدنه کپسول استیلن سیز یا قهوه ای است و بلندی آن کمتر از کپسول اکسیژن می‌باشد.

شیرهای آن رزوه چپ‌گرد دارند و شیلنگ های متصل به آن قرمز رنگ می‌باشد.

برای تسهیل در تشخیص کپسول‌های اکسیژن و استیلن، اتصالات کپسول استیلن را پخ‌دار یا شیاردار می‌سازند.

اندازه معمول این کپسول‌ها ۲۸۰۰ و ۵۴۰۰ لیتر است و در آنها استیلن حل شده با فشار  ۱۵ بار نگهداری می‌شود.

کف سیلندرهای استیلن تو رفته است و به دلایل ایمنی باید آن سرپا نگهداشت.

زیرا استن موجود در سیلندر نباید وارد رگولاتور یا مشعل شود، در غیر این صورت ممکن است انفجار رخ دهد.

این روش برای جوشکاری ورق‌ها و لوله‌های نازک فولادی و تعمیرکاری روی قطعات کار کرده کاربرد دارد.

به طور کلی با استفاده از خصوصیات شعله، مشعل را می‌توان با توجه به موارد زیر تنظیم نمود:

  1. شعله خنثی
  2. شعلة احیاء کننده
  3. شعله اکسید کننده

نسبت حجمی گاز C²H²، به گاز 0²، احیایی، خنثی یا اکسید کننده بودن شعله را تعیین می‌کند.

شعله خنثی:

 مخروط داخلی منطقه‌ای است که احتراق اوليه و واکنش شیمیایی بین اکسیژن و استیلن در آن جا اتفاق می‌افتد.

شعله خنثی - انواع جوشکاری - استوارسازان

شعله خنثی

گرمای این مرحله، در حدود دو سوم گرمای کل فرایند را تأمین می‌کند.

بنابراین گرمای ناشی از مرحله دوم احتراق، یک سوم کل گرمای تولیدی است.

ناحیه‌ای که احتراق ثانویه یا همان مرحله دوم در آن رخ می‌دهد، حلقۀ خارجی با پوشش حفاظتی نامیده می‌شود.

می‌توان از شعله خنثی برای جوشکاری گازی اکثر فلزات استفاده کرد.

شعله احیایی یا کربوره کننده:

شعله احیایی - انواع جوشکاری - استوارسازان

شعله احیایی

به دلیل کم بودن مقدار اکسیژن در برابر استیلن، احتراق استیلن به طور کامل انجام نمی‌شود؛ بنابراین یک شعله مایل به سبز، بین ناحیه مخروطی داخلی و پوشش حفاظتی ایجاد می‌شود که مشخص کننده احیایی بودن شعله است.

این شعله برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم مناسب است؛ چون آلومینیوم به راحتی اکسید می‌شود.

همچنین برای جوشکاری گازی فولادهای پرکربن، از شعله احیایی استفاده می‌شود، چرا که در صورت ازدیاد مقدار اکسیژن، کربن موجود در فولاد اکسیده شده و گاز CO تولید می شود. گاز CO منجر به تولید تخلخل در فلز جوشکاری شده می‌گردد.

شعله اکسید کننده:

شعله اکسید کننده - انواع جوشکاری - استوارسازان

شعله اکسید کننده

  • مزایا: سادگی فراآیند، ارزانی، قابل حمل بودن وسایل.
  • محدوده کاربرد: ورق‌های نازک 0.8mm تا 1.5mm
  • محدودیت‌ها: باقیماندن روان‌ساز لابه لای درزها و تسریع خوردگی و سرعت کم قطعات بالاتر از 2.5mm را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت با این روش جوش نمی‌دهند.

جوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز محافظ

این روش یک فرآیند جوشکاری ذوبی بوده که حرارت لازم برای اتصال از طریق قوس الکتریکی بین الکترود تنگستنی (مصرف نشدنی) و سطح کار ایجاد می‌شود.

این روش جوشکاری بهترین، دقیق‌ترین و قابل کنترل‌ترین روش جوشکاری دستی است.

در تشریح روش جوش با قوس الکتریکی عنوان شد که محافظت از جوش و حوضچه مذاب، هم چنین تصفیه و کنترل سر شدن جوش به عهده روپوش الکترودی بود.

بر خلاف آن دو روش، محافظت از جوش توسط جریان گازهای خنثی انجام می‌شود.

این گازها معمولاً هلیم و آرگون می‌باشد که با خروج از سر نازل به محل جوشکاری هدایت شده و هوا و ناخالصی‌های اطراف جوش را پس زده و به طور دائم محیط خنثی و تمیزی را حول حوضچه مذاب ایجاد می‌کند.

سیستم کامل جوش - انواع جوشکاری - استوارسازان

سیستم کامل جوش GTAW

روش جوشکاری زیر پودری

جوشکاری زیر پودری یکی از فرآیندهای جوشکاری قوسی با نرخ رسوب بالاست که در صنایع مختلف به ویژه برای جوشکاری مخازن تحت فشار، دیگ‌های بخار، مخازن ذخیره، لوله‌های قطور به صورت طولی و کشتی‌سازی کاربرد دارد.

در این روش همانند روش قوس الکتریکی و الکترود دستی، حفاظت از جوش توسط مواد پوشش انجام می‌شود با این تفاوت که پوشش به شکل پودر یا Flux، جدا از الکترود بر روی مسیر جوشکاری ریخته می‌شود.

این مواد همانند پوشش الکترودها از مواد معدنی ساخته می‌شوند.

این روش برای جوشکاری ورق‌های ضخیم مناسب است.

با استفاده از جوشکاری زیر پودری می‌توان از ورق ۱ میلیمتر به بالا را جوشکاری کرد، هیچ محدودیتی برای جوشکاری ضخامت‌های بالا وجود ندارد.

جوشکاری زیر پودری به صورت نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش جوشکاری قوس الکتریکی گاز محافظ و الکترود مصرفی

اصول اولیه این روش همانند روش TIG است، به این معنی که محافظت از حوضچه جوش توسط گاز خنثی آرگون، هلیم و CO² انجام می‌شود.

اما دارای یک تفاوت اصلی است و آن کاربرد الکترود مصرفی به جای الکترود تنگستن است.

الکترود مصرفی که معمولاً توسط قرقره‌های مخصوص به صورت مداوم تأمین می‌شود توسط غلتک‌های پیشران جهت قوس الکتریکی به محل جوش هدایت می‌شود.

فرآیند جوشکاری قوسی توپودری

این فرایند شباهت زیادی به فرآیند GMAW دارد با این تفاوت که در فرایند FCAW از الکترود لوله‌ای و توپی که داخل آن از پودر پر شده استفاده می‌شود.

در این فرایند دو نوع الکترود کاربرد دارد، در نوع اول فلاکس داخل الكترود برای محافظت از جوش کافی است اما در نوع دوم برای محافظت از جوش، از گاز خنثی هم استفاده می‌شود.

این فرآیند اغلب در جوشکاری فلزات آهنی شامل فولادهای کربنی و فولادهای زنگ نزن به کار می‌رود.

بعضی از الکترودهای مخصوص فولاد زنگ نزن از یک تیوپ فولاد کربنی ساخته شده که عناصر آلیاژی مثل کروم و نیکل از طریق پودر داخلی الکترود تأمین می‌شود.

جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای

بر خلاف روش‌هایی که تاکنون درباره آنها بحث شد و در آنها عامل حرارت باعث ذوب و اتصال دو قطعه به یکدیگر می‌شد در این روش علاوه بر عامل حرارت، عامل فشار هم به اتصال کمک می‌کند.

همانند چهار روش اول حرارت توسط جریان الکتریسیته تولید می‌شود.

اساس این روش به شرح زیر است:

فلزات به دلیل مقاومت الکتریکی ذاتی خود، در اثر عبور جریان الکتریکی، گرم شده و حتی اگر جریانی قوی از آنها عبور کند به حالت ذوب می‌رسند.

حال اگر دو فلز بر روی هم قرار گیرند مقاومت الکتریکی در محل اتصال آنها بیشتر خواهد شد.

در این حالت اگر جریان الکتریکی از دو قطعه عبور داده شود، حرارت ایجاد شده در محل اتصال قطعات را ذوب خواهد کرد.

در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای، جریان الکتریکی از طریق دو الکترود به دو قطعه منتقل می‌شود.

ابتدا عبور جریان در محل اتصال دو قطعه را درست در زیر الکترودهای مسی ذوب کرده و سپس با فشار وارده از طرف الکترودها دو قطعه به یکدیگر متصل می‌شوند.

در پایان جوشکاری، در محل عملیات، دایره سیاه رنگی بر روی قطعه می‌ماند که همان محل اتصال بوده و به آن دکمه می‌گویند. {مانند جوشکاری اتصالات برشی گلمیخ‌ها در سیستم تابليه پل‌های فولادی جهت تأمین مقاومت برشی لازم بین مواد دال بتنی رویه و شاهتیرهای فولادی عرشه پل}.

به طور کلی فرآیند جوشکاری مقاومتی یکی از بهترین روش‌های اتصال ورق‌های نازک است که دارای سرعت تولید خوبی می‌باشد.

جوشکاری الکترو اسلگ

در جوشکاری الکترو اسلگ (Electro Slag Welding) الكترود به صورت یک سیم برهنه بوده و هم نقش فیلرمتال یا همان فلز پرکننده را دارد و هم عامل انتقال جریان الکتریسیته در فرآیند می‌باشد.

سرباره مورد نیاز، با توجه به نوع مواد، طراحی شده و قبل از شروع فرآیند باید وارد سیستم شود، این در حالی است که در فرآیند ریخته‌گری، سرباره به واسطه انجام واکنش ایجاد می شود.

دو قطعه‌ای که قرار است به هم جوش داده شوند درون محفظه‌ای آبگرد به نام کفشک قرار داده می‌شوند؛ در شروع فرآیند ابتدا یک قوس الکتریکی کوتاه مدت بین الکترود و پایه پشت‌بند قطعات، برقرار می‌شود.

این قوس باعث ایجاد حوضچه مذاب اولیه می‌شود.

اما در ادامه فرآیند، قوس وجود ندارد و به واسطه مقاومت سرباره در برابر عبور جریان الکتریکی، حرارت لازم برای ذوب تأمین می‌گردد.

جوشکاری الکترو اسلگ - انواع جوشکاری - استوارسازان

جوشکاری الکترو اسلگ

نکاتی در مورد جوشکاری الکترو اسلگ:

جریان الکتریکی مورد نیاز در این فرآیند، جریان مستقیم (DC) بوده و فیلرمتان یا همان الکترود، قطب مثبت می‌باشد.

  • الکترود وارد منطقه مذاب و فلاکس غوطه‌ور در محفظه می‌شود، بنابراین وقوع جوشکاری قابل دیدن نیست.
  • در این فرآیند، جوشکاری در موقعیت عمودی انجام می‌شود.
  • در این روش، سرباره در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت از خود نشان می‌دهد و این امر منجر به تولید حرارت در سیستم می‌شود.
  • مقاومت سرباره باید تا حدی باشد که هم خود سرباره مذاب باقی بماند و هم الکترود و قطعه ذوب شوند.
  • همچنین سرباره نقش پوشش حوضچه مذاب را بازی کرده و مانع از نفوذ گاز به فلز مذاب می‌گردد.
  • سرباره در ابتدای فرآیند به صورت دانه‌های ماش است.
  • سرباره باید در حالت مذاب هادی جریان الکتریسیته باشد.

ویژگی‌های سرباره در جوشکاری الکترو اسلگ:

  • مقاومت الکتریکی آن می‌بایست تا حدی باشد که حرارت مورد نیاز برای انجام فرآيند تامین شود.
  • ویسکوزیته سرباره بسیار مهم است.
    اگر ویسکوزينه کم باشد، سرباره از درزهای محفظه نشت می‌کند.
    اگر بالا باشد، مانع از انتقال حرارت مناسب به ديواره‌ها می‌شود و توزیع دما در سرباره یکنواخت نخواهد بود.
    در مرز مشترک سرباره و فلز تصفیه رخ می‌دهد که با بالا بودن ویسکوزیته این عمل مختل می‌شود.
  • خصوصیات و ویژگی‌های متالورژیکی سرباره باید در یک محدوده دمایی معین، تقریباً ثابت باشد.

مزایا و محدودیت های جوشکاری الکترو اسلگ:

  • سرعت بالای رسوب‌گذاری (تبدیل مذاب به فلز جوش)
  • جوشکاری در یک پاس انجام می‌شود.
  • به دلیل عدم وجود قوس الکتریکی، پاشش مذاب وجود ندارد.
  • معمولاً در این فرآیند پیش گرم کردن قطعات مورد نیاز نیست.
    این مسئله باعث صرفه جویی در هزینه‌ها می‌گردد.
  • سرباره موجود در بالای فلز مذاب باعث تمیز ماندن مذاب شده، لذا کیفیت فلز رسوب گذاری شده در این فرآیند بالاست.
    برای مثال وجود گوگرد و فسفر در فولاد منجر به کاهش شدید چقرمگی می‌شود.
    می‌توان از طریق سرباره در جوشکاری الکترواسلگ این دو عنصر مضر را از فولاد یا حتی‌الامکان از ناحیه جوش جداسازی کرد.
  • مصرف فلاکس در این روش مقرون به صرفه است.
    به ازای هر 20kg فلز جوش، 1kg فلاکس مورد نیاز است.
  • مدل جوش و مدل انجماد در این روش تقریبا متقارن است.
    بنابراین اعوجاج در قطعه حداقل می‌شود.

محدودیت‌ها:

  • این روش فقط برای فولادهای ساده کربنی و کم آلیاژی و برخی از فولادهای زنگ نزن کاربرد دارد.
    به طور مثال از این روش نمی‌توان برای جوشکاری آلومینیوم استفاده کرد.
    معمولاً قطعات آلومینیومی ضخامت کمی دارند و در این فرآیند برای یک پاس جوش حداقلی از ضخامت لازم است.
  • اتصال باید به صورت عمودی باشد، لذا از این فرآیند نمی‌توان برای سایر موقعیت‌های جوشکاری استفاده کرد.
  • با شروع فرآیند، حتما می‌بایست آن را به انتها رساند و نمی شود کار را از نیمه رها کرد.
  • برای ضخامت‌های کمتر از ۲Cm مناسب نیست.
  • این تکنیک برای جوشکاری قطعات با اشکال پیچیده مناسبی نیست.
  • محدوده ولتاژ مورد نیاز (55 – 30) و آمپراژ (1000 – 750) و نوع جریان مستقیم متداول است.

جوشکاری درزی

جوشکاری مقاومتی درزی، فرآیندی است که در آن به وسيله مقاومت فلزات با اعمال جریان و فشار غلتک‌هایی، دو سطح فلز را گرم و حتی به حالت مذاب می‌رسانند و باعث اتصال آنها به هم می‌شوند.

در این نوع جوشکاری عوامل فشار، جریان، خواص فیزیکی فلز، تمیزی سطوح فلز و الکترودها و زمان جوشکاری روی کیفیت جوشکاری مؤثرند.

جوشکاری درزی - انواع جوشکاری - استوارسازان

جوشکاری درزی

جوشکاری اصطکاکی

در این روش به جای استفاده از انرژی الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیاز ذوب فلزات از انرژی امکانیکی استفاده می‌گردد.

به این ترتیب که یکی از دو قطعه که با سرعت در حال دوران است به قطع دوم که ثابت نگه داشته شده تماس داده می‌شود.

در اثر اصطکاک بین دو قطعه و تولید حرارت، محل تماس دو قطعه ذوب شده و لبه‌های تحت فشار با حرارت در همدیگر له می‌شوند.

جوشکاری اصطکاکی - انواع جوشکایر - استوارسازان

جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی دورانی

جوشکاری اصطکاکی دورانی که طی آن یک قطعه در برابر پیشانی قطعه دیگر دوران می‌کند از متداول‌ترین فرآیند است که انواع محورهای فولاد کربنی و محورهای فرعی بدین شیوه مونتاژ می‌شوند.

از این فرآیند برای تولید شفت‌های محرک، سوپاپ موتور، محور فرمان و میل کمک فنر استفاده می‌شود.

قابلیت این نوع جوش در اتصال مواد ناهم جنس است، بدین معنی که می‌توان بدنه و سرسوپاپ را از مواد متفاوتی که مناسب سیکل کاری و حرارتی آنهاست، ساخت.

جوشکاری اصطکاکی دورانی - انواع جوشکاری - استوارسازان

جوشکاری اصطکاکی دورانی

جوشکاری التراسونیک

جوشکاری التراسونیک (Ultrasonic Welding) علاوه بر اتصال قطعات پلاستیکی، برای اتصال فلزات به پلاستیک‌ها و مغزی دادن فلز در داخل پلاستیک پس از قالب‌گیری و اتصال مواد غير هم جنس به یکدیگر، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در جوشکاری التراسونیک، با قراردادن قطعات در معرض حرکت ارتعاشی با فرکانس ثابت در حدود (۴۰-۱۰) کیلوهرتز، حرارت تولید می‌شود.

دامنه این حرکت ارتعاشی عموماً بين (۴۰-۲۰) میکرومتر تغییر می‌کند.

در این روش ولتاژ و فرکانس توسط یک منبع نیرو افزایش داده می‌شود.

خروجی آن به یک مبدل ترانسدیوسر (Transducer) متصل می‌گردد.

ترانسدیوسر شامل یک یا چند لایه از صفحات پیزوالکتریک است که در بین چند قطعه فلزی قرار گرفته که با برقراری ولتاژ در دیسک پیزوالکتریک، ارتعاشاتی به صفحات تبدیل فلزی منتقل می‌گردد.

جوشکاری التراسونیک - انواع جوشکاری - استوارسازان

اجزای یک ماشین جوشکاری التراسونیک

در واقع خاصیت این صفحات پیزوالکتریک آن است که انرژی الکتریکی را به ارتعاش تبدیل می‌کند.

بعد از ایجاد ارتعاشات در مبدل، امواج تولیدی به یک تقویت کننده (Booster) منتقل می‌شوند تا دامنه به آنها افزایش داده شود.

در نهایت امواج تقویت شده از طریق یک دماغه یا سونوترود (Sonotrode) به قطعه هدایت می‌شود.

مطابق شکل فوق، سه جزء مبدل، تقویت کننده، دماغه و ستون التراسونیک نامیده می‌شوند که حین جوشکاری به صورت عمودی نگه داشته شده و نوک دماغه با یکی از قطعاتی که قرار است جوش داده شود، تماس دارد.

مزایا و محدودیت‌های این روش عبارتند از:

راندمان بالا، تولید بالا با قیمت پایین، سهولت در اتوماسیون، سرعت جوش بالا، تمیز بودن آن.

مهم‌ترین محدودیت این روش، محدودیت در انرژی اعمال شده و کوچک بودن عرض شیپوره است (کمتر از mm۲۵۰)، در نتیجه طول جوشی که به وجود می‌آید کوچک است.

موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک‌ها:

جوشکاری یک اتصال ساده، جاسازی یک قطعه در قطعه‌ای دیگر همراه با اتصال بین آن دو، جوش نقطه‌ای ورق‌ها و صفحات پلاستیکی صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد.

{ استفاده در صنعت بسته‌بندی – استفاده در صنعت اتومبیل سازی – استفاده در صنعت پزشکی – استفاده در صنعت اسباب بازی – صنایع مرتبط دیگر}

جوشکاری با پرتوالکترونی

فرآیند جوشکاری با پرتوالکترونی یک فرآیند اتصال ذویی است که طی آن قطعه کار توسط جریانی متراکم از الکترون‌های دارای سرعت بالا بمباران شده و کل انرژی جنبشی الکترون‌ها در اثر برخورد با قطعه کار به حرارت تبدیل می‌شود.

این حرارت پس از دو لبه‌های دو قطعه موجب اتصال آنها به یکدیگر می‌شود.

این جوشکاری معمولاً در یک محفظه خلاء با استفاده از یک سیستم تولید و تمرکز پرتوالکترونی انجام می‌شود.

این فرآیند جوشکاری برای اولین بار در ساخت بدنه هواپیماهای جنگنده استفاده شد.

جوشکاری با پرتو الکترونیکی - انواع جوشکاری - استوارسازان

جوشکاری با پرتو الکترونی

جوشکاری با لیزر

در این روش از پرتوی لیزر برای جوشکاری استفاده می‌شود.

در جوشکاری لیزری دانسیته انرژی فراهم شده، بسیار بیشتر از جوشکاری با دیگر فرآیندها است.

از لیزرهای مختلفی مانند (زر گاز کربنیکی) یا لیزر یاقوت برای جوشکاری می‌توان استفاده کرد.

دقت شود که انرژی پرتو، آن قدر زیاد نباشد که باعث تبخير فلز شود.

جوشکاری با لیزر - انواع جوشکاری - استوارسازان

جوشکاری با لیزر

جوشکاری و برشکاری با استفاده از اشعه لیزر از روش‌های نوین جوشکاری بوده که در دهه‌های اخیر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته و امروزه به دلیل کیفیت، سرعت و قابلیت کنترل آن به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می‌شود.

به وسیله متمرکز کردن اشعه لیزر فلز یک حوضچه مذاب تشکیل شده و عملیات جوشکاری انجام می‌شود.

جوشکاری با پلاسما

این عبارت مخفف (Plasma Arc Welding) است که در زبان فارسی جوشکاری پلاسما نامیده می‌شود.

اصطلاح پلاسما به گاز یونیزه گفته می‌شود، به عبارت دیگر، پلاسما گازی است که از ذرات خنثی نظیر یون‌ها و الکترون‌های آزاد تشکیل شده است.

در جوشکاری قوس الکتریکی، در محل قوس، فرآیندی شبیه تولید پلاسما رخ می‌دهد.

پلاسما دمای لازم برای جوشکاری را تأمین می‌کند.

روش PAW شباهت زیادی به روش TIG دارد با این تفاوت که در روش PAW قوس، ستونی بوده و حرارت آن متمرکزتر است، لذا نفوذ جوش بیشتر خواهد بود.

{در واقع روش PAW نوع خاصی از جوشکاری TIG می‌باشد که پیشرفته‌تر است؛ اگر در جوش TIG گاز یونیزه شده داخل قوس الکتریکی را که همان پلاسما است به صورت متمرکز شده استفاده کنیم، جوش TIG به جوش پلاسما تبدیل خواهد شد.}

جوشکاری پلاسما - انواع جوشکاری - استوارسازان

جوشکاری پلاسما

در این روش، به وسیله یک نازل جوشکاری مخصوص پلاسما که شبیه یک عدسی است، گازهای یونیزه شده را از داخل سوراخ آن به نحوی عبور می‌دهیم تا تمرکز انرژی بسیار بالا رود.

درست مانند یک عدسی که نورهای پراکنده را در کانون خود متراکم می‌سازد؛ بدین ترتیب دستگاه‌های جوش TIG قابل استفاده در جوشکاری پلاسما نیز هستند اما برای این کار، یک کپسول مخصوص جهت تنظیم گاز و یک Torch مخصوص پلاسما مورد نیاز می‌باشد.

در جوشکاری TIG قوس به وجود آمده، با کاهش جریان ناپایدار است و منجر به انحراف قوس می‌گردد اما با افزایش جریان، قدرت و قطر قوس افزایش می‌یابد که این امر باعث کاهش تمرکز قدرت قوس و افزایش ضخامت درز جوش می‌شود.

در جوشکاری TIG از یک گاز (آرگون) استفاده می شود.

حال آنکه در جوشکاری پلاسما از دو نوع گاز آرگون و هیدروژن یا هلیم استفاده می‌شود.

جوش پلاسما بر روی ورق‌های بسیار نازک و ورق‌های بسیار ضخیم حتی تا یک اینچ و بدون پخ زدن لبه‌ها، خصوصاً در جوشکاری آلومینیوم کاربردهای فراوانی دارد.

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

دانلود pdf انواع جوشکاری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *