صفر تا صد شناخت جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

جوشکاری قوس الکتریکی

تعریف جوشکاری قوس الکتریکی Electric arc

قوس الکتریکی یکی از انواع روش‌های جوشکاری است، که همانند سایر روش‌های جوشکاری با استفاده از دستگاه جوش، عملیات را انجام می‌دهند که استفاده از این روش در اتصال قطعات بسیار مرسوم است.

دستگاه جوش برای ایجاد قوس الکتریکی باید با آمپر و ولتاژ استانداردی شروع به کار کند که به ولتاژ حداقل 14 ولت نیاز است.

تخلیه بار الکتریکی در یک کانال یونیزه شده میان دو قطب مثبت و منفی که دارای اختلاف پتانسیل باشند را قوس الکتریکی می‌گویند.
قوس الکتریکی دارای یون‌های گازی و فلزی، الکترون‌ها و قطره‌های فلزی جدا شده از نوک الکترود می‌باشد.

برای اجرای صحیح این روش، الکترود را نزدیک به سطح قطعه‌ی کار می‌بریم و به روش ضربه‌ای یا سایشی تماس می‌دهیم تا اتصال کوتاه به وجود آید.

در طی ایجاد اتصال کوتاه، گرمای زیادی بین نوک قطعه کار و الکترود ایجاد می‌شود که در اثر وجود فاصله مناسب، هوای بین نوک الکترود و قطعه‌‌ی کار شدیداً یونیزه (فرآیند تبدیل شدن مولکول‌ها به یون‌ها با اضافه کردن یا کم کردن ذره‌های باردار مثل الکترون‌ها یا سایر یون‌ها) می‌شود و در پی آن قوس الکتریکی (Electric arc) ایجاد می‌شود.

عکس شیار جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

عوامل اصلی ایجاد قوس الکتریکی که باید بدانید!

• مابین نوک الکترود و قطعه کار مدنظر حتماً باید اتصال کوتاه صورت بگیرد، که مهم‌ترین عامل ایجاد قوس الکتریکی است.

• دقت داشته باشید که بین نوک الکترود و قطعه کار باید فاصله استاندارد و مناسب رعایت شود تا جرقه شکل گیرد.

• بکارگیری مقدار ولتاژ و آمپر مناسب که خیلی‌ها از توجه به این نکته چشم‌پوشی می‌کنند!

• تسلط اپراتور بر اجرای صحیح روشن کردن قوس الکتریکی.

بررسی انواع روش های جوشکاری قوس الکتریکی به صورت کاملاً تخصصی - طبق انجمن جوشکاری آمریکا American welding society!

جوشکاری قوس الکتریکی دستی با الکترود روپوش‌دار - استوارسازان

♦ جوشکاری قوس الکتریکی دستی با الکترود روپوش‌دار SMAW (Shielded/Manual Metal Arc Welding):

در این روش با روشن بودن قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه‌ی کار، نوک الکترود مصرفی و محل اتصال دو قطعه ذوب شده و بعد از ترکیب شدن، بر اثر انتقال حرارت درون قطعه و هوای اطراف، حوضچه مذاب منجمد گردیده و فلز جوش ایجاد می‌شود.

انجماد در حوضچه مذاب از لبه‌های درز آغاز شده و تا مرکز فلز جوش امتداد می‌یابد.

نکته 1: حوضچه مذاب یعنی چه؟ حجم موضعی فلز مذاب در یک جوش، قبل از منجمد شدن فلز تازه جوش شده را حوضچه مذاب می‌گویند.

نکته 2: انتخاب درست نوع الکترود مصرفی بسیار اهمیت دارد، هرگز نباید از الکترودی که ضخامتی بیشتر از ضخامت قطعه کار دارد استفاده کرد.

فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی دستی با الکترود روپوش‌دار در اروپا، ایالات متحده آمریکا و طبق استاندارد Iso 4063 و En 24063 دارای اسامی مختلفی است : ⇐ 111 و MMA – SMAW

نکته 3: الکترودها در دو مدل مصرفی و غیرمصرفی موجود هستند که نوع مصرفی آن ذوب می‌شود و در عملیات، درز قطعه کار را پر می‌کند اما الکترودهای غیرمصرفی برای پر کردن درز کاربرد ندارند.

انواع الکترودهای مصرفی در روش SMAW

جدول انواع الکترودهای مصرفی در روش SMAW - جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

♦ جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود تنگستن در پناه گاز محافظ GTAW (Gas Tungsten Arc welding):

در این روش برای تأمین حرارت مورد نیاز جهت ذوب لبه‌های مورد اتصال، از یک الکترود غیرمصرفی از جنس تنگستن (دودزا) و همچنین از یک گاز خنثی (آرگون) استفاده می‌شود.

فلز پر کننده در نقطه جوش حتماً باید همزمان با ایجاد قوس الکتریکی در نقطه کار مد نظر تزریق گردد تا قطعه کارها به خوبی به یکدیگر متصل شوند.

در جوشکاری GTAW از گاز آرگون و هلیوم به صورت خالص یا مخلوط و گاهی به همراه گاز هیدروژن به درصد کم استفاده می‌شود.

جوشکاری گاز تنگستن قوس الکتریکی - جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

جوشکاری TIG به دو روش  * سیم سرد cold wire (دستی و ماشینی) و * سیم گرم hot wire (فقط به روش ماشینی) انجام می‌شود.

تصمیم دارم توضیح مختصر و مفیدی در رابطه با روش‌های فوق بگویم:

در روش سیم سرد، بعد از تشکیل قوس الکتریکی بین الکترود تنگستن و قطعه کار مدنظر و ذوب محل اتصال، بلافاصله فلز پر کننده با استفاده از دست جوشکار یا توسط سیستم تغذیه سیم ماشینی مناسب به حوضچه مذاب هدایت می‌شود تا درز پر گردد.

نکته 4: فلز پر کننده (Filler metal)، فلز یا آلیاژی است که برای ساختن درز جوشکاری شده باید اضافه گردد و بعد از ذوب، حوضچه جوشکاری را پر نماید و همیشه از جنس فلز پایه نیست.

اما در روش جوشکاری TIG سیم گرم، فیلر پر کننده دارای جریانی حدود 20 الی 100 آمپر است که مقدار جریان با توجه به جنس قطعه کار، قطر فیلر، شرایط نوع اتصال و درز تعیین می‌شود.

فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی دستی با الکترود تنگستن در پناه گاز محافظ در اروپا، ایالات متحده آمریکا و طبق استاندارد Iso 4063 و En 24063 دارای اسامی مختلفی است: ⇐ 141 و TIG-GTAW-

♦ جوشکاری قوس الکتریکی با تغذیه مداوم سیم در پناه گاز محافظ GMAW (Gas Metal Arc welding):

این روش به جوشکاری co2 در ایران شهرت دارد.

در این روش سیم مورد مصرف به صورت متصل و پیوسته از داخل تورچ (انبر جوشکاری) رد می‌شود که با تشکیل شدن قوس الکتریکی، بین سیم و قطعه کارمدنظر، قوس الکتریکی ایجاد و سیم به صورت دائم ذوب شده و می‌توان عملیات جوشکاری را آغاز کرد.

محافظت حوضچه جوش در برابر اکسیژن، ازت و رطوبت هوا در این روش توسط گاز AR ،CO2 و یا گازهای دیگر با عیار تعیین شده انجام می‌شود.

این روش به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شود:

° توپر (solid) ° توپودری (Flux cored)

جوشکاری قوس الکتریکی با تغذیه مداوم سیم ها تحت حفاظت گاز محافظ - جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

♦ جوشکاری قوس الکتریکی با تغذیه مداوم سیم توپودری FCAW (Flux cored Arc welding):

اگر با استفاده از تجهیزات فرآیند GMAW از سیم توپودری استفاده گردد، آن فرآیند را FCAW می‌گویند.

در این روش بر روی فلز جوش، سرباره‌ای شبیه سرباره فرآیند SMAW ایجاد می‌گردد که از سریع سرد شدن فلز جوش جلوگیری می‌کند.

سیستم توپودری به دو صورت: 1- درزدار، که دارای روکشی شبیه گرافیت مایع است.

2- بدون درز، که روکشی مس بار دارد.

جوشکاری قوس الکتریکی با تغذیه مداوم سیم توپودری - جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

♦ جوشکاری با تغذیه مداوم سیم در زیر پودر SAW (Submerged Arc Welding):

در این روش، سیم جوشکاری مانند روش فوق از داخل تورچ جوشکاری به طرف قطعه کار مدنظر می‌رود و قوس الکتریکی بین سیم و قطعه کار شکل می‌گیرد.

قبل از به وجود آمدن قوس الکتریکی، سطح ناحیه جوش با پودرهای جوشکاری پوشانده شده و با تشکیل قوس در زیر لایه پودر، سرباره‌ای ایجاد می‌شود که کار محافظت از جوش را انجام می‌دهد.

جوشکاری زیر پودری به دو روش: 1- قطعه کار ثابت، تورچ متحرک 2- قطعه کار متحرک، تورچ ثابت انجام می‌شود.

جوشکاری با تغذیه مداوم سیم در زیر پودر - جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

♦ جوشکاری مقاومتی – نقطه جوش Spot welding:

در این روش اتصال دو قطعه توسط حرارت ناشی از مقاومت قطعه کار در برابر عبور جریان AC و یا DC که توسط الکترودهای مسی با فشردن همزمان دو قطعه به یکدیگر ایجاد می‌گردد.

جوشکاری مقاومتی (نقطه جوش) - جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

تصویر فرآیند کلی جوشکاری مقاومتی

فرآیند کلی جوشکاری مقاومتی یکی از روش های جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

10 کاربرد جوشکاری قوس الکتریکی

  1. منبعی برای تولید نورهای قوی، (چشمه نوری)
  2. جوش دادن قطعه‌های فلزی (جوشکاری الکتریکی)
  3. کوره‌های الکتریکی صنعتی
  4. جوشکاری مخازن تحت فشار
  5. دیگ‌های بخار
  6. مخازن ذخیره
  7. ساخت خرپاها و تیر ورق‌ها
  8. کشتی‌سازی و صنایع سنگین
  9. روکش‌کاری (Cladding)
  10. لامپ کوارتز

کاربرد جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

مزایا و معایب استفاده از جوشکاری قوس الکتریکی

مزایا:

◊ قابلیت جوشکاری در هر شرایط آب و هوایی، حتی در فصل سرد سال!

◊ مقاومت بسیار بالا حتی در برابر ضربه‌های محکم چکش!

◊ عدم وجود خط و خش در محل جوشکاری شده.

◊ مقاومت در برابر فرسایش و زنگ‌زدگی.

◊ تجهیزات قابل دسترس و ساده و سهولت در جابه‌جایی آنها!

◊ امکان جوشکاری انواع فولادهای ساختمانی.

◊ دود ناچیز.

معایب:

◊ انجام عملیات توسط اپراتور ماهر و کاربلد باید انجام شود، در غیر این صورت خسارات جانی و مالی جبران‌ناپذیری به دنبال خواهد داشت!

◊ برای اتصال قطعه‌هایی از جنس آلومینیوم و تیتانیوم نمی‌توان از این روش استفاده کرد.

◊ در متصل نمودن قطعات باریک و نازک این روش کارایی ندارد.

◊ زمان‌بر بودن و  توقف پی در پی به دلیل تعویض الکترود حین کار.

پنج نکته ای که حتماً باید قبل از جوشکاری قوس الکتریکی رعایت کنید!

1- استفاده الزامی از عینک مخصوص جوشکاری و ماسک جوشکاری حین کار.

2- استفاده از لباس اطفا حریق در جوشکاری قوس الکتریکی!

3- استفاده از دستکش مخصوص (ساق بلند نسوز) برای جلوگیری از سوختگی و برق‌گرفتگی.

4- تسلی خاطر از سالم بودن سیم‌ها و کابل جوشکاری نکته‌ای حیاتی است!

5- کنترل و بازرسی جوش.

تصویر شیارهای جوشکاری قوس الکتریکی - استوارسازان

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان با نظارت علمی مهندس سیدعلی منتظری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دانلود PDF

لطفا برای دریافت لینک دانلود اطلاعات خواسته شده را وارد نمایید