جوشکاری فرایندی است خاص که توسط آن دو فلز همجنس یا غیرهمجنس، با استفاده از فلز مصرفی یا بدون آن و با استفاده از ذوب یا بدون آن به صورت موضعی در هم آمیخته و به شکل دائم به یکدیگر متصل می شوند. بریدن قطعات ماشینی به ضخامتهای زیاد، یکی از وظایف مهم برشکاری است واتصال قطعات مختلف، بالا بردن استحکام و سرعت عملیات و کاهش هزینه‌ها از مهمترین اهداف جوشکاری است.
جوشکاری در مواد گوناگون، متفاوت است وکیفیت آن نیز فرق دارد، مثلا درفلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند، را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان انجام داد و در جوشکاری این نوع فلزات باید خواص آن ها را، در نظر گرفت.
تست جوشکاری مخازن پرفشار
گاهی جوشکاری برای مخزن های تحت فشار استفاده می شود که مستلزم کنترل کردن است. برای آزمایش درزهای جوش مخازن تحت فشار، مقداری گچ روی درزهای جوشکاری شده می مالند و پس از آنکه خشک شد آن را به وسیله هوا یا گاز اکسید کربن که غیر قابل احتراقند، تحت فشار قرار می دهند. هر جا که گچ پوسته از روی درز کنده شد، ترک وجود دارد. این آزمایش را می توان با کف صابون هم انجام داد. کف صابون محل ترکها یا شکافهای نازک را به صورت حباب هایی نشان می دهد. گاهی مخازن را از مایعاتی نظیر آب پر می کنند و تا حدی که مخزن باید فشار را تحمل کند به وسیله پمپ آن را تحت فشار قرار می دهند و ایجاد رطوبت در اطراف گرده جوش نشان دهنده خلل می باشد.
در انواع جوشکاری جرقه هایی ایجاد می شود که برای فرد ایجاد خطر می کند، بنابراین باید ایمنی در حین کار رعایت شود. برای این کار، از دستکش و لباس های حفاظتی جوشکاری استفاده می شود.
جوشکاری انواع مختلفی دارد که موارد مهم آن در ذیل توضیح داده شده است.
انواع جوشکاری
1-جوش قوس الکتریکی
یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی، بین دو الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریکی، وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوری که در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود. جریان الکتریکی از جاری‌شدن الکترون‌ها در یک مسیر هادی به وجود می‌آید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا، ایجاد شود، جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنان‌چه شکاف هوا به‌اندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان زیاد باشد، گاز میان شکاف یونیزه‌شده و قوس الکتریکی برقرار می‌شود. از قوس الکتریکی به‌عنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده می‌شود. حرارت ایجاد شده در جوشکاری به دلیل حرکت الکترون‌ها در ستون قوس و بمباران الکترونی قطعه کار می باشد.
عوامل موثر در برقراری و تشکیل قوس الکتریکی و ایجاد حرارت عبارتند از: اختلاف پتانسیل دو سر قطب، شدت جریان و مقاومت دو قطب. یکی از روشهای ایجاد قوس الکتریکی استفاده از اختلاف پتانسیل زیاد یا ولتاژ بالا است. جرقه هایی که در شمع اتومبیل زده می شود تا مخلوط هوا و سوخت در سیلندر اتومبیل محترق شوند، با استفاده از ولتاژ بالا تحقق می یابد. در این روش، بدون اینکه تماس میان دو قطب جریان برقرار شود، جرقه زده می شود ولی گرمای ایجاد شده به وسیله قوس حاصل، بسیار کم است.
روشهای جوشکاری با قوس الکتریکی عبارت‌اند از:
- جوشکاری با الکترود دستی
- جوشکاری زیرپودری
- جوشکاری با گاز محافظ
- جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی
- جوشکاری پلاسما
2-جوشکاری مقاومتی
جوشکاری مقاومتی یکی از روشهای جوشکاری فشاری است که در شاخه های مختلف صنعت خصوصاً در صنایعی که با ورقها و مفتول فلزی سر و کار دارند کاربرد فراوان دارد. در این روش سطوح اتصال با اعمال حرارت و فشار بهم جوش می خورند. فلزات به دلیل داشتن مقاومت الکتریکی، دراثر عبور جریان برق از آنها، گرم می شوند و به حالت خمیری و حتی به دمای ذوب می رسند. پس از آن، فشار برای آمیخته شدن دو قطعه به‌کار می‌رود. در این روش فلز کاملاً ذوب نمی‌شود و گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات به‌دست می‌آید. شدت و زمان عبور جریان برق، از طریق دستگاه قابل کنترل و تنظیم است، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلف از جمله جنس و ضخامت قطعات کار، اندازه سطح الکترودها، چگونگی سطح تماس و فشار اعمال شده به کار مربوط می شود.
روشهای جوشکاری مقاومتی عبارت‌اند از
- جوش نقطه ای یا نقطه جوش
- جوش قرقره ای یا درز
- جوش آپست
- جوشکاری تیگ
3-جوشکاری حالت جامد
فرایندهای جوشکاری حالت جامد، شامل فرایندهایی است که اتصال فلزات پایه از طریق ایجاد حرارت در آنها تا سطح خمیری شدن و یا به روش های دیگر مانند فشار صورت می‌گیرد. در این روش، عمل جوشکاری بدون ذوب‌شدن لبه‌ها انجام می‌شود. در واقع لبه‌های تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له می‌شوند. منبع انرژی در این گروه از فرایندها می تواند الکتریکی، شیمیایی و یا مکانیکی باشد. براساس استاندارد، فرایند جوشکاری القایی، نمونه ای از فرایندهای جوشکاری حالت جامد با منبع انرژی الکتریکی، فرایند جوشکاری انفجاری، مثالی از این فرایندها با منبع انرژی شیمیایی و فرایند جوشکاری اصطکاکی، نمونه ای از این فرایندها با منبع انرژی مکانیکی می باشد.
عدم ذوب فلز پایه در این گروه از فرایندها موجب کاهش چشمگیر در تغییرات نامناسب ساختاری، به خصوص در منطقه متاثر از حرارت می شود. همچنین موجب عدم نیاز به محافظت از حوضچه مذاب و در نتیجه عدم پیدایش عیوب مربوطه می شود. در این روش تنش کمی بر اتصالات وارد می شود.
4- جوشکاری با برق مستقیم(DC)
در این نوع جوشکاری جوشی مقاوم تر و توپرتر حاصل می‌شود و باید اسکلت‌های فلزی ساختمان‌ها با همین برق جوشکاری شود. برای تولید این نوع برق معمولاً به دو روش عمل می‌نمایند. روش اول آن است که برق متناوب شهری را با دستگاهی به نام رکتی‌فایر (rectifier) یا یکسوکننده به برق متوالی تبدیل می‌کنند این دستگاه را که جوشکاران به آن دینام می‌گویند به برق شهر وصل نموده و از آن استفاده می‌کنند.
راه دیگر برای ایجاد برق متوالی استفاده از دستگاه‌های تولید برق می‌باشد این دستگاه‌ها که در اصطلاح جوشکاران به موتور سیار مشهور می‌باشد دارای موتوری است که به یک دینام تولید برق متوالی متصل است. موتور که قوه محرکه دستگاه است با بنزین یا گازوییل کار می‌کند.
در این جوشکاری قطب منفی به قطعه وصل می‌گردد و قطب مثبت را به الکترود جوشکاری وصل می‌کنند و از نزدیک کردن این دو قطب به همدیگر قوس الکتریکی با ۳۵۰۰ درجه حرارت تولید می‌شود. این حرارت موجب ذوب شدن و در نتیجه اتصال قطعات به یکدیگر می‌گردد. برای ایجاد این قوس الکتریکی باید هوای موجود بین الکترود و قطعه ایی که می‌خواهیم جوش بدهیم هادی شود تا امکان پریدن الکترون‌ها از یک قطب به قطب دیگر و در نتیجه ایجاد قوس الکتریکی امکان‌پذیر شود. برای این کار جوشکار با کشیدن الکترود به روی قطعه فلزی هوای موجود بین دو قطب مثبت و منفی را یونیزه کرده و به سرعت فاصله را تنظیم می‌نماید تا قوس الکتریکی برقرار شود.
با درجه حرارت زیادی که در این قوس ایجاد می‌شود اگر حوضچه ذوب کاملاً محافظت نشود فوراً به وسیلهٔ اکسیژن هوا اکسیده شده و محیط جوش فاسد می‌گردد و همچنین اگر فلز الکترود با دقت تعیین نشود جوشکاری و اتصال انجام نمی‌شود به همین لحاظ انتخاب الکترود از لحاظ جنس و قطر میله و در جوشکاری، از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد.
5- جوشکاری با گاز اکسیژن و استیلن (جوشکاری فورجینگ)
یکی از اولین روشهای جوشکاری معمول در قطعات است. حرارت لازم در این روش از واکنش شیمیایی گاز استیلن با اکسیژن بوجود می‌آید. حرارت توسط جابجایی و تشعشع به میلگرد منتقل می‌شود. قدرت گرمای تولیدی، به فشار گاز و قدرت تشعشع به درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می‌تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آن را به مقدار زیادی تغییر دهد. درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق، حجم اکسیژن، گرمای ویژه و حجم گازهای تولید شده بستگی دارد. اگر ازهوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی‌شود قسمتی از حرارت احتراق را جذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می‌شود. بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه ایجاد شعله بادرجه حرارت بالاست.
تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن، رگولاتور تنظیم فشار، لوله لاستیکی انتقال دهنده و مشعل جوشکاری است.
استیلن و بوی بد، در فشار بالا ناپایدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیاز به رعایت و مراقبت بالا دارد. فشار گاز در سیلندر در حدود ۲۲۰۰ PSI است و رگولاتورها این فشار را تا زیر ۱۵ PSI پایین می‌آورند و به سمت مشعل هدایت می‌شود. در فشارهای بالا ایمنی کافی وجود ندارد. توجه به این نکته نیز ضروری است که اگر بیش از ۱ مترمکعب در ساعت از استیلن استفاده شود، از سیلندر بیرون خواهد زد که خطرناک است.
منبع:گروه تأمین محتوای فولاد24