جوشکاری قوس با الکترود روکش دار

Transkript

1 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار جوشکاری قوس با الکترود روکش دار مقدمه به منظور ایجاد اتصال بین دو یا چند قطعه نیاز به آماده سازی و تمهیدات خاص احساس می شود. برای اثبات این موضوع دو قطعه را در نظر بگیرید که بدون اعمال فشار کنار هم قرار گرفته اند. این دو قطعه در این حالت به هم متصل نمی شوند. دلیل این موضوع آن است که یک سری موانع سر راه اتصال دهی وجود دارند که باید به یک نحوی حذف شوند. این موانع عبارت هستند از: 1- الیه هوا 2- الیه اکسید سطحی 3- زبری سطحی شکل 1. شماتیک اتصال دو قطعه این موانع باعث می شوند که اتم های موجود در سطح قطعه 1 نتوانند با اتم های سطح قطعه 2 در فاصله مناسب اتمی برای ایجاد پیوند )که حدود 3 آنگسترم است( قرار گیرند. حال برای ایجاد اتصال بین این دو قطعه چون نیاز به اتصال اتم به اتم داریم باید این موانع را به نحوی حذف کنیم. یک راه برای حذف این موانع آن است که یک منبع حرارتی را بر روی محل اتصال قرار دهیم تا قسمتی از هر دو فلز پایه را ذوب کند. زمانی که مذاب تشکیل شده درز اتصال را پر می کند همراه با آن الیه هوا نیز از درز اتصال بیرون می رود و مذاب جای آن را می گیرد. از طرفی اکسید های سطحی نیز وارد مذاب می شوند از سطح قطعات حذف می شوند و بسته به چگالی که دارند درون یا روی سطح مذاب قرار می گیرند. از طرفی مذاب چون شکل ظرف را به خود می گیرد دیگر زبری سطحی نیز معنا پیدا نمی کند و مذاب تمام سطوح ناهمواری را می پوشاند. پس از آن که منبع حرارتی را حرکت می دهیم محل مورد نظر سرد شده و انجماد رخ می دهد اما این بار دیگر موانع اتصال وجود ندارند و اتصال اتم به اتم رخ می دهد و دو قطعه به هم متصل می شوند. به این روش اتصال دهی اصطالحا جوشکاری ذوبی گفته می شود. منبع حرارتی 1

2 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار همان طور که گفته شد برای ایجاد اتصال نیاز به ذوب کردن فلزات پایه داریم و برای ایجاد مذاب باید از یک منبع حرارتی استفاده شود. در جوشکاری ذوبی عمدتا از منبع هایی نظیر : 1- قوس 2- شعله 3- لیزر 4- پرتو الکترونی استفاده می شود که در شکل 2 نمایش داده شده اند. شکل 2. منبع های حراتی مورد استفاده در جوشکاری ذوبی در روش جوشکاری قوس با الکترود روکش دار همان طور که از نام آن پیدا است از قوس به عنوان منبع حرارتی استفاده می شود. گاهی در صنعت به این روش جوشکاری جوش برق نیز گفته می شود که یک اصطالح کامال غلط است. در واقع برای ایجاد قوس نیاز به برق داریم و به همین دلیل به این روش جوشکاری برق گفته می شود. این در حالی است که در بسیاری از فرآیند های جوشکاری که کامال هم با هم متفاوت هستند از برق استفاده می شود و بنابراین جوشکاری برق نمی تواند نامی منحصر به فرد برای یک روش جوشکاری خاص باشد. مفهوم قوس الکتریکی برای آن که مفهوم قوس الکتریکی را بهتر متوجه شوید ابتدا به دو مثالی که در ادامه آمده است توجه کنید. مثال 1: زمانی که رعد و برق ایجاد می شود یک نوع تخلیه ی الکتریکی بین ابر ها رخ می دهد که همراه با نور و صدا است. این تخلیه ی الکتریکی در واقع باعث ایجاد قوس موقت بین ابر ها می شود. به شکل 3 توجه کنید. مثال 2: زمانی که دو سر سیم را به هم می چسبانیم مدار الکتریکی ایجاد می شود و جریان بین دو قطب ایجاد می شود. زمانی هم که دو سر سیم را از هم جدا می کنیم مدار قطع می شود و عبور جریان رخ نمی دهد. اما مابین این دو حالت لحظاتی که دو سر 2

3 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار سیم بسیار به هم نزدیک هستند عبور جریان همراه با نور صدا و حرارت رخ می دهد که به صورت جرقه آن را می بینیم. این در واقع قوس الکتریکی موقت است که بین دو قطب مثبت و منفی ایجاد شده است. شکل 3. رعد و برق یک مثال از ایجاد قوس الکتریکی موقت در طبیعت است. اکنون به تعریف دقیق قوس الکتریکی می پردازیم. با توجه به شکل 4 در نظر بگیرید که الکترود جوشکاری به قطب مثبت و قطعه کار به قطب منفی متصل شده است. از طرفی مابین این دو قطب نیز یک محیط گازی وجود دارد )خال نیست(. ابتدا زمانی که این دو قطب از هم فاصله دارند هیچ جریانی بین الکترود و قطعه کار ایجاد نمی شود. اما زمانی که این دو قطب به اندازه کافی به هم نزدیک می شوند در صورتی که به اندازه کافی اختالف پتانسیل میان این دو قطب وجود داشته باشد الکترون هایی که در قطب منفی تجمع یافته اند به سمت قطب مثبت جذب می شوند و در مسیر حرکت خود به اتم های گازی برخورد می کنند. در اثر این برخورد مقداری از انرژی جنبشی خود را به اتم گازی می دهند و باعث افزایش انرژی درونی و در نتیجه دمای اتم های گازی می شوند. چون تعداد زیادی از الکترون ها به سمت قطب مثبت حرکت می کنند تعداد برخورد هایی که با اتم های گازی ایجاد می شود بسیار زیاد است و در نتیجه دمای اتم های گازی به حدی باال می رود که یک الکترون از دست می دهند و تبدیل به یون مثبت می شوند که به آن پالسما گفته می شود. حال این یون های مثبت نیز جذب قطب منفی می شوند و بنابراین مدار کامل می شود. بنابراین قوس الکتریکی عبارت است از تخلیه الکتریکی بین دو قطب با اختالف پتانسیل زیاد در یک محیط به شدت یونیزه شده که پالسما نام دارد. حال زمانی که الکترون ها به سطح الکترود که قطب مثبت است برخورد می کنند دمای آن باال می رود و در نتیجه ذوب می شود. از طرفی یون های مثبت نیز با برخورد به سطح قطعه که قطب منفی است باعث ذوب فلز پایه می شوند. مقداری از حرارت نیز از طریق تشعشع به قطعه کار و الکترود منتقل می شود و به ذوب آن ها کمک می کند. با ذوب فلز پایه می توان بر موانع اتصال غلبه کرد و اتصال اتم به اتم ایجاد کرد. بنابراین منبع حرارتی در این جا قوس الکتریکی است. 3

4 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شکل 4. شماتیک چگونگی تشکیل قوس الکتریکی بین دو قطب مثبت و منفی سوال: این محیط گازی ما بین دو قطب چیست آیا هوا می تواند به عنوان محیط گازی مورد استفاده قرار گیرد برای انجام جوشکاری قوس با الکترود روکش دار ابتدا الکترود را روی سطح می کشیم تا قوس موقت ایجاد شود و نوک الکترود را گرم کند. حال در پوشش الکترود یک سری مواد وجود دارند به راحتی تحت این حرارت بخار می شوند. این بخارات عمدتا بخارات فلزی هستند. پس از روشن شدن الکترود آن را در فاصله مناسب نسبت به قطعه کار قرار می دهیم و در این حالت ما بین الکترود و قطعه کار بخارات فلزی وجود دارند. این بخارات همان طور که گفته شد یونیزه می شوند و قوس الکتریکی را امکان پذیر می کنند. استفاده از هوا به عنوان محیط گازی ضمن جوشکاری قوسی با الکترود روکش دار امکان پذیر نیست. زیرا حضور اکسیژن در اطراف مذاب باعث اکسیداسیون شدید حوضچه ی مذاب ایجاد شده در فلز پایه می شود. این اکسید ها باعث افت شدید خواص مکانیکی در محل اتصال می شوند. منبع تغذیه همان طور که تا کنون فهمیدیم برای ایجاد قوس الکتریکی نیاز به قطب مثبت و منفی و در نتیجه برق داریم. اما نمی توان یکراست از برق شهری برای جوشکاری استفاده کرد زیرا برق شهری دارای ولتاژ بسیار باال )222 ولت( است که خطر برق گرفتگی را به شدت افزایش می دهد و از طرفی آمپر آن نیز پایین است. در جوشکاری به آمپر های باال برای افزایش عمق نفوذ و به ولتاژ های کم تر برای کاهش خطر برق گرفتگی نیاز داریم. بنابراین از منبع تغذیه استفاده می شود. در این قسمت صرفا به معرفی دو نوع منبع تغذیه ای که در کارگاه نیز موجود است می پردازیم. ترانس: در این نوع منبع برق شهری که دارای جریان و اختالف پتانسیل متناوب است )AC( به عنوان ورودی وارد منبع تغذیه می شود و خروجی آن نیز جریان و ولتاژ متناوب است. صرفا مقدار جریان افزایش و ولتاژ کاهش یافته است تا برای جوشکاری مساعد شود. در شکل 5 قسمت راست این نوع جریان و ولتاژ به صورت شماتیک نشان داده شده است. در حالت متناوب قطب مثبت و منفی مدام در حال جا به جا شدن هستند. یعنی نمی توان گفت که مثال الکترود به قطب مثبت و قطعه به قطب منفی وصل شده است بلکه به طور متناوب قطب مثبت و منفی در حال جا به جا شدن هستند. ترانسفورماتور یکسوکننده: در این نوع منبع برق شهری که دارای جریان و اختالف پتانسیل متناوب است ( 1 )AC به عنوان ورودی وارد منبع تغذیه می شود ولی خروجی آن جریان و ولتاژ مستقیم یا یکنواخت ( 2 )DC است. یعنی عالوه بر این که مقدار جریان افزایش و ولتاژ کاهش می یابد شکل جریان و ولتاژ نیز عوض می شود. در شکل 5 قسمت چپ این نوع جریان و ولتاژ به صورت 1 Alternative current 2 Direct current 4

5 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شماتیک نشان داده شده است. در این حالت قطب مثبت و منفی همواره ثابت می مانند و دیگر به صورت متناوب تغییر نمی کنند. بنابراین می توان قطب مثبت و منفی تعریف کرد. در صورتی که در جوشکاری قطب مثبت به الکترود وصل شده باشد به آن الکترود مثبت یا DCEP 3 گفته می شود و در صورتی که الکترود به قطب منفی وصل شده باشد به آن الکترود منفی یا DCEN 4 گفته می شود. این موضوع در شکل 6 نمایش داده شده است. شکل 5. شماتیک جریان متناوب و یکنواخت شکل 6. بیان تصویری الکترود مثبت و الکترود منفی معرفی تجهیزات جوشکاری قوس با الکترود روکش دار welding( )SMAW 5,MMAW 6, Stick 3 Direct current electrode positive 4 Direct current electrode negative 5 Shielded metal arc welding 6 Manual metal arc welding 5

6 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار با توجه به شکل 7 در این روش جوشکاری به تجهیزاتی نظیر: 1- منبع تغذیه 2- کابل های اتصال 3 -نگه دارنده ی الکترود و 4- گیره اتصال نیازمند هستیم. با توجه به شکل یکی از کابل های متصل به منبع وارد نگه دارنده می شود. از طرفی نگه دارنده نیز که وظیفه نگه داشتن الکترود را در جوشکاری بر عهده دارد دارای اتصال الکتریکی با الکترود می باشد. بنابراین زمانی که نگه دارنده به یک قطب مدار متصل می شود الکترود نیز به مدار متصل شده است. کابل دیگری از دیگر قطب منبع تغذیه به یک گیره وصل می شود که گیره به میز کار متصل شده و قطعه فلزی نیز روی میز جوشکاری است. بنابراین قطعه کار نیز وارد مدار الکتریکی می شود. حال با توجه به آن چه گفته شد کافی است الکترود در فاصله مناسب نسبت به قطعه کار قرار گیرد تا قوس الکتریکی ایجاد شود. شکل 7. تجهیزات مورد استفاده در جوشکاری قوس با الکترود روکش دار در شکل 8 نگه دارنده به طور واضح تری نمایش داده شده است. با فشار دادن دسته ی نگه دارنده دهانه ی آن باز می شود و الکترود توسط نگه دارنده گیرش می شود. در این روش جوشکاری الکترود دارای پوشش است و این پوشش عایق جریان الکتریسته است. بنابراین اگر الکترود بخواهد وارد مدار الکتریکی شود باید بخشی از الکترود فاقد پوشش باشد. به این منظور قسمتی در انتهای الکترود ها وجود دارد که فاقد پوشش است و الکترود از همین قسمت به نگه دارنده متصل می شود. شکل 9 الکترود های جوشکاری و قسمت فاقد پوشش آن ها را نشان می دهد. 6

7 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شکل 9. الکترود در جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شکل 8. نگه دارنده الکترود در روش جوشکاری قوس با الکترود روکش دار حفاظت از حوضچه مذاب با توجه به شکل 12 زمانی که قوس الکتریکی بین الکترود و فلز پایه ایجاد شد هم الکترود و هم فلز پایه ذوب می شوند. حال این مذاب نیاز به محافظت دارد زیرا در صورتی که در معرض اتمسفر قرار گیرد اکسید می شود. به منظور محافظت از حوضچه مذاب یک سری ترکیبات اکسیدی به پوشش الکترود اضافه می شوند که هنگام ذوب پوشش الکترود وارد حوضچه مذاب می شوند. این ترکیبات اکسیدی دارای چگالی کم تری نسبت به مذاب فلزی می باشند بنابراین روی سطح حوضچه شناور می مانند. با دور شدن منبع حرارتی این ترکیبات جامد می شوند و تماس مذاب با اتمسفر را قطع می کنند. به این ترکیبات جامد روی سطح سرباره می گویند. بنابراین یکی از راه های محافظت از حوضچه مذاب در روش جوشکاری قوس با الکترود روکش دار سرباره ای است که پوشش الکترود ایجاد می کند. اما عالوه بر این در پوشش الکترود یک سری ترکیباتی وجود دارند که ضمن قرار گیری در معرض حرارت تبدیل به گاز می شوند. این گاز به صورت یک هاله اطراف حوضچه مذاب را در بر می گیرد و از آن حفاظت می کند. بنابراین در این روش جوشکاری حفاظت از طریق 1- سرباره و 2- گاز انجام می شود. در شکل 12 سرباره و گاز نمایش داده شده است. شکل 11. شماتیک الکترود روکش دار و چگونگی محافظت ضمن جوشکاری 7

8 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار نوع جوش پس از آن که روش جوشکاری مشخص شد باید نوع جوش را نیز تعیین کنیم. به طور کلی 6 نوع جوش وجود دارد که در این جا صرفا به معرفی سه نوع از آن ها می پردازیم که عبارت هستند از: 1- شیاری 2-7 نبشی 3-8 ترکیبی. 9 جوش شیاری: به جوشی گفته می شود که در راستای ضخامت قطعات ایجاد می شود. حال این جوش می تواند نفوذ کامل یا ناقص داشته باشد. در واقع زمانی که می خواهیم جوش شیاری ایجاد کنیم ضخامت قطعات اهمیت پیدا می کند. شکل 11 الف شماتیک جوش شیاری را نمایش می دهد. جوش نبشی: این جوش معموال به صورت محیطی یا مستقل از ضخامت ایجاد می شود. در این حالت کافی است سطح فلزات پایه به صورت جزیی ذوب شود. در واقع در این حالت ضخامت قطعات اهمیتی ندارد و مستقل از ضخامت کافی است سطح فلزات پایه کمی ذوب شود. شکل 11 ب شماتیک جوش نبشی را نمایش می دهد. جوش ترکیبی: این جوش ترکیب دو جوش قبلی است که در واقع قسمتی از قطعات جوش شیاری و قسمتی جوش نبشی را تجربه کرده است. شکل 11 ج شماتیک این نوع جوش را نشان می دهد. در قسمت های باالیی و پایینی قطعه جوش نبشی و در راستای ضخامت قطعه ی افقی جوش شیاری ایجاد شده است. شکل 11. نوع جوش های مختلف در جوشکاری 7 Groove or Butt weld 8 Fillet weld 9 Compound weld 8

9 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار طرح اتصال چگونگی یا نحوه ی قرار گیری قطعات نسبت به یکدیگر را طرح اتصال می نامند. به طور کلی در جوشکاری صفحات یا ورق ها پنج نوع طرح اتصال وجود دارد که عبارت هستند از: 1- لب به لب )butt( 2- گوشه ای )corner( 3- روی هم )lap( 4- سپری )Tee( 5- لبه ای.)edge( در شکل 12 طرح اتصال های مختلف نشان داده شده است. شکل 12. طرح اتصال های مختلف در جوشکاری صفحات بنابراین باید توجه داشته باشید که طرح جوش و نوع اتصال با هم بسیار متفاوت هستند. برای آن که این تفاوت را بهتر درک کنید شکل 13 را در نظر بگیرید. شکل 13. طرح اتصال در مقابل نوع جوش 9

10 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار با توجه به شکل فوق در هر سه حالت طرح اتصال از نوع سپری است ولی نوع جوش در حالت اول نبشی در حالت دوم شیاری و در حالت سوم ترکیبی است. موقعیت جوشکاری پس از آن که نوع و طرح اتصال برای جوشکار تعیین شد باید موقعیت جوشکاری نیز تعیین شود. منظور از موقعیت جوشکاری چگونگی قرار گیری قطعات نسبت به جوشکار است. به طور کلی چهار نوع موقعیت جوشکاری قابل تعریف است که عبارت هستند از: 1- تخت )flat( 2- افقی )horizontal( 3- عمودی )vertical( 4- قائم باالی سر head(.)over شکل 14 موقعیت های جوشکاری مختلف را در جوش های شیاری و نبشی در صفحات نمایش می دهد. شکل 14. موقعیت های جوشکاری مختلف در جوش های شیاری و نبشی سوال( با توجه به شکل 15 در محل های مشخص شده نوع جوش را بنویسید. 10

11 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شکل 15 الکترود در جوشکاری قوس با الکترود روکش دار همان طور که از اسم آن پیدا است الکترود از دو قسمت هسته و پوشش تشکیل شده است. هسته ی الکترود جنس های مختلفی نظیر فوالدی آلومینیوم و آلیاژ های آن نیکل و آلیاژ های آن و آلیاژ های مس می تواند داشته باشد. در حالتی که هسته ی الکترود از جنس فوالد است پوشش الکترود می تواند سلولزی رتیلی قلیایی رتیلی-قلیایی اکسیدی یا اسیدی باشد. دو مورد آخر تقریبا منسوخ شده اند و امروزه مورد استفاده قرار نمی گیرند. زمانی از الکترود های سلولزی استفاده می شود که نیاز به عمق نفوذ باال وجود داشته باشد این در حالی است که مشخصه ی الکترود های رتیلی پایداری قوس و سهولت در کاربرد است. یعنی حین جوشکاری الکترود به قطعه نمی چسبد و قوس آن قطع و وصل نمی شود. از طرفی پس از جوشکاری نیز سرباره به راحتی از سطح جوش جدا می شود. اما این الکترود ها عمق نفوذ زیادی ندارند و از نظر خواص مکانیکی نیز استحکام باالیی ندارند. الکترود های قلیایی از نظر خواص مکانیکی بسیار مناسب هستند ولی مشکل آن ها عدم سهولت موقع کار است. بنابراین الکترود های رتیلی- قلیایی ساخته شده اند تا هم از نظر استحکام مناسب باشند و هم سهولت نسبی موقع کار را فراهم کنند. در شکل 16 هسته به همراه پوشش در الکترود نمایش داده شده است. وظایف پوشش الکترود شکل 16. الکترود جوشکاری پوشش دارای نقش های مختلفی است که از جمله ی آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد: 11

12 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار محافظت: همان طور که قبال گفته شد پوشش الکترود دارای ترکیبات اکسیدی است که تحت حرارت قوس همراه با الکترود ذوب می شوند و به دلیل چگالی کم سطح حوضچه مذاب را می پوشانند. این سرباره مانند یک حایل مذاب را از اتمسفر جدا می کند. از طرفی ترکیبات دیگری نیز در سرباره وجود دارند که در معرض حرارت گاز تولید می کنند و این گاز نیز اطراف حوضچه مذاب را می پوشاند تا اکسیژن و یا نیتروژن وارد حوضچه مذاب نشوند و با آن واکنش ندهند. برای مثال یکی از ترکیبات موجود در پوشش الکترود CaCO3 است که در معرض حرارت تبدیل به CaO و CO2 می شود. مورد اول سرباره را ایجاد می کند و مورد دوم یک محیط گازی اطراف حوضچه مذاب ایجاد می کند. پایداری قوس: همان طور که در قسمت مفاهیم قوس توضیح داده شد برای ایجاد قوس عالوه بر الکترون به یون های مثبت نیز نیاز داریم. این یون ها از طریق برخورد های الکترونی با اتم های گازی و تبدیل کردن آن ها به یون مثبت ایجاد می شدند. حال هر چه تعداد این یون ها بیشتر باشد قوس پایدار تری ایجاد می شود. حال در پوشش الکترود از موادی استفاده می شود که تحت حرارت به راحتی تبخیر شوند و گاز های زیادی را ایجاد کنند که راحت هم یونیزه می شوند. بنابراین پایداری قوس را افزایش می دهند. تصفیه ی مذاب: درست است که از حوضچه در برابر اتمسفر محافظت می شود ولی به هر حال ممکن است بخشی از مذاب اکسید شود. این موضوع به خصوص در مورد فلزاتی که بسیار واکنش پذیر هستند بیشتر صادق است. یا این امکان وجود دارد که فلزات پایه دارای مقادیر قابل توجهی گوگرد و فسفر باشند که حین ذوب فلز پایه وارد حوضچه مذاب می شوند. در این حالت باید حوضچه ی مذاب تصفیه شود. حال یک سری ترکیباتی به پوشش الکترود اضافه می شود که ترکیبات اکسیدی ایجاد شده در حوضچه را احیا می کنند و خودشان اکسید شده و وارد سرباره می شوند. از طرفی برخی از ترکیبات دیگر با اکسید ها یا سولفید های موجود در حوضچه ترکیبات پیچیده تشکیل می شوند و به این ترتیب اکسید یا سولفید فلزی را وارد سرباره می کنند. تاثیر بر ترکیب شیمیایی: می توان به پوشش الکترود عناصر آلیاژی اضافه کرد. این عناصر ضمن ذوب شدن الکترود وارد حوضچه مذاب می شوند و می توانند منجر به افزایش استحکام انعطاف پذیری مقاومت به ضربه و غیره در محل جوش شوند. نام گذاری الکترود های هسته فوالدی با توجه به آن چه گفته شد الکترود ها بسیار متنوع هستند و از روی ظاهر آن ها نمی توان پی برد که این الکترود از کدام نوع است. بنابراین باید یک نام به هر الکترود اختصاص داد تا از طریق آن به نوع الکترود پی برد. سیستم نام گذاری به این صورت است که ابتدا یک E قرار می گیرد که مخفف کلمه Electrode )الکترود( می باشد. پس از آن یک عدد دو رقمی یا سه رقمی قرار می گیرد. این عدد بیان گر استحکام جوش حاصل از این الکترود است. یعنی اگر این الکترود را روی یک سطح ذوب کنیم و یک نمونه تست کشش از آن تهیه کنیم استحکام جوش حاصله بر حسب Ksi همان دو رقم یا سه رقم اول است. بعد از آن یک رقم سوم )یا چهارم( داریم که می تواند 2 1 یا 4 باشد. اگر یک باشد یعنی با این الکترود می توان در تمامی موقعیت ها جوشکاری کرد. اما اگر دو باشد یعنی صرفا در موقعیت های تخت و افقی می توان با این الکترود کار کرد. عدد چهار بسیار نادر است و بیان گر جوشکاری در موقعیت های تخت قائم باالی سر افقی و عمودی رو به پایین است. پس از آن یک رقم چهارم داریم )یا پنجم( که می تواند از 2 تا 8 باشد. این عدد اطالعاتی راجع به نوع جریان و قطبیتی که ضمن استفاده از این الکترود باید انتخاب شود و همچنین جنس پوشش الکترود در اختیار ما قرار می دهد. برای مثال اعداد 2 و 1 بیان گر الکترود سلولزی هستند که در حالتی که 2 استفاده شده صرفا می توان از DCEP استفاده کرد و در حالتی که 1 است می توان از AC/DCEP استفاده کرد. اعداد 3 2 و 4 بیانگر الکترود رتیلی و اعداد 5 12

13 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار 6 و 8 بیانگر الکترود قلیایی هستند. عدد 7 مربوط به الکترود هایی است که در پوشش آن ها پودر آهن و اکسید آهن داریم. خالصه اطالعات فوق در شکل 17 آمده است. شکل 17. نحوه ی نام گذاری الکترود در شکل 18 یک مثال نام گذاری الکترود به همراه توضیحات مربوط به هر عدد آمده است. شکل 18. مثال نام گذاری الکترود اما برای آن که الکترود در جوشکاری مشخص شود صرفا نام آن کافی نیست. عالوه بر نام قطر و طول الکترود نیز باید مشخص باشد. منظور از قطر الکترود قطر هسته ی آن است و معموال همراه با افزایش قطر الکترود طول آن نیز افزایش می یابد. طبق استاندارد AWS A5.1 الکترود های مورد استفاده در روش جوشکاری قوس با الکترود روکش دار دارای طول و قطر استاندارد هستند. جدول زیر این موضوع را نشان می دهد. 13

14 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار یکی از مواردی که در انتخاب الکترود باید مد نظر قرار گیرد بحث استحکام الکترود است. برای مثال اگر قرار است فوالدی که دارای استحکام 55Ksi است را جوشکاری کنیم باید از الکترودی استفاده شود که دارای استحکام 60Ksi است اما در صورتی که استحکام فلز پایه 75Ksi باشد باید از الکترودی استفاده کرد که دو رقم اول اسم آن 80Ksi است. در واقع یک قاعده ی کلی وجود دارد که جوش باید کمی از فلز پایه قوی تر باشد. یعنی اگر کل نمونه را تحت تست کشش قرار دهیم نمونه از جوش نشکند. سوال( قرار است برای جوشکاری فوالد ساده کربنی با استحکام شکست 522 مگاپاسکال از جوشکاری قوس با الکترود روکش دار استفاده شود. کدام الکترود را پیشنهاد می کنید 1- E7018 E E )راهنمایی: )1Ksi=7MPa متغییر های اصلی جوشکاری جوشکاری قوس با الکترود روکش دار دارای متغییر های متنوعی است که مهم ترین های آن ها عبارت هستند از: 1- شدت جریان 2- ولتاژ 3- سرعت جوشکاری 4- زاویه الکترود. در ادامه راجع به هر یک از این متغییر ها توضیح می دهیم. شدت جریان )آمپر(: زمانی که الکترود مورد نظر انتخاب شد و قطر آن متناسب با شرایط کار تعیین گردید باید روی دستگاه آمپر را تنظیم کرد. طبق جدول زیر که در استاندارد AWS A5.1 آمده است می توان با توجه به قطر الکترود محدوده ی آمپراژ مصرفی را تعیین کرد. آمپر باید طبق جدول ارایه شده انتخاب شود. در صورتی که کمتر یا بیشتر باشد عمق نفوذ و ظاهر جوش دچار مشکل می شود. در صورتی که آمپر خیلی کم باشد قوس انرژی کافی برای ذوب فلز پایه را ندارد و بنابراین عمق نفوذ کاهش می یابد. از طرفی نمی 14

15 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار توانیم قوس را نگه داریم و دائما الکترود به قطعه می چسبد. زمانی که آمپر خیلی زیاد باشد قطرات مذاب به اطراف پاشیده شده و شکل بستر جوش بسیار نامناسب است. شکل 19 این موضوع را نشان می دهد. شکل 19. در جوش سمت راست آمپر باال جوش وسط آمپر کم و در جوش سمت چپ آمپر مناسب بوده است ولتاژ )ولت(: طول قوس عبارت است از فاصله نوک الکترود تا سطح قطعه کار. در جوشکاری با الکترود دستی ولتاژ از طریق طول قوس کنترل می شود. با افزایش طول قوس ولتاژ افزایش و با کاهش آن کاهش می یابد. در صورتی که ولتاژ بیش از حد زیاد شود پهنای جوش افزایش یافته و پاشش زیاد می شود. از طرفی امکان دارد عمل محافظت به مخاطره بیافتد )پایداری قوس کم می شود(. با کاهش بیش از حد طول قوس امکان چسبیدن الکترود به قطعه کار وجود دارد و از طرفی پهنا جوش کاهش می یابد. شکل 22 این موضوع را نشان می دهد. شکل 21. در جوش سمت راست ولتاژ زیاد و در جوش سمت چپ ولتاژ پایین بوده است سرعت جوشکاری )سانتی متر بر دقیقه(: سرعت جوشکاری نیز بر شکل ظاهری جوش تاثیر می گذارد. با افزایش سرعت جوشکاری حجم حوضچه مذاب کاهش می یابد. یعنی هم عمق آن کم می شود و هم پهنای آن کاهش می یابد. با کاهش سرعت جوشکاری حجم زیاد شده و پهنا و عمق نفوذ افزایش می یابند. سرعت بیش از حد زیاد باعث کاهش بیش از حد پهنا و عمق می شود. سرعت بیش از حد کم اثر برعکس دارد. شکل 21 این موضوع را نشان می دهد. 15

16 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شکل 21. در جوش سمت راست سرعت بیش از حد زیاد و در جوش سمت چپ سرعت بیش از حد کم بوده است زاویه جوشکاری )درجه(: بسته به موقعیت جوشکاری زاویه ی الکترود با قطعه کار متفاوت است. زمانی که جوشکاری در موقعیت تخت انجام می شود )شکل 22 سمت راست( زاویه ی الکترود با خط عمود بر قطعه باید بین 15 تا 32 درجه باشد. اما زمانی که جوش نبشی در موقعیت افقی ایجاد می شود زاویه ی الکترود با قطعه ی پایینی باید بین 32 تا 42 درجه باشد. در صورتی که جوشکاری در موقعیت قائم باالی سر انجام می شود زاویه حدود 92 درجه است. مراحل جوشکاری با توجه به آن چه که گفته شد می توان مراحل جوشکاری را به صورت زیر خالصه کرد: در درجه اول باید ایمنی را رعایت کنیم. ایمنی در هر فرآیند جوشکاری خاص خود آن فرآیند است. در روش های قوسی استفاده از ماسک عینک دستکش پیش بند و غیره الزامی است. چک کردن وسایل مرتبت با جوشکاری. برای مثال باید برس مخصوص استفاده شود و انبر سالم باشد. از طرفی اطمینان از سالم بودن کابل ها پیش از شروع جوشکاری برای جلوگیری از برق گرفتگی الزامی است. الکترود مناسب با توجه به فلز پایه انتخاب شده و درون نگهدارنده قرار می گیرد. زاویه با توجه به موارد ذکر شده باید رعایت شود. الکترود روی سطح یک لقمه یا فلز زاید کشیده می شود تا آماده ی ایجاد قوس پایدار شود. الکترود در فاصله ی مناسب نسبت به قطعه کار قرار گرفته و جوشکاری آغاز می شود. ضمن مصرف شدن الکترود طول قوس افزایش می یابد بنابراین یک حرکت رو به پایین توسط جوشکار انجام می شود. حرکت دوم که همزمان با قبلی انجام می شود دنبال کردن درز اتصال با سرعت یکنواخت است. با توجه به استفاده از ماسک محل درز به خوبی پیدا نیست و یکی از آموزش های اولیه ی کارگاه نحوه ی مستقیم حرکت کردن است. سرعت ابتدا و انتهای جوشکاری نباید با سرعت حرکت در سایر قسمت ها یکسان باشد. زیرا در قسمت اولیه نفوذ ناقص و در قسمت انتهایی ریزش ذوب رخ می دهد. 16

17 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار انتخاب یک تکنیک جوشکاری مناسب اعم از زیگزاگ هشت مستقیم و غیره. در نهایت پس از جوشکاری اندکی صبر می کنیم و سرباره را از روی سطح تمیز می کنیم. پس از کنده شدن سرباره با برس سیمی سطح را تمیز می کنیم. نکات عملی حین جوشکاری در هنگام روشن کردن الکترود امکان چسبیدن آن به قطعه به دلیل طول قوس بسیار کم وجود دارد. در این لحظات به سرعت انبر را از الکترود جدا کنید و از دست زدن به الکترود با دست برهنه خودداری کنید. انبر را روی میز متصل به مدار قرار ندهید. 4 الی 5 سانتی متر مانده به پایان اتمام الکترود باید جوشکاری متوقف شود. پس از جوشکاری اطراف ناحیه ی جوش نیز دمای بسیار باالیی دارد و باید قطعه با انبر جا به جا شود. الکترود های فاسد برای جوشکاری مناسب نیستند که از جمله ی آن ها می توان به الکترود بدون روکش باد کرده مرطوب و غیره اشاره کرد. در مواقعی که پاشش قطرات زیاد می شود احتماال طول قوس افزایش یافته است. در این مواقع باید دست را رو به پایین حرکت دهیم. جهت حرکت دست بهتر است برای افراد راست دست از چپ به راست و برای افراد چپ دست از راست به چپ باشد. ضمن جوشکاری ممکن است در یک قسمت جوش مناسب ایجاد نشود در این حالت نباید همان موقع به عقب برگردیم بلکه به جوشکاری ادامه می دهیم و بعدا آن را ترمیم می کنیم. شروع مجدد پس از اتمام الکترود اول ضمن جوشکاری با الکترود دستی در مسیر های طوالنی الکترود اول در نیمه ی کار تمام شده و باید الکترود تعویض شود. حال در محل تعویض الکترود اگر به درستی شروع مجدد رخ ندهد یا گرده ی جوش اضافی ایجاد می شود و یا در محل شروع مجدد مقدار جوش کم است. شروع مجدد باید به گونه ای باشد که اگر یک ناظر سوم شخص به جوش نگاه کند متوجه نشود که الکترود تعویض شده است. حال برای شروع مجدد تکنیک های مختلفی وجد دارد که در این جا به دو نمونه از آن ها اشاره می شود. روش اول: هر چند مدت یک بار الکترود به انتها رسیده و باید قوس قطع شود و الکترود تعویض شود. حال الکترود جدید را که بر می داریم قطرات اولیه که از الکترود ذوب می شوند به اندازه کافی سرباره ندارند پس تصفیه مذاب به خوبی انجام نمی شود. بنابراین از تکنیک یک گام به عقب استفاده می کنیم. این تکنیک به این صورت است که زمانی که به انتهای الکترود می رسیم به جای آن که الکترود را به یکباره عقب بکشیم به آرامی به پشت گرده جوش بر میگردیم و همزمان طول قوس را زیاد می کنیم. حال الکترود را که بر می داریم از چند میلی متر جلوتر با الکترود جدید جوشکاری را آغاز می کنیم. وقتی قوس شروع شد بر میگردیم به ناحیه ای که الکترود اولیه خاتمه پیدا کرده بو و دوباره مسیر را ادامه می دهیم. در این حالت نا خالصی فرصت می کند وارد حوضچه مذاب 17

18 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار شود. از طرفی قطرات اولیه فرصت پیدا می کنند دوباره وارد حوضچه مذاب شوند و تصفیه مجدد رخ می دهد. این روش در کارگاه آموزش داده نمی شود و در مرحله ی جوشکاری پیشرفته به جوشکار ها آموزش داده می شود. روش دوم: پس از اتمام الکترود اول در محل خاتمه جوش یک گودال به حالت مقعر ایجاد می شود. حال با الکترود دوم از باالترین قسمت این گودال شروع به جوشکاری می کنیم. قسمت اول را یک مقدار سریع رد می شویم تا مشکل گرده ی اضافه به وجود نیاید و پس از آن با سرعت یکنواخت و آهسته تری جوشکاری را ادامه می دهیم. این روش در کارگاه به جوشکار های مبتدی آموزش داده می شود. جوشکاری در چند پاس )مرحله( گاهی ضخامت نمونه به گونه ای است که اگر یک پاس جوشکاری انجام شود نفوذ کامل حاصل نخواهد شد. در این مواقع یک پخ در نمونه ایجاد می کنیم که در شکل 22 نشان داده شده است. حال از داخل پخ جوشکاری را آغاز می کنیم و یک پاس جوش می دهیم )پاس 2( و به نفوذ کامل می رسیم. حال در ادامه باید این پخ ایجاد شده را پر کنیم. بنابراین چند پاس دیگر ایجاد می کنیم. بسته به زاویه ی پخ ممکن است در هر ردیف جوش نیاز به یک یا چند پاس جوش داشته باشیم که هر دو حالت در شکل 22 نشان داده شده است. در صورتی که در یک ردیف نیاز به دو پاس جوشکاری داشته باشیم )مثل ردیفی که پاس های 2 و 3 در آن وجود دارند( باید این پاس ها با هم همپوشانی داشته باشند. طبق یک قاعده ی کلی هر پاس باید بر پاس قبلی به اندازه ی 1/3 همپوشانی داشته باشد. یعنی عالوه بر ذوب فلز پایه در پاس دوم باید بخشی از پاس اول نیز ذوب شود. قواعد سر انگشتی شکل 22. فرآیند جوشکاری چند پاسه جریان جوشکاری معموال بین 32 تا 42 برابر قطر الکترود تنظیم می شود. قطر الکترود نباید از ضخامت قطعه بیشتر باشد. o o لینک 18

19 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری قوس با الکترود روکش دار تکلیف 1( برای جوشکاری یک فوالد ساده کربنی با ضخامت 2 میلی متر از الکترود 3.2 میلی متری E6013 استفاده شده است. جوشکار جریان را 112 آمپر تنظیم کرده است. به نظر شما چه مشکلی ممکن است ضمن جوشکاری پیش بیاید یک راه حل برای این موضوع ارایه دهید. 19

20 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن جوشکاری اکسی استیلن مقدمه به منظور ایجاد اتصال بین دو یا چند قطعه نیاز به آماده سازی و تمهیدات خاص احساس می شود. برای اثبات این موضوع دو قطعه را در نظر بگیرید که بدون اعمال فشار کنار هم قرار گرفته اند. این دو قطعه در این حالت به هم متصل نمی شوند. دلیل این موضوع آن است که یک سری موانع سر راه اتصال دهی وجود دارند که باید به یک نحوی حذف شوند. این موانع عبارت هستند از: 1- الیه هوا 2- الیه اکسید سطحی 3- زبری سطحی شکل 1. شماتیک اتصال دو قطعه این موانع باعث می شوند که اتم های موجود در سطح قطعه 1 نتوانند با اتم های سطح قطعه 2 در فاصله مناسب اتمی برای ایجاد پیوند )که حدود 3 آنگسترم است( قرار گیرند. حال برای ایجاد اتصال بین این دو قطعه چون نیاز به اتصال اتم به اتم داریم باید این موانع را به نحوی حذف کنیم. یک راه برای حذف این موانع آن است که یک منبع حرارتی را بر روی محل اتصال قرار دهیم تا قسمتی از هر دو فلز پایه را ذوب کند. زمانی که مذاب تشکیل شده درز اتصال را پر می کند همراه با آن الیه هوا نیز از درز اتصال بیرون می رود و مذاب جای آن را می گیرد. از طرفی اکسید های سطحی نیز وارد مذاب می شوند از سطح قطعات حذف می شوند و بسته به چگالی که دارند درون یا روی سطح مذاب قرار می گیرند. از طرفی مذاب چون شکل ظرف را به خود می گیرد دیگر زبری سطحی نیز معنا پیدا نمی کند و مذاب تمام سطوح ناهمواری را می پوشاند. پس از آن که منبع حرارتی را حرکت می دهیم محل مورد نظر سرد شده و انجماد رخ می دهد اما این بار دیگر موانع اتصال وجود ندارند و اتصال اتم به اتم رخ می دهد و دو قطعه به هم متصل می شوند. به این روش اتصال دهی اصطالحا جوشکاری ذوبی گفته می شود. منبع حرارتی همان طور که گفته شد برای ایجاد اتصال نیاز به ذوب کردن فلزات پایه داریم و برای ایجاد مذاب باید از یک منبع حرارتی استفاده شود. در جوشکاری ذوبی عمدتا از منبع هایی نظیر : 1- قوس 2- شعله 3- لیزر 4- پرتو الکترونی استفاده می شود که در شکل 2 نمایش داده شده اند. 1

21 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن شکل 2. منبع های حراتی مورد استفاده در جوشکاری ذوبی در روش جوشکاری اکسی استیلن از شعله به عنوان منبع حرارتی استفاده می شود. گاهی در صنعت به این روش جوشکاری جوش گاز نیز گفته می شود که یک اصطالح کامال غلط است. در واقع برای ایجاد شعله نیاز به گاز سوختنی داریم و به همین دلیل به این روش جوشکاری گاز گفته می شود. این در حالی است که در بسیاری از فرآیند های جوشکاری که کامال هم با هم متفاوت هستند از گاز استفاده می شود و بنابراین جوشکاری گاز نمی تواند نامی منحصر به فرد برای یک روش جوشکاری خاص باشد. گاز های سوختنی مورد استفاده در جوشکاری با گاز شامل هیدورژن و استیلن است که به ترتیب با نام های اکسی هیدروژن و اکسی استیلن شناخته می شوند. مفهوم شعله شعله در واقع همان محصول احتراقی است که در عین آن که دمای زیادی دارد نورانی نیز هست. به منظور آن که محصول احتراق یا همان شعله با دمای باال داشته باشیم باید سراغ یک واکنش به شدت گرمازا برویم. واکنش های سوختن و یا اکسیداسیون معموال چنین ویژگی را دارا هستند. اما نباید فراموش کرد که هر واکنش اکسیداسیونی همراه با تولید حرارت فراوان نیست. برای مثال سوختن آهن از طریق واکنش Fe+1/2 O2 FeO انجام می شود. ولی آهن جامد وقتی اکسید می شود حرارت فراوانی تولید نمی کند. پس آهن جامد نمی تواند به عنوان یک سوخت مناسب برای تولید حرارت مورد استفاده قرار بگیرد. اما وقتی گاز استیلن می سوزد محصول احتراقی ایجاد کند که دمای آن در برخی قسمت ها به 3233 درجه سانتی گراد می رسد )در شعله خنثی(. این دما برای ذوب بسیاری از فلزات و آلیاژ ها دمای مناسبی است و به همین دلیل است که استیلن به عنوان گاز سوختنی در جوشکاری استفاده می شود. البته شرط آن که شعله بتواند برای جوشکاری استفاده شود داشتن دمای باال حرارت کافی و تمرکز حرارتی است. ارکان شعله برای آن که یک شعله پایدار شکل بگیرد 4 جزء باید تامین شود: 2

22 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن اکسیژن: برای آن که واکنش سوختن اتفاق بیافتد و شعله تشکیل شود باید اکسیژن حضور داشته باشد. برای درک این موضوع در نظر بگیرید که قسمتی از یک انبار آتش گرفته است. با ریختن خاک بر روی آن آتش خاموش می شود. دلیل خاموش شدن شعله در این جا جلوگیری از ورود اکسیژن برای ادامه احتراق است. ماده سوختنی: گاز سوختنی رکن دیگر واکنش احتراق است. از واکنش گاز سوختنی با اکسیژن شعله حاصل می شود. برای درک ضرورت حضور گاز سوختنی به منظور بقای شعله در نظر بگیرید که یک جنگل آتش گرفته است. در این حالت نمی توان جلوی ورود اکسیژن را گرفت بنابراین درختان اطراف آن ناحیه ی آتش گرفته را قطع می کنند. در این حالت ماده سوختنی برای بقای شعله حذف می شود و آتش خاموش می گردد. در جوشکاری اکسی استیلن ماده ی سوختنی گاز اکسی استیلن است. انرژی فعال سازی: در صورتی که اکسیژن و ماده سوختنی را کنار هم قرار دهیم خود به خود احتراق آغاز نمی شود. در واقع برای هر مخلوط گازی یک دمای احتراق قابل تعریف است. تا زمانی که دمای مخلوط به دمای احتراق نرسد سوختن اتفاق نمی افتد. الزم نیست که دمای کل مخلوط گازی به دمای احتراق برسد و حتی اگر یک ناحیه بسیار کوچک در حد چند مولکول نیز به این دما برسند احتراق اتفاق می افتد. در واقع انرژی فعال سازی وظیفه رساندن بخش کوچکی از مخلوط گازی به دمای احتراق را دارد. زمانی که یک فندک به مخلوط گازی می زنیم در بخش کوچکی از مخلوط گازی دما به دمای اشتعال می رسد و سوختن آغاز می شود. حال چون واکنش سوختن گرمازا است پس سوختن آن بخش از مخلوط گازی دمای گاز اطراف آن نیز باال رفته و گاز کناری نیز به دمای اشتعال می رسد. این سلسله مراتب به همین ترتیب ادامه می یابد تا در نهایت کل مخلوط گازی تبدیل به شعله می شود. نسبت اکسیژن به استیلن: می توان یک حد باالیی و یک حد پایینی برای این نسبت تعریف کرد. در صورتی که نسبت اکسیژن به استیلن از حد باالیی فراتر رود یا از حد پایین کمتر شود شعله از بین می رود. در صورتی که این نسبت بسیار کم باشد اتفاقی که می افتد آن است که احتراق به صورت ناقص رخ می دهد. احتراق ناقص همراه با تولید حرارت بسیار کمی است که نمی تواند دمای مخلوط گازی اطراف را به دمای اشتعال برساند بنابراین احتراق متوقف می شود. برای درک بهتر این موضوع یک شمع را در نظر بگیرید که روی آن یک لیوان قرار دهیم. در این حالت اکسیژن در دسترس تمام نمی شود بلکه بسیار کم می شود و به دلیل احتراق ناقص شعله خاموش می شود. در صورتی که این نسبت از یک حدی بیشتر شود باز هم شعله خاموش می گردد. فرض کنید یک جریان اکسیژن بسیار زیاد به یک شعله وارد شود. در این حالت احتراق کامل انجام می شود اما به دلیل جریان شدید گاز اکسیژن دما مخلوط گازی در مجاور جایی که شعله ور شده نمی تواند به دمای احتراق برسد. در واقع مشابه آن است که داریم با یک جریان شدید اکسیژن شعله را فوت می کنیم. به عبارت بهتر زمانی که میزان اکسیژن زیادی وارد می شود مدام مولکول های اکسیژن جای یک دیگر را می گیرند و دمای مخلوط گازی مجاور شعله در هیچ قسمتی به دمای اشتعال نمی رسد با توجه به آن چه گفته شد برای آن که در جوشکاری اکسی استیلن شعله مناسب داشته باشیم باید اکسیژن و گاز سوختنی هر دو با نسبت های خاص حضور داشته باشند و انرژی فعال سازی نیز فراهم شود. نحوه ی انتقال حرارت از شعله به قطعه اکسیژن و گاز سوختنی با فشار مشخص وارد مشعل جوشکاری اکسی استیلن می شوند. سپس داخل مشعل مخلوط شده و از نوک سر مشعل با فشار به سمت بیرون حرکت می کنند. زمانی که بیرون آمدند با یک فندک مخصوص انرژی فعال سازی برای واکنش 3

23 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن فراهم می شود و شعله ایجاد می شود. چون گاز با فشار به بیرون می آید بنابراین شعله ایجاد شده نیز به سمت بیرون زبانه می کشد. حال این شعله به دو صورت حرارت خود را به قطعه کار منتقل می کند. اول این که شعله همان محصوالت احتراق استیلن و اکسیژن است که دمای باالیی دارند و به سمت قطعه کار حرکت می کنند. در اثر برخورد مولکول های این محصوالت احتراق با دم یا باال به قطعه کار حرارت از جایی که دمای باال دارد )محصوالت احتراق یا شعله( به جایی که دمای پایین دارد )قطعه کار( منتقل می شود. بنابراین یک راه انتقال حرارت شعله به قطعه از طریق جریان هم رفت است. دومین راه برای انتقال حرارت تشعشع است. شعله مثل خورشید می تواند حرارت خود را از طریق تشعشع به قطعه کار منتقل کند. انتقال حرارت از طریق تشعشع به مراتب بیشتر از روش اول است. شکل 3. شعله در جوشکاری اکسی استیلن واکنش احتراق و انواع شعله ها همان طور که گفته شد شعله در واقع همان محصوالت واکنش احتراق استیلن است. واکنش احتراق کامل به صورت رو به رو انجام 2H2C2+5O2 4CO2+2H2O+Q می شود: واکنش فوق خود در طی دو مرحله انجام می شود. مراحل اول و دوم در ادامه آمده است. مرحله ی اول را احتراق ناقص می نامیم که در آن به ازای هر یک مول گاز سوختنی یک مول اکسیژن مصرف می شود. طبق واکنش فوق به ازای هر یک مول گاز استیلن به 2.2 مول گاز اکسیژن نیاز داریم تا احتراق کامل شود. بنابراین پس از احتراق ناقص باید 1.2 مول اکسیژن دیگر فراهم باشد تا محصوالت احتراق ناقص نیز بسوزند و احتراق کامل رخ دهد که این در واقع همان مرحله ی دوم است. H2C2+O2 2CO+H2+q1 مرحله ی اول: 2CO+H2+1.5O2 2CO2+H2O+q2 مرحله ی دوم: که مجموع حرارت تولید شده در این دو مرحله معادل حرارت حاصل از احتراق کامل است.)Q=q1+q2( حال در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن هم گاز سوختنی و هم اکسیژن از طریق کپسول هایی که با شلنگ به مشعل جوشکاری متصل هستند وارد مشعل می شوند. این که چه نسبتی از اکسیژن به استیلن وارد مشعل شود تعیین می کند که چقدر از این واکنش در ابتدای مشعل و چه 4

24 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن قدر از آن در ادامه انجام شود. در واقع این نسبت روی شکل شعله میزان حرارت تولیدی و میزان پیشروی احتراق تاثیر می گذارد. حال با توجه به نسبت اکسیژن به گاز سوختنی )استیلن( انواع شعله ها را توضیح می دهیم. شعله دود زا: این شعله زمانی حاصل می شود که شیر گاز اکسیژن بسته است و صرفا شیر گاز استیلن را باز می کنیم. سپس گاز را با فندک روشن می کنیم. در این حالت استیلن در مجاورت با اکسیژن هوا می سوزد. اما احتراق به صورت ناقص انجام می شود زیرا شیر اکسیژن بسته بوده و اکسیژن به اندازه ی کافی در دسترس استیلن قرار نمی گیرد. آن قدر شعله ناقص می سوزد که دود تولید می شود. دود در واقع تکه های بسیار ریز کربن است که در هوا پخش می شود. به دلیل آن که شیر اکسیژن کامال بسته است و احتراق ناقص انجام می شود دمای شعله پایین بوده و به درد جوشکاری نمی خورد. شعله کربن ده: یک مقدار شیر اکسیژن را باز می کنیم به جایی می رسیم که دیگر دوده نیست ولی یک شعله ی قرمز و پر حجم )مثل یک تکه ذغال که می سوزانیم( ایجاد می شود. این شعله نیز به دلیل عدم احتراق کامل دمای باالیی ندارد و به درد جوشکاری نمی خورد. اما به منظور سخت کاری سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. شعله احیایی: اگر شیر اکسیژن را بیشتر باز کنیم اما هم چنان نسبت اکسیژن به استیلن کوچک تر از یک باشد شعله احیایی ایجاد می شود. فرض کنید نسبت اکسیژن به استیلن 3.0 باشد. در این حالت به ازای هر 3.0 مول اکسیژن 1 مول استیلن وجود دارد. حال اکسیژن و استیلن به محض خروج با هم واکنش می دهند و به ازای 3.0 مول اکسیژن 3.0 مول استیلن نیز می سوزد و احتراق ناقص انجام می شود )قسمت مخروط میانی(. در ادامه 3.3 مول گاز استیلن باقی مانده است که با 3.3 مول گاز اکسیژن که از هوای مجاور تامین می شود عمل احتراق ناقص را انجام می دهد )قسمت بال استیلن(. در ادامه محصوالت احتراق ناقص با اکسیژن هوا واکنش داده و احتراق کامل انجام می شود )هاله ی بیرونی(. بنابراین شعله احیایی از سه قسمت تشکیل شده است و از روی ظاهر شعله می توان به نوع شعله احیایی پی برد. در این شعله دما در قسمت هایی می تواند به 3233 درجه ی سانتی گراد برسد که این دما به اندازه ی کافی برای ذوب فلزات مناسب است. لذا در جوشکاری چدن و لحیم کاری مورد استفاده قرار می گیرد. شماتیک شعله احیایی و پروفیل دمای شعله ی آن در شکل 4 آمده است. شکل 4. شماتیک شعله و پروفیل دمایی شعله احیایی شعله خنثی: در این حالت نسبت گاز اکسیژن به استیلن 1 است. یعنی به ازای هر یک مول گاز اکسیژن یک مول گاز استیلن نیز وجود دارد. حال به محض خروج گاز از مشعل یک مول گاز استیلن با یک مول گاز اکسیژن واکنش می دهند و مرحله اول واکنش سوختن استیلن به اتمام می رسد )مخروط میانی(. در ادامه محصوالت احتراق ناقص با اکسیژن هوا واکنش داده و واکنش کامل می شود )هاله بیرونی(. بنابراین شعله خنثی از دو قسمت تشکیل شده است. در شعله خنثی 1 مول اکسیژن مورد نیاز برای احتراق 5

25 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن کامل از طریق کپسول و 1.2 مول آن از طریق هوای مجاور تامین می شود. در این حالت چون مقدار اکسیژن مورد استفاده بیشتر بوده دما افزایش می یابد. در جوشکاری غالبا از این شعله استفاده می شود. طرح شماتیک و شکل واقعی شعله خنثی در شکل 2 آمده است. شکل 5. شعله خنثی شعله اکسیدی: در این حالت نسبت اکسیژن به استیلن بیش تر از 1 است. برای مثال فرض کنید این نسبت 1.2 باشد. یعنی در این حالت به ازای هر 1.2 مول اکسیژن 1 مول استیلن وجود دارد. حال به محض خروج این دو گاز گاز استیلن با یک مول از گاز اکسیژن احتراق ناقص را تجربه می کند )مخروط میانی( و 3.2 مول گاز اکسیژن باقی می ماند. حال در ادامه برای آن که مرحله ی دوم واکنش انجام شود کافی است صرفا یک مول گاز اکسیژن از محیط مجاور وارد شود تا با 3.2 مول باقی مانده بتوانند 1.2 مول اکسیژن مورد نیاز برای کامل کردن احتراق را فراهم کنند) هاله بیرونی(. بنابراین زمانی که برای اتمام واکنش احتراق کامل نیاز به اکسیژن مجاور داریم باز هم شعله از دو قسمت تشکیل شده است. شعله در این حالت دمای باالتری نسبت به شعله خنثی دارد ولی باز هم در جوشکاری زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد. علت آن است که اکسیژن اضافی می تواند منجر به اکسیداسیون فلز پایه و کاهش خواص مکانیکی آن شود. این شعله بیشتر برای برش کاری مورد استفاده قرار می گیرد. شماتیک و شکل واقعی شعله اکسیدی در شکل 6 آمده است. همان طور که در شکل 6 نشان داده شده است شعله در این حالت متمرکز تر و جمع تر می شود. در واقع طول شعله کوتاه تر شعله باریک تر و صدا دار خواهد بود. شکل 6. شعله اکسیدی شعله جدا شونده: اگر اکسیژن را بیش از حد باز کنیم شعله جدا شونده خواهیم داشت که عمال شعله پایداری نیست. در این حالت شعله از مشعل جدا شده و همراه با یک صدا خاموش می شود. این اتفاق گاهی هنگام خاموش کردن مشعل نیز رخ می دهد. 6

26 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن سوال( یکی از مهارت های جوشکار اکسی استیلن تعیین نوع شعله از روی شکل آن است. حال با توجه به آن چه گفته شد شعله ی خنثی و اکسیدی حدودا شبیه هم هستند. حال با احتساب به این موضوع جوشکار با تجربه چگونه می تواند نوع شعله را تشخیص دهد پاسخ: درست است که هر دو شعله از دو قسمت تشکیل شده اند اما هنگامی که شعله اکسیدی داریم شعله باریک تر و طول آن کوتاه تر است. از طرفی شعله اکسیدی همراه با صدا می باشد. این در حالی است که شعله خنثی بی صدا است. تجهیزات جوشکاری اکسی استیلن تجهیزات جوشکاری اکسی استیلن عبارت هستند از: کپسول گاز اکسیژن سیستم تامین گاز استیلن شلنگ فشار سنج رگوالتور مشعل جوشکاری و نازل. همان طور که در شکل 0 نمایش داده شده است اکسیژن و استیلن در داخل دو کپسول مجزا قرار دارند. بر روی هر کپسول یک فشار سنج وجود دارد که فشار داخل کپسول را مشخص می کند. از طرفی هر کپسول یک رگوالتور نیز دارد که به وسیله ی آن می توان فشار خروجی گاز را تنظیم کرد. گاز های اکسیژن و استیلن با فشار تنظیم شده وارد شلنگ می شوند و این شلنگ ها وارد مشعل جوشکاری می شود. در داخل مشعل یک محفظه ی اختالط وجود دارد که دو گاز در داخل آن با هم ترکیب می شوند. سپس از طریق نازل از نوک مشعل خارج می شوند. با یک فندک گاز روشن شده و سپس شعله تنظیم می شود تا عملیات جوشکاری انجام شود. شکل 7. تجهیزات جوشکاری اکسی استیلن در ادامه به طور مفصل هر کدام از این تجهیزات را معرفی می کنیم. 7

27 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن سیستم تامین گاز اکسیژن و استیلن: معموال از کپسول های حاوی گاز اکسیژن و استیلن برای تامین سوخت در جوشکاری اکسی استیلن استفاده می شود. استیلن گازی است که نمی توان تحت فشار زیاد در سیلندر نگه داری کرد و اگر فشار از یک حدی بیشتر شود انفجار رخ می دهد. برای آن که بتوانیم حجم مشخصی از گاز استیلن را درون سیلندر نگه داری کنیم باید مواد اسفنجی شکل در بدنه سیلندر قرار گیرد و سپس استون را داخل سیلندر تزریق کنیم. در ادامه گاز استیلن به داخل کپسول تزریق می شود. استیلن و استون با هر نسبتی در هم قابلیت انحالل دارند. با افزایش فشار حد اشباع استیلن در استون بیشتر می شود و به این ترتیب حجم قابل قبولی استیلن داخل سیلندر قرار می گیرد. مشعل: در جوشکاری اکسی استیلن مشعل نقش بسیار کلیدی دارد. در واقع قبل از آن که گاز سوختنی و اکسیژن از نوک نازل خارج شوند باید به خوبی با هم مخلوط شوند. عمل مخلوط شدن در داخل محفظه ای که درون مشعل جوشکاری است انجام می شود. اگر عمل اختالط به خوبی انجام نشود گاز خروجی به خوبی نمی سوزد و حرارت کافی برای احتراق فراهم نمی شود. بدنه بیرونی مشعل معموال از جنس برنج است و دارای دو شیر ظریف اکسیژن و استیلن می باشد. با چرخاندن این شیر ها نسبت اکسیژن به استیلن تنظیم می شود ولی فشار اصال تنظیم نمی شود و از طریق رگوالتور تنظیم فشار امکان پذیر است. نازل )سر مشعل-افشانک(: اکثرا از جنس مس است و یک سوراخ در نوک آن وجود دارد. گاهی سر مشعل از طریق قطر سوراخ و گاهی از طریق یک عدد بدون واحد معرفی می شود. سر مشعل های مختلف برای ضخامت های مختلف به کار می روند. اگر ضخامت فلز پایه زیاد باشد باید سراغ سر مشعل های بزرگ تر برویم. وظیفه اصلی نازل متمرکز کردن شعله به میزان دلخواه است. اگر حرارت شعله در یک قسمت کوچک روی سطح نمونه متمرکز نشود یا اصال نمونه ذوب نمی شود و یا ناحیه ی وسیعی تحت تاثیر حرارت شعله قرار می گیرد که مطلوب جوشکاری نیست. سوال( دو وظیفه اصلی مشعل و سر مشعل جوشکاری اکسی استیلن را توضیح دهید. 1- مشعل: مخلوط شدن گاز سوختنی و اکسیژن 2- سر مشعل: متمرکز کردن حرارت برای جوشکاری سوال( معیار های انتخاب سر مشعل را بنویسید. 1 -متناسب با ضخامت قطعه انتخاب شود 2 -بر اساس این که جوش ظریف می خواهیم یا نه رگوالتور: از این وسیله برای تنظیم فشار خروجی استفاده می شود. در واقع فشار داخلی سیلندر همان فشار مورد نیاز برای جوشکاری نیست و به مرور زمان نیز افت می کند. بنابراین به یک وسیله برای تنظیم فشار نیازمند هستیم. شماتیک رگوالتور در شکل 8 نمایش داده شده است. 8

28 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن شکل 8. شماتیک رگوالتور گاز درون سیلندر از طریق دریچه ورودی )inlet( وارد فضای رگوالتور می شود. زمانی که وارد شد از طریق روزنه ای که در قسمت پایینی وجود دارد وارد قسمت باالیی رگوالتور می شود و به زیر دیافراگم فشار وارد می کند. ناشی از این فشار دیافراگم )diaphragm( به باال حرکت می کند و به فنر باالیی خود نیرو وارد می کند. زمانی که فشار خروجی را بر روی رگوالتور تنظیم می کنیم در واقع فشار فنر باالیی بر دیافراگم تنظیم می شود. حال پاپت )poppet( و دیافراگم به هم متصل هستند. با باال رفتن دیافراگم پاپت هم به باال کشیده می شود و به تدریج روزنه ی ورود گاز به قسمت باالیی محفظه رگوالتور بسته می شود. در این زمان فشار گاز زیر دیافراگم نیز با فشار فنر به حالت تعادل رسیده و دریچه خروجی باز می شود. گاز خروجی دارای فشار تنظیم شده بر روی رگوالتور است. حال با خروج گاز دوباره دیافراگم و در نتیجه پاپت به پایین بر می گردد و دوباره گاز وارد می شود و تعادل بین فشار گاز و فشار فنر مدام تنظیم می گردد. رگوالتور هایی که برای اکسیژن و استیلن به کار می روند با هم متفاوت هستند. مواد مصرفی در جوشکاری اکسی استیلن از گاز استیلن و گاز اکسیژن همیشه استفاده می شود ولی استفاده از فلز پرکننده و فالکس )روان ساز( در برخی موارد الزامی است. برای مثال به منظور جوشکاری فلزاتی که واکنش پذیری باال دارند مانند آلومینیوم باید از فالکس استفاده شود تا با ایجاد یک الیه ی لعاب مانند بر روی مذاب از اکسیداسیون آن جلوگیری کند. همچنین در مواردی که ضخامت قطعه زیاد است و درز اتصال باریک نیست باید از فلز پرکننده برای پر کردن درز اتصال استفاده شود. فلز پرکننده: در فرآیند جوشکاری قوس با الکترود روکش دار ضمن جوشکاری عالوه بر آن که فلز پایه ذوب شود الکترود نیز ذوب می شود و به پر کردن درز اتصال کمک می کند اما در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن به دلیل استفاده از شعله صرفا فلز پایه ذوب شده و الکترودی وجود ندارد که به حوضچه مذاب بپیوندد. حال در مواردی که درز اتصال نسبتا پهن داریم ذوب فلز پایه برای پر کردن درز اتصال کافی نیست و باید از یک فلز پرکننده استفاده شود. برای این منظور از سیم جوش یا مفتول عمدتا هم جنس با فلز پایه استفاده می شود. با قرار دادن شعله روی قطعه کار و ایجاد حوضچه ی مذاب بر روی آن مفتول نیز به طور متناوب به حوضچه ی مذاب نوک زده می شود تا ذوب شود و به حوضچه مذاب اضافه گردد. شکل 9 نحوه ی استفاده از فلز پرکننده به هنگام جوشکاری نمایش داده شده است. 9

29 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن شکل 9. طریقه قرارگیری فلز پرکننده نسبت به مشعل و زاویه ی آن در استاندارد AWS A5.2 فلز های پرکننده مورد استفاده در جوشکاری اکسی استیلن لیست شده اند. در جدول 4 ترکیب شیمیایی این فلزات پر کننده آورده شده است. با توجه به ترکیب شیمیایی فلز پایه باید فلز پرکننده ای استفاده شود که ترکیب شیمایی آن نزدیک فلز پایه باشد. در ادامه جدول 4 آمده است. این فلزات پر کننده نیز مانند الکترود های مورد استفاده در جوشکاری قوس با الکترود روکش دار دارای قطر استاندارد هستند. جدول 2 قطر استاندارد به همراه تلورانس آن را نمایش می دهد. 10

30 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن بسته به حرارت شعله و حجم درزی که قرار است پر شود از مفتول با قطر مناسب استفاده می شود. در صورتی که قطر بیش از حد بزرگ باشد مفتول به قطعه می چسبد و اگر خیلی باریک باشد سرعت جوشکاری را پایین می آورد و مرتبا باید جوشکار عملیات جوشکاری را متوقف کند و از فلز پرکننده جدید استفاده کند. فالکس: زمانی که مفتول را خریداری می کنیم روان ساز مخصوص آن نیز توسط فروشنده توصیه می شود. در استاندار AWS نیز روان ساز های مربوط به هر مفتول آورده شده است. روان ساز ها معموال ترکیبات کلریدی بورایدی یا فلوریدی هستند. نقش آن ها روان کردن سیالیت و کمک به محافظت از حوضچه مذاب است. حال برای یک فوالد معمولی ساختمانی ممکن است آنقدر اهمیت نداشته باشد ولی برای آلومینیوم حتما باید به کار رود. یعنی برای آلومینیوم نمی توانیم بگوییم با شعله حفاظت به خوبی انجام می شود چون اگر ضمن گرم شدن قطعه اکسید آلومینیوم در لبه ها ایجاد شود ادغام مذاب و در نتیجه اتصال دهی رخ نمی دهد. روان ساز با ایجاد ترکیبی با اکسید آلومینیوم دمای ذوب آن را پایین می آورد و ترکیب حاصله چگالی کمی نیز دارد پس روی سطح مذاب قرار می گیرد. روان ساز معموال به صورت پودر مورد استفاده قرار می گیرد به این صورت که ابتدا نوک مفتول گرم می شود سپس وارد روان ساز می شود در نتیجه ی این کار روان ساز به نوک مفتول می چسبد و آن را در درز اتصال قرار می دهیم و جوشکاری می کنیم. محافظت از حوضچه مذاب گاز های حاصل از احتراق می توانند CO2 و H2O )در صورت احتراق کامل( یا CO و H2 )در صورت احتراق ناقص( باشند. این گاز ها به صورت یک هاله اطراف مذاب را می گیرند و اجازه ی ورود اکسیژن و نیتروژن به مذاب را نمی دهند. بنابراین عمل محافظت را محصوالت احتراق انجام می دهند. اما در برخی موارد مانند جوشکاری آلومینیوم عالوه بر محصوالت احتراق فالکس یا روان ساز نیز به محافظت کمک می کند که نحوه ی کار روان ساز در قسمت مواد مصرفی-فالکس توضیح داده شده است. عالوه بر حوضچه مذاب که نیاز به محافظت دارد نوک مفتول )فلز پرکننده( نیز به دلیل دمای باالیی که دارد باید محافظت شود. بنابراین در مواردی که از فلز پرکننده استفاده می شود باید نوک فلز پرکننده نیز در هاله گازی باقی بماند. سوال( در صورتی که فلز پر کننده ای که ضمن جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد را بیش از حد از ناحیه ی جوش خارج کنیم چه مشکالتی پیش می آید 11

31 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن اکسیداسیون نوک فلز پرکننده: اولین مشکلی که پیش می آید اکسید شدن نوک مفتول است. نوک مفتول دمای باالیی دارد و در صورتی که از هاله گازی خارج شود اکسید می شود. حال در ادامه زمانی که مفتول در داخل حوضچه قرار می گیرد این اکسید های فلزی وارد حوضچه می شوند و بر خواص مکانیکی تاثیر منفی می گذارند. سرد شدن آن و چسبیدن به قطعه: در صورتی که نوک مفتول در هاله ی گازی و در تماس با محیط شعله باشد همواره گرم می ماند. اما در صورتی که از هاله خارج شود مفتول سرد می شود. حال موقعی که مفتول سرد دوباره به حوضچه اضافه می شود ممکن است کل حرارت حوضچه را بگیرد و حوضچه جامد شود. در ابن حالت مفتول به قطعه کار می چسبد. سوال( در صورتی که مفتول را در محل مناسب قرار می دهیم ولی باز مفتول به قطعه می چسبد علت چه می تواند باشد اگر مفتول در هاله گازی باشد باز هم در یک حالت ممکن است مفتول به قطعه کار بچسبد. این بار دلیل چسبیدن سرد بودن نوک مفتول نیست بلکه قطر آن است. در واقع قطر مفتول باید متناسب با ضخامت و پهنای جوش مورد نیاز )ضخامت قطعه( و حرارت شعله باشد. در صورتی که شعله کوچک داشته باشیم و مفتول قطور استفاده کنیم چون حجم مذاب کوچک و قطر مفتول بزرگ است کل حرارت حوضچه توسط مفتول جذب شده و حوضچه به یکباره جامد می شود. مفتول هم به حوضچه و در نتیجه قطعه می چسبد. بنابراین باید قطر مفتول به درستی انتخاب شود. برگشت رو به عقب شعله fire( )back زمانی که به دلیل تشعشع سر مشعل گرم شده و دمای مخلوط گازی در داخل خود مشعل به درجه حرارت اشتعال می رسد جبهه اشتعال به داخل کشیده می شود و باعث انفجار مشعل می شود. این موضوع هم برای مشعل های بزرگ و هم مشعل های کوچک می تواند رخ دهد. سوال( جوشکاری با استفاده از سر مشعل 2.2 میلی متری بر روی یک قطعه فوالدی با ضخامت 2 میلی متر جوشکاری انجام می دهد. حال برای جوشکاری یک قطعه ی 2 میلی متری نیز می خواهد از همان سر مشعل استفاده کند. آیا امکان برگشت شعله به عقب وجود دارد یا نه بله. زمانی که می خواهیم با همان سر مشعل 2.2 میلی متری بر روی قطعه ی 2 میلی متری جوشکاری انجام دهیم باید شیر اکسیژن و استیلن را بیشتر باز کنیم تا شعله ی قوی تری داشته باشیم. حال این شعله بسیار پر حرارت است ولی سر مشعل ظریف است. در اثر تشعشع حاصل از شعله سر مشعل گرم می شود و گاز داخل مشعل به دمای احتراق می رسد. در نتیجه قبل از خروج گاز از سر مشعل در خود مشعل احتراق رخ می دهد. بنابراین باید سر مشعل متناسب با ضخامت قطعه کار عوض شود. سوال( جوشکاری با استفاده از سر مشعل 4 میلی متری بر روی یک قطعه فوالدی با ضخامت 4 میلی متر جوشکاری انجام می دهد. حال برای جوشکاری یک قطعه ی 2 میلی متری نیز می خواهد از همان سر مشعل استفاده کند. آیا امکان برگشت شعله به عقب وجود دارد یا نه بله. اما این بار به یک دلیل دیگر امکان برگشت شعله وجود دارد. زمانی که می خواهیم روی قطعه ی 2 میلی متری با همان سر مشعل 4 میلی متری جوشکاری انجام دهیم باید شیر اکسیژن و استیلن را کمتر باز کنیم. در این حالت شعله کوچک داریم که تشعشع آن زیاد نیست ولی از طرفی جریان گاز نیز کم است. جریان گاز به خنک کردن سر مشعل کمک می کند و اکنون چون جریان گاز کمی داریم عمل خنک کاری به خوبی انجام نمی شود. درست است که تشعشع کمتر شده و نرخ گرمایش کاهش یافته 12

32 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن ولی نرخ سرمایش نیز به دلیل جریان کم گاز خروجی کاهش یافته و نرخ گرمایش غالب می شود. جوشکار ها اصطالحا می گویند زمانی که فشار گاز کم است برگشت شعله رخ می دهد. که دلیل آن کاهش نرخ سرمایش است. سوال( گاهی اوقات گفته می شود اگر مشعل ضمن جوشکاری اکسی استیلن گرم شود شعله را خاموش کنید و مشعل را داخل آب خنک کنید و دوباره جوشکاری را ادامه دهید. نظر شما در این باره چیست آیا با درست تنظیم کردن متغییر ها اصال نیاز به این کار خواهد بود یا نه خیر. در صورتی که درست متغییر ها را تنظیم کنیم نیاز به خنک کردن مشعل نباید باشد. در واقع همان اکسیژن و استیلن ضمن خروج عمل خنک کاری شعله را باید بتوانند انجام دهند. از طرفی مشعل اگر تا حدودی گرم شود )نه این که به دمای اشتعال برسد( خوب هم هست زیرا گاز قبل از سوختن عمل پیش گرم را تجربه می کند. مراحل کار برای جوشکاری اکسی استیلن ابتدا فشار گاز اکسیژن و استیلن را باید تنظیم کنیم. باید اول شیر اکسیژن یا استیلن را روی مشعل باز کنیم و بعد فشار را تنظیم کنیم. در صورتی که ابتدا تنظیم کنیم و بعد شیر را باز کنیم فشار تغییر می کند روشن کردن مشعل مرحله ی بعدی است. به نظر می رسد شیر اکسیژن و استیلن را باز می کنیم و یک فندک هم می زنیم تا روشن شود. اما باید شیر اکسیژن را ¼ دور و شیر استیلن را ½ دور باز کنیم. در این حالت شعله ای که با فندک روشن می شود به اندازه یک شعله کبریت است. سپس به تدریج شیر اکسیژن و استیلن را زیاد می کنیم تا شعله تنظیم شود. یا می توان صرفا گاز استیلن را باز کرد و شعله را روشن کرد. تنظیم شعله مرحله ی بعد است. برای شعله احیایی باید سه ناحیه ی متمایز ببینیم و برای خنثی و اکسیدی دو ناحیه مجزا داریم. فرق شعله اکسیدی با خنثی در صدای آن و کشیدی شعله است. انتخاب فلز پرکننده و روان ساز متناسب با جوش شعله را در مسیر جوشکاری حرکت می دهیم. سرعت جوشکاری به صورت تجربی توسط جوشکار تعیین می شود. زاویه جوشکاری معموال بین 42 تا 63 درجه است. باید قسمت هسته داخلی در تماس با نمونه جوشکاری قرار گیرد. اضافه کردن مفتول و روان ساز حین جوشکاری موقع خاموش کردن شعله اگر شیر اکسیژن را سریع ببندیم تا بیاییم شیر استیلن را ببندیم شعله دود زا محیط را کثیف می کند. اگر شیر استیلن را ببندیم همراه با صدای خیلی بد شعله خاموش می شود. پس باید دوباره به تدریج اکسیژن و استیلن را کم کنیم تا به یک شعله خیلی کم برسیم. حال دیگر فرقی ندارد اکسیژن را اول ببندیم یا استیلن. نکات تکنیکی و ایمنی اطمینان حاصل کنید که نوک مشعل تمیز است. در صورتی که تمیز نباشد از تجهیزات ویژه برای تمیز کردن آن استفاده کنید )فیلم آموزشی( برای استفاده از فالکس باید نوک مفتول را که گرم شده درون پودر بزنیم و این کار را مدام تکرار کنیم 13

33 کارگاه تخصصی جوشکاری-جوشکاری اکسی استیلن از عینک و لوازم ایمنی متناسب با فرآیند جوشکاری استفاده شود جهت جوشکاری برای افراد راست دست از راست به چپ و برای افراد چپ دست از چپ به راست است. تکلیف دوم فرض کنید شعله تنظیم نیست و حرارت زیادی دارد. حال می خواهیم جوش ظریفی هم ایجاد کنیم. جوشکار ادعا می کند که شعله را نزدیک می گیرد و وقتی ذوب می خواهد بریزد آن را عقب می کشد و به این ترتیب جوش موفقیت آمیز ایجاد می شود. در صورتی که با این روش به عمق نفوذ کامل برسیم آیا می توان گفت جوش حاصله با کیفیت است لینک فیلم های آموزشی اکسی استیلن 1) =0ahUKEwjqIj8ycfTAhVGXSwKHWmBBxIQtwIIJTAA&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com% 2Fwatch%3Fv%3DkPW06n-27FY&usg=AFQjCNEPcJmRnWQs2dBXZYakSFWu3eUmYg 2) =0ahUKEwjN2ZCsysfTAhWCkCwKHaWRDLkQtwIIIzAA&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com %2Fwatch%3Fv%3Dy_QMD6uDLP8&usg=AFQjCNH5FFxeyfTNvvGqvNq_fV72DyfPJA 14

34 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق خم کاری ورق مقدمه خم کاری یکی از روش های تولید قطعات مختلف در صنعت به حساب می آید که معموال در کنار فرآیند جوشکاری منجر به تولید محصول نهایی می شود. برای مثال در فرآیند تولید لوله های درز دار از خم کاری به عالوه ی جوشکاری استفاده می شود. ترتیب کار به این صورت است که ابتدا یک ورق با ضخامت مشخص توسط دستگاه خم شده و به شکل U در می آید. در ادامه با خم کاری مضاعف به O تبدیل می شود و درز آن توسط فرآیند جوشکاری بسته می گردد. شکل 1 این موضوع را نشان می دهد. شکل 1. لوله ی درز دار برای ساخت جعبه ها نیز یکی از روش های مرسوم خم کاری به همراه جوشکاری است. در صورتی که بخواهیم یک جعبه ی بسیار ساده ی مکعبی داشته باشیم می توان تعدادی ورق با ابعاد مشخص را برداشت و با ایجاد جوش های خطی بین ورق ها آن ها را به هم متصل کرد. در واقع بدون آن که عملیات خم کاری روی ورق ها انجام دهیم صرفا با جوشکاری ورق ها جعبه تولید شده است. شکل 2 این موضوع را نشان می دهد. شکل 2. جعبه ی مکعبی ساده که به روش جوشکاری ورق تولید شده است اما در صورتی که بخواهیم جعبه های پیچیده تر تولید کنیم باید عملیات خم کاری نیز وارد شود. در واقع در این روش ابتدا ورق ها در محل های مختلف به میزان مشخصی خم می شوند و در برخی قسمت ها با هم همپوشانی پیدا می کنند. در قسمت های همپوشانی با استفاده از جوش های مقاومتی نقطه ای عمل اتصال دهی انجام می شود. در جلسات خم کاری کارگاه تخصصی جوش هدف ما تولید جعبه با استفاده از روش خم کاری به عالوه ی جوشکاری مقاومتی نقطه ای است. برای آن که بتوانیم جعبه درست 1

35 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق کنیم باید با نقشه خوانی ابزار رسم نقشه روی ورق ابزار برش ورق دستگاه های خم کاری ورق سوراخ کاری و جوشکاری مقاومتی نقطه ای آشنا شویم. نقشه خوانی عملیات خم کاری و برش کاری بر روی ورق های فوالد ی طبق یک نقشه انجام می شود. این نقشه باید روی ورق پیاده شود. برای خواندن نقشه باید با زبان نقشه آشنا باشیم. در نقشه اطالعات ابعادی قطعه ای که قرار است ساخته شود آمده است و خطوط مختلف موجود در نقشه هر کدام معنای خاصی دارند که در ادامه به آن می پردازیم. خط منقطع درشت: در هر قسمتی از نقشه که این خط کشیده شده باشد باید عملیات برش کاری انجام شود. خط منقطع باریک: در هر قسمتی از نقشه که این خط کشیده شده باشد باید عملیات خم کاری انجام شود. دایره ی توخالی: این بدان معنا است که باید در این قسمت سوراخ کاری انجام شود. نمونه ای از نقشه هایی که در کارگاه مورد استفاده قرار می گیرد در شکل 3 آمده است. ابزار و طریقه ی رسم نقشه روی ورق شکل 3. نقشه ی خم کاری همان طور که گفته شد باید ابتدا نقشه روی ورق پیاده شود. برای کشیدن نقشه روی ورق نمی توان از خودکار یا مداد استفاده کرد. بنابراین باید از یک ابزار مخصوص به نام سوزن خط کش استفاده کرد. این ابزار شبیه خودکار است با این تفاوت که نوک آن فلزی و تیز است. با کشیدن آن روی ورق خراش ایجاد می شود و اثر آن روی ورق می افتد. به این ترتیب می توانیم نقشه را بر روی ورق پیاده کنیم. شکل 4 سوزن خط کش را نشان می دهد. 2

36 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شکل 4. سوزن خط کش بنابراین ابتدا ابعاد را از روی نقشه می خوانیم. سپس با استفاده از خط کش و سوزن خط کش نقشه را بر روی ورق پیاده می کنیم. ابزار و طریقه برش کاری پس از آن که نقشه بر روی ورق پیاده شد باید در قسمت های که نیاز به برش کاری وجود دارد عملیات برش انجام شود. چون در کارگاه ورق هایی که مورد استفاده قرار می گیرند عمدتا ضخامت کمتر از 1 میلی متر دارند بنابراین از قیچی ورق بر برای بریدن ورق ها استفاده می شود. شکل 5 قیچی ورق بر را نمایش می دهد. شکل 5. قیچی ورق بر به طور کلی روش های دیگری نیز برای برش کاری ورق ها وجود دارند که به برخی از آن ها از جمله: کاتر اره لنگ اره نواری و گیوتین می توان اشاره کرد. نکته ی کلیدی در انتخاب روش برش کاری ضخامت قطعات است. زمانی که ضخامت خیلی زیاد می شود بیشتر سراغ اره نواری و گیوتین می رویم و در ضخامت های بسیار کم از قیچی ورق بر استفاده می شود. ابزار و طریقه خم کاری ورق مطابق با نقشه برخی از قسمت ها باید خم شوند. در خم کاری باید ترتیب خم کاری رعایت شود در غیر این صورت نمی توان برخی از قسمت ها را خم کرد. برای خم کاری از دو دستگاه استفاده می شود. یک دستگاه صرفا می تواند لبه های طولی را خم کند. زمانی که این لبه ها خم شدند امکان آن که قطعه دوباره وارد دستگاه خم کاری شود نیست. در واقع برای خم کردن لبه های عرضی ورق ها باید به سراغ دستگاه دوم برویم. نکته ی مهم دیگر درباره ی خم کاری مربوط به زاویه ی آن است. در این کارگاه تمامی خم ها 09 درجه هستند. دستگاه بر روی زاویه ی 02 درجه تنظیم شده و زمانی که زاویه به 02 رسید اهرم دیگر باالتر نمی آید. علت آن 3

37 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق که 2 درجه بیشتر گرفته ایم آن است که فوالد مقداری خاصیت فنری دارد و به محض بار برداری به اندازه ی 2 درجه بر می گردد و خم 09 درجه حاصل می شود. سوراخ کاری با مته همان طور که گفته شد در نقشه قسمت هایی که به صورت دایره ی توخالی هستند باید توسط مته سوراخ شوند. دستگاه سوراخ کاری با مته در شکل 6 نمایش داده شده است. شکل 6. دستگاه سوراخ کاری با مته در صورتی که ورق را زیر مته قرار دهیم ممکن است مته روی ورق حرکت کند و دقیقا همان محلی که مد نظر ما است سوراخ نشود. لذا قبل از سوراخ کاری توسط مته باید ابتدا توسط سنبه یک فرورفتگی در محل سوراخ کاری ایجاد کنیم. برای این منظور ورق را روی سندان قرار می دهیم و با چکش به پشت سنبه ضربه وارد می کنیم تا روی ورق اثر ایجاد کند. در این حالت زمانی که ورق را زیر مته قرار می دهیم مته همان قسمت را سوراخ می کند. شکل های 7 و 8 به ترتیب سنبه و سندان را نمایش می دهند. شکل 7. سنبه 4

38 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شکل 8. سندان در سوراخ کاری با مته باید با مفهوم شماره مته نیز آشنا باشیم. برای مثال منظور از مته ی 4 مته ای است که سوراخ 4 میلی متری ایجاد می کند. همین موضوع برای اعداد دیگر نیز صادق است. برای چکش زدن به پشت سنبه از چکش فلزی استفاده می شود. اما عالوه بر این چکش ها یک سری چکش با سر پالستیکی نیز در کارگاه مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از استفاده از این چکش ها آن است که در مواردی که ورق کج شده با ضربه زدن بر روی آن ورق را صاف کنیم. در صورتی که برای صاف کردن ورق از چکش فلزی استفاده شود سطح ورق را خراب می کند. چکش های فلزی و پالستیکی در شکل 0 آمده اند. شکل 9. چکش های پالستیکی و فوالدی بنابراین با استفاده از برش کاری سوراخ کاری و خم کاری موفق به تولید اشکال خمیده ی مجزایی می شویم که باید توسط جوشکاری مقاومتی نقطه ای به هم متصل شوند. مبانی جوشکاری مقاومتی نقطه ای فلزات در برابر عبور جریان الکتریسته از خود مقاومت نشان می دهند. این مقاومت منجر به تولید حرارت در قطعه می شود که از رابطه ی Q=RI 2 t به دست می آید. در این رابطه R مقاومت در برابر عبور جریان I جریان عبوری t مدت زمان عبور جریان و Q مقدار حرارت تولید شده است. در هر قسمتی که مقاومت در برابر عبور جریان بیشتر باشد حرارت بیشتری تولید می شود و در همان 5

39 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق قسمت مذاب تشکیل می شود. در ادامه اثبات خواهیم کرد که این مذاب در فصل مشترک دو ورق ایجاد می شود و در نتیجه ی تشکیل مذاب بر موانع اتصال غلبه می شود. تصویر دستگاه جوشکاری مقاومتی نقطه ای در شکل 19 آمده است. همان طور که می بینیم دستگاه دارای دو الکترود از جنس آلیاژ مس است که یکی به قطب مثبت و دیگری به قطر منفی وصل شده است. علت آن که از آلیاژ مس استفاده شده آن است مس مقاومت بسیار کمی در برابر عبور جریان از خود نشان می دهد و در نتیجه الکترود ها خودشان گرم یا ذوب نمی شوند. از طرفی الکترود ها مجهز به سیستم آبگرد هم هستند که اجازه ی افزایش دما و گرم شدن الکترود های مسی را نمی دهد. دستگاه دارای قسمتی است که شدت جریان و مدت زمان عبور جریان در آن مشخص می شود. سپس با فشار پدال پایی الکترود ها به پایین حرکت کرده و گیرش بین الکترود ها و ورق اتفاق می افتد. نیروی اعمالی توسط الکترود ها با قطعات قابل تنظیم است. در صورتی که پدال پایی را بیشتر به پایین فشار دهیم جریان در مدت زمان مشخص از نمونه عبور می کند و اتصال دهی انجام می شود. شکل 11. دستگاه جوشکاری مقاومتی نقطه ای شماتیک نمونه هایی که مابین الکترود ها قرار می گیرند و محل تشکیل مذاب )دکمه جوش( در شکل 11 آمده است. 6

40 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شکل 11. شماتیک جوشکاری مقاومتی نقطه ای انواع مقاومت ها به طور کلی در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای دو نوع مقاومت می توان تعریف کرد: 1- مقاومت بالکی 2- مقاومت فصل مشترکی. منظور از مقاومت بالکی مقاومت یک ماده در برابر عبور جریان است و منظور از مقاومت فصل مشترکی مقاومت فصل مشترک دو ماده ی هم جنس یا غیر هم جنس در برابر عبور جریان است. به طور کلی مقاومت های فصل مشترکی از مقاومت های بالکی بزرگ تر هستند. دلیل این موضوع آن است که در فصل مشترک دو قطعه سطح اتصال بسیار کوچک است و مابین دو نمونه در بسیاری از قسمت ها هوا وجود دارد. از طرفی در قسمت هایی هم که اتصال وجود دارد فلز با فلز در تماس نیست بلکه اکسید فلز با اکسید فلز در تماس است )زیرا فلزات در دمای اتاق دارای الیه ی اکسیدی روی سطح خود هستند(. حال به دلیل حضور این اکسید ها و به دلیل آن که سطح تماس بسیار کوچک است ( ρl ( R = مقاومت در فصل مشترک بسیار باال می باشد. حال با A احتساب این موضوع به شکل 12 توجه کنید. با توجه به این شکل در مسیر عبور جریان 7 مقاومت وجود دارد که شامل دو مقاومت بالکی مربوط به الکترود ها )Re( دو مقاومت بالکی مربوط به قطعات )Rw( دو مقاومت فصل مشترکی بین الکترود و قطعه کار )Rew( و یک مقاومت فصل مشترکی بین دو قطعه کار )RC( می شود. این 7 مقاومت به صورت سری قرار گرفته اند پس جریان عبوری از همه یکسان است. از طرفی مدت زمان عبور جریان هم که یکسان است پس حرارت تولیدی در محلی بیشتر است که مقاومت حرارتی باالتری داشته باشد. با توجه به این که مقاومت های فصل مشترکی بیشتر از بالکی هستند پس حرارت تولیدی در آن ها بیشتر است. بنابراین حرارت تولیدی در فصل مشترک دو قطعه و در فصل مشترک الکترود و قطعه زیاد است. حال برای آن که بفهمیم در کجا ذوب تشکیل می شود باید عالوه بر حرارت تولیدی به حرارت تلف شده هم توجه کنیم. حرارتی که ناشی از مقاومت در برابر عبور جریان تولید می شود توسط الکترود ها تلف می شود. در واقع الکترود ها به دلیل آن که سیستم آبگرد دارند دمای نسبتا پایینی داشته و انتقال حرارت از جایی که دمای باالتر دارد به جایی که دمای پایین تر دارد انجام می شود. بنابراین به جای آن که حرارت تولیدی صرف ذوب کردن شود توسط الکترود ها تلف می شود. حال درست است که حرارت تولیدی در فصل مشترک الکترود و قطعه باال است ولی اتالف حرارتی نیز باال می باشد. فصل مشترک دو قطعه کار جایی است که به دلیل باال بودن مقاومت حرارت بسیاری تولید می شود و به دلیل فاصله داشتن با الکترود های مسی با سیستم آبگرد حرارت کمتری تلف می شود. بنابراین در فصل مشترک دو قطعه ذوب تشکیل می گردد. 7

41 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شکل 12. مقاومت های بالکی و فصل مشترکی در برابر عبور جریان سیکل نیرو و جریان قبل از جوشکاری روی دستگاه مقدار شدت جریان زمان و نیروی اعمالی توسط الکترود ها تنظیم می شود. حال با فشار دادن پدال پایی الکترود ها روی قطعات قرار گرفته و به تدریج نیروی وارده به نیروی اسمی می رسد. با فشار بیشتر پدال پایی جریان برقرار می شود و در مدت زمان مشخص از نمونه عبور می کند. پس از اتمام این زمان باید اجازه دهیم نمونه تحت نیرو باقی بماند زیرا در صورتی که نیرو را برداریم دو ورق از هم فاصله می گیرند و در جوش تخلخل به وجود می آید. پس باید اجازه دهیم تحت نیرو ابتدا مذاب جامد شود سپس نیرو را برداریم. پس تا مدتی پس از جوشکاری پای خود را روی پدال نگه می داریم و در نهایت به آرامی پدال را آزاد می کنیم. سیکل نیرو و جریان گفته شده در شکل 13 آمده است. شکل 13. سیکل نیرو و جریان اعمالی 8

42 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق زمان و جریان جوشکاری با توجه به رابطه ای که برای یافتن میزان حرارت تولید شده ناشی از عبور جریان گفته شد با افزایش هم شدت جریان و هم زمان حرارت تولیدی افزایش می یابد اما اثر جریان بسیار بیشتر از زمان است زیرا در رابطه به صورت توان دوم وارد شده است. به طور کلی زمان و جریان باید به گونه ای انتخاب شوند که در فصل مشترک دو قطعه یک دکمه ی جوش با قطر کافی تشکیل شود. در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای جریان را کیلو آمپر و زمان را در حد دهم ثانیه در نظر می گیرند. جریان مصرفی حین جوشکاری از نوع AC است و مدت زمان عبور جریان بر اساس سیکل تعیین می شود. برای تبدیل سیکل به ثانیه از فرکانس برق شهری استفاده می شود. سوال( در یک فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای بر روی دستگاه عدد 49 سیکل برای مدت زمان جوشکاری انتخاب شده است. زمان را بر حسب ثانیه بیابید. جواب( فرکانس برق شهری در ایران 59 هرتز است. بنابراین 59/49 ثانیه زمان عبور جریان می شود. سوال( برای جوشکاری مقاومتی نقطه ای دو قطعه ی روی هم حرارت تولیدی q=2400rj بوده و در فصل مشترک ذوب رخ داده است. آیا می توان گفت در صورتی که حرارت تولیدی q=3000rj باشد حتما ذوب در فصل مشترک دو قطعه تشکیل می شود جواب( دقت داشته باشید که آن چیزی که تعیین می کند ذوب تشکیل شود یا نه صرفا حرارت تولیدی نیست. در واقع ما یک حرارت تولیدی داریم و یک حرارت تلف شده که تفاضل آن ها تعیین کننده ی میزان حرارتی است که صرف ذوب می شود. حرارت اتالفی وابسته به ضریب رسانایی حرارتی ماده ضخامت قطعه و الکترود های مسی است. در صورتی که ضریب رسانایی باال باشد باید در زمان کوتاه جریان زیادی به قطعه بدهیم تا فرصت انتقال حرارت پیدا نکند و حرارت تلف نشود و صرف ذوب قطعه گردد. حال زمانی که Q=3000Rj داریم ممکن است زمان خیلی زیاد بوده و شدت جریان خیلی کم باشد. در این حالت ذوب رخ نمی دهد زیرا پیش از آن که صرف غلبه بر گرمای نهان ذوب و تشکیل مذاب شود توسط قطعه مکش می گردد. قطر دکمه مناسب طبق استاندارد های مختلف اعداد مختلفی گزارش شده ولی برای فوالد های معمولی حدودd=4 t است که در آن t ضخامت قطعه و d قطر دکمه ی جوش است. یعنی برای یک قطعه ی 1 میلی متری قطر دکمه ی مناسب حدود 4 میلی متر است. بیرون زدن مذاب تبدیل جامد به مذاب با افزایش حجم همراه است. بنابراین یک نیرو تحت عنوان نیروی ناگت )دکمه ی جوش( می توان تعریف کرد که بر خالف نیروی الکترود است. در صورتی که این نیرو از نیروی الکترود بیشتر شود بیرون زدگی مذاب رخ می دهد. بیرون زدگی خیلی کم مذاب مشکلی ندارد و از نظر خواص مکانیکی خوب هم هست. اما اگر زیاد باشد مذاب دو ورق را از هم دور می کند و مذاب فصل مشترک خارج می شود. این موضوع منجر به ایجاد تخلخل و کاهش خواص مکانیکی در جوش می شود. شماتیک نیروی مذاب در برابر نیروی الکترود در شکل 14 آمده است. 9

43 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شکل 14. علل بیرون زدگی مذاب با توجه به آن چه گفته شد در صورتی که نیروی الکترود کم باشد یا حجم مذاب زیاد باشد این موضوع رخ می دهد. زمانی که نیرو الکترود کم است نیروی ناگت به آن غلبه کرده و بیرون زدگی رخ می دهد و در صورتی که حجم مذاب خیلی زیاد باشد باز نیروی ناگت بر نیروی الکترود غالب است. بیرون زدگی مذاب حتی می تواند بین الکترود و قطعه کار هم رخ دهد. شکل 15 و 16 به ترتیب بیرون زدگی مذاب بین دو قطعه و بین قطعه و الکترود را نشان می دهند. شکل 15. بیرون زدگی مذاب بین دو ورق 10

44 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شکل 16. شماتیک بیرون زدگی بین دو قطعه و بین قطعه و الکترود سوال( در صورتی که نیروی نگهدارنده ی اعمالی توسط الکترود ها خیلی زیاد یا خیلی کم باشد چه اتفاقاتی رخ می دهد جواب( خیلی زیاد: مذاب ایجاد نمی شود. در واقع در این حالت در فصل مشترک دو قطعه سطح تماس افزایش می یابد و مقاومت فصل مشترکی به شدت کم می شود. پس مذاب تشکیل نمی شود. زیاد: در صورتی که نیرو زیاد باشد در محل تماس الکترود و قطعه فرورفتگی ایجاد می شود. کم: بیرون زدگی مذاب رخ می دهد. در واقع نیروی ناگت بر نیروی الکترود غالب شده و بیرون زدگی رخ می دهد. خیلی کم: مذاب تشکیل نمی شود. زیرا در این حالت اصال دو قطعه روی هم قرار نمی گیرند. بنابراین مابین آن ها هوا وجود دارد که چون عایق است اجازه ی عبور جریان نمی دهد. بنابراین جریان عبوری صفر و حرارتی تولید نمی شود. پس مذاب تشکیل نمی گردد. سوال( در صورتی که جریان جوشکاری خیلی کم یا خیلی زیاد باشد چه مشکلی پیش می آید جواب( جریان خیلی کم: حرارت تولیدی بسیار کاهش یافته و مذاب در فصل مشترک تشکیل نمی شود. جریان خیلی زیاد: حجم مذاب بسیار زیاد شده بر نیروی الکترود غلبه کرده و بیرون زدگی رخ می دهد. اثر شانت )دزدی جریان( در صورتی که جوش های متوالی نزدیک هم داشته باشیم این اتفاق رخ می دهد. جریان همیشه مسیر با مقاومت کمتر را برای عبور انتخاب می کند. زمانی که می خواهیم جوش نقطه ای دوم را بدهیم اگر جوش دوم به جوش اول نزدیک باشد جریان به جای عبور از فصل مشترک دو قطعه ترجیح می دهد از ناگت )دکمه جوش( اول عبور کند. پس بخشی از جریان به جای عبور از فصل مشترک و ایجاد جوش دوم مسیر دیگری را می پیماید و اصطالحا گفته می شود که دزدی جریان رخ داده است. در نتیجه ی این موضوع اندازه ی ناگت دوم کوچک تر از ناگت اول می شود. می توان یک فاصله ی بحرانی بین نقاط جوش تعریف کرد که فراتر از آن اثر 11

45 کارگاه تخصصی جوش- خم کاری ورق شانت مشاهده نمی شود. این فاصله ی بحرانی در مواد مختلف با هم فرق دارد و تابع مقاومت الکتریکی و ضخامت ماده است. شماتیک پدیده ی شانت در شکل 17 نشان داده شده است. تکلیف 3. شکل 17. پدیده ی شانت سوال( می خواهیم دو قطعه ی فوالدی معمولی با دو جنس متفاوت را به وسیله ی جوشکاری مقاومتی نقطه ای به هم متصل کنیم. ضخامت یکی از قطعات 1.5 برابر دیگری است و مقاومت الکتریکی قطعه ی نازک تر دو برابر قطعه ی ضخیم تر است. انتظار دارید دکمه ی جوش به سمت کدام قطعه متمایل شده باشد قطعه ی ضخیم تر یا نازک تر دلیل خود را به طور کامل توضیح دهید. 12