انواع روشهای جوشکاری-شاخه کارودانش پایه سوم هنرستان خوارزمی

انواع روشهای جوشکاری

جوشکاری : یکی از روش‌های تولید می‌باشد. هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی ( فلز ، سرامیک ، پلیمر ، کامپوزیت )

به‌یکدیگر است؛به‌گونه‌ای که خواص اتصال برابر با خواص مادهٔ پایه باشد.

جوشکاری همچنین یکی از فرایندهای اتصال دائمی قطعات (فلزی یا

غیرفلزی)، به روش ذوبی یا غیر ذوبی، با بکارگیری یا بدون بکارگیری فشار، با استفاده یا بدون استفاده از ماده پرکننده

می‌باشد.

فرایندهای جوشکاری به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

فرایندهای جوشکاری ذوبی  و فرایندهای جوشکاری غیر ذوبی

تعریف: جوشکاری همان پرچکاری داتمی برای جدا کردن قطعات از یکدیگر است

1- جوشکاری با قوس الکتریکی

2- جوشکاری با شعله گاز

3- جوشکاری با لیزر

4- جوشکاری با پرتو الکترونی

5- جوشکاری اصطکاکی

6- جوشکاری انفجاری

            7- جوشکاری فرا صوتی

8- جوشکاری مقاومتی

9- جوشکاری زیر آب

10- جوشکاری با برق

11-الکترود

فرایندهای جوشکاری با قوس الکتریکی

جریان الکتریکی از جاری‌شدن الکترون‌ها در یک مسیر هادی به‌وجود می‌آید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا(گاز)ایجاد

شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنان‌چه شکاف هوا به‌اندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف

پتانسیل و شدت جریان بالا، 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 الکترون ها در ستون قوس و بمباران

الکترونی قطعه کار می باشد.روش‌های جوشکاری با قوس الکتریکی عبارت‌اند از:

* جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار (SMAW)

* جوشکاری زیرپودری (SAW)

* جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)

* جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی (GTAW یا جوشکاری TIG)

* جوشکاری پلاسما

فرایند جوشکاری با گاز

گروه فرایندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوب‌شدن توسط یک یا چند شعلهٔ مانند استلن ا پروپان، با اعمال فشار یا

بدون آن، با کاربرد فلز پرکننده یا بدون آن انجام می‌شود .

فرایند جوشکاری با لیزر

در این روش از پرتوی لیزر برای جوشکاری استفاده می‌شود. در جوشکاری لیزری دانسیتهٔ انرژی فراهم‌شده، بسیار بیش‌تر از

جوشکاری با دیگر فرایندها است

.

از لیزرهای مختلفی مانند «زر گاز کربنیکی» یا لیزر یاقوت برای جوشکاری می‌توان استفاده کرد. دقت می شود که انرژی پرتو،

آن‌قدر زیاد نباشد که باعث تبخیر فلز شود

.

جوشکاری با پرتو الکترونی

کاربرد جریانی از الکترونها است که با ولتاژ زیاد شتاب داده شده‌اند و به‌صورت باریکه‌ای متمرکز به‌عنوان منبع حرارتی

جوشکاری به‌کار می‌روند. به‌دلیل دانسیتهٔ بالای انرژی در این پرتو ، منطقه تفدیده بسیار باریک می‌باشد و جوشی با کیفیت

مناسب به‌دست می‌آید. این فرایند به‌عنوان اولین فرایند جوشکاری به‌کاررفته برای ساخت بدنهٔ جنگنده‌ها استفاده شد.

بال جنگنده افسانه‌ای F-14 یا Tomcat با استفاده از این فرایند ساخته شد.

جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) یک روش نسبتاً جدید است که از یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی برای تولید گرمای

اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیکی در محل جوشکاری بهره می گیرد، بدین وسیله در شکل دهی اتصال هنگامی که در حالت جامد

است تأثیر می گذارد. دستاوردهای اصلی FSW که یک فرایند حالت جامد می باشد، اعوجاج پایین، فقدان عیوب مربوط به ذوب

و استحکام اتصال بالا است، حتی در آن فرایند هایی که توسط تکنیک‌های معمولی غیرقابل جوش درنظر گرفته می شود.به علاوه

اتصالات جوش FS شده توسط فقدان مشکلات/ عیوب پرکننده-القاشده توصیف می شود، زمانی که تکنیک احتیاج به هیچ

پرکننده ای ندارد و توسط مقادیر هیدروژن پایین در اتصالات، یک ملاحظه قابل توجه در جوشکاری فولادها و دیگر آلیاژهای

مستعد برای هیدروژن است.

FSW همچنین به کار برده می‌شود تا اتصالات لب به لب، گوشه ای، لب رو لب،T، نقطه ای، نبشی و هم به علاوه جوش اشیای

خالی نظیر تانک‌ها و تیوب‌ها / لوله ها، تنه با ضخامت‌های متفاوت، مقاطع باریک شده و قطعات با محیط‌های سه بعدی را تولید کند  

کنیک می تواند اتصالاتی تولید کند که تجهیزات بر پایه تکنولوژی‌های ابزار ماشین سنتی را به کار می برد و آن به کار برده شده

است تا یک تنوع از آلیاژهای مشابه و غیرمشابه را جوش کند، به علاوه در جوشکاری ترکیبات ماتریکس فلزی و برای تعمیر

اتصالات به کار می رود. جابجایی اتصالات چفت شده با اتصالات جوش FS شده می تواند منجر به ذخایر قابل توجه وزن و

هزینه، پیشنهادهای جذاب برای بسیاری از صنایع شود.

FSW یک پیشرفت در تکنولوژی تولید است، پیشرفتی که به محدوده وسیعی از صنایع شامل صنعت حمل ونقل به طور عموم و

صنعت هواپیما به طور اختصاصی سود می رساند

جوشکاری انفجاری

فرایندی است که در آن ماده منفجره روی یک یا دو قطعه کار گذاشته شده و نیروی فشاری لازم جهت جوشکاری را تأمین

می‌کند. موج ضربه‌ای که در اثر انفجار به وجود می‌آید، کلیه اکسیدها و آلودگی‌های سطحی را از بین می‌برد. این روش کاربرد

گسترده‌ای در جوشکاری فلزات غیر همجنس و جوشکاری‌های زیر آب دارد.  تاریخچه جوش کاری انفجاری در جنگ جهانی اول

پس از جوش خوردن ترکش های ناشی از متلاشی شدن گلوله توپ به بدنه جنگ افزار ها فرایند جوشکاری انفجاری کشف شد. در

سال L.R.Calr1994  این فرایند را بر روی آلیاژ برنج به کمک مواد منفجره قوی آزمایش کرد. ر سال 1960

Dupont اطلاعات بدست آمده تجربی این فرایند را به صورت بین‌المللی ثبت کرد و در سال 1962صنعت روکش دهی انفجاری

را به صورت تجاری در تولید سکه های سه لایه برای دولت آمریکا در آورد

جوشکاری فرا صوتی

جوشکاری فراصوتی فرآیند ی است که با ایجاد یک ارتعاش با فرکانس بالا در قطعه مورد جوش که تحت نیروی بزرگ و مناسب

گیره نگه داشته شده است جوش ایجاد می نماید این جوشکاری یکی از روشهای جدید جوشکاری فلزات به ویژه فلزات غیر آهنی

است که درآن از انرژی فرا صوتی استفاده می شود.جوشکاری فراصوتی از انواع جوشکاری های شبه حالت جامد است.

جوشکاری مقاومتی

در جوشکاری مقاومتی برای ایجاد آمیزش از فشار و گرما استفاده می‌شود. گرما به‌دلیل مقاومت الکتریکی قطعات کار و تماس

آن‌ها در فصل مشترک به‌وجود می‌آید. پس از رسیدن قطعه به‌دمای ذوب و خمیری فشار برای آمیخته دو قطعه به‌کار می‌رود.

در این روش فلز کاملاً ذوب نمی‌شود. گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات به‌دست می‌آید. روش‌های جوشکاری

مقاومتی عبارت‌اند از:

* جوش نقطه‌ای

* درز جوشی

* جوش تکمه‌ای

* با استفاده از قالب

جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب از زمان جنگ جهانی دوم هنگامی که کشتی‌های خسارت دیده باید سریعاً در آب تعمیر می‌شدند به وجود

آمد. بیرون آوردن کشتی برای تعمیر کردن آن، هم اکنون هم بسیار هزینه بر است و صرفه اقتصادی ندارد.

ولی جوشکاری ماهیت قوس الکتریکی دارد و روشن شدن آن زیر آب کار عجیبی نیست. برای جوشکاری در خشکی،

هوا یونیزه می‌شود و در آب، بخار آب یونیزه می‌شود.

انواع جوشکاری زیر اب:

جوشکاری زیر آب به دو صورت انجام می‌شود:

جوشکاری خشک

جوشکاری مرطوب

ثار منفی جوشکاری مرطوب عبارت‌اند از ترک خوردگی هیدروژنی، افت شدید دما که باعث تغییرات ساختاری و متالورژیکی

می‌شود و همچنین اکسیژن با عناصر آلیاژی ترکیب می‌شود و اکسید این آلیاژها در آب حل می‌شوند. جوشکاری خشک در یک

اتاقک در داخل آب انجام می‌گیرد و داخل اتاقک هوای فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس می‌کند.

اتاقک‌ها را دو تکه می‌سازند و داخل آب، و روی قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل می‌کنند. یک لوله رابط بین کشتی و

اتاقک است و وسایل مورد نیاز را به وسیله این لوله به اتاقک می‌فرستند. این روش برای اولین بار در آمریکا انجام گرفت اما

چون بسیار پرهزینه و وقت گیر است دانشمندان سعی می‌کنند مشکلات جوشکاری مرطوب را حل کنند چون سریعتر و ارزانتر

است. وسایل ایمنی همان وسایل ایمنی جوشکاری روی خشکی است بعلاوه تجهیزات غواصی.

جوشکاری زیر آب با صنعت نفت و گاز گره خورده‌است.

جوشکاری با برق

برای لوله کشی گاز ، ساختن اسکلت فلزی و ... از جوش برق استفاده می شود.

جوشکاری با برق به 2 طریق انجام میشود:

1-جوشکاری بابرق متناوب

2-جوشکاری بابرق متوالی

1. جوشکاری با برق متناوب

در این نوع جوشکاری از دستگاهی که در اصطلاح جوشکاران به ترانس مشهور است استفاده می شود . ترانس را مستقیماً به برق

شهر که برق آن متناوب است وصل می نمایند این دستگاه که عبارت است از یک مبدل الکتریکی (ترانسفرماتور) پتانسیل برق را

پایین آورده و شدت جریان آن را زیاد می کند قطب منفی برق را به فلزی که باید جوش شود وصل می کنند و قطب مثبت آن را

به الکترود جوشکاری متصل می کنند . با نزدیک کردن الکترود به قطعه ای که باید جوشکاری شود و تنظیم فاصله آن یک قوس

الکتریکی بین الکترود و قطعه به وجود می آید که دارای حدود 250 درجه سانتی گراد حرارت می باشد این حرارت موجب

ذوب شدن 3 قطعه فلزی که در مجاورت قوس الکتریکی می باشد می گردد (الکترود و 2 قطعه فولادی که می باید با جوش به

همدیگر متصل بشوند) پس از ذوب شدن و دوباره سخت شدن قطعات آنها به همدیگر متصل می گردند

2. جوشکاری با برق متوالی

در این نوع جوشکاری جوشی مقاوم تر و توپرتر حاصل می شود و باید اسکلت های فلزی ساختمان ها با همین برق جوشکاری شود

. برای تولید این نوع برق معمولاً به 2 طریقه عمل می نمایند طریقه اول آست که برق متناوب شهری را با دستگاهی به نام رکتی

فایر (rectifier) یا یکسو کننده به برق متوالی تبدیل می کنند این دستگاه را که جوشکاران به آن دینام می گویند به برق شهر

وصل نموده و از آن استفاده می کنند.

راه دیگر برای ایجاد برق متوالی استفاده از دستگاه های تولید برق می باشد این دستگاه ها که در اصطلاح جوشکاران به موتور

سیار مشهور می باشد دارای موتوری است که به یک دینام تولید برق متوالی متصل است موتور که قوه محرکه دستگاه است با

بنزین یا گازویل کار میکند در این جوش کاری قطب منفی به قطعه ایی که می باید جوشکاری شود وصل میگردد و قطب مثبت را

به الکترود جوشکاری وصل می کنند و از نزدیک کردن این دو قطب به همدیگر قوس الکتریکی با 3500 درجه حرارت تولید می

شود که 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 بشود تا امکان پریدن الکترون ها از یک قطب به قطب دیگر و

در نتیجه ایجاد قوس الکتریکی امکان پذیر بشود برای این کار جوشکار با کشیدن الکترود به روی قطعه فلزی هوای موجود بین

دو قطب مثبت و منفی را یونیزه کرده و به فوریت فاصله را تنظیم می نماید تا قوس الکتریکی برقرار شود.با درجه حرارت زیادی

که در این قوس ایجاد می شود اگر حوضچه ذوب کاملاً محافظت نشود فوراً به وسیله ی اکسیژن هوا اکسیده شده و محیط جوش

فاسد می گردد 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 غیره در جوشکاری از اهمیت مخصوصی برخوردار میباشد.

الکترود

الکترود جوشکاری از 2 قسمت تشکیل شده است :

1- فلز جوشکاری

2- پوشش روی فلز

1. فلز جوشکاری

کارخانه های تهیه الکترود فلز جوشکاری را با قطر های مختلف از 2 میلیمتر تا 6 میلیمتر و گاهی نیز بیشتر تهیه می نماید برای

جوشکاری قطعاتی که ضخامت آن ها 1 یا 2 میلیمتر می باشد از الکترود های باریک استفاده می نمایند مانند جوشکاری در و

پنجره که اغلب از پروفیل هایی ساخته شده از ورقی به ضخامت 5/1 میلیمتر تهیه شده اند و برای جوشکاری قطعات ضخیم تر

مانند جوشکاری قطعات تیر آهن و صفحات کلفت و اصولاً برای جوشکاری ساختمان های فلزی از الکترود به قطر های بالا استفاده

می نمایند .

آلیاژ فلزی که برای برای جوشکاری انتخاب می شود باید دارای ویژگی های زیر باشد :

1.1- باید یرای ساختن الکترود از فلزی استفاده شود که حداقل مقاومت کششی و یا فشاری آن مساوی 2 قطعه فلزی باشد که به

همدیگر جوش می دهد .

1.2- باید به راحتی ذوب شود .

1.3- باید بلافاصله بعد از ذوب شدن جاری شود .

1.4- باید از فلزی استفاده شود که باندازه کافی نفوذ پذیر بوده و به راحتی در قطعاتی که می بایند جوش شوند نفوذ نماید .

1.4- باید با فلزی که می خواهند جوش بدهند ترکیب شیمایی مضر ندهد .

1.5- باید با اجسام خارجی و آلودگی های هوا و همچنین آلودگی های حوضچه جوش ترکیب نشود .

1.6- باید زود اکسید نشود .

1.7- باید با گازهای اطراف ترکیب شیمیایی نداشته باشد

.

1.8- جنس آن و آلیاژ آن نباید به قطعاتی که می باید به هم متصل شوند نزدیک باشد .

2. پوشش روی فلز

فلز جوشکاری (الکترود) را با موادی که در اصطلاح جوشکاران به آن گل روی الکترود می گویند می پوشانند . این گل سراسر

طول الکترود را که حدود 35 سانتیمتر است می پوشاند به جز 5/1 سانتیمتر بالای آن را که محل اتصال الکترود به انبر

جوشکاری می باشد . جنس گل روی الکترود باید دارای ویژگی های زیر باشد :

2.1- باید تقریباً هم زمان با فلز الکترود ذوب شود .

2.2- باید بلافاصله روی حوضچه جوش پوشانیده و مانع تماس فلز مذاب با هوا بشود و در نتیجه از اکسید شدن مواد مذاب داخل

حوضچه جوش جلوگیری کند .

2.3- خاصیت اکسید شدن آن طوری باشد که خود فوری اکسید شده و مانع اکسید شدن فلز گردد و این اکسید شدن باید تا

زمانی که مواد مذاب داخل حوضچه جوش سخت نشده است ادامه داشته باشد . علت آنکه کل روی الکترود مانع اکسیده شدن

حوضچه جوش می گردد آنست که اولاً خود به سرعت اکسید می گردد در ثانی در موقع ذوب شدن از آن گاز هایی متصاعد می

شود که این گازها مانع نزدیک شدن هوا و در نتیجه اکسیژن هوا به حوضچه جوش می گردد .

2.4- گاز های حاصل شده از گل روی الکترود از لحاظ تنفسی نباید اثرات منفی برای جوشکار داشته باشد .

2.5- پوشش روی الکترود باید فوراً روی حوضچه را بپوشاند و مانع سرد شدن سریع آن بشود زیرا در غیر این صورت جوش

شکننده خواهد شد .

2.6- نباید با مواد مذاب داخل حوضچه جوش ترکیب شود .

2.7- باید ناخالصی های مواد خارجی حوضچه جوش را به خود کشیده و به اصطلاح موجب تصفیه مواد مذاب بشود .

2.8- باید بعد از جوشکاری و سرد شدن جوش به راحتی از روی باند جوش جدا شود و امکان جوشکاری را روی همین جوش

فراهم نماید