مختصری از تاریخچه جوشکاری

مختصری از تاریخچه جوشکاری بوسیله قوس الکتریکی…

جوشکاری به کمک قوس الکتریکی

در خدمت شما هستیم با مختصری از تاریخچه جوشکاری، جوشکاری به کمک قوس الکتریکی، ابتدا توسط الکترود کربنی در سال 1881 میلادی و بعد از آن بوسیله میله فولادی در سال 1888 میلادی معرفی شد که مدتی نیز به همین رویه اولیه ادامه یافت، هرچند جوش حاصل به علت ورود ناخالصی های اکسیژن و ازت به حوضچه جوش، دارای کیفیت و خواص بسیار نامناسبی بود، همچنین به دلیل ناپایدار بودن قوس، عمل جوشکاری نیازمند به مهارت بالای جوشکار بود.

مختصری از تاریخچه جوشکاری

الکترود روکش دار در فرایند قوس الکتریکی

در همان اوایل به این نکته توجه شد که میله فلزی بایستی بوسیله موادی پوشانده شود، تا پایداری قوس افزایش یافته و جوش تمیز تری حاصل گردد. حدودا در 1900 استرامنگر در بریتانیا الکترود روکش دار را به صنعت معرفی کرد که هسته فلزی بوسیله لایه نازکی از خاک رس یا آهک پوشانده شده و باعث پایداری قوس بالایی گردیده بود.

اسکار کلبرگ

اسکار کلبرگ از کشور سوئد بصورت رسمی به عنوان مخترع و سازنده الکترودهای روکش دار در بین سالهای 1907 تا 1914 شناخته می شود، مفتول فلزی درون مخلوطی غلیظ از کربناتها و سلیکاتها قرار می گرفت و به این روکش اجازه خشک شدن داده و به عنوان الکترود از آن استفاده می کردند.

ایشان همچنین به عنوان بنیانگذار شرکت سوئدی ایساب شناخته می شوند

جوشکاری بوسیله جریان متناوب

در سال 1919 جوشکاری بوسیله جریان متناوب توسط سی.جی.هولسلاگ به صنعت معرفی گردید هرچند این رویه جوشکاری تا 1930 که استفاده از الکترودهای روکش دار با ضخامت روکش بالا معروف به Heavy-coated  گسترش یافت، به صورت عمومی مورد استفاده قرار نگرفت.

جوشکاری اتوماتیک

در سال 1920 جوشکاری اتوماتیک به بازر معرفی شد. در این روش از الکترود بدون روکش که بصورت کلاف روی قرقره تعبیه شده بود. در کنار استفاده از جریان الکتریکی مستقیم، استفاده شده که درآن از ولتاژ قوس به عنوان معیاری جهت سرعت تغذیه سیم استفاده می گردید. این روش جوشکاری توسط پی.او.نوبل از شرکت جنرال الکتریک ابداع شده بود. به صورت گسترده در تعمیرات شفتهای فرسوده موتورها، بازسازی قرقره های آسیب دیده جرثقیلها و ساخت محفظه اکسل عقب اتومبیلها بطور وسیع بکار گرفته شد.

همچنین در همان سالها صنعت به پیشرفتهایی در زمینه ساخت انواع الکترود روکش دار دست یافت. در آن زمان کشمکش فراوانی بر سر مزایا یا معایب استفاده از الکترود با روکش ضخیم در برابر نوع با ضخامت روکش نازک صورت گرفت. الکترودهای روکش ضخیم در 1920 توسط کمپانی ای.او.اسمیت بوسیله عمل اکسترود تولید شد، تا 1927 بصورت گسترده توسط این شرکت مورد بهره برداری قرار گرفت.

روکش کردن فلز مغزی

در 1929، شرکت لینکولن الکتریک دست به تولید و عرضه این رویه روکش کردن فلز مغزی بوسیله اکسترود کرده و جهت مصرف به بازار عرضه کرد. تا 1930 بطور وسیع استفاده از الکترودهای روکش دار در صنعت رواج یافت، تا آنجا که کدها و استانداردهایی جهت بالابردن کیفیت این محصولات تدوین شد.

جوشکاری GMAW و GTAW

در همان دهه 1920 تحقیقات گسترده ای روی استفاده از گازهای مختلف در کنار قوس الکتریکی جهت ممانعت از تماس اتمسفر با فلز جوش و حوضچه مذاب در حین اجرای فرآیند صورت گرفت، تا نهایتا توسط اچ.ام هوبرت و پی.کی. دی ورس در 1926 استفاده از گاز آرگون و گاز هلیم در اطراف قوس الکتریکی ایجاد شده بوسیله الکترود تنگستنی مطرح شد. همچنین ایشان نمونه های اولیه استفاده از گاز محافظ در کنار الکترود تغذیه شونده از روی قرقره و از درون نازل تورچ جوشکاری را به صنعت معرفی کردند، که این دو روش نمونه های اولیه ای از جوشکاری قوس تنگستنی به همراه گاز محافظ یا GTAW و قوس فلزی به همراه گاز محافظ یا GMAW می باشند. ایشان از پیشگامان ایجاد و توسعه این روشهای جوشکاری هستند.

جوشکاری زیرپودری یا SAW

در دهه 1930 روش جوشکاری اتوماتیکی معرفی گردید، که بعدها نام جوشکاری زیرپودری یا SAW را به خود اختصاص داد. در ابتدا این فرآیند توسط National Tube Company  جهت جوشکاری طولی درز بدنه لوله ها در شهر مک کسپورت پنسیلوانیا مطرح شد. این روش در 1938 بصورت وسیع در صنعت کشتی سازی مورد استفاده قرار گرفت، همچنان امروزه جزو پرکاربرد ترین فرآیندهای جوشکاری می باشد. در تصویر زیر شمائی کلی از این فرایند را مشاهده می فرمایید.

Heliarc Welding

در 1941 روش جوشکاری قوس تنگستنی به همراه گاز محافظ به صورت گسترده ای توسط راسل مردث توسعه پیدا کرد، ایشان این روش را جهت جوشکاری بهینه فلزات آلومینیوم، فولاد های زنگ نزن و منیزیم بکار گرفتند و بخاطر استفاده از گاز هلیم جهت محافظت از قوس و حوضچه مذاب در این روش، آن را Heliarc Welding نامیدند. بعدها امتیاز این روش توسط شرکت Linda Air Product  خریداری شد و نمونه های از تورچهای آب خنک این روش جوشکاری روانه بازار گردید.

در بالا تصاویری از نمونه های اولیه این فرآیند جوشکاری مشاهده می فرمایید.

استفاده از سیم کلاف به جای تنگلستن

در 1943 روش جوشکاری قوس فلزی به همراه گاز محافظ در انستیتوی Battelle Memorial تحت حمایت مالی شرکت Air Reduction گسترش یافت. این پیشرفتها باعث شد که همان روش جوشکاری بوسیله قوس تنگستنی و گاز محافظ را توسعه داده و بجای الکترود مصرف نشدنی تنگستن، از یک سیم به شکل کلاف استفاده کنند که به صورت مداوم به حوضچه مذاب تغذیه می شد و عمل جوشکاری را تحت حفاظت گاز محافظ انجام می داد. از پیشرفتهای حاصله در آن زمان می توان به استفاده از سیمهای با قطر پایین جهت الکترود و بکارگیری منابع تامین انرژی قوس از نوع ولتاژ ثابت، اشاره کرد.

شمائی کلی از نمونه توسعه یافته این روش جوشکاری

گاز CO2 و فرایند جوشکاری GMAW

در 1953 استفاده از گاز CO2 در فرایند جوشکاری GMAW رایج شد. قبل از معرفی این گاز جهت محافظت از حوضچه مذاب، از گازهای آرگون و یا هلیم جهت این امر بهره می بردند که باعث تحمیل هزینه بسیار بالا جهت انجام این فرآیند جوشکاری شده بود. با ورود گاز کربنیک به این روش جوشکاری، هزینه فرآیند بسیار کاهش یافت و این رویه رایج اتصال فولادهای کربنی به یکدیگر شد. تدریجا با بکارگیری الکترودهایی با قطر کم تکنیکهای جوشکاری و ایجاد قوس مختلفی در این فرآیند بوجود آمد، تکنیکهای مانند انتقال اتصال کوتاه و قطره ای که جوشکاری در وضعیتهای مختلف را ممکن می ساخت.

گاز اکسیژن و آرگون در GMAW

در1960 با مخلوط کردن مقداری گاز اکسیژن و گازی خنثی مانند آرگون در روش جوشکاری GMAW به انتقال قطرات مذاب از الکترود به حوضچه مذاب بصورت اصطلاحا حالت اسپری دست یافتند. همچنین امروز با پیشرفت تکنولوژی نیمه رساناها در علم الکترونیک، به تکنیکهایی همچون جوشکاری پالسی در این فرآیند دست یافته اند که شدت جریان بین حالت آمپر بالا و پایین در مقدار تنظیمی مشخصی نوسان کرده و به راحتی مقدار حرارت ورودی به موضع اتصال را کنترل می کنند.

جوشکاری الکترود توپودری یا FCAW

 در همان دهه 60 میلادی روش جوشکاری با الکترود توپودری معرفی گردید که امروزه با اختصار FCAW شناخته می شود. در این روش نیز از الکترودی به شکل کلاف و تعبیه شده بر روی قرقره استفاده می شود که این الکترود در اصل تیوبی می باشد که درونش با همان موادی که به عنوان روکش در فرآیند جوشکاری بوسیله الکترودهای روکش دار استفاده شده، پر شده است. در حین اجرای جوشکاری این مواد درون تیوپ ذوب شده و تولید دود می کنند که اتمسفر محیط را کنار زده و به نحوی از فلز مذاب جوش در برابر عوامل مخرب اتمسفر محافظت می کنند، اگر چه نوعی از این جوشکاری به همراه گاز محافظ جداگانه نیز استفاده می شود تا بهره حفاظتی از حوضچه مذاب را بالا ببرد. همچنین این مواد ذوب شده همچون سرباره ای روی حوضچه جوش قرار گرفته و به مذاب در حال انجماد شکی منظم داده و باعث پالایش عناصر ناخالصی درون مذاب شده و عناصری مانند اکسیژن زدا ها را وارد فلز جوش کرده تا عامل مخرب اکسیژن احتمالی را در جوش کاهش دهند.

در این مقاله در خدمت شما بودیم با مروری اجمالی بر تاریخچه جوشکاری