مقالات آموزشی و تخصصی

فرآیند جوشکاری اکسی استیلن یا Oxy Fuel Welding

مقدمه جوشکاری اکسی استیلن

درود بر شما، جوشکاری اکسی استیلن در اویل قرن بیستم در صنعت بکارگرفته شد. در این روش دو فلز بوسیله گرمای حاصل از شعله ایجاد شده توسط گاز اکسیژن و گاز استیلن به دمای ذوب رسیده و با یا بدون فلز پر کنند، به یکدیگر جوش می خورند.
البته از این ترکیب گاز در فرآیند های دیگری همچون لحیم کاری سخت، لحیم کاری نرم، عملیات حرارتی و … بصورت فراوان استفاده می شود.

مزیت اصلی گاز استیلن

بصورت کلی در جوشکاری بوسیله گاز، از ترکیبات دیگر گازها مانند پروپان، پروپیلن و هیدروژن در کنار گاز اکسیژن بهره برده می شود، ولی بخاطر گرمایی ایجاد شده بالاتر در ترکیب اکسیژن بعلاوه استیلن، بالاترین کارایی را در مابین ترکیبات دیگر گازها داشته و فراوان ترین کاربرد را دارد، از گازهای سوختی دیگر بیشتر در جوشکاری فلزات با دمای پایین، عملیات پیش گرم و لحیم کاری استفاده می شود.

تجیهزات لازم جهت اجرای جوشکاری اکسی استیلن Oxy Fuel Welding

سیلندر اکسیژن که معمولا با فشار 2200 پوند بر اینچ مربع پر شده است.
سیلندر استیلن که معمولا دارای فشار داخلی 250 پوند بر اینچ مربع می باشد یا مولدهای استیلن که در اثر تماس آب و سنگ کاربید، تولید گاز استیلن می نمایند.
مشعل جوشکاری
رگلاتور اکسیژن و رگلاتور استیلن
شیلنگهای حمل گاز از سیلندرها به مشعل
فلشبک ارستورها یا همان ممانعت کننده ها از برگشت شعله به سمت منبع تامین گاز از سمت مشعل
عینک، دستکش و لباس جوشکاری

تجهیزات لازم جوشکاری اکسین استیلن یا Oxy Fuel Welding, OFW

شمائی از تجهیزات مورد استفاده در این فرآیند و اتصال و نحوه کاربرد ایمن این لوازم

انواع شعله و میزان حرارت ایجاد شده در فرایند اکسی استیلن:

در این روش جوشکاری ما چند نوع شعله مختلف داریم که بصورت کلی مقدار حرارت تولید شده در اثر اشتعال گاز سوختنی بر اساس حجم گاز سوختنی که در واحد زمان از دهانه مشعل خارج می شود تخمین زده می شود که این نیز خود به فشار گاز، قطر دهانه نازل وابسته است که مشخص کنند سرعت خروج گاز از مشعل می باشند.

متناسب با نسبت مابین گاز استیلن و گاز اکسیژنی که از مشعل خارج می شوند، می توان به چهار مدل شعله با حرارتهای مختلف دست یافت:

شعله استیلنی

این شعله زمانی ایجاد می شود که تنها استیلن از مشعل خارج شده و بسوزد، ایجاد دوده کرده و دارای شعله ای زرد رنگ متمایل به نارجی می باشد که کمترین نوع کاربرد را دارا می باشد.

شعله کربن زا یا Carburizing

در اثر باز کردن شیر اکسیژن و ورود این گاز در فرآیند سوختن بوجود می آید، در این حالت هنوز درصد گاز استیلن بیشتر بوده و در اثر احتراق این ترکیب یک شعله ای با یک منطقه مجزای روشن در هسته و منطقه آبی در اطراف شعله، قابل مشاهده است. از این نوع شعله جهت جوشکاری نقره یا لحیم کاری سخت و همچنین عملیات سخت کاری سطحی استفاده می شود، چرا که حرارت ایجاد شده پایین می باشد.

شعله احیا کننده یا Reducing

با افزایش نسبت اکسیژن به استیلن بوجود می آید. شعله در منطقه نورانی هسته جمعتر شده و خود به دو منطقه نورانی هسته و لایه متمایل به سبز در انتهای آن همراه با منطقه پوششی آبی رنگ خارجی قابل تفکیک است. از این شعله برخی اوقات جهت جوشکاری فولادهای کم آلیاژ و آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود، درجه حرارت در نوک هسته مرکزی حدودا 1650 الی 1950 درجه سانتیگراد می باشد.

شعله خنثی یا Neutral

مجددا با افزایش حجم گاز اکسیژن بوسیله باز تر کردن شیر مربوطه روی مشعل و مساوی کردن نسبت هر دو گاز، بدست می آید و دارای مخروطی سفید واضح است که با یک شعله تقریبا بی رنگ با حجم قابل توجه احاطه شده است. از این شعله جهت جوشکاری فولاد های کم کربن و با کربن متوسط استفاده می شود.

شعله اکسید کننده یا Oxidizing

جهت بوجود آمدن آن بایستی نسبت گاز اکسیژن از استیلن بیشتر باشد، از مشخصات این شعله باریک شدن هسته میانی شعله و ایجاد صدای زیاد می باشد. گرم ترین و پر حرارت ترین حالت بوسیله این نوع شعله ایجاد می شود که چیزی حدودا برابر با 3200 درجه سانتیگراد بوده و این دما تقریبا جلوی هسته مرکزی شعله بوجود می آید.

شعله جوشکاری اکسی استیلن یا Oxy Fuel Welding, OFW

نحوه روشن و خاموش کردن مشعل جوشکاری

در ابتدا بایستی خاطر نشان کنم که در شروع تنظیم فشار خروجی رگلاتورهای نصب شده روی منابع تامین گازهای مصرفی، بایستی شیر خروجی گاز مربوطه بر روی مشعل باز باشد تا بتوان به درستی دبی و فشار خروجی گاز را از روی رگلاتور تنظیم کرد.

نحوه باز کردن شیرهای کپسول در جشواکری اکسی استیلن

جهت مقدار باز کردن شیر اصلی کپسولها بایستی این نکته را در نظر داشته باشید که شیر روی کپسول اکسیژن چون از نوع ساقه دار می باشد بایستی تا انتها باز شود تا بوسیله این امر اسپول یا همان ساقه مربوطه در وسط تنه شیر کاملا بیرون آمده و در وضعیت آبندی کامل قرار بگیرد و به مرور دچار نشتی از این ناحیه نشود، شیر کپسول استیلن هم بایستی حدودا یک چهارم دور باز شده تا در صورت ایجاد شرایطی همچون آتش سوزی بتوان سریعا به بستن و قطع جریان سوخت پرداخت.

روشن کردن مشعل

پس از تنظیمات اولیه رگلاتور ها، جهت روشن کردن مشعل، شیر رگلاتور استیلن روی مشعل را نیم دور و شیر اکسیژن را یک چهارم دور باز کنید، سپس بوسیله فندک الکتریکی یا سنگ چخماقی مخصوص این امر اقدام به روشن کردن و تنظیم شعله مورد نظر متناسب با کاربرد، بنمایید.

الزامات اتمام فرآیند جوشکاری استیلن

در زمان اتمام فرآیند بایستی در ابتدا شیر رگلاتور استیلن و سپس شیر رگلاتور اکسیژن بسته شود. سپس شیرهای رویی کپسولها بسته شده، مجددا شیر های سوزنی روی مشعل جهت تخلیه فشار درون شیلنگها و رگلاتور باز شده تا این گاز حبس شده تخلیه شود.

پس از آن شیر های تنظیم فشار خروجی در حالت آزاد قرار گرفته، شیر قطع و وصل جریان روی رگلاتورها (اکثر رگلاتور های موجود در بازار دارای شیر مستقل قطع و وصل جریان نیستند، بغییر از تعداد محدودی از رگلاتورهای با کیفیت که محصولات شرکت توان جم نیز از این دسته دوم می باشند و در کنار شیر اصلی تنظیم فشار دارای شیر قطع و وصل مستقل جریان و همچنین شیر اطمینان جهت جلوگیری از تنظیم فشار خروجی بیش از حد و بالابردن ایمنی فرآیند، می باشند) بسته شده و در نهایت پس از تخلیه کامل گاز موجود درون مجراها، شیر های سوزنی روی مشعل مجددا بسته می شود.

نکات مهم تنظیم فشار گاز در جوشکاری استیلن

فشار خروجی گاز تنظیمی مورد استفاده در جوشکاری به مواردی همچون ضخامت مقطع فلز اتصال و اندازه دهانه نازل جوشکاری وابسته است، ضمنا بایستی این مطلب را در نظر داشت که استیلن در فشار خروجی بیش از 15 پوند بر اینچ مربع، به عناصر تشکیل دهنده آن یعنی کربن و هیدروژن تقسیم شده که بسیار خطرناک بوده و قابلیت انفجار دارد.

بصورت کلی می توانید جهت استفاده از سری مشعلهای کوچک تا متوسط یعنی از شماره های 000 تا 3 از فشار خروجی 2 تا 7 Psi جهت هر دو گاز استفاده بفرمایید و ورقهایی تا ضخامت 4.8 mm را جوشکاری کنید.

فلزات پر کننده در جوشکاری اکسی استیلن

فلزات پرکننده مورد استفاده در این فرآیند شامل موارد ذیل می شوند:

RG45  دارای استحکام کششی 45 Ksi
RG60  دارای استحکام کششی 60 Ksi
RG65 دارای استحکام کششی  65 Ksi
RG100 دارای استحکام کششی 100Ksi

اعداد ذکر شده بر اساس استاندارد AWS  بوده و در انتهای سیم جوش حک شده اند.

سیم جوش جهت جوشکاری جوشکاری اکسی استیلن

فلاکس یا روانساز در جوشکاری اکسی استیلن

به این ماده تنه کار هم گفته می شود که دارای وظایفی همچون تمیز کردن لبه های کار و جلوگیری از اکسید شدن فلز جوش در حین اجرای فرآیند و روان کردن حرکت مذاب تا بتواند به درستی درز اتصال را پر کرده و نفوذ جوش کامل را بوجود آورد، می باشد.
همچنین ممکن است در حین جوشکاری روی یکسری فلزات مانند آلومینیوم، تیتانیوم و…اکسیدهای فلزی ای بوجود بیایند که دارای دمای ذوبی بسیار بالا هستند مانند اکسید آلومینیوم، که می توانند وارد حوضچه مذاب شده و جوش را دچار عیبی به نام وجود ناخالصی یا آخال کنند. این امر می تواند به شدت خواص فیزیکی و متالوژیکی موضع اتصال را کاهش دهد، این فلاکسها یا روانسازها باعث خواهند شد دمای ذوب اکسیدهای احتمالی بوجود آمده پایین بیاید و اینها نیز ذوب شده و از بین بروند و تاثیر منفی در خواص فلز جوش نداشته باشند.

روانسازها به شکلهای مختلفی مانند پودر و خمیر در بازار موجود می باشند.
فلاکس بصورت خمیر در جوشکاری اکسی استیلن

اعمال فلاکس بصورت خمیر به سطح موضع اتصال قبل از شروع فرایند

در آینده به مواردی همچون تکنیکهای اجرای این روش جوشکاری و نکاتی در خصوص فلشبک ارستورها خواهیم پرداخت.

پاینده و استوار باشید.

واحد تحقیق و توسعه شرکت تولیدی صنعتی توان جم

فرآیند جوشکاری به وسیله گاز استیلن | OAW , , ,

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *