03136541602

Tavanjam Industrial & Medical Manufacturing Privately held Company Registration Number 13971

جوشکاری قوس فلزی به همراه گاز محافظ GMAW

Browse:
جوشکاری قوس فلزی به همراه گاز محافظ GMAW

فهرست مندرجات

گروه تحقیق و توسعه توان جم

جوشکاری قوس فلزی به همراه گاز محافظ GMAW

جوشکاری قوس فلزی به همراه گاز یا (Gas Metal Arc Welding (GMAW که برخی اوقات به نام های جوشکاری فلز به همراه گاز خنثی (Metal Inert Gas (MIG و یا جوشکاری فلز به همراه گاز فعال (Metal Active Gas (MAG، شناخته می شود، فرآیند جوشکاری ای بوده که در آن قوس الکتریکی مابین الکترود مصرف شدنی یا همان سیم جوش کلافی و فلز پایه یا همان قطعه کار، شکل می گیرد و باعث ذوب و ممزوج شدن محل اتصال می گردد. حفاظت از حوضچه مذاب و موضع اتصال در حین فرآیند در برابر عوامل مخرب اتمسفر، توسط گاز محافظ ایجاد می شود.

این فرآیند می تواند بصورت تمام اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک اجرا شود. یک منبع تامین جریان الکتریکی یا همان منبع تغذیه از نوع ولتاژ ثابت، تامین کننده انرژی الکتریکی لازم جهت ایجاد قوس، در این روش مورد استفاده قرار می گیرد. هر چند در برخی موارد و البته ندرتا از منابع تغذیه جریان ثابت و جریان متناوب نیز استفاده می شود.

در این فرآیند، چهار روش جهت انتقال فلز مذاب از الکترود به سمت حوضچه مذاب وجود دارد که شامل: انتقال گلوله ای، انتقال مدار بسته، انتقال اسپری و روش اسپری پالسی یا ضربانی، می باشد که هر کدام از اینها دارای مزایا، معایب و کاربردی خاص هستند.

 

انواع روش انتقال فلز مذاب را به موضع اتصال

در بالا شمائی از انواع روش انتقال فلز مذاب را به موضع اتصال مشاهده می فرمایید

بصورت کلی پیشرفتها و ابداعات اولیه در این فرآیند از سال 1940 آغاز گردید، زمانی که به عنوان روشی جهت اتصال فلزاتی همچون آلومینیوم و فلزات غیر آهنی، مورد استفاده قرار می گرفت، البته به سرعت به عنوان روشی بسیار سریع و مناسب جهت جوشکاری فلزات آهنی مورد توجه قرار گرفت. محدودیتهای ناشی ازهزینه مصرف گازهای خنثی موجب شد که استفاده از این رویه جوشکاری جهت اتصال فلزات آهنی با پیشرفت کندی عمومیت بیابد، این روند ادامه داشت تا زمانی که گاز دی اکسید کربی که یک گاز فعال شناخته می شود، جهت استفاده در این فرآیند و به منظور جوشکاری فولادها، مناسب شناخته شد. پیشرفتهای بعدی که در سالهای 1950 الی 1960 جهت این روش جوشکاری صورت گرفت باعث گسترش موارد مصرف آن گردید تا آنجا که امروزه یکی از روشهای محبوب و پرکاربد در صنعت می باشد.

بر خلاف روشهای اتصال دهی فلزات بوسیله جوشکاری که در آنها از گاز محافظ استفاده نمی شود، مانند جوشکاری الکترود دستی، این روش به ندرت قابلیت کاربرد در محیط های بازی را دارد که موضع اتصال در معرض باد می باشد، چرا که این باد می تواند گاز محافظ را به راحتی کنار زده و عوامل مخرب اتمسفر را با حوضچه مذاب در تماس قرار داده و موجبات ایجاد عیب را در اتصال، فراهم کند.

توسعه فرآیند

اصول اولیه جوشکاری به روش GMAW در ابتدا از اوایل قرن 19 میلادی، پس از اینکه Humphry Davy شیمیدان و مخترع اهل بریتانیا، قوس الکتریکی کوتاه پالسی را کشف کرد، شروع به شکل گرفتن کرد. پس از آن شخصی بنام Vasily Petro اsily Petroنام اه پالسی را کشف کرد، شروع به شکل گرفتن کرد.

بعد از اجرای تمرین به بنده از حال و هوای بدن و تمرین گزارش بدهید، مم بصورت مستقلا به کشف قوس الکتریکی مداوم نائل شد. در 1920 اولین پیشنیازهای فرآند جوشکاری GMAW بوسیله P. O. Nobel از شرکت جنرال الکتریک، اختراع و ایجاد گردید. ایشان از جریان مستقیم به همراه سیم جوش بهره می بردند و از مقدار ولتاژ قوس جهت کنترل نرخ تغذیه سیم جوش استفاده می کردند. در این رویه اولیه از گاز محافظ جهت ایجاد چتر حفاظتی بر روی حوضچه مذاب استفاده نمی شد.

در 1948 این روش جوشکاری بوسیله انستیتوی Battelle Memorial توسعه یافت. در آنجا از الکترودی با قطر کمتر استفاده کردند و جهت تامین جریان الکتریکی از یک منبع ولتاژ ثابت بهره بردند. این رویه باعث ایجاد اتصالی با نرخ رسوب بالای حوضچه مذاب گردید، ولی هزینه بالای استفاده از گازهای خنثی مانند آرگون و یا هلیم جهت ایجاد چتر محافظ، استفاده از آن را تنها به جوشکاری فلزات غیر آهنی محدود کرد. در 1953 استفاده از گاز دی اکسید کربن جهت حفاظت از حوضچه مذاب در برابر اتمسفر محیط توسعه یافت و بصورت گسترده به منظور جوشکاری فولاد ها از آن استفاده شد، چرا که استفاده از این گاز هزینه جوشکاری را بسیار کاهش می داد. در 1958 الی 1959 پیشرفتهایی در منابع تغذیه الکتریکی و ایجاد قوس الکتریکی کوتاه حاصل شد که جوشکاری با الکترودی با قطری کمتر و اجرای اتصال روی ورقهای نازک فلزی را امکان پذیر می ساخت.

در اوایل 1960روش انتقال فلز مذاب از سیم جوش به موضع اتصال از نوع اسپری توسعه یافت که در آن مقدار اندکی اکسیژن را به گاز محافظ می افزودند تا به ایجاد این حالت دست بیابند. امروزه با پیشرفتهای حاصل این روش به نوعی پیشرفته تر به نام قوس الکتریکی اسپری پالسی توسعه یافته است.

جوشکاری قوس فلزی به همراه گاز محافظ در حال حاضر یکی از پر کاربرد ترین روشهای اتصال دهی فلزات می باشد که به صورت فراگیر در جوشکاری ورقهای فلزی و صنایع اتومبیل سازی کاربرد دارد. روشی از این نوع جوشکاری به نام جوشکاری نقطه ای بوسیله فرآیند GMAW بوجود آمده که جای استفاده از پرچ و نقطه جوشهای مقاومتی را گرفته است. یکی از ضعفهای این روش جوشکاری، حساسیت به وزش باد می باشد، چرا که اگر اجرای این روش در محیطی باز به همراه وزش باد صورت گیرد، به راحتی چتر حفاظتی گاز محافظ کنار زده شده و حوضچه مذاب و موضع اتصال با اتمسفر محیط و عوامل مخرب آن در تماس قرار می گیرند.

تجهیزات اجرای فرآیند

تورچ جوشکاری
منبع تغذیه ولتاژ ثابت به همراه متعلقاتی مانند سیستم تغذیه الکترود
سیم جوش
منبع تامین گاز محافظ به همراه متعلقات

 

نمایی از تجهیزات مورد نیاز فرآیند gmaw

نمایی از تجهیزات مورد نیاز این فرآیند

تورچ و سیستم تغذیه الکترود

یک تورچ جوشکاری GMAW دارای اجزای اصلی شامل: شستی کنترل، موضع اتصال دهنده یا Contact Tip، کابل قدرت، نازل گاز یا همان شعله پوش، لاینر عبور سیم و پخش کننده گاز یا همان Gas Diffuser، می باشد.

با فشردن شستی روی تورچ، منبع تغذیه فعال شده، واحد تغذیه سیم درگیر گردیده، جریان گاز محافظ در روی موضع اتصال جاری شده و با اتصال اولیه نوک الکترود با سطح قطعه کار، قوس الکتریکی نمایان می شود. عضو Contact Tip، که از جنس مس ساخته شده و برخی اوقات بر روی آن عملیات شیمیای خاصی صورت گرفته تا پاشش های ناشی از ایجاد قوس الکتریکی کمتر بتوانند روی سطح آن بچسبند، وظیفه اتصال جریان الکتریکی را به نوک الکترود در محل اتصال بر عهده دارد. ابعاد دهانه خروجی آن می بایستی به دقت محاسبه و ساخته شده باشد، آنچنان که هم الکترود بتواند به راحتی از درون آن عبور کند و هم اتصال کافی بین این دهانه و الکترود جهت انتقال جریان الکتریکی، کاملا برقرار باشد.

 

Contact Tip در جوشکاری

در این تصویر نمونه هایی از این عضو را مشاهده می فرمایید

در مسیر حرکت الکترود تا Contact Tip، لاینر هدایت کننده، همانگونه که از نامش پیداست، وظیفه هدایت الکترود در مسیری بدون خمیدگی تند را بر عهده دارد، این عضو بایستی دارای آنچنان سطح داخلی ای باشد تا عبور الکترود از درون آن بصورت روان انجام شود.

 

لاینر تورچ co2 میگ مگ gmaw mig فنر تورچ

در اینجا تصویر یک لاینر را مشاهده می فرمایید

عضو دیگری که در تورچ جوشکاری قرار گرفته است، پخش کننده گاز یا Gas Diffuser که وظیفه جاری ساختن جریانی بدون اغتشاش از گاز محافظ را درون شعله پوش و سپس به سمت حوضچه مذاب بر عهده دارد، این قطعه معمولا از جنس برنج ساخته می شود.

 

پخش کننده گاز، گاز دیفیوزر
Gas Diffuser پخش کننده گاز

در این تصاویر دو نمونه از این قطعه را مشاهده می فرمایید

قطعه بعدی نازل گاز یا همان شعله پوش می باشد که وظیفه جاری ساختن چتر حفاظتی گاز محافظ را بر موضع اتصال، بدون ایجاد اغتشاش در عبور گاز، بر عهده دارد. جریانی غیر پیوسته و ناکافی از گاز محافظ می تواند باعث بوجود آمدن عیوبی در محل جوش گردد، لذا در مواردی که نیاز به استفاده از شدت جریانی بالا جهت جوشکاری فلزاتی با مقاطع ضخیم وجود دارد، می بایست از نازل هایی بزرگتری استفاده کرد تا بتواند در حجم و وسعت بیشتری به حفاظت از حوضچه مذاب بپردازد.

 

گاز نازل یا نازل گاز gas nozzle
تصویر برش خورده از نازل تورچ co2

تصاویری برش خورده از تعدادی نازل گاز و اجزای داخلی شرح داده شده

شیلنگ گاز محافظ از منبع تامین گاز به تورچ متصل شده و عملیات انتقال جریانی از گاز محافظ را بر عهده دارد. ضمنا در موارد که تورچ از نوع آب خنک بوده، شیلنگهای رفت و برگشت جریانی آب خنک کننده نیز از منبع تامین آب به تورچ متصل شده اند.

 

نمای برش خورده از سری گردنه تورچ GMAW و اجزای آن

تصویر دیگری که نمای برش خورده از سری گردنه تورچ GMAW و اجزای آن را تشریح می کند

واحد تغذیه الکترود، وظیفه راندن الکترود را درون لاینر و از آنجا به Contact Tip و سپس به محل اتصال، برعهده دارد.  اغلب مدلهای این بخش، الکترود را با نرخی ثابت به حوضچه جوش تغذیه می کنند، هرچند نمونه های پیشرفته تر دارای سیستمی جهت تنظیم نرخ تغذیه الکترود متناسب با تغییرات طول قوس و ولتاژ هستند. برخی از این تجهیزات توانایی رساندن الکترود به حوضچه جوش با سرعت 30 متر بر دقیقه را دارا می باشند. ضمن اینکه نرخ مرسوم و پر کاربرد تغذیه الکترود به مقدار 2 تا 10 متر بر دقیقه است.

انواع تورچ GMAW

برخی از این تورچها از نوع هواخنک بوده که بوسیله اتمسفر محیط و خود گازی که درون تورچ جاری می شود، خنک می شوند، که البته مناسب استفاده جهت شدت جریانهای نسبتا پایین می باشند. نوع دوم که بیشترین کاربرد را در صنعت دارند، نوع آب خنک می باشد که بوسیله جریانی از آب عمل خنک کاری درون آنها انجام می گیرد که جهت استفاده از شدت جریانهایی بالاتر نسبت به نمونه اولی، بکار گرفته می شوند. نوع سومی نیز وجود دارد که مجددا آب خنک بوده و جهت جوشکاری اتوماتیک و به منظور اتصال به بازوی ربات طراحی و ساخته شده اند. نوعی از تورچهای جوشکاری این روش وجود دارند که خود دارای سیستم تغذیه الکترود بوده و قرقره الکترود بر روی تورچ نصب می شوند. همچنین نوع دیگری از تورچ وجود دارد که سیستم کشش سیم بر روی آن نصب شده است و مناسب استفاده جهت جوشکار فلزات مانند آلومنیوم بوده که در آن ها از الکترود نرم آلومینیوم بهره برده و احتمال گیر کردن این الکترود را در مسیر لاینر کاهش می دهد.

 

maxi 4000
qtb 500 تورچ co2 کیوتی بی 500 آمپر

در تصاویر بالا دونمونه از تورچهای تولیدی شرکت توان جم را مشاهده می فرمایید، نمونه سمت راست آب خنک و سمت چپ هوا خنک می باشد.

نمونه ای از تورچ جوشکاری
نمونه ای از تورچ جوشکاری

نمونه هایی از دو نوع دیگر تورچهای ذکر شده

منبع تغذیه و تامین جریان الکتریکی

اغلب کاربردهای جوشکاری میگ مگ بوسیله منبع تغذیه جریان مستقیم ولتاژ ثابت صورت می گیرد که باعث خواهد شده هر گونه تغییر ایجاد شده در طول قوس که موجب تغییر در ولتاژ می شود و حرارت ورودی به موضع اتصال را تغییر می دهد، سبب فعال شدن سیستم خود تنظیمی شده و طول قوس را به حالت اولیه خود باز می گرداند. یک طول قوس کوتاه شده موجب بالا رفتن حرارت ورودی در حوضچه جوش شده و در نتیجه سرعت ذوب شدن الکترود بالا خواهد رفت، همین عمل طول قوس را به اندازه اولیه خود می رساند. این پارامتر به جوشکار زمانی که بصورت دستی و غیر اتومات عمل جوشکاری را انجام می دهد، در ثابت نگاه داشتن طول قوس و حرارت ورودی یاری می رساند.

در برخی موارد برای حاصل شدن نتیجه ای یکسان، از منبع های تغذیه ویژه ای که از نوع جریان ثابت بوده (یعنی با تغییر طول قوس مقدار شدت جریان دستخوش تغییرات اندکی می شود) و همچنین دارای تغذیه الکترود مجهز به واحد کنترل ولتاژ قوس هستند، بهره برده می شود. در موارد نادری از تجهیزات جریان ثابت و تغذیه الکترود با نرخ ثابت نیز استفاده می شود که به جوشکار این اجازه را خواهد داد کنترل دقیقی روی مقدار حرارت ورودی به صورت دستی، داشته باشد، اگر چه مهارت بسیار بالایی را از جانب جوشکار می طلبد.

در توسعه این روش و در مواردی اندک از منابع تامین جریان از نوع متناوب نیز بهره گرفته شده است، منتها امروزه بصورت گسترده از منبع های جریان مستقیم استفاده می شود و الکترود متصل شده به قطب مثبت استفاده می شود، با این امر چونکه بخش اعظم حرارت مفید تولید شده بر الکترود متمرکز خواهد شد، سرعت ذوب شدن و تغذیه آن به حوضچه مذاب بیشتر شده و عمق نفوذ را افزایش می دهد.

الکترودهای مورد استفاده در این فرآیند

در این روش جوشکاری، الکترود یک مفتول فلزی آلیاژی پیچیده شده بر روی یک قرقره بوده که جنس و سایز آن را مطابق با جنس فلز پایه، طرح اتصال، خواص مکانیکی و متالوژیکی مورد انتظار از محل جوش، متغییرهای تنظیمی فرآیند و شرایط سطحی فلز پایه، انتخاب می کنند.

انتخاب الکترود نقشی کلیدی را در تعیین خواص مکانیکی و متالوژیکی موضع اتصال بازی می کند. بصورت کلی محل جوش داده شده و فلز جوش مربوطه بایستی دارای حداقل خواص مکانیکی مشابه فلز پایه را دارا بوده و عاری از هر گونه عیب و نقص باشند. جهت کسب یک چنین اهدافی، الکترودهای متنوعی در بازار مصرف وجود دارد. همگی الکترود های درون بازار دارای عناصر اکسیژن زدایی مانند سلیسیم، منگنز، تیتانیوم و یا آلومینیوم، با درصد بسیار کمی، هستند تا به فرآیند جلوگیری از تخلخلهای ایجاد شده در موضع اتصال ناشی از گاز اکسیژن محیط، یاری رسانند. متناسب با جنس فلز پایه و نوع روش انتخابی جهت انتقال فلز مذاب به موضع اتصال، الکترود های جوشکاری میگ مگ بصورت عمومی از قطر 0.7 الی 2.4 میلیمتر موجود می باشند، اگر چه در مواردی حتی تا ضخامت 4 میلیمتر در صنعت تولید و استفاده شده است. معمولا ضخامت الکترود به مقدار 1.14 میلیمتر جهت جوشکاری به روش انتقال مدار بسته، استفاده شده و حداقل ضخامت الکترود جهت انتقال حالت اسپری، 0.9 میلیمتر می باشد.

الکترود های مورد استفاده در این فرآیند دارای کلاسه بندی خاصی می باشند که در آینده بصورت جداگانه به آنها خواهیم پرداخت.

گازهای محافظ

وظیفه اصلی گازهای محافظ استفاده شده در این فرآیند، جلوگیری از تماس گازهای مخرب موجود در اتمسفر محیط برای موضع اتصال، با حوضچه جوش و الکترود دارای دمای بالا بوده، که گازهای را مانند اکسیژن، نیتروژن و یا هیدروژن ناشی از بخار آب موجود در اتمسفر را شامل شده که می توانند عیوبی را مانند تخلخل و تردی و ترک را در موضع اتصال بوجود بیاورند. این مشکل برای تمامی فرایندهای جوشکاری مرسوم می باشد، برای مثال در روش جوشکاری الکترود دستی، روکش الکترود ذوب شده در حین اجرای فرایند تولید گاز دی اکسید کربن نموده و باعث پس زدن اتمسفر محیط شده و همچون چتری محافظ بر روی حوضچه جوش قرار می گیرد.

در جوشکاری میگ مگ، اگرچه الکترود مصرفی دارای روکش نبوده، ولی جهت ایجاد این حفاظت از گازهای جداگانه استفاده می شود. انتخاب نوع گاز محافظ به پارامترهای مختلفی وابسته است که مهمترین آنها، روش انتخاب انتقال فلز مذاب و جنس فلز پایه می باشد. گازهای خنثی ای مانند آرگون و یا هلیم و حتی ترکیبی از اینها، تنها جهت جوشکاری فلزات غیر آهنی استفاده می شوند که اگر جهت جوشکاری فولادها به تنهایی از آنها استفاده شود، در زمان استفاده از آرگون عمق نفوذ جوش کاهش یافته و زمان استفاده از هلیم قوس ناپایدار شده و مقدار پاشش مذاب به شدت زیاد خواهد شد.

استفاده از گاز دی اکسید کربن خالص، باعث افزایش عمق نفوذ حوضچه مذاب شده هرچند می تواند موجبات تشکیل اکسید را در فلز جوش فراهم آورده و باعث کاهش احتمالی خواص مکانیکی و متالوژیکی موضع اتصال گردد. استفاده از این گاز بخاطر کاهش هزینه تولید، از محبوبیت خاصی برخوردار است، هرچند بخاطر واکنشهای ایجاد کرده در قوس پلاسما، پاشش مذاب را افزایش داده و اجرای فرآیند را روی ورقهای فلزی با ضخامت اندک مشکل می کند. به همین منظور می تواند از ترکیبی از گازهای آرگون و دی اکسید کربن بهره برد که درصد هر کدام با توجه به مشخصات فرآیند، متفاوت خواهد بود.

برای مثال در اجرای جوشکاری با رویه انتقال مذاب به روش مدار بسته، درصد بیشتر دی اکسید کربن، درعین ثابت نگاه داشتن مابقی پارامترها موجب افزایش حرارت تولید شده می گردد. در زمان استفاده از روش انتقال مذاب از نوع اسپری، وجود گاز دی اکسید کربن در ترکیب یک گاز میکس به مقدار بیش از 20 درصد می تواند فرآیند را بخصوص در زمان استفاده از الکترودهایی با ضخامت اندک، دچار مشکل کند.

در این روش جوشکاری از گاز آرگون بصورت میکس با گازهای فعال دیگری همچون اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و گاز خنثی هلیم، نیز استفاده می شود. اضافه کردن گاز اکسیژن تا مقدار 5 درصد می تواند در جوشکاری فولادهای زنگ نزن کاربرد داشته باشد. افزایش بی رویه اکسیژن می توان موجبات اکسید شدن الکترود و ایجاد تخلخل را در موضع اتصال بخصوص در زمانی که الکترود دارای عناصر اکسیژن زدایی کافی نباشد، بوجود آورد. گازهای فعالی مانند دی اکسید کربن و یا اکسیژن در زمان افزوده شدن به گازی خنثی مانند آرگون در این فرآیند موجبات کاهش عیب سوختگی کناره یا همان Under Cut را فراهم کرده و عمق نفوذ جوش را افزایش می دهند، در کنار اینها می توانند باعث پاپداری قوس نیز بشوند.

 

مقایسه عمق نفوذ در استفاده از گاز دی اکسید کربن و گاز ترکیبی از آرگون و دی اکسید کربن

مقایسه عمق نفوذ در استفاده از گاز دی اکسید کربن و گاز ترکیبی از آرگون و دی اکسید کربن

ترکیبی از گازهای خنثی آرگون و هلیم نیز در این فرآیند جهت جوشکاری فلزات غیر آهنی نیز استفاده می شود. وجود 50 الی 75 درصد هلیم در این ترکیب نیازمند افزایش ولتاژ قوس بوده که در نتیجه موجبات افزایش حرارت تولیدی مفید را فراهم می کند، چرا که گاز هلیم دارای دما و ولتاژ یونیزاسیون بالایی می باشد. گاز هیدروژن به مقدار 5 الی 25 درصد در زمان جوشکاری نیکل و فولاد های زنگ نزن با ضخامت ورق بالا، به گاز آرگون نیز افزوده می شود. هیدروژن از دسته گازهای فعال بوده، یعنی به راحتی می تواند با حوضچه مذاب واکنش نشان داده و در اغلب فلزات ایجاد عیب کند، ولی در هنگام جوشکاری فلزاتی مانند فولادهای زنگ نزن باعث افزایش عمق نفوذ و بالا رفتن سرعت جوشکاری شده، ضمن اینکه تا حدودی باعث تمزکاری سطحی فلزات پایه و بهبود ظاهر مهره های جوش، می شود. هر چند استفاده از این گاز به هیچ وجه جهت فلزاتی مانند آلومینیوم، منیزیم و فولادهای کربنی توصیه نمی شود، چرا که موضع اتصال را دچار تخلخل و کاهش خواص مکانیکی و متالوژیکی می نماید.

گازهای محافظ با ترکیب سه تایی نیز موجود می باشند، برای مثال ترکیبی از دی اکسید کربن، گاز آرگون و اکسیژن جهت جوشکاری فولادها، کاربرد دارد. نمونه دیگری که استفاده تجاری دارد ترکیبی از هلیم، آرگون و گاز اکسیژن می باشد. این ترکیب باعث افزایش ولتاژ قوس و بالا رفتن سرعت جوشکاری می شود. گاهی اوقات گاز هلیم درصد بیشتر گاز میکس را به خود اختصاص داده که به عنوان گاز پایه شناخته می شود و در کنارش مقادیر کمی آرگون و دی اکسید کربن به آن می افزایند، هر چند در این ترکیب در عین حال که موجبات افزایش عمق نفوذ و بالا رفتن سرعت جوشکاری را فراهم می آورد، هزینه تولید را به شدت افزایش داده، چرا که گاز هلیم از آرگون هم گران تر بوده و هم سبک تر است، برای همین نیازمند دبی خروجی بیشتر جهت ایجاد چتر محافظ دارد، همچنین پایداری قوس را می تواند کاهش داده و پاشش مذاب را افزایش دهد.

 

تصویری شماتیک از تاثیر گازهای محافظ استفاده شده بر روی حوضچه مذاب و نحوه انتقال فلز مذاب از الکترود به موضع اتصال

تصویری شماتیک از تاثیر گازهای محافظ استفاده شده بر روی حوضچه مذاب و نحوه انتقال فلز مذاب از الکترود به موضع اتصال

نرخ دبی گاز خروجی متناسب با طرح اتصال، سرعت جوشکاری، شدت جریان الکتریکی، نوع تورچ و نوع انتقال فلز مذاب، تنظیم می شود. جوشکاری روی یک درز اتصال تخت و بدون آماده سازی، نیازمند دبی گاز بیشتری نسبت به یک لبه دارای شیار آماده سازی شده است، چرا که در حالت بدون آماده سازی، گاز محافظ به سرعت و سهولت محیط جوش را ترک می کند. افزایش سرعت جوشکاری نیازمند افزایش دبی گاز محافظ مصرفی است در کنار اینها افزایش شدت جریان الکتریکی نیز باعث افزایش گاز مصرفی خواهد شد. استفاده از گاز هلیم نسبت به گاز آرگون، مطابق توضیحات بالا، نیازمند افزایش دبی گاز محافظ می باشد.

بصورت کلی برای جوشکاری میگ مگ روی یک درز کوچک که نیازمند تولید حوضچه مذاب کوچکی نیز می باشد، و برای بکار گیری حالات انتقال فلز مذاب از الکترود به موضع اتصال از نوع مدار بسته و یا اسپری پالسی، در حدود 10 لیتر بر دقیقه که معادل تقریبا 20 فوت مکعب بر ساعت می باشد، مناسب بوده، در عین حال جهت استفاده از انتقال گلوله ای نرخ دبی گازمحافظ خروجی تقریبا 15 لیتر بر دقیقه ترجیح داده می شود. بطور کلی حالت انتقال اسپری نیازمند نرخ بیشتری از گاز محافظ بوده، یعنی چیزی تقریبا برابر با 20 الی 25 لیتر بر دقیقه، چرا که در زمان استفاده از این نوع انتقال فلز مقدار حرارت ورودی به موضع اتصال افزایش چشمگیری داشته که نتیجه آن تولید حوضچه مذابی بزرگتر خواهد بود که همین امر باعث خواهد شد که ما نیازمند چتر حفاظتی بزرگتری باشیم.

انواع انتقال فلز مذاب از الکترود به حوضچه جوش

انتقال نوع گلوله ای

این نوع انتقال فلز در بین مابقی انواع آن از محبوبت کمتری برخوردار می باشد، چرا که تولید حرارت بالایی نموده ضمن اینکه در این حالت پاشش مذاب بیشتر شده و سطح جوش و حتی سطح قطعه کار اطراف موضع اتصال را دچار عیب پاشش می نماید.  این روش در بدو امر بوجود آمدنش برای جوشکاری فولادهای کربنی و به جهت کاهش هزینه ساخت در نتیجه استفاده از گاز محافظ دی اکسید کربن توسعه یافت. افزون بر هزینه پایین تر نسبت به روشهای دیگر، این رویه باعث افزایش نرخ رسوب جوش شده و می تواند سرعت جوشکاری حتی در مواردی مانند روشهای اتوماتیک تا 110 میلیمتر بر ثانیه افزایش دهد. در بدو شروع جوشکاری، فلز مذاب گلوله ای شکلی بر نوک الکترود بوجود می آید که معمولا دارای ظاهری بی قائده بوده و قطر بیشتری نسبت به ضخامت خود الکترود دارا می باشد. زمانی که این قطره مذاب شکل گرفته، الکترود را چه بر اثر جاذبه و چه بر اثر ایجاد یک مدار بسته مابین الکترود و سطح قطعه کار و حوضچه مذاب، ترک می کند، ظاهری غیر یکنواخت را در بستر موضع اتصال بوجود می آورد و پاشش زیادی از فلز مذاب را به اطراف موضع اتصال به همراه خواهد داشت. در نتیجه این خصوصیات باعث خواهد شد که این روش تنها در حالات جوشکاری تخت و افقی کاربرد داشته و معمولا به قطعات با ضخامت بالا و حوضچه های مذاب بزرگ، محدود می شود.

شماتیک انتقال نوع گلوله ای در فرآیند جوشکاری co2

نمایی از انتقال نوع گلوله ای

انتقال نوع مدار بسته

با پیشرفتهای صورت گرفته در جوشکاری فولاد ها بوسیله فرآیند میگ مگ، روش انتقال بوسیله ایجاد مدار بسته یا (Short Circuit Transfer (SCT به صنعت معرفی گردید، رویه ای که در آن از شدت جریانی به مراتب کمتر نسبت به حالت انتقال گلوله ای، استفاده می شود، در نتیجه استفاده از شدت جریان کمتر، مقدار حرارت وارد شده به موضع اتصال کاهش یافته، موجبات کاهش اعوجاج در قطعه کار را فراهم کرده، جوشکاری روی مقاطعی با ضخامت کمتر را ممکن ساخته و استرس باقی مانده در محل اتصال دو فلز را کاهش خواهد داد. بر خلاف حالت انتقال گلوله ای که در آن فلز مذاب در نوک الکترود شکل گرفته و شروع به افزایش حجم می دهد تا در اثر جاذبه به حوضچه مذاب منتقل شود، در این حالت دوم فلز مذاب ایجاد شده در نوک الکترود بوسیله برقراری یک پل مابین الکترود و سطح حوضچه مذاب، به موضع اتصال منتقل می شود که این امر در نتیجه استفاده از شدت جریان و نرخ تغذیه سیم جوش پایین تر رخ می دهد. در لحظه ایجاد مدار بسته مابین الکترود و موضع اتصال، قوس الکتریکی بصورت موقتی و لحظه ای قطع گشته، در پی آن کشش سطحی حوضچه مذاب این پل ایجاد شده از فلز مذاب الکترود را درون خود کشیده و به سرعت مجددا قوس الکتریکی برقرار می شود. این روند تقریبا 100 بار بر ثانیه رخ خواهد داد که برای چشم انسان قوس الکتریکی را بصورت کاملا پیوسته به نمایش خواهد گذاشت. این روش انتقال نسبت به نوع گلوله ای دارای کیفیت سطح بهترو پاشش کمتری بوده و به کاربر اجازه می دهد از فرآیند در وضعیتهای مختلف جوشکاری بهره ببرد، اگر چه در این روش نرخ رسوب نسبت به حالت قبلی کمی کمتر می باشد. تنظیمات لازم جهت رسیدن به این نوع انتقال نیازمند توجه خاصی می باشد، چرا که می بایست در حین اجرای جوشکاری، هم عمل اتصال دهی به نحو مداومی برقرار باشد و هم در موضع اتصال، قوس الکتریکی بصورت پایداری حفظ شود. بصورت عمومی استفاده از شدت جریان الکتریکی 100 الی 200 آمپر در کنار تنظیم ولتاژ قوس 17 الی 22 ولت در اکثر کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد.

بایستی این امر را خاطر نشان کرد که در این رویه انتقال فلز ممکن است احتمال ایجاد عیوبی مانند عدم ذوب و عدم نفوذ در موضع اتصال بخصوص در زمان اجرای فرآیند در مقاطعی با ضخامت بالا رخ دهد که می بایست مورد توجه لازم قرار گیرد. این امر ناشی از انرژی قوسی پایین تر بوده که می تواند باعث به سرعت منجمد شدن فلز مذاب منتقل شده به حوضچه جوش شود تا آنجا که به درستی الزامات ایجاد یک اتصال مورد نیاز را فراهم نکند، همچنین از این رویه مانند حالت انتقال گلوله ای در جوشکاری فلزات آهنی استفاده می شود.

 

انتقال نوع مدار بسته از الکترود به حوضچه جوش

شماتیک حالت انتقال فلز مذاب بصورت اسپری

انتقال از نوع اسپری

این نوع انتقال فلز مذاب از الکترود به سمت حوضچه مذاب مناسب جوشکاری فلزاتی همچون آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن در کنار استفاده از گازهای محافظ خنثی، می باشد. در این زمان قطرات ریز مذاب به سمت موضع اتصال به سرعت از درون یک قوس الکتریکی پایدار حرکت کرده و همین امر مواردی را همچون پاشش مذاب به حداقل رسانده که در نتیجه کیفیت سطح جوش و قطعه کار را بالا حفظ خواهد کرد. با افزایش شدت جریان الکتریکی فراتر از مقدار مورد نیاز برای حالت انتقال گلوله ای، قطرات مذاب دارای ابعادی بسیار کوچکتری گشته تا آنجا که شکل جریانی اسپری مانند از فلز مذاب را به خود گرفته که دارای بالاترین انرژی بوده و می توانند مقدار حرارت ورودی به موضع اتصال را افزایش دهند. از آنجایی که این حرارت ورودی بالاترکه ناشی از استفاده کردن ولتاژ و شدت جریانی بالاتر نسبت به روشهای دیگر بوده، تنها مناسب استفاده روی قطعات با ضخامت بیشتر از تقریبا 4/6 میلیمتر می باشد، چرا که موجب ایجاد حوضچه مذابی نسبتا بزرگ در موضع اتصال می گردد.

همچنین در نتیجه بزرگتر بودن حوضچه مذاب، استفاده از این رویه به جوشکاری در وضعیتهای تخت، افقی و در برخی مواقع عمودی سرازیر محدود می گردد و بصورت کلی جهت استفاده در پاس ریشه مناسب نمی باشد. زمانی که در این رویه از الکترودی با ضخامت کم استفاده شود می توان در عین کاهش حرارت ورودی، بر پایداری قوس در موضع اتصال افزود. بالاترین نرخ رسوب ثبت شده در این روش حتی به 600 میلیمتر بر ثانیه نیز می رسد.

 

انتقال نوع اسپری از الکترود به حوضچه جوش

روش انتقال اسپری ضربانی

این روش که به آن Pulse Spray نیز گفته می شود، به نوعی زیرشاخه رویه انتقال به صورت اسپری می باشد با این تفاوت که انتقال فلز مذاب به موضع اتصال بصورت قطرات به شکل اسپری درآمده توسط جریان الکتریکی پالسی بصورت قطرات بسیار ریز در هر پالس الکتریکی از الکترود جداشده و به حوضچه مذاب منتقل می شوند. این پالسهای الکتریکی به کاربر اجازه داده تا در مجموع به میانگین شدت جریان الکتریکی پایین تری دسترسی داشته و در عین حال حالت قوس ضربانی را بتواند حفظ کند و به همین سبب مقدار حرارت کلی وارد شده به موضع اتصال کاهش یافته، در پی آن حجم حوضچه مذاب نیزکم شده، از مقدار مساحت منطقه متاثر از حرارت کاسته شده و بتوان جوشکاری را بر مقاطعی بسیار کم ضخامت تر اجرا کرد.

پالس الکتریکی ضمن حفظ قوسی پایدار، از مواردی مانند پاشش مذاب و مشکلات ناشی از آن نیز جلوگیری می کند. این رویه باعث خواهد شد که بتوان از این روش روی کلیه فلزات عمل جوشکاری را انجام داده و حتی به راحتی از الکترودهایی با ضخامت بالا نیز استفاده کرد. حوضچه جوش کوچکتر دارای پایداری بیشتری نسبت به سر ریز شدن داشته و این امر جوشکاری با این رویه را در تمامی وضعیتهای اتصال دهی فلزات ممکن می سازد.

در مقایسه با حالت انتقال مدار بسته، این روش دارای سرعتی کمتر و در حدود 85 متر بر ثانیه بوده و فرآیند بصورت پایه نیازمند استفاده از گاز خنثی آرگون به همراه درصد کمی گاز دی اکسید کربن می باشد. افزون بر آن این روش نیازمند منبع تغذیه خاصی بوده که توانایی برقراری جریان الکتریکی بصورت پالس با فرکانس 30 الی 400 هرتز را دارا باشد.

انتقال نوع ضربانی از الکترود به حوضچه جوش

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

محصولات
  • تورچ
  • تورچ آرگون (TIG)
  • تورچ میگ مگ
  • چربی گیر
  • رگلاتور
  • فلش بک
  • گرمکن
  • میکسر گاز
  • واحد مراقبت

قطعات

  • پیشنهادات ویژه
  • از کجا بخریم

پشتیبانی

  • نماینده گان سراسر ایران
  • پیگیری گارانتی محصول
  • قطعات و نقشه ها
  • ثبت گارانتی محصول
  • نظر سنجی

ارتباط با ما

  • ثبت نام در خبرنامه
  • ثبت نام در توان جم
  • انجمن جوش و برش

شرکت تولیدی صنعتی توان جم

  • استخدام در توان جم
  • ارتباط با ما
  • مدیریت
  • گواهی نامه ها و مجوز ها
  • درباره ما