مقالات

جوشکاری قوسی چیست و چه انواعی دارد؟

جوشکاری قوسی چیست و چه انواعی دارد؟

جوشکاری قوسی با گاز محافظ ( Gas metal arc welding ) یا بطور خلاصه GMAW نوعی فرایند جوشکاری قوسی با سیم جوش پیوسته‌است، که به دو صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک قابل اجرا می‌باشد.

همه آلیاژ ها و فلزات فلزات مهم صنعتی مانند فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای آلومینیم، مس، نیکل، فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ با استفاده از این روش قابل جوشکاری می‌باشند.

در ادامه با سایت فیدساکو همراه باشید تا به معرفی انواع روشهای جوشکاری قوسی بپرداریم.

جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده -SMAW

جوشکاری SMAW نوعی جوشکاری دستی است که در آن حرارت لازم جهت جوشکاری به وسیلۀ یک قوس الکتریکی که بین الکترود جوشکاری روکش دار و قطعه کار برقرار می شود، تأمین می گردد. سر الکترود، حوضچۀ مذاب، قوس و نواحی اطراف منطقۀ ذوب در قطعه کار، به وسیلۀ هالۀ گازی که از اشتعال و تجزیۀ روکش الکترود ایجاد می شود، نسبت به آلاینده های موجود در هوا محافظت می شوند.

محافظت بیشتر فلز مذاب در حوضچۀ مذاب، به وسیلۀ پوششی از روکش ذوب شده (سرباره) تأمین می گردد.
فلز جوش، توسط مغزۀ الکترود و در مورد برخی الکترودها از ترکیب مغزه و پودرفلزی که در ترکیبات روکش وجود دارد تأمین می شود.
جوشکاری SMAW به ویژه به دلیل انعطاف پذیری و قابلیت استفاده در شرایط مختلف، بیش از دیگر روشهای جوشکاری در اتصال فلزات مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین ابزارهای مورد نیاز در این روش نسبت به بقیه روشها، دارای پیچیدگی کمتری بوده، آسانتر حمل شده و ارزانترند.

مزایای جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده

1- روش جوشکاری با الکترود دستی را می توان در فضای سرپوشیده یا فضای آزاد انجام داد.
2- قابلیت جوشکاری در اتصالها در تمامی وضعیتها بسیار بالاست.
3- نواحی محصور شده را که در اغلب فرآیندهای جوشکاری قابل دسترسی نیستند، در این روش می توان جوشکاری کرد.
4- اتصالها تقریبا در هر مکان قابل جوشکاری هستند زیرا منبع تامین نیرو اجازه جوشکاری در فواصل دورتر را نیز می دهد.
5- دستگاههای جوشکاری سبک و قابل حمل اند.
6- تنوع الکترودهایی که در این روش مورد استفاده قرار میگیرند، باعث می شود که تقریبا بتوان برای هر فلز پایه ای، الکترودی با ویژگیهای مشابه پیدا کرد؛ در نتیجه اتصالها به خوبی با فلز پایه همخوانی پیدا میکنند.

محدودیتهای جوشکاری قوسی فلزی محافظت شده

1- سرعت جوش و راندمان در این روش از اغلب روشهای دیگر پایین تر است. الکترودها طول مشخصی دارند در نتیجه جوشکاری باید به فواصل معین برای تعویض الکترود متوقف شود.
2- سرباره برداری باید بعد از هر پاس انجام گیرد تا سرباره ای که روی جوش را پوشانده جدا گردد.

جوشکاری قوسی فلزی با حفاظت گاز – GMAW

جوش GMAW که معمولا با نام جوش MAG/MIG خوانده می شود، نوع دیگری از جوش قوسی است که گرمای مورد نیاز برای
جوشکاری در آن، به وسیله قوس ایجاد شده بین قطعه کار و سیم جوش تأمین می شود.

سیم جوش که عبارت است از یک سیم جامد بدون پوشش که به صورت پیوسته به منطقه جوش تغذیه شده و در حین مصرف، فلز جوش را تشکیل می دهد.

سیم جوش، حوضچۀ مذاب، قوس و نواحی اطراف منطقۀ ذوب در قطعه کار، به وسیلۀ یک تودۀ گازی متشکل از یک یا چند گاز محافظ که توسط دستگاه تورچ به منطقه جوش دمیده می شود، نسبت به آالینده های موجود در هوا محافظت می شوند.

این تودۀ گازی باید قابلیت محافظت کامل را داشته باشد زیرا حتی نفوذ میزان اندک هوا به منطقه جوش نیز می تواند در کیفیت جوش تأثیر منفی بگذارد.

مزایای جوشکاری قوسی فلزی با حفاظت گاز

1- جوش GMAW به دلایل زیر نسبت به جوش SMAW از سرعت باالتری برخوردار است :

I. در نتیجۀ مصرف پیوسته سیم جوش، توقف هایی که جوشکار بالاجبار برای تعویض الکترود درجوش SMAW به کار می دهد، در اینجا پیش نمی آید.
II. از آنجا که سیم جوش مثل الکترود دستی پوشش ندارد، پس از هر پاس جوشکاری نیازی به پاک کردن سرباره نیست؛ این امر همچنین باعث میشود جوش از کیفیت بالاتری برخوردار باشد زیرا احتمال ترکیب سرباره با فلز جوش از بین می رود.
III. به نسبت جوش SMAW ،با یک جریان مشخص ، قطر کمتری از ماده مصرفی درگیر می شود؛ در نتیجه چگالی جریان بالا رفته و سرعت تشکیل فلز جوش افزایش می یابد.

2- محتوای هیدروژن فلز جوش در جوشکاری GMAW پایین است که این امر به ویژه در جوشکاری فولادهای سخت شونده از اهمیت بسزایی برخوردار است.

3- قابلیت نفوذ عمیق در این روش باعث می شود که جوشهای سپری بسیار کوچک را بتوان با آن جوشکاری کرد که در نتیجه نفوذ ریشه ای محکم تری نسبت به روش کار با الکترود دستی ایجاد می شود.

4- نکته دیگر این که جوشکاری ورقهای نازک فلزی با جوش GMAW نسبت به کار با الکترود دستی، آسانتر است؛ اگرچه در جوشکاری این ورق ها ،جایی که نیاز به مصرف سیم جوش نباشد از جوش گاز تنگستن استفاده می شود.

5- در این روش می توان به GMAW بصورت نیمه خودکار یا تمام خودکار جوشکاری کرد.

معایب جوشکاری قوسی فلزی با حفاظت گاز

1- دستگاههای جوش  پیچیده تر از دستگاههای جوش SMAW هستند؛ در نتیجه گرانتر بوده و به راحتی قابل حمل نیستند.

2- در این روش جوشکاری، تورچ باید به قطعه کار کامال نزدیک باشد؛ در نتیجه نسبت به کار با الکترود دستی قابلیت انعطاف کمتری برای کار در وضعیتهای مختلف جوشکاری و به ویژه نقاطی که دسترسی سخت تر است دارد.

3- در جوشکاری فولادهای سخت شونده با روش GMAW ،فلز جوش بیشتر مستعد ترک خوردگی خواهد بود زیرا در این روش سرباره وجود ندارد تا سرعت سرد شدن را پایین بیاورد.

4- جوش GMAW ، باید به شدت در مقابل جریان هوا که باعث پراکنده شدن گاز محافظ از اطراف جوش می شود، محافظت گردد؛ در نتیجه نسبت به جوش SMAW قابلیت اجرایی کمتری در فضاهای باز دارد.

جوشکاری قوسی تو پودری – FCAW

جوش FCAW ،نوعی جوشکاری قوسی است که در آن گرمای لازم برای جوشکاری توسط قوس الکتریکی ایجاد شده بین یک سیم جوش مجوف (توخالی) و قطعه کار، تأمین می گردد و به وسیلۀ گازی که از اشتعال و تجزیه مغزۀ فالکس که در استوانۀ داخلی سیم جوش تعبیه شده است، و یا توسط ترکیب این گاز با یک گاز محافظ کمکی محافظت می شود.

روشی که از گاز محافظ کمکی استفاده می کند، شبیه به فرایند جوشکاری MAG/MIG است که به عنوان ماده مصرفی جوشکاری از سیم جوش جامد استفاده می کند و برای محافظت از قوس و فلز جوش به گاز محافظ بیرونی وابسته است. اما روشی که گاز محافظ توسط اشتعال مغزۀ خود سیم جوش تأمین می شود، بیشتر شبیه به فرایند SMAW است با این تفاوت که برای محافظت به اشتعال مغزه وابسته است.

در الکترودهای دستی، فالکس به عنوان پوشش بر روی الکترود قرار می گیرد و باعث محدودیت در طول و شکل الکترود می شود، ولی در سیم جوشهای توپودری این فالکس در استوانۀ داخلی سیم جوش قرار دارد؛ در نتیجه می توان آنها را به شکل حلقه ای درآورد و به صورت پیوسته آن را جوشکاری نمود.
سیم جوشهای توپودری را می توان در فرایندهای نیمه اتوماتیک و اتوماتیک به کار برد.

یکی از معایب سیم جوشهای توپودری تشکیل سرباره جامد به همان ضخامت و گاهی کمتر از الکترودهای دستی است؛ اما در برخی انواع این سیم جوشها این مشکل برطرف شده است بدین صورت که یا سرباره خود به خود جدا می شود و یا اصلا تشکیل نمی شود.

جوشکاری قوسی گاز تنگستن – GTAW

جوش قوسی گاز تنگستن که معموال جوش TIG خوانده می شود، نوع دیگری از جوش قوسی است که گرمای مورد نیاز برای جوشکاری در آن به وسیله قوس ایجاد شده بین قطعه کار و الکترود مصرف نشدنی (الکترود تنگستن) تأمین می شود.

الکترود، حوضچۀ مذاب، قوس و نواحی اطراف منطقۀ ذوب در قطعه کار، به وسیلۀ گاز نسبت به آلاینده های موجود در هوا محافظت می شوند. این محافظت از طریق دمش گاز (معمولا گاز خنثی) و یا ترکیبی از چند گاز مختلف انجام می شود. این تودۀ گازی باید قابلیت محافظت کامل را داشته باشد زیرا حتی نفوذ میزان اندک هوا به منطقه جوش نیز می تواند در کیفیت جوش تأثیر منفی بگذارد.

مزایای جوشکاری قوسی گاز تنگستن

1- جوش TIG قابلیت کاربرد در هر دو فرایند جوشکاری اتوماتیک و دستی را داشته و می تواند برای جوشکاری پیوسته، متناوب و خال جوش زدن مورد استفاده قرار بگیرد.

2- از آنجا که الکترود مصرف نمی شود، جوشکاری می تواند از طریق ذوب فلز پایه با تغذیه سیم جوش یا بدون تغذیه سیم جوش انجام شود.

3- جوش TIG قابلیت اجرا در تمامی وضعیتهای جوشکاری را داشته و به ویژه برای جوشکاری ورقهای نازک فلزی بسیار مناسب است.

4- جوشکاری پاس ریشه با نفوذ خوب و بدون تخلخل در این روش بسیار بالاست.

5- گرمای وارده دقیقأ در محل جوشکاری متمرکز بوده و از تغییر شکل قطعه کار جلوگیری می شود.

6- سطح جوش بسیار صاف و یکنواخت بوده و نیازی به تمیز کردن آن نیست.

معایب جوشکاری قوسی گاز تنگستن

1- سرعت رسوب فلز جوش، در روش GTAW نسبت به دیگر روشهای جوش قوسی پایین تر است.

2- جوش TIG در جوشکاری ورقهای ضخیم تر، صرفۀ اقتصادی ندارد.

جوشکاری قوسی زیر پودری – SAW

جوش قوسی زیر پودری یکی دیگر از انواع جوش قوسی است که گرمای مورد نیاز برای جوشکاری توسط قوس (یا قوسهای) الکتریکی ایجاد شده بین قطعه کار و سیم جوش (سیم جوشها) تأمین می گردد.

قوس به وسیلۀ لایه ای از پودر فالکس محافظت می شود که در جریان جوشکاری ذوب می شود (سرباره) و به صورت پک پوشش بر روی فلز جوش و نواحی اطراف اتصال در فلز پایه قرار گرفته و آن را نسبت به آلاینده های موجود در هوا محافظت می کند.

در جوش SAW ،جریان الکتریکی بین قوس و حوضچۀ مذاب که متشکل از مخلوط فالکس و فلز جوش مذاب است، جریان می یابد. گرمای حاصل از قوس، سیم جوش، پودر فالکس و قسمتی از فلز پایه را ذوب می کند و فلز جوشی تشکیل می دهد که محل اتصال را پر می کند.

علاوه بر آن، پوشش فالکس که به عنوان لایۀ محافظ عمل می کند، ممکن است حاوی یک سری عناصر احیا کننده و تمیز کننده نیز باشد که با فلز جوش واکنش شیمیایی ایجاد کنند.

سیم جوشهای توپودری که برای جوشکاری فلزات آلیاژی به کار می روند ممکن است درصدی عناصر آلیاژی نیز داشته باشند که بر ترکیب فلز جوش تأثیر گذار است.
جوش توپودری یک فرایند خودکار است که در برخی موارد، دو یا چند سیم جوش همزمان در یک اتصال مورد استفاده قرار می گیرند.

دو سیم جوش ممکن است کاملا به صورت چسبیده به هم و برای تشکیل یک حوضچه مذاب واحد استفاده شوند (قوس دوقلو)، و یا نسبت به هم به گونه ای فاصله داشته باشند که دو حوضچه مذاب مستقل از هم تشکیل گردد (قوس تاندم) که در این صورت سرعت جوشکاری و تشکیل رسوب جوش بسیار بالا می رود.

مزایای جوشکاری قوسی زیر پودری

1- در این روش می توان سرعت جوشکاری و تشکیل رسوب جوش را در جوشهای استوانه ای یا تخت و نیز جوشکاری ساخت لوله در هر سایز و ضخامت، همچنین سخت کاری سطحی بسیار بالا برد.

2- فلز جوش سالم با خواص مکانیکی خوبی ایجاد می کند.

3- درهنگام جوشکاری تشعشعات قوس و پاشش جوش ندارد در نتیجه جوشکار به محافظت کمتری نیاز خواهد داشت.

4- در مقایسه با دیگر روشها نیاز به زاویۀ پخ کمتری بر روی قطعه کار دارد.

5- جوش زیرپودری می تواند در فضاهای سرپوشیده یا باز مورد استفاده قرار بگیرد.

معایب جوشکاری قوسی زیر پودری

1- اگر فالکس در معرض آلودگی قرا بگیرد، ممکن است باعث تخلخل در جوش شود.

2- برای این که جوشی با ویژگیهای خوب به دست آید، فلز پایه باید کامال همگن و عاری از هرگونه اکسید، گرد و خاک، روغن و دیگر آلاینده ها باشد.

3- سرباره باید از روی مهره جوش کاملا پاک شود و این امر به ویژه در جوشکاری چند پاسی مشکلاتی را به وجود می آورد. زیرا بعد از هرپاس باید سرباره برداری کرد تا باعث گسستگی در فلز جوش نشود.

4- این روش جوشکاری برای ورقهای نازک تر از 5 میلی متر مناسب نیست زیرا ممکن است باعث سوختگی کنارۀ جوش شود.

5- به استثنای برخی موارد خاص، این روش جوشکاری بیشتر محدود به وضعیت تخت برای جوشهای سربه سر و وضعیتهای تخت و افقی برای جوشهای سپری است تا از هدر رفتن فالکس جلوگیری شود.

6- این روش برای همۀ فلزات و آلیاژها قابل استفاده نیست.

دیدگاهتان را بنویسید

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

19 − پنج =