تاریخچه ی مختصراز جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W)

قوس برقی در سال ۱۸۰۷توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از این کشف ، یعنی در سال ۱۸۸۱ اتفاق افتاد. فردی به نام آگوست دیمری تنز در این سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نماید. بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ای عایق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد. وی در سال ۱۸۸۷ اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.این قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فرایند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهای ۱۸۸۰و۱۸۹۰در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (۱۰۰ تا ۳۰۰ولت)و آمپر زیاد (۶۰۰تا ۱۰۰۰آمپر)در این فرایند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهای کربنی شکننده بود همه باعث می شد این فرایند با اقبال صنعت مواجه نشود.

جهش از این مرحله به مرحله فرایند جوشکاری با الکترود فلزی در سال ۱۸۸۹ صورت گرفت.در این سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکایی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمایند.

 

 

در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد. علیرغم ایرادهای فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لخت که دارای روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهای مفتول قبل از کشیده شدن نهایی بود استفاده می شد و گاهی این مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت بتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقای اسکار کجل برگ سوئدی را باید پدر الکترودهی روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال ۱۹۰۷ به ثبت رساند.ماشینهای جوشکاری با فعالیت های فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهای ۱۸۸۰ مجموعه ای از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین های جوشکاری به کار گرفته شد.تا اینکه در سال ۱۹۰۷ نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا عرضه شد.

● جوشکاری با گاز یا شعله

جوشکاری با گاز یا شعله یکی ازاولین روشهای جوشکاری معمول در قطعات آلومینیومی بوده و هنوز هم در کارگاههای کوچک در صنایع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیرات بکارمیرود. در این روش فلاکس یا روانساز یا تنه کار برای برطرف کردن لیه اکسیدی بکار میرود.

▪ مزایا:سادگی فرایند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسایل

▪ محدوده کاربرد:ورقهای نازک ۸/۰تا ۵/۱میلیمتر

▪ محدودیتها:باقی ماندن روانساز لابلای درزها و تسریع خوردگی - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .

قطعات بالاتر از ۵/۲میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بین روش جوش نمیدهند.

حرارت لازم در این روش از واکنش شیمیایی گاز با اکسیژن بوجود می اید.

حرارت توسط جابجایی و تشعشع به کار منتقل می شود. قدرت جابجایی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم برای احتراق و گرمای ویژه و حجم محصول احتراق(گازهای تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود.بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه ایجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهای سوختنی نظیر استیلن یا پروپان یا هیدروژن و گاز طبیعی نیز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و در نتیجه درجه حرارت شعله نیز متفاوت خواهد بود. در عین حال معمولترین گاز سوختنی گاز استیلن است.

تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاری است.

استیلن با فرمول C۲H۲ و بوی بد در فشار بالا ناپیدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعایت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدود psi ۲۲۰۰است و رگولاتورها این فشار را تا زیر psi ۱۵ پایین می آورند.و به سمت مشعل هدایت می شود.(در فشارهای بالا ایمنی کافی وجود ندارد).توجه به این نکته نیز ضروری است که اگر بیش از ۵ مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر استن بیرون خواند زد که خطرناک است.

بعضی اوقات از مولدهای استیلن برای تولید گاز استفاده می شود. بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود. 

CaC۲ + ۲ H۲O = C۲H۲ + Ca(OH)۲

ـ روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود. 

۱) روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.

۲) روشی که کاربید با سطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی کند.

رگولاتورها(تنظیم کننده های فشار) هم دارای انواع گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند.رگولاتورها دارای دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ای و دو مرحله ای تقسیم میشوند که این تقسیم بندی همان مکانیزم تقلیل فشار است. ذکر جزییات دقیق رگولاتورها در اینجا میسر نیست اما اطلاع از فرایند تنظیم فشار برای هر مهندسی لازم است(حتما پیگیر باشید).

کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن سپس مخلوط کردن آنها و هدایتشان به سوی نازل است تا شعله مورد نظر را یجاد کند. 

● اجزا مشعل: 

الف) شیرهای تنظیم گاز سوختنی و اکسیژن

ب) دسته مشعل

ج) لوله اختلاط 

د) نازل 

قابل ذکر اینکه طرحهای مختلفی درقسمت ورودی گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزیمم حرکت اغتشاشی به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسیر در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ای آرام بوجود اید.

● پیچیدگی(Distortion)

پیچیدگی و تغییر ابعاد یکی ازمشکلاتی است که در اثر اشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی میشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره میکنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که میبایست در تمام قطعه پخش میشد به ناچار در همان محدوده خلاصه میشود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه دار باشد منجر به اعوجاج زاویه ای(Angular distortion) میشود.در نظر بگیرید تغییر زاویه ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می کند.

حال اگر خط جوش در راستی طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان میشود. اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی میباشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند.

نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه Bowing)) میباشد.

ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول ۲۰ متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق جوش ۲-۳میلیمتر بیشتر شود.بعد از انجام اینکارکاهش ۲۷میلیمتری در قطعه بوجود آمد. و این یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد و ایرادات بعدی نمیان شود.

بهترین راه برای رفع این ایراد جلوگیری ازبروز Distortion است. و(طراح یا سرپرست جوشکاری خوب) کسی که بتواند پیچیدگی قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگیری از آن راهم پیشنهاد بدهد.

● بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:

۱) اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاریم هر چقدر که میخواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود.پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری...حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعاد انجام میگیرد.

۲) حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.

۳) از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.

۴) تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.

۵) ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.

۶) در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بیشتر نمود دارد.

۷) تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی 

۸) طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.

۹) بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

● عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :

۱) حرارت داده شده موضعی , طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت به کار رفته و همچنین نحوه سرد شدن 

۲) درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود. 

۳) تنش های پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنش های ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنش ها را خنثی میکند.

۴) خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانند میزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضرایب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی میباشد.

● توضیحاتی پیرامون WPS & PQR

در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم ....انواع الکترودها، ورقها با ضخامتهای متفاوت، ماشینهای مختلف که تحت شریط خاصی تنظیم شده است ،جوشکاران که اغلب به روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکارای میکنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان WPS (Welding Procedure spcification)معروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهی بزرگ خودشان WPSمورد قبول خود را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند. فکر میکنم تا حدودی مفهوم را ساده کرده باشم. 

استاندارد مرجعAWSَ حدود ۱۷۰ نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکارای را برای تمامی انواع فرایندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال –دامنه تغییرات مجاز برای آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاویه کونیک کردن-روش پیشگرم و پسگرم-و ... میباشد. که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به -WPS های متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست و پا گیر جلوگیری شود. یک WPS معمولی میتوانید در حدود ۲۰۰-۲۵۰ صفحه باشد.یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه را توضیح داده است.

● (PQR (Procedure Qualification Record

ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر بید ارایه شود.

حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ و مدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل میکنند؟

قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی استاندارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است و فلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWS مشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نیست.

اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما PQR تهیه شود.

● روش تهیه PQR:

فرض کنیم نیاز داریم برای ۷۰ نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.یا باید ۷۰نمونه تهیه کنیم؟ و یا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر.

بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری (PQR) تهیه کرد به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

▪ مثال:

فرض کنید دفترچه WPS را برای تهیه PQR در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.

۱) اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد را تنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظیر این...

۲) در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوع Grooveفرض کنید که ۴۵ نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت ۳۰-۳۰که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm ۳ تاmm ۶۰ را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت ۲ تا ۶۰ دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.

۳) حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه(۱G-۲G-۱F-۲F و غیره) است جوشکاری انجام شود.

۴) قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره-رادیوگرافی-ماکرواچ-شکست و ... است.

۵) پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود.

● نکاتی در مورد جوشکاری فولادهای ضدزنگ و ضدخوردگی

خصلت اصلی فولادهای استنلس(ضد زنگ) مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از ۱۲% موید همین مطلب است).نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمیتواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند.ولی با حضور کرم میتواند تا حد زیادی این وظیفه را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی نیکل تسهیل ایجاد فاز آستنیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.

به منظور اطمینان از تشکیل کاربیدهای پایدار که باعث افزایش مقاومت به خوردگی بین دانه ای میشود افزودن Ti و Nb به انواع معینی از فولادهای کرم-نیکل دار ضروری است.

۱) فولادهای ضد زنگ

کرم و کربن عناصر اصلی اینگونه از فولادها را تشکیل میدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از ۰۴/۰درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر ۱۳ و ۱۷و ۲۰درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دستیابی به استحکام کششی مناسب و عملیات مکانیکی مورد نظر فراهم میشود.

با توجه به ریزساختار فولادهای کرم دار را به شرح زیر میتوان دسته بندی کرد:

الف) فولادهای کرم دار-فریتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم -۱/۰درصد کربن)

ب) فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(۱۲ تا ۱۴ درصد کرم -۰۸/۰ تا ۱۲/۰ درصد کربن)

ج) فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم و بیش از ۳/۰ درصد کربن)

د) فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم -۱۵/۰ تا ۲۰/۰ درصد کربن)

این دسته بندی را در مورد جوش پذیری نیز میتوان تکرار کرد.

تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان میدهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی میشود که نمیتوان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب میکند و در مرز دانه های فریت باعث شکنندگی و کاهش شدید مقاومت به ضربه فلز جوش میشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با ۱۹ درصد کرم و ۹ درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل میشود دارای خاصیت آستنیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل میشود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولددهای ضدزنگ فریتی میباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتیکه اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا ۱۸ درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش ۲۰۰تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد باید به کار رود.

پس گرمایش در حدود ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود میدهد.

همچنین آنیلینگ(Annealing)به مدت کم نیز باعث تجمع کاربید شده و تا حدی شکنندگی فلز جوش را جبران میکند و همینطور به تنش گیری نیز کمک میکند. ولی هرگز باعث رفع کامل درشت دانگی HAZ نمیشود.

اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با ۱۲ تا ۱۴ درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. میدانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز شکننده مارتنزیتی میشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه پیش گرم میشود.درجه حرارت بین پاسی((Inter pass ۳۰۰ درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای ۷۰۰ تا ۷۶۰ درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش میشود و خطر شکنندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع میکند.

فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام میپذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با ۱۲ تا ۱۴ درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از ۲۵/۰درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت میشود.از اینرو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد میتوان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم ۷۵۰ تا ۸۰۰ توصیه میشود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثیر منفی در مقاومت به خوردگی شود.

آنیلینگ در حرارتی بین۶۵۰ تا ۶۵۰ درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود. 

۲) فولادهای مقاوم به خوردگی

فولادهای آستنیتی مقاوم به خوردگی کرم-نیکل دار عموما دارای خواص جوشکاری مطلوبی هستند(جوش پذیرند). اما خصوصیاتی چند از این فلزات باید مدنظر قرار گیرد.

الف) ضریب هدایت حرارتی کم.

ب) ضریب انبساط حرارتی زیاد.

ج) سرشت انجماد اولیه این نوع فولادها که تاثیر مهم و تعیین کننده ای بر مکانیزم وقوع ترک گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصی از فریت در فلز جوش بیانگر مقاومت آن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعیین ریز ساختار بر اساس ترکیبات فلز جوش ممکن است.

نمودار شفلر-دولانگ کمکی عملی در تعیین مقدار تقریبی فریت(فریت دلتا)و سرشت ریز ساختار تشکیل شده حین جوشکاری فولادهای آلیازی غیر همجنس ارایه میدهد.علاوه بر این برآوردی کلی از تاثیرات مقادیر کم فریت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنیتی را مقدور میسازد.تجربه ثابت کرده که روشهای متفاوت تعیین درصد فریت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهانی به جای درصد فریت تعداد فریت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار میدهند .

۳) فولادهای مقاوم به حرارت

الف) فولادهای فریتی یا فولادهای فریتی-پرلیتی از نوع (Cr یا Cr-Si و Cr-Si-Al) و فولدهای فریتی-آستنیتی

ب) فولادهای مقاوم به حرارت از نوع آستنیتی از نوع Cr-Ni-Si

در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیشگرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا ۱۰۰ تا ۳۰۰ درجه پیش گرم و در ۷۵۰ درجه هم پس گرم و آنیل میکنند.علت اینکار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ است. 

قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم ۷۰۰تا۸۰۰ درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.

جوشکاری فولادهای فریتی و فریتی-پرلیتی با الکترودهای هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ای فلز جوش را نشان میدهد لذا پیشنهاد میشود این نوع فولادها را باالکترودهای آستنیتی مقاوم به حرارت جوش داد.در این حالت نیز باید توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش آستنیتی در محیط احتراق با گازهای اکسید کننده با هوا تقویت میشود و طبیعتا این مقاومت به حرارت در محیط گازهای احیا کننده به مقدار زیادی کاهش می یابد برای غلبه بر محیط احتراق با مقدار زیاد گاز گوگرد استفاده از الکترودهایی با کرم زیاد توصیه میگردد. 

● معرفی جوش آرگون در چند جمله

در جوش آرگون یا تیگ(TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرایندهای جوشکاری حین عملیات جوشکاری مصرف نمی شود.

حین جوشکاری گاز خنثی هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیری می کند. در جوشکاری تیگ الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی شود در حالیکه در جوش قوس فلزی الکترود در جوش مصرف می شود. در این نوع جوشکاری از سیم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده می شود.و سیم جوش شبیه جوشکاری با اشعه اکسی استیلن(MIG/MAG)در جوش تغذیه می شود. در بین صنعتکاران ایرانی این جوش با نام جوش آلومینیوم شناخته می شود. نامهای تجارتی هلی آرک یا هلی ولد نیز به دلیل معروفیت نام این سازندگان در خصوص ماشینهای جوش تیگ باعث شده بعضا این نوع جوشکاری با نام سازندگان هم شناخته شود. نام جدید این فرایند G.T.A.W و نام آلمانی آن WIGمی باشد.

همانطور که از نام این فرایند پیداست گاز محافظ آرگون میباشد که ترکیب این گاز با هلیم بیشتر کاربرد دارد.

علت استفاده از هلیم این است که هلیم باعث افزایش توان قوس می شود و به همین دلیل سرعت جوشکاری را میتوان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش میشود.

▪ کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است

۱) فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم...نیکل...مس و برنج(مس و روی) است.

۲) جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن

۳) ورقهای نازک(زیر۱mm)

▪ مزایای TIG

۱) بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی اید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.

۲) بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.

۳) امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.

● انواع الکترودها در TIG

۱) الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.

۲) الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد 

الف) ۱% توریوم دار که قرمز رنگ است 

ب) ۲% توریم دار که زرد رنگ می باشد.

۳) الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.

۴) الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.

۵) الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.

این دو نوع آخر جدیدا در بازار آمده اند.

● چند نکته در مورد مزایای تنگستن

۱) افزایش عمر الکترود

۲) سهولت در خروج الکترونها در جریان DC

۳) ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند

۴) شروع قوس راحت تر است.

● نوع قطبیت مناسب در جوشکاری TIG

▪ جریان DCEN برای جوشکاری چدن-مس-برنج-تیتانیوم-انواع فولادها

▪ جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن

● مختصری از بازرسی جوش

سازه های جوش داده شده نظیر سایر قطعات مهندسی به بازرسی در مراحل مختلف حین ساخت و همچنین در خاتمه ساخت نیاز دارند. برای حصول از مرغوبیت جوش و مطابقت آن با نیازمندیهای طرح باید کلیه عوامل موثر در جوشکاری در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسی قرار گیرد.

برای آشنایی بیشتر با مقوله بازرسی جوش باید ابتدا" مراحل بازرسی جوش" را بشناسیم.

۱) وظایف بازرس جوش

۲) دسته بندی بازرسان جوش

۳) تواناییهای بازرس جوش

الف) آشنایی با نقشه ها و مشخصات فنی

ب) آشنایی با زبان جوشکاری

ج) آشنایی با فرایندهای جوشکاری

د) شناخت روشهای آزمایش

ه) توانایی گزارش نویسی و حفظ سوابق

و) داشتن وضعیت خوب جسمانی

ز) داشتن دید خوب

ح) حفظ متانت حرفه ای

ط) تحصیل و آموزش آکادمیک 

ی) تجربه بازرسی

ک) تجربه جوش