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.

 

انتخاب فرآیند جوشکاری مناسب

در بسیاری موارد اتصال طراحی شده را میتوان با چند فرآیند جوشکاری مختلف ایجاد نمود. اما همواره یک فرآیند است که بهترین نتیجه را (در مجموع) ایجاد میکند. بنابراین یک متخصص جوش باید بتواند با روشی مقبول٫ یکی از فرآیندهای ممکن را برای اتصال مورد نظر تعیین نماید. در این متن شما با روال انتخاب فرآیند جوشکاری مناسب آشنا میشوید. این روال شامل ۴ مرحله میگردد:

  مرحله اول: بررسی ویژگیهای مورد نیاز اتصال 

در این مرحله باید بزرگ یا کوچک بودن اتصال جوش٫ موقعیت و جهت جوشکاری٫ و ضخامت فلز پایه باید بررسی گردد.

در جوشکاری٫ ملزومات هر اتصالی را میتوان در ۴ ویژگی خلاصه کرد: پرکنندگی سریع(نرخ رسوب بالا)٫ انجماد سریع (در موقعیتهای دشوار جوشکاری)٫ سرعت جوشکاری زیاد (سرعت حرکت قوس بالا و بستر جوش بسیار کوچک)٫ و نفوذ (عمق نفوذ جوش در فلز پایه).

پرکنندگی سریع هنگامی نیاز است که به مقدار زیادی فلز جوش برای پر کردن اتصال احتیاج باشد. بستر جوشهای بزرگ را تنها میتوان با نرخ رسوب بالا٫ در زمان کم ایجاد کرد. در بستر جوشهای کوچک٫ پرکنندگی سریع یک پارامتر فرعی میباشد.

انجماد سریع در جوشکاری موقعیتهای دشوار (بالا سری و عمودی) مد نظر قرار میگیرد که نیاز است حوضچه مذاب جوش خیلی سریع منجمد گردد.

 

پسگرم در جوشکاری فولادهای A۵۱۴/A۵۱۴M

فولادهای A۵۱۴/A۵۱۷ یک گروه از فولادهای سازه کونچ و تمپر شده با ترکیبی از خواص مکانیکی مناسب هستند. مهمترین این خواص استحکام تسلیم بالا (حداقل استحکام تسلیم ۹۰-۱۰۰ ksi )، جوشپذیری و تافنس خوب در دماهای پایین میباشد. استفاده از این فولادهای پر استحکام باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان میگردد. هرچند جوشپذیری این فولادها خوب است اما برای ایجاد یک اتصال موفق باید به برخی نکات مهم توجه داشت. از جمله مهمترین این نکات عملیات پسگرم میباشد. منظور از عملیات پسگرم در این نوشتار، عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای بالاتر از ۳۷۰ºC و کمتر از دمایی است که سازنده برای تمپر کردن این فولاد استفاده نموده است. بطور کلی این فولادها نباید تحت عملیات پسگرم قرار بگیرند چرا که ممکن است در اثر این عملیات، تافنس در ناحیه جوش و HAZ کاهش یافته و یا ترک در قطعه ایجاد شود.

 

جوشکاری چند پاسه ( چند لایه ای ) و دمای بین پاسی

پیشگرمی کنترل شرایط لایه اول جوش را می تواند بخوبی انجام دهد ، در عین حال برای جوشکاری لایه های بعدی دمای اتصال و نواحی مجاور جوش اهمیت زیادی دارد . بنابراین حد مجاز دمای میان جوش باید بررسی و مشخص شود . معمولا این حداقل با حداقل پیشگرمی برابر است مگر اینکه با جوشکاری لایه اول تغییراتی در شرایط ایجاد شده باشد . بعنوان مثال ، اتصال فولادهای آلیاژ فقط ۲۰۰f پیشگرم می شود چون لایه اول جوش به روش ( gas tungsten arc welding ) GTAW انجام می گیرد و لایه های دیگر با استفاده از الکترود پوشش دار E ۷۰۱۰ کامل می شود . با در نظر گرفتن اینکه میزان مهار کردن اتصال در ضمن جوشکاری لایه های بعدی به حداکثر می رسد و از طرفی جوشکاری با الکترود کم هیدروژن انجام نمی شود . دمای میان جوشی در حدود ۳۰۰ – ۶۰۰ F مناسب خواهد بود . البته بررسی های نوع فولاد آلیاژ ، قابلیت جوش پذیری و طراحی اتصال ممکن است حداقل دمای میان جوش را تغییر بدهد . 

 

خطاهای جوشکاری اتصالات در ساختمانهای فولادی

با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم احتمال جدی وقوع زمین لرزه های بزرگ در بیشتر مناطق پر جمعیت کشور و نیاز جدی به اعمال کنترل کیفی در طراحی و اجرای ساختمانها، متاسفانه هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است . از نظر علم مهندسی زلزله ، در حال حاضر ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله امکان پذیر است ، لیکن عملا به دلیل یکسری مشکلات اجرائی رسیدن به ساختمانهای مقاوم تضمین نمی گردد

مشکل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران ، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعملهای اتصالات جوشکاری شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری میشود. لذا بایستی سطح معلومات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مکانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوری که حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیتها به درستی تقسیم گردد.

ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل میدهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادی، کنترل جوشکاری آن میباشد اهمیت این امر در زلزله های اخیر نتمان داده شده است که خسارات اساسی پس از بریدن جوش اتصال عضو سازه ای مدید میآید

 

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.

 

راهنمای جوشکاری فولادهای زنگ نزن بر اساس استاندارد EN-۱۰۱۱

موارد عمومی 

ابزارهای مورد استفاده در آماده سازی فولادهای زنگ نزن باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر میتواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای زنگ نزن گردد . 

اکسید های سطحی بوجود آمده در اثر جوشکاری باید با روشهای مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده برای آغاز و اتمام قوس جوشکاری باید از جنسی مشابه فلز پایه انتخاب شوند . 

در صورتیکه قطعه فقط از یکطرف جوشکاری شود پاس ریشه باید از طرف مقابل تحت حفاظت گازهای محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG یا پلاسما اجرا شود . 

در صورت استفاده از پشت بند دائم ، این پشت بند باید از جنس فلز پایه باشد . همچنین در صورت امکان ایجاد خوردگی شیاری نباید از پشت بند دایم استفاده شود . 

در صورت استفاده از پشت بند موقت مسی باید سطح پشت بند در قسمت ریشه جوش شیاری ایجاد گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش کاهش یابد . می توان از آبکاری کرم یا نیکل نیز استفاده کرد . 

در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ریشه جوش باید زمان اعمال گاز بدرستی رعایت گردد تا احتمال اکسید شدن ریشه از بین برود . 

 

کلیات جوشکاری ترمیمی

مقدمه 

جوشکاری تعمیری یکی از فرآیندهای مهم تعمیرات و نگهداریست که شامل جوشکاری ترمیمی و سطح پوشانی می گردد . با توجه به اینکه در صنایع فلزی حجم کارهای تعمیرات و نگهداری بسیار بیشتر از ساخت می باشد . تعداد جوشکاران فعال در زمینه جوش تعمیری بیشتر است . این موضوع اهمیت جوشکاری تعمیراتی را در صنایع نشان می دهد . 

قطعات بطور پیوسته دچار سایش ، خوردگی و شکست می شوند . در بسیاری موارد امکان جایگزینی قطعه کاملا" مشابه وجود ندارد . این موضوع در مواردیکه صنعت یا قطعه قدیمی باشد بیشتر صدق می کند . با توجه به اینکه در تعمیر قطعات می توان نواقص و نقاط ضعف اصلی را بر طرف کرد ، قطعه تعمیر شده می تواند کارآیی بهتری داشته باشد . همچنین با توجه به کاهش زمان توقف و رفع نیاز خرید قطعه جدید ، هزینه تعمیرات کاهش می یابد . در این مقاله سعی شده به کلیات و اصول اجرایی یک جوشکاری ترمیمی موفق بر اساس ملزومات استانداردی بصورت خلاصه اشاره گردد.