جوش کاری از علوم قدیمی بوده که از عصر آهن به بعد به نحوی در رابطه با اتصال فلزات مورد استفاده قرار می گرفته است و با کشف آهن و نیاز به ساخت ابزار ، بشر برای اتصال فلزات ، فنونی را آموخت و تحولات اساسی در این زمینه عمدتا" در اواخر قرن 19 میلادی آغاز شد و پایه آن چه امروز تکنولوژی جوش کاری نامیده می شود ، نهاده شد . (1)الکترود ذغالی توسط Bernardo روسی در سال 1885 میلادی ، الکترودهای پوشش دار توسط Kjellberg سوئدی در سال 1907 میلادی و روش جوش کاری با گاز محافظ و الکترودهای غیر مصرفی (TIG) توسط آمریکایی ها در دهه سال 1930 توسعه و در طول جنگ جهانی دوم همراه با روش های متکی بر استفاده از گاز محافظ و الکترود مصرفی (MIG/MAG) به عنوان روش های صنعتی کاربرد گسترده ای یافت و امروزه در برخی از روش های موجود ، ربات های جوش کاری می توانند اجرای قطعات کار را دیده ، محل شروع و اختتام اتصال را تعیین نموده و عملیات جوش کاری را به صورت کاملا" خودکار انجام دهند . (1)جوش کاری مکانیزه بیش از 30 سال است که در نقاط مختلف دنیا در خطوط لوله به کار گرفته شده است . این روش ابتدا در خطوط دریایی مورد استفاده قرار گرفت . در اولین پروژه خط لوله به طول 2973 کیلومتر توسط خط لوله آلیانس اجرایی گردید و تا به امروز نزدیک به 000/40 کیلومتر توسط این روش مورد جوش کاری قرار گرفته است
صنعت گاز روز به روز به سمت استفاده از لوله هایی با استحکام بالاتر پیش می رود و امکان به کارگیری لوله ها با ضخامت دیواره کمتر امکان پذیر می شود که خود باعث کاهش هزینه های حمل و نقل و مقدار فلز پرکننده جهت جوش کاری می گردد که موجب بهره گیری از فشار عملیاتی (MAOP) بالاتر در خطوط لوله و افزایش ظرفیت بهره برداری می شود .(19با توجه به آماده بودن دستگاه جوش مكانيزه در نظر است آزمايش هاي لازم بر روي جوش هاي انجام شده با بهره گيري از روش اولتراسونيك (U.T) كه از دقت و سرعت عمل بالايي نسبت به تست راديوگرافي برخوردار است ، استفاده گردد . باتوجه به تست این سیستم در مرکز آموزش جوش تأسیسات گاز ری در سال 86 و همچنین در سایت عملیاتی در سال 87 ، دستگاه جوش اتوماتيك در مقايسه با روش دستي از مزاياي مهمي از جمله : سرعت بالا (در روش مکانیزه تقریبا" 3 برابر روش دستی) ، نرخ رسوب بالا (در روش دستی 36/1 کیلوگرم در ساعت و در روش جوش مکانیزه 6/3 کیلوگرم در ساعت ) ، کاهش نرخ تعمیرات جوش بین صفر تا 30% ، كم شدن تعداد پاس هاي جوش كاري ، كاهش زمان اجراي كار با توجه به تعداد پاس هاي كمتر ، كاهش درصد تعميرات و عيوب جوش ، عدم حضور سرباره ، جرقه و دود بسیار کم ، عدم امکان بروز عیوبی مانند لکه قوس (Arc burn) و سوختگی کنار جوش(L.O.F) ، کاهش زمان آموزش اپراتورها (صرف مدت زمان 25ساعت) ، کاهش نيروي ماهر و دارا بودن اپراتوري آسان برخوردار مي باشد . به منظور تغيير در تكنولوژي جوش كاري خطوط لوله از روش دستي به مكانيزه با هدف افزايش راندمان كاري ، بهبود در كيفيت جوش و صرفه جويي در زمان ، دستگاه جوش اتوماتيك در مسير خط لوله هشتم سراسري حد فاصل ابركوه – نايين به ضخامت 125 /1 اينچ مورد بررسي و آزمايش قرار گرفت .(1)
جوشكاري ترميت ( Thermit Welding )
جوشكاري ترميت به مجموعه فرآيندهايي گفته مي شود كه در آن جوش ازفلز مذابي كه توسط يك كنش شيميايي بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشكيل مي شود. اين نوع جوشكاري بيشتر شبيه به ريخته گري بوده و دور دو قطعه اي كه بايد به هم جوش داده شوند يك قالب قرار دارد كه فلز مذاب ناشي از اين واكنش شيميايي به اين قالب هدايت شده و پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شكل مي گيرد .واكنش شيميايي يا ترميت معمولا بين اكسيد يك فلز ( معمولا آهن يا مس ) و فلز احيا كننده مانند آلومينيوم انجام مي شود . براي انجام واكنش از يك پودر كه به سرعت محترق شده به عنوان چاشني استفاده مي شود كه گرماي لازم براي شروع واكنش را فراهم مي آورد . (2) دو نمونه از واكنش هاي مورد استفاده در اين نوع جوشكاري :
Fe3O4 + 8 Al à 9 Fe + 4 Al2O3 (3088 ºC)۷۱۹KCal۳ 3 CuO + 2 Al à 3 Cu + Al2O3 (4865 ºC ) ۲۷۵.۳ Kcal
انواع ترميت مورد استفاده در صنعت : - ترميت ساده : شامل مخلوط پودر هاي اكسيد آهن و آلومينيوم - ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز - ترميت چدن : شامل ترميت ساده به اضافه مقداري پودر فولاد سيليسيوم دار و فولاد كم كربن - ترميت براي جوشكاري ريل ها : شامل تركيبات ترميت ساده به اضافه مقداري پودر كربن ، منگنز و عناصر آلياژي ديگر به منظور افزايش سختي فلز جوش در ريل - ترميت براي اتصال كابل هاي برق : شامل پودر هاي اكسيد مس و آلومينيوم جوشكاري ترميت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقيما براي اتصال دو قطعه استفاده مي شود . در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم كردن و به درجه حرارت آهنگري رساندن قطعات استفاده مي شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شكل خواهد گرفت . (2)مراحل جوشكاري ترميت : 1- تميز كردن سطح قطعات ار آلودگي و اكسيد 2- آماده كردن قالب ( قالب ها بصورت دستي ساخته شده يا بصورت آماده براي اشكال و قطعات خاص در بازار موجودند) 3- ايجاد فاصله مناسب بين قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات 4- پيشگرم كردن قالب 5- ريختن مواد ترميت در محفظه احتراق 6- قرار دادن چاشني 7- روشن كرد چاشني به منظور احتراق ترميت 8- باز كردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل ازواكنش 9- تميزكردن و پرداخت كردن سطح قطعات و اتصال
مزيت جوشكاري ترميت نياز نداشتن به سيستم هاي تامين انرژي ( ماند مولد برق و ... ) براي جوشكاري است و پودر و قالب ها را در هر مكاني ( براي مثال در طول ريل راه آهن براي تعميير ريل شكسته ) بكار برد . از محدوديت هاي اين روش ميتوان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازك اشاره كرد زيرا انرژي جوش زياد بوده و فقط براي مقاطع كلفت مثل ريلها و ميل لنگ هاي شكسته و كابلهاي برق كاربرد دارد .(2)موارد استفاده از جوش ترميت: - جوش و تعمير ريل هاي شكسته - جوش لب به لب لوله هاي جدار ضخيم - جوش و تعمير ميل لنگهاي شكسته - جوش و تعمير شاسي ماشين ها - جوش و اتصال قطعات ريخته گري شده كه بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نميتوانند در يك مرحله قالبگيري و ريختگري شوند . - براي جوش كابل هاي ضخيم برق به يكديگر يا يك هادي ديگر - براي جوش و اتصال ميلگردهاي تقويت كننده بتن در سازه ها ساختماني به يكديگر (2)
جوشكاري با اشعه الكتروني ( Electron Beam Welding EBW )
جوشكاري با اشعه الكتروني يك روش اتصال ذوبي است كه در آن جوش به وسيله پرتاب يك اشعه الكتروني با انرژي زياد به قطعه كار به وجود مي آيد . الكترونها از ذرات پايه اتمي با جرم خيلي كم و با بار منفي هستند كه انرژي مورد نياز جوشكاري از شتاب دادن آنها از 30-70 درصد سرعت نور بدست مي آيد. يك تفنگ الكتروني شبيه لوله تصوير ساز تلويزيون است . تفاوت عمده انها در قدرت اشعه الكتروني است ، در لوله تصوير ساز تلويزيون قدرت اشعه كم است ولي در تفنگ الكتروني قدرت اشعه بسيار زياد است . در محل جوش اين انرژي بسيار زياد الكترونها تبديل به حرارت مورد نياز ايجاد جوش مي شود. اشعه الكتروني در خلا توليد مي شود و با استفاده از ارفيس هاي مناسب و چند سري محفظه مي توان اشعه را به محيط غير خلا هدايت كرد و عمل جوشكاري را انجام داد . هرچند جوشكاري در خلا بهترين كيفيت و بيشتري نسبت عمق نفوذ به عرض را دارد. (2)مزاياي جوشكاري با اشعه الكتروني : - با يك پاس جوش مستوان مقطع ضخيمي را جوش داد . - پراكندگي آن بسيار كم است و متمركز است . - آلودگي جوشكاري آن بسيار كم است - منطقه جوش و منطقه HAZ بسيار باريك هستند. - ميتوان بعضي از فلزات غير مشابه را جوش داد. - مي توان از هيچ ماده فيلري استفاده نكرد. معايب و محدوديت هاي جوشكاري با اشعه الكتروني : - قسمت تجهيزات آن بسيار زياد است. - محفظه كاري محدود است. - جوشكاري در خلا با تاخير زماني و سرعت كم صورت مي گيرد. - قيمت آماده سازي بالا است. - در حين جوشكاري اشعه ايكس توليد ميشود. - نرخ بالاي انجماد باعث ترك خوردگي در بعضي فلزات مي شود
جوشكاري اولتراسونيك پلاستيك ها
جوشكاري اولتراسونيك شامل استفاده از انرژي صوتي با فركانس بالا براي نرم كردن و ذوب كردن ترموپلاستيك ها در منطقه جوش است . قسمت هايي كه بايد به يكديگر جوش داده شوند زير فشار روي هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونيك با فركانس 20 تا 40 كيلو هرتز قرار مي گيرند. موفقيت جوش به طراحي مناسب اجزا و مناسب بودن موادي كه جوش داده مي شوند بستگي دارد. از آنجا كه جوشكاري اولتراسونيك بسيار سريع است (كمتر از 1 ثانيه) و قابليت اتوماسيون دارد به طور وسيع از آن در صنعت استفاده مي شود . براي تضمين سلامت جوش طراحي مناسب اجزا بخصوص فيكسچرها لازم است . با طراحي مناسب از اين روش مي توان در توليد انبوه استفاده كرد. (2)يك ماشين جوشكاري اولتراسونيك شامل اجزاي زير است : يك منبع تغذيه ، يك مبدل ، يك آمپلي فاير تقويت كننده به نام بوستر ، يك وسيله توليد صدا يا شيپوره منبع تغذيه فركانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 كيلو هرتز مي رساند . اين انرژي به مبدل مي رود و در مبدل ديسك پيزو الكتريك انرژي الكتريكي را به ارتعاش در فركانس اولتراسونيك تبديل مي كند. اغلب ماشين هاي اولتراسونيك در فركانسي بالاتر از 20 كيلو هرتز كار مي كنند و صدايي توليد مي كنند كه گوش انسان قادر به شنيدن آن نيست . امواج توليد شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزايش پيدا مي كند و سپس در شيپوره ( كه يك وسيله صوتي مكانيكي است) امواج صوتي مستقيماً به قطعه كار منتقل مي شود. همچنين شيپوره نقش اعمال فشار بر روي قطعه را نيز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه كار در منطقه اتصال در اثر اصطكاك زياد اين انرژي تبديل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستيك و بهوجود آمدن جوش ميشود.(2)
مزاياي اين روش عبارتند از : - راندمان بالا - توليد بالا با قيمت پايين - سهولت در اتوماسيون - سرعت جوش بالا - تميز بودن آن مهمترين محدوديت اين روش محدوديت در انرژي اعمالي و كوچك بودن عرض شيپوره ( كمتر از 250 ميلي متر ) است ودر نتيجه طول جوشي كه به وجود ميآيد كوچك است .
موارد استفاده از جوش التراسونيك ترموپلاستيك ها : - جوشكاري ساده يك اتصال - جاسازي يك قطعه درقطعه اي ديگرهمرا با اتصال بين آن دو - جوش نقطه اي ورق ها و صفحات پلاستيكي - ... صنايعي كه اين نوع جوشكاري در آن كاربرد دارد : - استفاده در صنعت بسته بندي - استفاده در صنعت اتومبيل سازي - استفاده در صنعت پزشكي - استفاده در صنعت اسباب بازي
جوشكاري مقاومتي در ميكرو اتصال ها ( Micro Resistance Welding )
همانطور كه مي دانيد جوشكاري مقاومتي استفاده وسيعي در صنعت به خاطر تميز بودن و سهولت انجام كار دارد و امروزه گستره استفاده از آن به ميكرو اتصال ها و اتصالات بسيار كوچك نيز رسيده است . در جوشكاري مقاومتي به وسيله عبور جريان بالا از اتصال ( همراه با اعمال فشار ) و ذوب شدن فلزات در نقطه اتصال جوش شكل مي گيرد (2). اين نوع جوشكاري از لحاظ اصول شكل گيري جوش مانند جوشكاري مقاومتي معمولي است ( مانند نقطه جوش Spot Welding ). قطعات روي الكترود مسي پايين قرار گرفته و الكترود بالايي همراه با اعمال فشار به قطعات رسيده و با اعمال جريان بالا و ذوب شدن در نقطه اتصال جوش شكل مي گيرد (شکل 3) . تفاوت اين نوع جوشكاري با جوشكاري مقاومتي ساده در اين است كه در اين نوع جوشكاري به خاطر دقت بالاي مورد نياز، كنترل فرآيند مشكل است و ديگر اينكه لايه اكسيد ايجاد شده به خاطر كوچك بودن منطقه جوش درصد قابل توجهي از جوش را تشكيل مي دهد . حياتي ترين قسمت اين فرايند جريان در نقطه تماس مي باشد . در جوش مفاومتي معمولي جريان توسط يك دكمه وصل و سپس طي مدت معيني قطع مي شود تا جوش شكل بگيرد ولي در اين نوع جوشكاري جريان به يكباره وصل نشده بلكه ابتدا يك جريان كم به اتصال اعمال شده و بعد از مدت معيني به آرامي جريان زياد ميشود ، بعد از نگه داشتن در مدت معيني دوباره به آرامي كم مي شود يعني جريان به صورت يك پروفيل اعمال مي شود و دستگاه تغذيه بايد توانايي ايجاد اين پروفيل جريان را داشته باشد . اين امر به خاطر شكستن لايه هاي اكسيد و كم كردن آن در فلز جوش انجام مي شود . براي آگاهي از پروفيل جريان و بهترين شكل آن براي فلزات مختلف به مقالات تخصصي كه در اين زمينه تهيه شده مراجعه كنيد . (2)كاربرد اين نوع جوشكاري بيشتر در صنايع الكترونيك ، ساخت اتومبيل ، هوا فضا و ساخت تجهيزات پزشكي مي باشد . از جمله كاربرد هاي آن در در صنايع الكترونيك مي توان به اتصال سريع يك سيم به يك سيم ديگر يا قطعه ديگر اشاره نمود مانند ساخت سنسورها ، باتري ها و سلول هاي خورشيدي . استفاده آن در صنعت اتومبيل ايجاد جوش و اتصال در مونتاژهاي سبك مانند سنسورها ، سيستم اير بگ و كنترل جرقه است . در صنعت پزشكي از اين نوع جوشكاري در ساخت وسايلي مانند ابزارهاي جراحي و سمعك ها استفاده مي شود . جوشكاري مقاومتي ميكرو اتصال ها يا Micro Resistance Welding يك روش مقرون به صرفه براي قطعات كوچك است كه بسيار سريع بوده ( در حد كسري از ثانيه ) ،و بسيار تميز است و قيمت هر اتصال در آن به خاطر مصرف جريان برق ناچيز و استفاده از تجهيزاتي كه خيلي گران نيستند بسيار پايين است . با توجه به مزاياي فوق استفاده از اين روش به سرعت گسترش خواهد يافت
جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی)
فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت. (4)جوشکاری مس با گاز بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود. (4)جوشکاری سرب در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است. (4)جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد. (4)نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد. جوشکاری منگنز از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود. برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد. قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد. (4)جوشکاری برنج با گاز برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود. (4)فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.(4) توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود. (4) جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد. (3)در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود. (3)جوشکاری فولادهای مولیبدونی وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشکاری ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.(39 جوشکاری مونل واینکونل فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم ومنگنز. فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن. این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند. مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد. بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد. قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید. به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست. از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید. (3)درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد. – گرده های باریک ایجاد گردد. جوشکاری طلا جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد.(3)
جوش پذيري چدن ها
چدنها در مقايسه با فولادهاي كربني داراي قابليت جوشكاري كم و محدود تري هستند . در ميان چدن ها ، چدن با گرافيت كروي بهترين جوشپذيري را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاري چدن خاكستري به مهرت و توجه ويژه نياز دارد و چدن خاكستري را به دشواري زياد مي توان جوشكاري كرد . (3)با اين ملاحظات دامنه جوشكاري چدنها بسيار محدود مي شود و صرفا به تعمير و اصلاح قطعات ريخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر مي گردد . علت هاي جوش پذيري محدود چدن ها : - بعلت زيادي كربن در فلز مبنا ، سيكل جوشكاري باعث ايجاد كاربيدهايي در منطقه فلز جوش و تشكيل فاز مارتنزيت پركربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ ميشود . هردوي اين ريز ساختار ها شكننده بوده و باعث ايجاد ترك در حين جوشكاري و يا بعد از آن مي شود . اين مطلب در مورد تمامي چدن ها مصداق دارد . - به علت ضعف چقرمگي ، چدن ها قابليت تغيير شكل پلاستيكي را ندارند و از اين رو نمي توانند تنش هاي حرارتي ايجاد شده جوشكاري را تحمل كنند . هرچه نرمي چدن بهبود يافته باشد احتمال ترك خوردگي آن كاهش مي يابد . لذا چدن چكش خوار و چدن با گرافيت كروي كمتر از چدن خاكستري ترك خواهند خورد . 03)با توجه به عامل اول شكنندگي منطقه HAZ به ميزان و سهولت حل شدن گرافيت در آستنيت در حين جوشكاري بستگي پيدا ميكند . در مورد چدن خاكستري كه داراي پولك هاي گرافيتي با سطح رويه نسبتا وسيعي مي باشند ، انحلال اين نوع گرافيت در آستنيت به سهولت انجام مي شود . در حاليكه در مورد چدن با گرافيت كروي ، چون نسبت حجم رويه به حجم كره گرافيت كم مي باشد بنابراين مقدار گرافيت كمتري در آستنيت حل ميگردد و در نتيجه كاربيد هاي درشت كمتري و مارتنزيت كم كربن تري در منطقه HAZ تشكيل ميشود . اين مطلب گواه ديگري بر قابليت بهتر جوش پذيري چدن با گرافيت كروي در مقايسه با ساير انواع چدن ها ست . براي اجتناب از تمايل منطقه حرارت پذيرفته به ترك خوردن لازم است كه قطعه چدني را در موقع جوشكاري با قوس برقي با انرژي حرارتي كم جوشكاري نمود . زيرا اين روش باعث كاهش پهناي منطقه سخت و شكننده كنار فلز جوش مي شود . براي غلبه بر سختي و تردي منطقه حرارت پذيرفته اعمال تدابيري نظير پيش گرمايش و خنك كردن تدريجي قطعه جوشكاري شده ضرورت دارد . در مورد جوشكاري چدن با قوس برقي دامنه درجه حرارت پيش گرم از درجه حرارت محيط كارگاه تا 300 درجه سانتي گراد توصيه ميشود . اين حرارت براي جوشكاري با استيلن در محدوده 450-650 درجه سانتي گراد قرار دارد . چدن خاكستري به حرارت پيش گرم بيشتري زيادتري و چدن با گرافيت كروي و چدن چكش خوار به درجه حرارت پيشگرم كمتري نياز دارند. درجه حرارت پيش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشكاري ، نوع الكترود و مقدار فلز جوشي كه بايد رسوب داده شود بستگي پيدا ميكند . در مورد قطعات حساس ريختگري چدني ، درست پس از خاتمه جوشكاري عمليات تنش زدايي از طريق حرارت دهي قطعه تا حدود 600 درجه سانتي گراد و نگهداري در اين حرارت بمدت كافي صورت مي پذيرد. (3)
آشنايي با انيستيتوي جوشكاري الكتريكي پاتون
انستيتو پاتن در سال 1934 ميلادي پايه ريزي و تأسيس شد . اين انستيتو يكي از بزرگترين مراكز تحقيقاتي و در زمينه جوش در دنيا مي باشد. انستيتو پاتن به صورت كلي داراي مراكز چند منظوره علمي – تحقيقاتي ؛ مجتمع تكنيكي در زمينه تحقيقات بنيادي و كاربردي در زمينه جوش و تكنولوژي هاي مرتبط ؛ مركز توسعه تكنولوژي جوش ؛ سيستمهاي كنترلي و تجهيزات ؛ تحليل سازه هاي جوشكاري و اتصالات ؛ مركز مواد و متالورژي ؛ مركز آموزش و كنترل كيفيت و تستهاي غير مخرب و بازرسي جوش مي باشد . پروفسور بوريس يوگنوويچ پاتن ؛ كه علاوه بر سمت رياست مركز جوش پاتن به عنوان دانشمند و مردعلمي اين مركز مي باشد ؛ تحقيقات گسترده اي در حوزه تئوري و تجربي جوشكاري انجام داده اند و نقش مهمي در پيشرفت شاخه هاي مختلف اين علوم مانند : خواص فيزيكي قوس الكتريكي ؛ پلاسماي كم درجه ؛ تبديلات انرژي در متدهاي مختلف جوشكاري ؛ ذوب و انجماد فلزات ؛ شيمي فيزيك و هيدروديناميك جوشكاري و پروسه هاي متالورژيكي ؛ پروسه هاي تبخير و ميعان در حالت خلاء ؛ تحليل استحكام سازه هاي جوشكاري تحت بارهاي مختلف ؛ مواد و تجهيزات ؛ گسترش قابليت جوشكاري سازه هاي مختلف فلزي بر مبناي سهولت و تداوم جوشكاري اين سازه ها و توسعه تكنولوژي هاي مختلف جوشكاري در ابن راستا و مباحث متعدد ديگر كه باعث تولد تكنولوژي ها و تكنيكهاي متعدد در زمينه جوشكاري ؛ تجهيزات و مواد گرديدند . (3)انيستيتوي جوشكاري الكتريكي پاتون وابسته به آكادمي علوم اكراين در حال حاضر از بزرگترين مراكز تحقيق و نوسعه C&D حهان در زمينه جوشكاري مي باشد كه در سال 1934 توسط آكادمسين ، پرفسور اي.او. پاتون تأسيس گرديده است. فعاليت هاي انيستيتو ابداع و توليد مواد جديد جوشكاري و توسعه تكنولوژي هاي تازه جوشكاري مي باشد و علاوه بر آن با دانشكده جوشكاري دانشگاه پلي تكنيك كيف و ساير مراكز آموزشي ديگر همكاري داشته و نيز به تحقيق و تفحص در اين رشته مهم صنعتي مي پردازد. انيستيتو جوش پاتون در حال حاضر مجموعه اي از موسسات تحقيقاتي ، طراحي ، آموزشي ، واحد هاي نيمه صنعتي و مهندسي است و اين انيستيتو عضو آكادمي علوم اكراين مي باشد و رئيس اين انيستيتو يعني آقاي آكادمسين پاتون در عين حال رئيس آكادمي علوم اكراين نيز هستند. انيستيتو جوش پاتون يادگار هاي صنعتي بسيار مهمي در جمهوري اكراين بجا گذاشته است. اين موسسه در حال حاضر داراي حدود 5000 نفر پرسنل مي باشد كه متشكل از 400 نفر پروفسور و بيش از 1000 نفر دكتر و بيش از 2500 نفر مهندس مي باشد كه 1900 نفر در بخش تحقيقاتي آن فعاليت دارند. علاوه بر اعضاء هيئت علمي بيش از 2000 نفر كارمند اين انيستيتو شاغل در دفتر طراحي ، فني و كارخانجات توليدي آزمايشي شامل كارخانه جوشكاري و تجهيزات حرارتي، كارخانه مواد مصرفي جوشكاري، كارخانه تكنولوژي هاي جديد و همچنين دفتر ويژه طراحي ، فني با توليدات آزمايشي در زمينه جوشكاري انفجاري و عمليات سازه اي مي باشد. محدوده فعا ليت هاي انيستيتو پاتون از اعماق اقيانوسها تا اوج فضا را در بر مي گيرد.اين موسسه با بيش از66 سال قدمت و كسب اعتبار جهاني ، ثابت كرده است كه فرايند جوشكاري سهم مهمي در ارتقاي صنعتي كشور ها داشته و خواهد داشت. دامنه فعاليت هاي انيستيتو از توليد الكترودهاي جوش دستي تا ساخت دستگاههاي جوشكاري سربه سر مقاومتي از يك طرف و از انجام پوششهاي محافظ مختلف تا توليد شمش هاي فلزات استراتژيك مانند تيتانيم گسترده است. مسائل و مشكلات انتقال يافته از صنعت به بخشهاي مختلف اين انيستيتو ارجاع گرديده كه توسط كارشناسان در سطح آزمايشگاهي ، در مراكز مربوطه علمي – فني مورد تجزيه و بررسي قرار مي گيرند. سپس در مرحله Pilot Plant مورد امتحان و بر حسب مورد اصلاحات لازمه را بعمل مي آورند. پس از برطرف شدن مشكلات ، نتايج حاصله به صنعت منتقل مي شود تا پس از اعمال نظرات تجربي صنعت كاران ، بتوانند به شكل توليد انبوه در خط توليد قرار بگيرند. اين انيستيتو داراي يك مركز آموزشي و مراكز مهندسي مختلفي مي باشد كه از جمله آنها: 1) مركز مهندسي جوشكاري فشاري و مقاومتي كه جوشكاري اصطكاكي ، حالت جامد ، مقاومتي و سربه سر (flash – butt ) و جوشكاري پلاستيك ها در اين مركز انجام مي شود. 2) مركز مهندسي روباتيك ، در زمينه اتوماسيون جوشكاري تحقيق مي كند. 3) مركز مهندسي تكنولوژي ليزر. 4) مركز مهندسي الكترو اسلاگ كه از جمله كاربردهاي آن در بازسازي غلتكها و توليد شمش هاي بسيار بزرگ و تصفيه فلزات مي باشد. 5) مركز مهندسي عمليات سطحي ( Surface Treatment ) كه در آن انواع فنون پوشش دهي مانند : پوشش در خلأ ، پوشش سد حرارتي ، پوشش بعنوان سخت كاري و پوشش انفجاري وجود دارد.ساختاركلي موسسه شامل: 1- Experimental Design Division 2- Production Work Shop 3- Manufacture of Laboratories Equipments محققين انيستيتو در زمينه فيزيك تخليه الكتريكي Discharge Physics پلاسماي دماي پائين و الكترون بيم هايي با تمركز اشعه اي شديد، تبديل انرژي به منظور تطبيق استفاده هاي آن در دستگاههاي فني و ذوب و انجماد فلزات ، شيمي ، فيزيك و هيدرو ديناميك جوشكاري و فرآيند هاي الكترو متالوژيكي ، فرآيند هاي تبخير و چگالش در خلأ Condenstion ، فيزيك حالت جامد ، استحكام در فلزات و غير فلزات همچنين تحقق در نظريه توسعه تجهيزات ويژه و سيستم هاي كنترل اتوماتيك اين تجهيزات به پيشرفت هاي جديد دست يافته اند. نتيجه حاصل از اين تحقيقات توسط انيستيتو با پيوند تكنولوژي هاي مختلف صورت عمل به خود گرفته است. به عنوان مثال در جوشكاري اتوماتيك زير پودري ، در جوشكاري با سرباره الكتريكي و الكتروگاز، جوشكاري جرقه اي لب به لب، جوشكاري رسوبي، جوشكاري ريزشي Deposition و همچنين در عمليات سطحي آلياژ ها، منابع تغذيه ابتكاري و سيستم هاي كامپيوتري ، تكنولوژي جوشكاري در فضا، ذوب، رويه كاري ، جوشكاري مكانيزه و جوشكاري جرقه اي لب به لب در زير آب ، تكنولوژي هاي جوش و برش مواد با پلاسما و باريكه هاي پر انرژي ، تكنولوژي تصفيه و ذوب مجدد با روش هاي سرباره الكتريكي ، قوس پلاسما و الكترون بيم ، تكنولوژي هاي ريخته گري بر اساس فرآيند هاي تصفيه كه در بالا به آن اشاره شد مي باشد. (3)در سالهاي اخير گسترش قابل ملاحضه اي در ارتباطات بين المللي انيستيتو با انجمن هاي ملي جوشكاري و مراكز علمي آمريكا، انگلستان ، ژاپن، كره جنوبي ، آفريقاي جنوبي و غيره بوجود آمده است. آزمايشگاهها و مراكز مشترك تأسيس گرديده و همكاري در انجام پروژه هاي بين المللي توسعه يافته است. علاوه بر اين انيستيتو پاتون موقعيت ممتاز خود را در ميان كشورهاي مشترك المنافع CIS حفظ نموده است . در سال 1992 جمهوري هاي بيلوروسي، ازبكستان قزاقستان و فدراسيون روسيه با اكراين موافقت نامه هايي در زمينه همكاري هاي علمي و فني و تكنولوژي هاي وابسته با عنايت به نقش مهم علوم ،مهندس و توليد در زمينه جوشكاري ، لحيم كاري ، عمليات سطحي، برشكاري ، ذوب و رويه كاري هاي مخصوص و ديگر تكنولوژي هاي توليد و اتصال مواد منعقد نموده اندانيستيتو پاتون فعاليت هاي تجاري گسترده اي با مراكز و شركت ها در بسياري از كشور هاي جهان دارد . اين فعاليت ها شامل اجازه توليد ، تكنولوژي هاي جديد، مواد و نمونه تجهيزات و همچنين انعقاد قرارداد انجام تحقيقات مي باشد. اين انيستيتو با بسياري از مراكز مشترك صنعتي در اكراين و يا در كشور هاي ديگر همكاري مي كند.0 (3)1- كمپاني Inter Turbin – Paton كه يك شركت سرمايه گذاري مشترك با هلند مي باشد و عمدتاً بر روي ساخت و انتقال تكنولوژي پره هاي توربين ها به روش الكترون بيم مشغول فعاليت هستند. 2- كمپاني MC Dermmott آمريكا با انيستيتو پاتون همكاري مي نمايد. ليسانس تجهيزات جوشكاري سر به سر لوله ها را خريداري كرده و يك كمپاني ديگر آمريكايي نيز تكنولوژي جديد جوشكاري ريل را از انيستيتو پاتون خريداري نموده است. همچنين كمپاني مك دانل داگلاس با همكاري ناسا بر روي تكنولوژي و تست غيرمخرب سازه هاي فضايي تحقيق مي كنند. 3-انيستيتو پاتون با TWI انگليس يك شركت مشترك تأسيس نموده كه بر وي موضوعات مختلف در زمينه جوشكاري و پوشش ، اتوماسيون جوشكاري و غيره فعاليت مي كنند. (3)4- انيستيتو پاتون بيش از 25 سال است كه با DVS آلمان همكاري داشته و اخيراً بر روي آموزش و صدور گواهينامه جوشكاران و همچنين تائيد محصولات جوشكري نيز توافق حاصل نموده اند و با كمپانب هاي مستر گربشام ، روتن ماير و مان آلمان نيز همكاري و قرارداد دارند. 5- با انيستيتو جوشكاري فرانسه و مركز تحقيقاتي ملي فرانسه C..N.R.S و كمپاني فرام اتوم Framatome بر روي توليد فولاد هاي خاص به روش الكترو بيم و رآكتور هاي هسته اي كار مي كنند. 6- انيستيتو پاتون با شركت پرات اند ويتني آمريكا يك مركز مركز مشترك بين المللي تشكيل داده اند كه روي فنون پوشش دهي خصوصاً در زمينه دانش فني اشعه الكتروني Electron Beam تحقيقات مشترك دارند. همچنين اين انيستيتو با كشور هاي فنلاند ، ژاپن، كره جنوبي، چين، اسپانيا، آرژانتين، كانادا، بلژيك و چند كشور ديگر نيز همكاري فعال دارد
.
كانادا، بلژيك و چند كشور ديگر نيز همكاري فعال دارد. 7- جوشكاري با جريان فركانس بالا High Frequency Currrent Welding كه به صورت پروژه مشترك با كشور چين در جوشكاري لوله ها در حال انجام مي باشد. (3)8- جوشكاري مقاومتي سر به سر Flash – butt Weldig به صورت پروژه مشترك با كشور هلند انجام مي گيرد. در اين نوع جوشكاري الكترود پايه يا سيم جوش وجود ندارد و ساختمان محل جوش خيلي شبيه فلز پايه است و آنجا كه لازم باشد تمام خواص فلز پايه حفظ شود از اين نوع جوشكاري استفاده مي شود. سرعت جوشكاري بالاست و حدود 3 الي 4 برابر جوشكاري نفوذي است و براي فولاد هاي ابزار نيز مصرف مي شود كه مشابه آن در دنيا وجود ندارد. (3)