تحقیق کامل پیرامون جوشکاری

مقدمه:
پیشینه جوشکاری
موسیان در ۱۸۸۱قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
اسلاویانوف الکترودهای قابل مصرف در جوشکاری را به کار گرفت.
ژول در سال ۱۸۵۶ به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
لوشاتلیه در سال۱۸۹۵لوله اکسی استیلن را کشف و معرفی کرد.
الیهو تامسون آمریکایی از جوشکاری مقاومتی در سال ۷-۱۸۷۶ استفاده کرد.
در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصا بیست سال گذشته سبب توسعه سریع این فن شد.
جوشکاری فرایندی است که در آن دو قطعه فلز بوسیله حرارت به یکدیگر جوش می خورند تا یک اتصال بوجود آید. عمل جوش در اتصالات ساختمان درست شبیه بستهای مکانیکی می باشد. جوشها برای ساخت اتصالات، جهت انتقال نیرو بین اعضای سازه و همچنین برای انتقال دادن تنشهای محاسباتی از یک قسمت عضو ساخته شده به قسمتهای دیگر به کار می روند. قوانین و ضوابط جوشکاری در ساختمان سازی بوسیله انجمن امریکایی جوشکاری " AWS " به صورت مدون گردآوری شده است. این مجموعه بصورت آیین نامه ای در زمینه جوشکاری در ساخت ساختمانهای فولادی AWS (D1.0) و همچنین مشخصات جوشکاری در پلها، بزرگراهها و راه آهن ها AWS (D.1.0 ) گردآوری شده است. مشخصات اتصالات جوش شده در ساخت ساختمانهای فلزی در AISC آورده شده است. AISC نیز در مواقع لزوم به استاندارد AWS (D.1.0) ارجاع می دهد.

انواع روشهای جوشکاری
الف) جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار
جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار از رایج ترین روشهای جوشکاری هستند که هم در جوشکاریهای کارخانه ای و هم در جوشکاریهای کارگاهی کاربرد دارند.
ب) جوش قوس الکتریکی غوطه ور ( زیر پودری )
جوش قوس الکتریکی از مهمترین روشهای جوشکاری کارخانه ای است. این روش هم بصورت تمام خودکار و هم بصورت نیمه خودکار قابل اجراست.پودر نرم، روی محلی که باید جوشکاری شود ریخته می شود و الکترود به سمت آن روانه می گردد. هنگامی که قوس الکتریکی تشکیل می شود، قسمتی از پودر ذوب می شود و به صورت تفاله جوشکاری در می آید و روی فلز مذاب را می پوشاند. جوش قوس الکتریکی غوطه ور نسبت به جوش الکتریکی با الکترود روکشدار دارای نفوذ بیشتر و همچنین سرعت جوشکاری بیشتر می باشد. در این نوع جوشکاری، سطح جوشکاری شده صاف است و ترشحات جوشکاری تشکیل نمی گردد. لازم است گل جوش پس از انجام هر مرحله جوشکاری برداشته شود. پودر ذوب نشده نیز در جوشکاریهای بعدی قابل استفاده است. در روش تمام خودکار، دستگاه کنترل الکتریکی، پودر و سیم جوشکاری ( الکترود ) را از دو مجاری مجزا در حین حرکت در امتداد درز، تامین می کند.
ج) جوش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز
جوشکاری با روش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز به دلیل انطباق آن با تمام شرایط کاری، دارای اهمیت روز افزونی در جوشکاری کارخانه ای شده است. در این روش جوشکاری که ممکن است بصورت تمام خودکار یا نیمه خودکار انجام شود، از سیستم الکترود بدون پوشش با قوس الکتریکی و پوشش گازی استفاده می گردد. بوسیله تغییر دادن نوع گاز یا تعویض قطب قوس الکتریکی ، می توان مقطع عرضی فلز جوش شده را کنترل نمود. بدین ترتیب که می توان مقطع را بصورت عریض با نفوذ کم و یا عرض کم با نفوذ زیاد، در مرکز خط جوش در آورد. به جوشی که از دی اکسیدکربن به عنوان گاز محافظ استفاده می شود ، جوش CO2 گفته می شود.
د) جوش قوس الکتریکی با پودر مغزی
از این روش جوشکاری می توان بصورت خودکار یا نیمه خودکار در کارگاههای بزرگ یا کارخانه ها استفاده کرد. این روش شبیه جوشکاری به روش قوس گازی است با این تفاوت که الکترود ممتد فلزی آن لوله ای شکل بوده و مواد پودر در داخل آن لوله قرار دارد. البته این روش مزایایی نیز نسبت به روشهای قبلی دارد، بعنوان نمونه در این روش محافظ قوس الکتریکی تحت تاثیر وزش باد در فضای آزاد قرار نمی گیرد.
ه) جوش الکتروگاز
جوش الکترو گاز نوعی جوشکاری به روش قوس الکتریکی یا قوس الکتریکی با پودر مغزی می باشد که برای اتصالات قائم تا ضخامت 3 اینچ قابل اجرا است. این نوع جوشکاری بصورت تمام خودکار انجام می شود. این حفره می تواند بین دو لبه کار ( جوش تخت ) و یا بین لبه و سطح کار ( جوش گوشه ) باشد. صفحات مسی که بوسیله آب خنک می شوند، دو طرف حفره جوش را میپوشانند. داخل این حفره فلز مذاب جوش قرار دارد و با خنک شدن فلز جوش، صفحات مسی به تدریج و به این صورت جوشکاری از پایین به سمت بالا کامل می گردد. قوس الکتریکی و محافظ فلز جوش بوسیله گاز یا بخار ایجاد شده از پودر مغزی قابل تامین هستند.
و) جوش الکترو اسلاگ
در جوشکاری به روش الکترو اسلاگ، برای جوشهای تخت و یا گوشه، جوشها به صورت قائم و از پایین به بالا در حفره جوشکاری کامل می گردند. آب خنک کننده و صفحات مسی، دو طرف سطح اتصال را میگیرند و به صورت یک قالب مواد مذاب حاصل از عمل جوشکاری را در خود جای می دهند و به تدریج جوش را از پایین به بالا کامل می کنند. به خاطر توزیع یکنواخت گرما در اتصال، جوشکاری به روش الکترواسلاگ در مواردی مناسب است که حداقل تغییر شکل در اجزای اتصال، مورد نظر باشد. در صورتی عمل جوشکاری با موفقیت انجام می شود که اتصالات قائم ارتفاع قطعات اتصالی حداکثر 20 اینچ باشد.

ز) جوش گلمیخ
این نوع جوشکاری روشی است که بوسیله آن انتهای گلمیخها به اعضای سازه ای جوش داده می شوند. دستگاه نوع تفنگی با کنترلهای مخصوص، گلمیخ را در جای خودش نگه می دارد و پس از آن بین گلمیخ و عضو سازه ای قوس الکتریکی ایجاد می کند و هنگامی که درجه حرارت به نقطه ذوب رسید، به طور خودکار گلمیخ را به داخل حوضچه مذاب فشار می دهد.
ح) جوش مقاومتی
در جوش مقاومتی، گرمای لازم برای رسیدن به نقطه ذوب، بوسیله مقاومت الکتریکی جریان عبور داده شده از نقطه اتصال تامین می شود. هنگامی که فلز به دمای مناسبی رسید، دو نقطه به هم فشرده می شوند تا در محل اتصال بصورت یکپارچه درآیند. در کارهای ساختمانی، جوش مقاومتی اساسا" برای ساخت مقاطع کوچک و قطعات سبکتر بکار می روند ( مثل ساختن تیرچه های خرپایی )
جوشکاری CO2

تاریخچه جوشکاری و انواع آن

تهیه کننده : اثیر کربلایی
منبع : راسخون

احتیاجات بشر ، اتصال و جوش را در همه موارد خواستار بوده است ، مثلاً از رومی های قدیم ، فردی به نام"پلینی" از لحیم به نام آرژانتاریم و ترناریم استفاده می کرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می گیرند.

دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیم الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء می کنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش می دهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:
•"برناندوز" روسی در 1886 ، قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
• "موسیان" در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
•"اسلاویانوف" الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بکار گرفت.
•"ژول" در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
•"لوشاتلیه" در 1895 لوله اکسی استیلن را کشف و معرفی کرد. • "الیهو تامسون" آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.
چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود ، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت ، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند . مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را از یکدیگر مخفی نگه می دارند . در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد .
احتیاجات بشر به اتصالات مدرن ، سبک ، محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه گذاری های عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت های انسانها در علوم هسته ای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.

جوشکاریSMAW:

این عبارت مخفف Stick Metal Arc Welding میباشد . این روش جوشکاری که معمول ترین و شایع ترین نوع جوشکاری در ایران می باشد ، توسط الکترود کوتاه و روپوش دار انجام می شود که به آن الکترود قلمی یا قدی یا شاخه ای گفته میشود . طول این گونه الکترود ها عموما 15 الی 45 سانتیمتر بوده اما جهت مصارف خاص طولهای بلند تر نیز تولید میگردد . قطر الکترود نیز تابع نیاز مصرف است ، که از 5/1 میلیمتر تا 6 میلیمتر مصرف عمومی دارد و گاهاً برای مصارف خاص قطرهای دیگری نیز تولید میشود . این الکترودها از دو قسمت متمایز تشکیل میشوند . یکی مغزی الکترود که از نوعی فلز به شکل ROD است و دوم پوشش الکترود که مخلوطی از مواد شیمیایی و معدنی است . روش جوشکاری در این نوع سیستم اکثرا دستی ( Manual ) است و گاهی نیز سیستم را تا حدی ماشینی میکنند و به دلیل اینکه الکترود مداوم میبایستی تعویض گردد ماشینی کردن این سیستم بطور کامل عملی نخواهد بود . در این نوع سیستم جوشکاری ، الکترود ( بسته به نوع آن و نیز نوع دستگاه جوش مورد مصرف و جنس فلز پایه ) ، به یکی از قطبهای مثبت و یا منفی دستگاه جوش وصل شده و قطب دیگر نیز به قطعه وصل می شود و قوس الکتریکی میان الکترود و قطعه کار توسط مالش الکترود به قطعه کار ایجاد گشته ، عمل جوشکاری انجام می گردد .
جوشکاری TIG :

جوشکاری TIG مخفف Tungsten Inert Gas است .
این روش به ( Gas Tungsten Arc Welding ) GTAWنیز مشهور میباشد . درکشورهای آلمانی زبان ، بجای کلمه تنگستن از کلمه ولفرام Wolfram استفاده میشود و لذا جوش را WIG می نامند .در این روش جوشکاری یک قطب جریان ، به قطعه کار وصل گردیده و قطب دیگر جریان به یک الکترود مصرف نشدنی که همان تنگستن است ، متصل میباشد . تنگستن یا ولفرام یک فلز سخت با دمای ذوب حدود 3800 درجه سانتیگراد میباشد . لذا الکترود تنگستن بسیار دیر ذوب میگردد . قوس الکتریکی مابین الکترود تنگستن و قطعه کار برقرار میشود و فضای قوس و الکترود سرخ شده و حوضچه مذاب فلز پایه ، بوسیله Inert Gas یا گاز خنثی در مقابل عوامل اتمسفریک خصوصا ترکیب با اکسیژن محافظت میشوند . چرا که گاز خنثی با هیچیک از عناصر میل ترکیبی ندارد و به محض جاری شدن ، اکسیژن و هوای موجود در منطقه جوش را به کنار می راند . چون این گاز از اطراف الکترود تنگستن و از داخل تورچ عبور میکند ، تا حدی نیز در خنک کردن تنگستن و تورچ موثر است .
گاز خنثی اکثرا آرگون است ولی گازهای هلیوم و نیتروژن نیز در بعضی موارد بسته به نوع کار مورد مصرف قرار میگیرند . در صورت نیاز به فلز پرکننده و یا Filer metal میتوان سیم یاWire Soildفلزی را توسط دست و یا ماشین به حوضچه مذاب هدایت کرد بدون اینکه جریان برق از سیم عبور کند . در صورتیکهSolid Wire در طولهای کوتاه و مستقیم ، مثلا یک متری بریده شود به آن Filer Rod گفته میشودکه معمولا در جوشکاریهای Manualیا دستی با سیستم TIG یا اکسی استیلن استفاده گردیده و یا بعنوان مغزی کاربرد دارد . این روش جوشکاری به شکل دستی ، ماشینی و یا اتوماتیک قابل اجرا است .
جوشکاری MIG :

این عبارت مخفف Gas Metal Inert است .
این روش بهGMAW (Gas Metal Arc Welding ) نیز شهرت دارد . در این روش جوشکاری یک قطب جریان به قطعه کار وصل گردیده و قطب دیگر یک سیم ذوب شونده است که آلیاژی نزدیک به آلیاژ فلز پایه دارد . Solid Wire یا سیم جوش فلزی توپر است که به شکل ممتد و بدون پوشش پودری تولید میشود . این نوع سیم جوش به شکل قرقره ، کویل ،Reel و یا Drum ، بسته بندی شده و در سیستمهای جوشکاریMIG ، MAG ، SAW و نیز در برخی موارد در جوشکاری ماشینی ، بصورتTIG و پلاسما مورد استفاده قرار میگیرد . در تولید بسیاری از این سیم جوشها ، از پوشش مس جهت هدایت بهتر جریان الکتریسته و نیز جلوگیری از زنگ زدگی سریع استفاده میگردد . این نوع جوشکاری بصورت دستی( Manual ) ، نیمه اتوماتیک ، ماشینی و اتوماتیک انجام میشود . حرکت سیم الکترود بطرف قطعه کار و حوضچه جوش توسط دستگاه وایر فیدر انجام میشود که سیم را با سرعت مشخص توسط دو قرقره یا چهار قرقره بطرف حوضچه جوش و قطعه کار هدایت میکند .کلمه Metal در نام MIG به دلیل وجود این سیم ذوب شونده بوده که در واقع الکترود جوش محسوب میگردد . Inert Gas یا گاز خنثی و غیر فعال ، نقش حفاظت از حوضچه و قوس را همانند جوشTIG به عهده دارد . در این روش جوشکاری گاهی اوقات نیز از ترکیب گازهای خنثی با گازهای CO2 و O2 ( با درصد کم ) جهت جوشکاری استفاده میشود
جوشکاری MAG:

این عبارت مخفف Metal Active Gasاست . MAG دقیقا همان دستگاه و همان روش قبلیMIG است ، با این تفاوت که بجایInert Gas یا گاز خنثی ازActive Gas یا گاز فعال استفاده شده است و لذا به نام MAG تبدیل شده است . گاز فعال گازی است که در واکنش حوضچه مذاب شرکت خواهد کرد . گاز جوشکاریMAG همان گاز CO2 است که غالبا جهت جوشکاری فولاد ساده یا کم آلیاژ مورد استفاده قرار میگیرد .گازCO2 در قوس الکتریکی به گازهایCO وO2 تجزیه شده که گازCO گاز خنثی و بی اثر بوده و نقش حفاظت از حوضچه جوش را به عهده میگیرد وO2 با عناصر اکسید شونده قو ی مانندMn وSi که در سیم جوش پایه قرار دارند ترکیب شده و بصورت سرباره ای بسیار نازک روی سطح جوش قرار میگیرد .در صنایع جوشکاری فعلی در سطح جهان ، ترکیب گازهای خنثی و فعال بیشتر مورد استفاده واقع میشود .یکی از دیگر خواص گاز CO2 آن است که در مسیر حرکت خود شدیدا حرارت را جذب نمود ه و محیط را سرد مینماید . لذا گان و یا تورچ در جوشکاری MAG حتی تا 400 آمپر به شکل سیستم خنک کننده با هوا مورد استفاده قرار میگیرد .

جوشکاری PAW:

این عبارت مخفف Plasma Arc Welding است که در زبان فارسی جوشکاری پلاسما نامیده می شود . این روش بسیار شبیه به جوشکاری TIG است و در واقع نوع خاصی از جوشTIG میباشد . اگر در جوش TIG گاز یونیزه شده داخل قوس الکتریکی را که همان پلاسما نامیده میشود بصورت متمرکز شده استفاده کنیم ، جوش TIG به جوش پلاسما تبدیل خواهد شد . در این روش توسط یک نازل جوشکاری مخصوص پلاسما ، که میتوان آنرا به یک عدسی تشبیه نمود ، گازهای یونیزه شده را از داخل یک سوراخ و یا نازل بنحوی عبور داده که تمرکز انرژی بسیار بالا رود . درست همانطور که یک عدسی نورهای پراکنده را در کانون خود متراکم میسازد .لذا دستگاههای جوشTIG قابل استفاده در جوشکاری پلاسما هستند و صرفاً به یک کنسول مخصوص جهت تنظیم گاز و یک تورچ مخصوص پلاسما ، نیازمند میباشند .جوش پلاسما بر روی ورقهای بسیار نازک و نیز ورقهای بسیار ضخیم حتی تا یک اینچ و بدون پخ زدن لبه ها ، خصوصا درجوشکاری آلومینیکاربردهای فراوانی دارد .
جوشکاریSAW :

این عبارت مخفف Submerged Arc Welding است . این جوشکاری که بنام جوش زیر پودری در ایران شهرت دارد ، یکی از مرسوم ترین روش های جوشکاری ماشینی در ایران می باشد .این روش به لحاظ سیستم کار ، شبیه به جوشکاری MAGاست با این تفاوت که بجای گاز محافظ از یک نوع پودر مخصوص جوشکاری و یا Flux استفاده میشود که خواص متعددی را جهت جوشکاری ایجاد مینماید .
جوشکاری FCAW :

این عبارت مخففFlux Cored Welding است .
این نوع جوشکاری که با سیم توپودری انجام میشود بسیار شبیه به جوشMAG است با این تفاوت که بجای سیمSolid و تو پر از نوع خاصی سیم جوش که به شکل لوله توخالی بوده و داخل آن پودرهای خاصی قرار دارد ، استفاده میگردد . این نوع سیم بنامهای Tubular wire یا Flux Cored Wire و یا اسامی مشابه مورد استفاده قرار میگیرد . نوع خاصی از این سیمها بدون استفاده از گاز محافظ کمکی ، قادر به جوشکاری میباشد که بنام Inner Shielded Wire و یا گاهی و Self Sheilded wireو یا اسامی مشابه شناخته شده اند . در این نوع از سیم ها در واقع پودر های داخل لوله پس از برقراری قوس جوش ، گازهای مخصوص کنترل اتمسفر را متصاعد میکنند و عمل محافظت حوضچه جوش و قوس الکتریکی را بخوبی انجام میدهند . غیر از این نوع سیمها بقیه انواع آن حتما نیاز به گاز محافظ خنثی و یا اکتیو و یا پودر جوش خواهند داشت .
مولد جریان برق جوش قوس الکتریک جریان برق جوش قوسی ، ( ( Arc Welding به روشهای زیر ایجاد میشود :
1- دینامیک و یا متحرک که به آن دینامو یا Generatorاطلاق میشود و در اثر چرخش یک مولد برق مورد نیاز جوش تامین میگردد . وسیله چرخش یا یک موتور الکتریکی است که مجموعه این موتور الکتریکی و ژنراتور جوش را بنام Motor Generator یا در ایران بنام دینام جوش می شناسند که در سالهای اخیر تولید این وسیله به دلایل اقتصادی و مصرف انرژی بالا کاهش یافته است . دومین وسیله چرخش ژنراتور موتور احتراقی دیزلی ، بنزینی و یا گازی است که به مجموعه این موتور احتراقی و ژنراتور جوش ، موتور جوش گفته میشود . موتور جوشها غالبا در مناطقی که دسترسی به الکتریسته امکانپذیر نباشد یا مشکلاتی در بر داشته باشد ، مورد استفاده قرار میگیرند. 2 – استاتیک و یا ثابت که به آن ترانسفور ماتور می گویند . ترانسفور ماتور می تواند برق تکفاز یا سه فاز شهر را به برق ولتاژ پایین و آمپراژ بالا که مناسب جهت جوشکاری میباشد ، تبدیل نماید ، ولتاژ قوس مورد نیاز جوشکاری معمولا از 10 تا 40 ولت بوده که عموماً در دستگاههای جوشکاری ، جهت تامین این ولتاژ از ، ولتاژ بی باری بین فاصله 50 تا 90 ولت مورد استفاده قرار می گیرد .
برق تولید شده توسط ترانسفورماتور صرفاً برق AC با شکل موج سینوسی همانند برق شهر می باشد . برق AC توسط یکسو کننده ( Rectifier )به برق DC ( Direct Current )تبدیل میشود . جریان برق تولید شده توسط ژنراتور جوش هم میتواند ACباشد که سپس توسط دیود به DC تبدیل شود و هم میتواند مستقیماًDC باشد که در این حالت ساختمان ژنراتور جوش تغییر خواهد کرد . در سیستمهای INVERTER که اخیرا در تولید دستگاههای جوش بتدریج جای خود را باز کرده است ، نیز از ترانسفورماتور استفاده میشود لیکن با این تفاوت که با تغییر فرکانس و افزایش زیاد آن میتوان ترانسفور ماتور با حجم کمتری استفاده نمود . ذکر این نکته ضروری است که برق ورودی دستگاههای جوش یا تک فاز ( Single Phase ) و یا سه فاز ( three Phase) می باشد . اصطلاح برق دو فاز که در ایران برای دستگاهها بکار میرود در کارخانه سازنده دستگاهها بکار نمیرود Single Phase . در واقع دو خط برق است که ولتاژ مابین آنها باید مشخص شود . معمولا در دستگاههای Single Phase کارخانه سازنده مشخص میکند که ولتاژ بین دو خط برق 110، 220 ، 380 ، و یا … میتواند باشد ، لذا نمیبایست در مرحله اول با مشاهده تکفاز بودن دستکاه صرفاً تصور نمود نمیتوان از دو خط فاز با ولتاژ 380 استفاده نمود بلکه در بسیاری از موارد برای دستگاههای تکفاز ، ولتاژ 380 ولت توسط کارخانه سازنده دستگاه پیش بینی شده است .
جریان برق AC و DC :
جریان برقAC و DCهر کدام محاسن و معایبی در بردارند که در جایگاه خود توجه به نوع کار میتوانند در جوشکاری بسیار مفید باشند . برقAc یا Alternative current به جریان الکتریسیته ای اطلاق میشود که پلارتیه آن مرتباً مابین مثبت و منفی تغییر کند ولی شکل آن میتواند سینوسی ، مربعی و یا نامشخص باشد .
در کشور ما در هر دقیقه 50 بار جهت جریان از مثبت به منفی و بالعکس تغییر میکند ( فرکانس 50 هرتز ) و لذا در جوشکاری با برقAC پلارتیه جوش دائماً بین الکترود و قطعه کار تعویض میشود . پس در طول مدت جوش همواره همواره یک ولت و آمپر ماکزیمم ، صفر و مینمم خواهیم داشت و آمپر اسمی همان آمپر متوسط خواهد بود .زمانی که از برق AC استفاده می کنیم 50 بار در ثانیه ولتاژ و آمپراژ صفر خواهد بود و اتصال کوتاه (Short Circuit) در واقع 50 بار در ثانیه انجام خواهد شد و زمینه مساعدی را جهت چسبیدن الکترود به قطعه کار موجب میشود . لذا الکترودهایی با برقAC قابل جوشکاری هستند که مواد پایدار کننده قوس در پوشش آنها زیادتر باشد تا الکترود به کار نچسبد ، در ضمن جوشکار کم تجربه بسختی میتواند با ترانس جوش AC جوشکاری نماید چرا که الکترود ، میل بیشتری جهت چسبیدن قطعه کار دارد . به این دلیل و برخی دلایل دیگر کارخانه های سازنده برای هر نوع الکترود مشخص میکند که آیا با برق AC قابل جوشکاری است یا خیر ؟ در جوش MIG / MAG از برق ACاستفاده نمیشود . زیرا در سیستمMetal Transfer و انتقال ذرات جوش حوضچه مذاب در جوشMIG / MAG ، مشکل اتصال کوتاه بسیار اساسی خواهد بود . اما در جوشکاریSAW بدلیل وجود پودر محافظ و مواد پایدارکننده قوس ، در پودر جوش در بعضی از موارد میتوان از برقAC استفاده کرد که در این حالت می بایستی از پودر مخصوص استفاده نمود .مهمترین کاربرد برقAC در جوشکاری فلزاتی مانند آلومینیم و منیزیم بصورت جوشکاریTIG میباشد که کیفیت جوش در این حالت بسیار بالا خواهد بود . اما در این موارد حتما نیاز به های فرکانس مدل( Continuous High Frequency ) خواهیم داشت تا زمانیکه ولتاژ در هرسیکلAC به صفر میرسد قوس تمایل به قطع شدن دارد ، بتوان مجددا قوس را پایدار نگه داشت . لذا در دستگاههایی که از برقAC در جوشTIG استفاده میشود وجود های فرکانس مداوم الزامی است .جریان برق DC از طرق مختلف میتواند تولید شود . بعنوان مثال یک اکومولاتور یا باطری که مولد برقDC است میتواند با تاسیسات اضافی به یک مولد جوشDC تبدیل شود . لیکن برق DC دو جهت مصارف جوشکاری از این دو طریق تامین میشود :
1- ژنراتور DCکه سیم پیچی و ساختمان آن بگونه ای است که برقDC تولید میکند . از این نوع برق DC صرفا در موتور جوشها و دینام جوشها استفاده میشود .
2 – رکتیفایر که عمده ترین کاربرد را در صنعت جوش داراست .
استفاده از دیود و ( Silicon Control Rectifier ) SCRتوسط مدار های خاص کار رکتیفایر و یا یکسو کردن جریان را امکانپذیر می سازد . برق تکفاز و یا سه فاز تولید شده توسط مولد جوش ، بوسیله مدار خاص یکسو کننده ای به برق DC تبدیل میشود . در این حالت اگر برق سه فاز تبدیل به برق DCشود جریان نرمتر ( Smooth ) از برق DC حاصل از برق تکفاز خواهد بود . برق DCدر واقع همیشه کاملاً Flat و یا Dead نیست بلکه میتواند شکلهای متعددی داشته باشد که مهم در تفاوت با AC تغییر نکردن پلاریته آن می باشد بطوریکه آمپر میتواند همواره نوسان داشته باشد . معمولاً در دستگاههای جوش برای جوشهای نرمتر سعی میشود با فیلتر کردن برق DCاز امواج ثابت تر و آرام تری در جوش استفاده نمود و نیز برای جوشهای Forceful و قوی از میزان کمتری فیلتر در مدار جوش میتوان استفاده کرد . برق DC تهیه شده جهت جوشکاری به دو صورت DCEP و DCRP وDCEN یا DCSP استفاده میگردد .
DCEP = Direct Current Electrode Positive
DCRP = Direct Current Reverse Polarity
DCEN = Direct Current Electrode Negative
DCSP = Direct Current Straight Polarity
پلاریته در جوش نقش بسیار مهمی دارد . در جوشکاری DC کلا دو کابل جهت جوش موجود است . یکی مثبت و دیگری منفی . زمانیکه الکترود به قطب مثبت متصل باشد جهت حرکت الکترونها از طرف قطعه کار به الکترود است و لذا الکترود بیشتر از قطعه کار گرم شده و تقریبا دو سوم حرارت به الکترود و یک سوم به قطعه کار می رسد .این نوع جوشکاری DCEP یا پلاریته معکوس ( DCRP ) نامیده می شود .اگر الکترود به قطب منفی متصل باشد جهت حرکت الکترونها از الکترود به طرف قطعه کار بوده و لذا قطعه کار بیشتر از الکترود و به نسبت دو سوم به یک سوم گرم می گردد . این نوع جوشکاری DCEN پلاریته مستقیم ( DCSP ) نامیده میشود .کارخانه های سازنده الکترود همواره مشخص می کنند که هر الکترودی را با کدام پلاریته می بایستی جوشکاری نمود . در جوش TIG عموماٌ الکترود منفی است به دلیل آنکه الکترود تنگستن ذوب نگردد . البته در شرایط خاص و استثنایی از الکترود مثبت هم استفاده می گردد . در جوشMIG همواره سیم جوشSolid به قطب مثبت متصل است مگر در شرایط خاص و استثنایی که DCEN استفاده می شود . در جوشFCAW به دلیل استفاده از سیم جوش تو پودری موارد متعددی پیش می آید که از جریان DCEN یا پلاریته مستقیم استفاده می شود . در جریان برق AC پلاریته بطور مداوم و مساوی بین الکترود و قطعه کار تعویض می شود و لذا حرارت ایجاد شده در الکترود و قطعه کار مساوی است .
گروههای مختلف جوشکاری :
لحیم کاری
جوشکاری فشاری و پرسی
جوشکاری ذوبی
جوشکاری زرد
چون مواد و فلزات تشکیل دهنده و جوش دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه ای را که ایجاد می کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟آیا می توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.تکرار می شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد.گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز – آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می باشند.

مشکلات و گرفتاریهای صنعت جوشکاری :
جوشکاری در حقیقت ایجاد کارخانه ذوب آهن و فلزات در مساحتی حداکثر 2×2 متر و نقطه حساس جوشکاری چند سانتیمتر است، زیرا همان درجه حرارت کارخانه ذوب آهن در محل جوشکاری در یک نقطه ایجاد می گردد. مسلم است که چنین کار عظیمی احتیاج به ابتکار و تخصص و مواد و متخصص و وسائل مدرن دارد تا بتوان از این ذوب آهن چند سانتیمتری استفاده صحیح نمود.
شاید اضافه گوئی نباشد که در هیچیک از رشته های فنی تا این اندازه احتیاج به سرمایه گذاری و رعایت جوانب فنی و غیر فنی ضروری و لازم نباشد.
عوارض و سوانح ناشی از عوامل فیزیکی مربوط به جوشکاری:
در موقع جوشکاری ، از عوامل فیزیکی مورد تاثیر یا حاصل از عمل جوشکاری ممکن است خطراتی متوجه جوشکار شود که در:
دسته اول: برق گرفتگی
دسته دوم: سوختگی
دسته سوم: ورود اجسام خارجی به داخل چشم
را می توان نام برد.
برق گرفتگی و عوارض حاصل از تاثیرات جریان برق :
مسلم است اگر نقصی در سیم کشی وسائل برقی که برای جوشکاری با برق بکار می روند، وجود داشته باشد یا جوشکار نکات ایمنی لازم مربوط به برق را مراعات ننماید، خطر برق گرفتگی برای او وجود خواهد داشت و چنانچه جوشکار در ارتفاع مشغول جوشکاری باشد، مخاطرات حاصله از سقوط و در نتیجه شوک – ضربه الکتریکی نیز بر ضایعات حاصل از برق گرفتگی افزوده خواهد شد.
نشانه های حاد و فوری برق گرفتگی از مور مور شدن و یا شوک خفیف تا شوک شدید و قطع تنفس و متزلزل شدن ضربان قلب و عاقبت به مرگ منجر می شود. هنگامی که برق گرفتگی ، ایجاد شوک نماید و شخص در ارتفاع مشغول کار است، خطر سقوط و افتادن از ارتفاع روی زمین و روی وسایل و ماشین و غیره ، باعث پیدا شدن جراحات شدید شده ، وضع مصدوم را وخیم خواهد ساخت. بنابراین پیشنهاد می شود حتی المقدور جوشکاری را در سطح پایین انجام داد.
شدت ضایعات و مخاطرات حاصل از برق گرفتگی ، بستگی به عوامل زیر دارند:
نوع جریان برق: اصولاً در هر ولتاژی ، جریان برق متناوب AC ، خطرناکتر از جریان برق DC مستقیم می باشد و یا به عبارت دیگر ، خطر شوک الکتریکی در جریان متناوب بیشتر است. در حالیکه خطر سوختگی در جریان مستقیم نیز بیشتر است.
تاثیر ولتاژ: شدت شوک الکتریکی حاصل از برق گرفتگی ، بستگی به میزان ولتاژ برق مربوط به آن دارد و هرچه ولتاژ بیشتر باشد، شدت شوک حاصله بیشتر خواهد بود. در هر صورت ولتاژ بین 200 تا 250 ولت که ولتاژ معمولی برق شهر است، خطرناک بوده ، اغلب ضایعات شدید بوجود آورده ، ممکن است سبب مرگ شود.
شدت جریان: شدت جریان 15 تا 20 میلی آمپر با فرکانس HZ 50 ولتاژ بالا ممکن است باعث چسبیدن دست مصدوم به سیم برق شده ، مانع رهائی وی گردد. این امر ممکن است تا موقع رسیدن نجات دهنده ادامه یابد. در این جریان ممکن است ضایعات کشنده ای ایجاد شود.
فرکانس: در تواتر بین HZ 50 تا HZ 80 هرتز شوک یا ضربه الکتریکی ممکن است بوجود آید. ولی در فرکانس های بالا بین 30000 تا 100000 هرتز ، خطر کمتری وجود دارد، زیرا بوسیله پرتاب ، شخص را از منبع خطر دور می کند.
مقاومت بدن انسان: مقاومت بدن انسان بین 500 تا 50 متغیر است ( اهم ). هر چه مقاومت در سر راه تماس منبع الکتریک با بدن ( پوست خشک – ضخامت کف پا ) بیشتر باشد، خطر شوک وارده کمتر است و یا بالعکس.
مدت تماس: تماس برق با بدن در مدت زمان بین 1 تا 3 ثانیه ممکن است توقف قلب و فوت مصدوم را همراه داشته باشد. در هر صورت چنانچه شخصی دچار برق گرفتگی شود، از ضایعات و عوارض ذکر شده در بالا جان سالم بدر برد. معمولاً بهبود کامل می یابد و عوارض ، نادر می باشد.

مسائل مهم جوشکاری :

تربیت متخصص و کاردان و کارشناس :
جوشکاری ، یکی از رشته های پرهزینه در صنعت و آموزش ابتدائی و عالی است. انتخاب افراد و جوانان در هر سن و مدارج تحصیلی و کارخانه ای ، با داشتن قدرت تحمل کار با آتش ، قدرت تحمل خطرات و آموزش تخصصی به این جوانان بسیار مشکل است. زیرا سرمایه های عظیم آموزشی احتیاج دارد تا یک متخصص به تمام معنی یا یک مهندس جوشکار واقعی تربیت شود.
تهیه ماشین آلات مخصوص :
تهیه ماشین آلات مدرن و مفصل جوشکاری احتیاج به بودجه های عظیم دارد تا بتوان از انواع ماشین آلات مدرن بهره گیری نمود، مخصوصاً در آموزش که باید همه جانبه باشد. بعضی اوقات تمام وسایل کارخانجات شهر و مراکز آموزشی ، کافی برای ارائه کل تخصص نمی باشن. و اشکال تراشی و نبودن بودجه و خرید و کمک به ساخت نیز گرفتاری دیگری است.
رعایت نکات ایمنی :
رعایت نکات ایمنی و تخصصی ایمنی ، خود یکی دیگر از مشکلات عظیم جوشکاری است، بطوری که فرضاً انفجار یک کپسول مانند یک بمب می تواند جان صدها نفر را به خطر اندازد، در حالیکه مثلاً در کارگاه تراش و ریخته گری ،خطرها تا این حد بالا نیستند و کوچکترین بوی گاز ناشی از عدم اتصالات صحیح و اصولی ، ممکن است جان عده ای را به خطر اندازد. همان طوریکه تربیت متخصص ، احتیاج به بودجه های عظیم آموزشی برای خرید وسائل و کتب بطور همزمان دارد، هزینه های دیگر جوشکاری جهت جلوگیری از هر نوع انفجار و احتراق در کارگاهها و صدمه به بدن و چشم جوشکار و افراد حاضر در کارگاه می باشد.
بدین جهت جوشکاری را رشته ای پر خرج نام نهاده اند. مسلم است که این مخارج عظیم در استفاده از اتصالات جوش حذف خواهند شد. یعنی اینکه اتصالات پر خرج و مفصل پیچ و پرچ وقتی با جوشکاری جایگزین شوند، مخارج عظیم تشکیلات را در مدت کوتاهی تامین خواهند کرد.
هدف جوشکاری و برشکاری:
بریدن قطعات ماشینی به ضخامتهای زیاد ، یکی از وظایف مهم برشکاری است. بطور کلی ، اتصال قطعات مختلف از یک نوع فلز یا انواع فلزات و آلیآژها و بالا بردن استحکام و سرعت عملیات و کاهش هزینه ها از مهمترین اهداف جوشکاری است.

نکاتی پیرامون جوش co2 :
در ابتدا باید به این نکته اشاره کنم که جوش co2 از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است ولی در درز جوشها و سازه هایی که استحکام بالا نیاز است توصیه نمی گردد و استاندارد ایزو هم ایراد می گیرد .
حال به بیان نکات کاربردی در مورد این جوش می پردازیم
*صدای جوشکاری با co2 صدای زنبوری است وباید یکنواخت باشد وقطع و وصل نداشته باشد .
* سیم های co2 دارای قطرهای 6/0 و 8/0و 1 و 2/1 و 5/1 میلیمتر می باشد .
* دلایل ایجاد مس به صورت روکش روی سیم های جوش عبارتند از:
1- هدایت الکتریکی خوب و بهبود قوس الکتریکی
2- تسهیل در حرکت روان سیم درون شیلنگ
3- جلو گیری از زنگ زدگی در طول انبار داری باید به این نکته توجه داشت که سیم های مصرفی نباید کندگی مس روی آنها باشد ولایه مسی نباید تخریب شده باشد.
* بازرسی عملکرد واحد تغذیه سیم به صورت زیر می باشد:
1- سیم خروجی نباید دو پهلو (بیضی) شده باشد در این صورت (بیضی شدن) قوس به جای شکل زنگوله ای تبدیل به شکل تبری می گردد و باعث پاشش جوش به اطراف می شود دو پهلو شدن را به صورت چشمی وبا لمس دست وبا استفاده از کولیس می توان تشخیص داد.
2- محفظه wire feeder را با استفاده از پمپ باد تمیز کنید
3-غلطک ها در حدی روغن کاری شوند که هیچ گونه سر ریز روغن به وجود نیاید زیرا در غیر این صورت سیم جوش به چربی آلوده شده وباعث ایجاد عیوب جوش می شود .
* هیچگاه به سر تورچ co2 ضربه وارد نکنید و آن را با اسپری مخصوص تمیز کنید.

جوش پلاسما:

این نوع جوشکاری(Palasma Arc Welding )در زمره جوشکاری های قوسی قرار دارد که در آن قوس بین الکترود تنگستن و قطعه کار برقرار می شود .
روش جوشکاری قوس پلاسما هر فلز قابل جوش دادن را جوش خواهد داد. روش جوشکاری PAW یا همان قوس پلاسما شباهت بسیار زیادی به روش GTAW دارد. در این روش از یک نگهدارنده الکترود استفاده شده است که یک الکترود جنس پرمنگنات تگنستن ، یک پرکننده یکنواخت میله ای و از یک سیم که در روش GTAW کاربرد دارد و یک گازمحافظ بدون جنبش یکنواخت استفاده می شود.
روش برشکاری قوس پلاسما، تقریباً مشابه فرایند جوشکاری است ، البته با چند تفاوت در برش شعله ای و محل طراحی آن و همچنین ولتاژ جریان بیشتری را مصرف می کند.
تفاوت اساسی بین PAW , GTAW تا حدی کم است که کاربران نگران هستند زیرا شکل نگهدارنده الکترود نازل و شکل پلاسمای قوس به شدت از این تفاوت تبعیت می کند روش پلاسمای TIG یک قوس پلاسمای باز دارد. پلاسمای جوشکاری و برشکاری مجهز دارای قوس پلاسمای محصور می باشد که معنای آن این است که شما طول قوس بلندتری در روش PAW نسبت به روش GTAW خواهید داشت همچنین قوس PAW دارای شکل استوانه ای تری نسبت به شکل زنگوله ای GTAW است و زمانی که با آن کار می کنید متوجه می شوید. آن روش که قوس PAW می باشد با تمرکز قوس عمل می کند.
مشابه TIG ، پلاسمای جوشکاری و شعله برشکاری متناسب با خواص منبع تغذیه متداول آن می باشد . تغذیه متداول برای روش PAW توسط به کارگیری یک جعبه کنترل که شروع قوس را نشان میدهد ، گازها و آب با سیستم خنک کننده با آب از میان سایر مواد عبور می کنند. PAC علاوه بر نیاز اساسی به منبع تغذیه باید یک مدار باز با ولتاژ خیلی بالا و توانمند برای تولید جریان الکتریکی بالا نسبت به منبع تغذیه TIG استفاده کند.

چگونگی کارکرد PAW
PAW به این علت به این نام لقب گرفته است که قوس پلاسمای متراکم تر ، مقدار زیادی غلیظ تر و خیلی بیشتر گرم تر نسبت به قوس های الکتریکی متداول گازهای محافظ فرایند جوشکاری از قبیل MIG , TIG می باشد. دمای قوس حدود 21000 درجه فارنهایت یعنی 11650 درجه سلیسوس است که در PAW و مشعل قوس الکتریکی متداول نیست.

دونوع از قوس ها

مشعل قوس تنها با استفاده از پلاسمای تغییر شکل و جوشکاری فلزات با گازهای محافظ شروع به تولید قوس کرده است . پس استفاده از HF شروع به تولید قوس الکتریکی می کند، فقط مشابه TIG و یک شعله قوس بین دو الکترود گسستنی و مشعل نازل یا بین الکترود و قطعات ایجاد می شود. تفاوت چیزهایی فراتر از یک خلاصه درباره آن خواهیم گفت.
قوس الکتریکی به عنوان یک قوس الکتریکی انتقال نیافته شروع به کار می کند. که دارای یک شعله مشهود در آن طرف انتهای نازل و نگهدارنده الکترود است. مشعل وقتی به منظور اتصال توسط یک عمل روش شده است ، در سرتاسر کارها اتصال برقرار می کند.
یک مسیر باریک ارتباطی توسط گازهای یونیزه شده که در جوشکاری قوسی بکار می رود. به طور کامل انتقال یافته اند و در مقابل قطعه کار قرار گرفته اند.
مزایای جوشکاری پلاسما
در این نوع مزیت های بسیار روشن وجود دارد که PAW دارای اتصال قوی تری نسبت به GTAW است.
پلاسمای قوس بهبود یافته پلاسمای مستقیم وچگالی به شما کنترل آسان تر گرمای ورودی جهت کار بدون نگرانی در مورد آن را فراهم میکند.
جوشکاری "great stand off distane" مشکلات کمتری از جهت حداکثر جریان بریا مشعل در روش TIG برای شما ایجاد می کند.
اندازه حفره جوشکاری ،تاثیر زیادی بر حساسیت کمتر در تغییر در طول قوس دارد. پلاسمای جوشکاری حتی برای حرکت دادن های متغیر که ناشی از حرکات است می باشد جای بیشتری دارد به این معنا که شما در این جوشکاری یکنواختی بیشتری نسبت به جوش های TIG خواهید داشت .
شما دسترسی آسان تری جهت تغذیه میله پرکننده یا سیم و مشعل دستی "greater stand off distance" در PAW نسبت به روشی GTAW خواهید داشت "stand off distance"معمولاً از حدود 16/3 تا 2/1 اینچ از نازل تا قطعه کار می باشد.
همچنین شما می توانید قطر ضخیم تری از میله پرکننده یا سیم با حداقل خطر آسودگی فلز جوش یا الکترود تنگستن استفاده کنید خصوصاً این مطلب درباره جوش دادن فولادهای زنگ نزن، آلومینیوم و تیتانیوم در کارهای حساس که در انرژی هسته ای ، لوله کشی مواد شیمیایی و هوا فضا کاربرد دارند بارز است .
چون که پلاسمای قوس داغ تر از پلاسمای قوس GTAW است . سرعت جوشکاری بالاتر است و ناحیه تحت تاثیر کنار فلز جوش که منجمد می شود بسیار باریک است.

فرایند جوشکاری با لیزر:
در این روش از پرتوی لیزر برای جوشکاری استفاده می شود.در جوشکاری لیزری دانسیته انرژی فراهم شده بسیار بیشتر از جوشکاری با قوس آرگون یا با مشعلهای اکسی اسیتیلن است.
از لیزرهای مختلفی می توان برای جوشکاری استفاده کرد مانند لیزر گاز کربنیکی یا لیزر یاقوت ولی باید دقت کرد که انرژی پرتو آنقدر زیاد نباشد که باعث تبخیر فلز شود.
فرایند جوشکاری با بیم الکترونی
کاربرد جریانی از الکترونها است که با ولتاژ زیاد شتاب داده شده اند و به صورت باریکه ای متمرکز به عنوان منبع حرارتی جوشکاری به کار می روند. به دلیل دانسیته بالای انرژی در این پرتو منطقه تفدیده بسیار باریک می باشد. و جوشی با کیفیت مناسب به دست می آید. این فرآیند به عنوان اولین فرایند جوشکاری بکار رفته برای ساخت بدنه جنگنده هااستفاده شد. بال جنگنده افسانه ای F-14 یا Tomcat با استفاده از این فرایند ساخته شده است.

فرایندهای اکسی فیول
گروه فرایندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوب شدن توسط یک یا چند شعله گاز، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پر کننده یا بدون آن انجام می شود.
فرایندهای جوشکاری حالت جامد
دسته ای از فرایندهای جوشکاری هستند که در آنها، عمل جوشکاری بدون ذوب شدن لبه ها انجام می شود. در واقع لبه ها تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له می شوند. فرایندهای این گروه عبارت اند از:
جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری نفوذی
جوشکاری با امواج مافوق صوت
فرایندهای جوشکاری مقاومتی
در جوشکاری مقاومتی برای ایجاد آمیزش از فشار و گرما هردو استفاده می شود.گرما به دلیل مقاومت الکتریکی قطعات کار و تماس آنها در فصل مشترک به وجود می آید. پس از رسیدن قطعه به دمای ذوب و خمیری فشار برای آمیخته دو قطعه بکار می رود.در این روش فلز کاملاً ذوب نمی شود. گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات بدست می آید.روشهای جوشکاری مقاومتی عبارت اند از:
جوش نقطه ای
درز جوشی
جوش تکمه ای
فرایندهای جوشکاری با قوس الکتریکی:
جریان الکتریکی از جاری شدن الکترونها در یک مسیر هادی به وجود می آید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا(گاز)ایجاد شود جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا باندازه کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزه شده و قوس الکتریکی برقرار می شود. از قوس الکتریکی به عنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده می شود.روشهای جوشکاری با قوس الکتریکی عبارت اند از:
جوشکاری با الکترود دستی یا MAW
جوشکاری زیر پودریSMAW
جوشکاری با گاز محافظ یا GMAW یا MIG/MAG
جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی یا GTAW یا TIG
جوشکاری پلاسما

جوشکاری قوس تنگستن و گاز محافظ:
شرح فرایند:
جریان های مورد استفاده در این روش AC,DC است. قوس الکتریکی که با استفاده از این جریان ها ی در بین سطح قطعه کار و الکترود ایجاد می شود باعث اتصال بخشی از سطح قطعه با قطعه دیگر می شود. هنگامی که قوس در قسمتهای از قطعه تشیکیل شود با گسترش قوس و ادامه داشتن آن گاز محافظ وارد منطقه جوش می شود .همچنین الکترود را باید به قطب های مناسب در دستگاه متصل شود تا قوس پایدار و منظم باشد
کابل های که در این فرایند وجود دارند را می توان با دست به دستگاه متصل کرد و بسته به نوع جوشکاری آن را به قطب متصل نمود.

کاربردها در این روش:
این روش از جوشکگاری کا ربرد های زیادی دارد که در هنگام کار با آن سطح جوش دارای کیفیتی مناسب وخوب را دارا خواهد بود. از کاربرد های این روش میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
جوشکاری روی فولادهای ضدزنگ
فلزاتی که جنس آنها از مس است
نیکل و آلیاژهای آن
4)هم چنین فلزاتی که در ساختار آنه تیتانیم و زیر کونیم وجود دارد.
از این روش هنگامی که روی فولادهای نرم جوشکاری می شود خط جوشیث که درآن وجود دارد دارای کمترین خطا است و جوش به وجود آمده دارای کیفیتی بسیار خوب می باشد.هم چنین این روش در صنایع شیمیایی و در صنعت کاربردهای فراوانی دارد.

جریان های مصرفی:
جریانهای مصرفی عبارتند از:جریان مستقیم DC وجریان متناوب AC

جریانDirect current یا جریان مستقیمDC:
جریان DC در جوشکاری TIG بیشتر برروی فلزاتی نظیر فولادهای ضدزنگ
فولادهای گرم کاری شده،فولادهای آلیاژی،فولادهای نرم ،مس ،آلیاژهای نیکل،نقره و دیگر فلزاتی را که نتوان آنها را الومینیوم ومنگنز و آلیاژهای دیگر آن جوشکاری کرد.
هنگامی که انبر الکترود به قطب منفی دستگاه متصل می شود گرمایی زیادی از انبر به سطح قطعه می رسد .و هنگامی که به قطب مثبت دستگاه متصل است باید از الکترود تنگستن با پوشش سرامیکی استفاده نمود.در این روش اگر الکترود به قطب منفی دستگاه متصل نشود در هنگام جوشکاری باعث اکسید شدن سطح قطعه کار می شود.
جریان متناوب AC :
از جریان متناوب فقط ذر جوشکاری آلومینیوم ،منگنز و سایر آلیاژهای آنها مورد استفاده قرار می گیرد. هنگامی که از این جریان روی چنین فلزاتی استفاده می شود سطح اکسید آنه به طور اتوماتیک از آنها جدا می شود و سطح اکسیدی به جلو رانده می شود . مدت زمان جوشکاری برای این فلزات بستگی به سرعت پیشروی و شدت قوس الکتریکی دارد که هر مدت زمانی نزدیک به 50s است. هنگامی که از این جریان استفاده می شود سرباره درآن به وجود نمی اید و لازم نیست که از الکترودی استفاده شود که ایجاد سرباره کند.مقذار گرمایی که در این روش به وجود می آید چه هنگامی که از قطب منفی یا از قطب مثبت استفاده شود گرمای به وجود آمده به طور مساوی بین قطعه کار و الکترود تقسیم می شود.
تجهیزات در این روش:
تجهیزاتی که در این روش مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از:
تورچ یا مشعل، الکترود،گازی که در منبع ذخیره وجود دارد،شلنگهای حامل گازکه از این تجهیزات با توجه به نوع وساختار آنها مورد استفاده قرار می گیرد. در منبع ذخیره گازی که وجود داردرا توسط شلنگ به محل جوش هدایت می شود .

نیازمندیهای روش جوشکاری TIG:
1)منبع انرژی
2)استفاده از فرکانس بالا
3)منبع جریانDC
4)دستگاه کنتاکتور
5)کابلها با لوله خورطومی
6)تورچ
7)الکترود که بستگس به نوع جریان مصرفی دارد
8)سیم های اتصال

منبع انرژی:
منبعی که جریان AC،DC درآن ذخیره یا نگهداری می شود باید بتواند شدت هر کدام از آنها را بین1-300Amp و ولتاژ مدار باز آنها را 1-60v ثابت نگه دارد و اجازهتغییر امپر و ولتاژ را ندهد. رکتی فایر های که در این روش مورد استفاده ق رار می گیرد جریان AC یاجریانDC است که در منبع آن وجود دارد دارای یک نشانگر ویژه استکه به هنگام جوشکاری می توان مقدار این جریانه را بسته به نوع جوشکاری بالا و پایین آورد و آن را تنظیم کرد و از آن استفاده نمود.
برای اینکه جریان خروجی به سطح قطعه کار راه یابد دو راه وجو دارد:
1)استفاده از فرکانس بالادر همنگام قوس توسط الکترود و تورچ که با سطح قطعه کار به وجود می آیدباعث ذوب شدن الکترود می شود و یک اتصال مناسب را بین قطعه به وجود می آورد.
2)هنمگامی که از جریان AC با فرکانس بالا استفاده می شود باعث به وجود آمدن یک قوس مناسب در جوشکاری شده و کی جریان مناسب را در حین عمل جوش را فراهم میآورد.با استفاده از این جریان در جوشکاری می توان برای بدست آوردن قوس مناسب قطب مثبت یا منفی دستگاه را تنغییر داد.

منبع جریان مستقیم DC:
منبع جریان DC که به طور عادی در جوشکاری تمایل به به جریان AC دارد . هنگام جوشکاری آلومینیوم با الکترود تنگستن و جریان AC انجام می شود این جریان تمایل به
جریان DC تبدیل شود. باذ افزایش این حالت، روی سطح فلز را یک لایه اکسیدی تشکیل می دهد. هنگامی که جوشکاری آومینیوم ،منگنزو آلیاژهای دیگرانجام می دهیم لازم و ضروری است که از جریان DC استفاده شود.
برای خروج این جریان ترکیبی دئ راه وجود دارد:
1)هنگامی که الکتنرود و گاز محافظ در قسمتهای از سطح قطعه کار مورد استفاده واقع می شود قوس خروجی باعث شکست لایه های اکسیدی شده و آنها را به جلو می راند
2)هنگامی که کاربر برای حفاظت منطقه ای که می خواهد برشکاری روی آن انجام شود از ولتاژ مدار باز ان استفاده نمی کند.

کنتاکتور:
کنتاکتور یک کلید برای برقراری جریان درون تورچ است که می توان به وسیله پا بر روی پداتی که روی آن وجود دارد آز آن استفاده نمود. همچنین کنترل کردن با پا این امکان را د رجوشکاری به وجود می آورد که جریان را به طور مناسب تنظیم کرد وبه منطقه جوش جریان را هدایت نمود.

کابل ها:
بیشتر این کابل ها ذانواع مختلفی دارند که توسط کارخانه سازنده آن ساخته می شود و دارای تجهیزات مناسبی شامل دوشاخه و رابطهای مناسب برای استفاده در جریانهای AC،DC مورد استفاده قرار می گیرند.

دو نوع تورچ در این روش کاربرد دارند:
1)تورچ هوا خنک
2)تورچ آب خنک
تورچ هوا خنک:
ار نوع هوا خنک آن زمانی استفاده می شود که اندازه قطعه کار زیاد باشدو فاصله لبه های قطعه کار از هم در حدود 1.6mm باشد که در این حالت از نوعی از تورچ استفاده می شود که مانند مداد استو حول محور خود در حال حرکت است و بیشترین امپر مورد استفاده درآن 50Amp است.نوعهای دیگر آن که برای جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد مقدار امپر آن 75Amp است.

تورچ آب خنک:
با بالا رفتن جریان نوک الکترود و قوس ثابت باقی می ماند.

گاز محافظ:
گازی که در هنگام جوشکاری در جوش TIG وارد منطقه ذوب می شود لازم است که شیمیایی باشد. گاز آرگون بیشترین کاربرد را در این روش را دارد و مقدار فضای را که در منطقه جوش اشغال می کند در حدود 94% اتمسفر آن است. گاز آرگون سمی نیست و باعث سوختن هم نمی شود. گازی که درسیلند رهای به رنگ آبی روشن نگهداری می شود داررای فشاری در حدود 2500Lb بر اینچ مربع است.(14.5Lb=1Bar)
هنگامی که گاز می خواهد خارج شود دارای فشار زیادی است که به وسیله رگلاتور این فشار تقلیل یافته و فشار خروجی به 30Lb اینچ مربع می رسد.
وقتی فشار درون سیلندر کاهش پیدا می کند دوباره می توان فشازر را به حالت اولیه یعنی 30Lb رساند.
گاز آرگون را می توان با گاز های دیگر نظیر گاز هلیوم؛هیدروژن و اکسیژن مخلوط کردو بر روی فلزات مختلف در هنگام جوشکاری استفاده نمود.
مواد مصرفی:
گازهای محافظ و جریان الکتریکی یک بخش از مواد مصرفی هستند که مورد استفاده قرار می گیرند و راه انتقال آن به محل جوش توسط سیم های مخصوص انجام می گیرد
گازهای اضافی دراین فرایند توسط فیلرهای مخصوص که از جنس های مختلف است را به بیرون می کشاند.
این فیلر ها که در جوشکاری در قطب های منفی و مثبت مورد استفاده قرار می گیرند هر کدام از آنها را می توان به صورت دستی فعال کرد و هم چنین می توان آنه را به صورت اتوماتبک به کار برد.
فرایند کنترل:
راههای کنترل عبارتند ازک
1)کنترل جریان
2)سیم های جمع کننده فیلر
3)سرعت پیشروی
در فرایند جوشکاری TIG راهها و پارامترهای برای کنترل جوش وجود دارد که در زیر به شرح آنها می پردازیم:
تغییر جریان بسته به نوع الکترود مصرفی ؛ ضخامت و جنس قطعه کار که باید به همدیگر متصل شوند در جوشکاری دارد در عین حال مراحل بالا نیاز به مهارت خاص مطابق با سیم و فیلر های جمع کننده گازهای اضافی و سرعت پیشروی و همچنین حفظ طول قوس پایدار است.
فرایند های آتی:
با وجود اینکه سرعت در این فرایند کم است ولی توانایی بالای آن برای تولید جوشها با کیفیت بالا بر روی انواع فلزات و تولید جوش در حد تناسب در بیشتر کاربرد ها احتیاج است.با فرض اینکه برای اتصال فولادهای ساده کربنی؛فولاد های کم کربن ضخامت زیاد و سایر فلزات دیگر با ضخامت زیاد مقرون به صرفه نیست.
ایمنی:
نکات ایمنی در فرایند جوشکاری TIG این است که در تمام نیروها مورد استفاده ؛ کابلها
و همه پوشش ها در هنگام جوشکاری در برابر قوس الکتریکثی محافظت گردد.وقتی که از جرلان با فرکانس بالا استفاده می شود باعث به وجود آمدن جرقه خواهد شد که پرتاب این جرقه ها می تواند باعث سوختگی های بشود که هر کدام از این سوختگی ها دردناک هستند و کسی که دچار حادثه می شود باید به پزشک مراجعه کند

پیش بینی های لازم در هنگام استفاده از گازخنثی در جوشکاری:
هنگام ورود گاز آرگون و هیدروژن به محل جوش باعث کاسته شدن اکسیژن درآن محل
شده و هوای درون محل را تقلیل می کند و در هر محلی که اکسیژن در ان تقلیل یابد احتمال خفگی وجود دارد. برای رفع این مشکل میتوان از تهویه های مناسب جهت بیرون بردن گاز مضر استفاده نمود.
جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربید ( 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.
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 بیشتر از 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.
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.

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.
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.
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. 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. 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.

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. 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.
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.
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.

1. قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.
2. به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.
3. از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید.
4. درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.
5. – 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.
جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W):
قوس برقی در سال 1807توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از این کشف ، یعنی در سال 1881 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 1887 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 1880و1890در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (100 تا 300ولت)و آمپر زیاد (600تا 1000آمپر)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 1889 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 1907 به ثبت رساند.ماشینهای جوشکاری با فعالیت های فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهای 1880 مجموعه ای از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین های جوشکاری به کار گرفته شد.تا اینکه در سال 1907 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 8/0تا 5/1میلیمتر
محدودیتها:باقی ماندن روانساز لابلای درزها و تسریع خوردگی – سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .
قطعات بالاتر از 5/2میلیمتر 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 C2H2 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 2200است و رگولاتورها این فشار را تا زیر psi 15 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 5 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.
CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2
روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود.
1-روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.
2-روشی که کاربید با سطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی کن
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.

جوشکاری ترمیت ( Thermit Welding ):
انواع ترمیت مورد استفاده در صنعت :
– ترمیت ساده : شامل مخلوط پودر های اکسید آهن و آلومینیوم
– ترمیت فولاد کم کربن : شامل ترمیت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن یا حتی مقداری پودر منگنز
– ترمیت چدن : شامل ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر فولاد سیلیسیوم دار و فولاد کم کربن
– ترمیت برای جوشکاری ریل ها : شامل ترکیبات ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر کربن ، منگنز و عناصر آلیاژی دیگر به منظور افزایش سختی فلز جوش در ریل
– ترمیت برای اتصال کابل های برق : شامل پودر های اکسید مس و آلومینیوم
جوشکاری ترمیت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقیما برای اتصال دو قطعه استفاده می شود. در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم کردن و به درجه حرارت آهنگری رساندن قطعات استفاده می شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شکل خواهد گرفت .

مراحل جوشکاری ترمیت :
1- تمیز کردن سطح قطعات ار آلودگی و اکسید
2- آماده کردن قالب ( قالب ها بصورت دستی ساخته شده یا بصورت آماده برای اشکال و قطعات خاص در بازار موجودند)
3- ایجاد فاصله مناسب بین قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات
4- پیشگرم کردن قالب
5- ریختن مواد ترمیت در محفظه احتراق
6- قرار دادن چاشنی
7- روشن کرد چاشنی به منظور احتراق ترمیت
8- باز کردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل از واکنش
9- تمیزکردن و پرداخت کردن سطح قطعات و اتصال
مزیت جوشکاری ترمیت نیاز نداشتن به سیستم های تامین انرژی ( ماند مولد برق و … ) برای جوشکاری است و پودر و قالب ها را در هر مکانی ( برای مثال در طول ریل راه آهن برای تعمییر ریل شکسته ) بکار برد. از محدودیت های این روش می توان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازک اشاره کرد. زیرا انرژی جوش زیاد بوده و فقط برای مقاطع کلفت مثل ریلها و میل لنگ های شکسته و کابلهای برق کاربرد دارد.
موارد استفاده از جوش ترمیت:
– جوش و تعمیر ریل های شکسته
– جوش لب به لب لوله های جدار ضخیم
– جوش و تعمیر میل لنگهای شکسته
– جوش و تعمیر شاسی ماشین ها
– جوش و اتصال قطعات ریخته گری شده که بخاطر طول بلند و بزرگ بودن نمی توانند در یک مرحله قالبگیری و ریختگری شوند.
– برای جوش کابل های ضخیم برق به یکدیگر یا یک هادی دیگر
– برای جوش و اتصال میلگردهای تقویت کننده بتن در سازه های ساختمانی به یکدیگر

منابع:
1-http://daneshnameh.roshd.ir
2-http://www.behjoosh-electric.com
3-مجموعه مقاله های شانزدهمین سمینار سالانه جامعه ریخته گران ایران ناشرانتشارات جامعه ریخته گران ایران
4- کتاب فرآیندهای جوشکاری پیشرفته
5- کتاب طراحی و ساخت مدلهای ریخته گری
3