مقدمه:

 بيش از يك صد سال است كه قوس الكتريكي در جهان شناخته شده و بكار گرفته مي شود. اما اولين جوشكاري زير آب توسط نيروي دريايي بريتانيا انجام شد- در آن زمان يك كارخانه كشتي سازي براي آب بند كردن نشت هاي موجود در پرچ هاي زير كشتي كه در آب واقع شده بود از جوشكاري زير آبي بهره گرفت. در كارهاي توليدي كه در زير آب انجام مي پذيرد، جوشكاري زير آبي يك ابزار مهم و كليدي به شمار مي آيد. در سال 1946 الكترود هاي ضد آب ويژه اي توسط وان در ويليجن1 در هلند توسعه يافت. سازه هاي فرا ساحلي از قبيل دكل هاي حفاري چاه هاي نفت، خطوط لوله و سكوهاي ويژه اي كه در آب ها احداث مي شوند، در سالهاي اخير به طرز چشمگيري در حال افزايش اند. بعضي از اين سازه ها نواقصي را در عناصر تشكيل دهنده اش و يا حوادث غير مترقبه از قبيل طوفان تجربه خواهند كرد. در اين ميان هرگونه روش بازسازي و مرمت در اين گونه سازه ها مستلزم استفاده از جوشكاري زير آبي است.

 

جوشکاري زير آب از زمان جنگ جهاني دوم هنگامي که کشتي هاي خسارت ديده بايد سريعاً در آب تعمير مي شدند به وجود آمد. بيرون آوردن کشتي براي تعمير کردن آن، هم اکنون هم بسيار هزينه بر است و صرفه اقتصادي ندارد.

شايد بسياري از مردم جوشکاري زير آب را بسيار عجيب مي پندارند چون ماهيت آن را از آتش مي دانند. ولي جوشکاري ماهيت قوس الکتريکي دارد و روشن شدن آن زير آب کار عجيبي نيست. براي جوشکاري در خشکي، هوا يونيزاسيون مي شود و در آب، بخار آب يونيزاسيون مي شود.

 

× طبقه بندي:

جوشكاري زير آبي را مي توان در دو دسته طبقه بندي كرد:

 

  1. جوشكاري مرطوب

 

  1. جوشكاري خشك

 

در روش جوشكاري مرطوب، عمليات جوشكاري در زير آب اجرا شده و مستقيماً با محيط مرطوب سرو كار دارد. اثرات منفي جوشکاري مرطوب عبارتنداز ترک خوردگي هيدروژني، افت شديد دما که باعث تغييرات ساختاري و متالورژيکي مي شود و همچنين اکسيژن با عناصر آلياژي ترکيب مي شود و اکسيد اين آلياژها در آب حل مي شوند.

 جوشکاري خشک در يک اتاقک در داخل آب انجام مي گيرد و داخل اتاقک هواي فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس مي کند. اتاقک ها را دو تکه مي سازند و داخل آب، و روي قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل مي کنند. يک لوله رابط بين کشتي و اتاقک است و وسايل مورد نياز را به وسيله اين لوله به اتاقک مي فرستند. اين روش براي اولين بار در آمريکا انجام گرفت اما چون بسيار پرهزينه و وقت گير است دانشمندان سعي مي کنند مشکلات جوشکاري مرطوب را حل کنند چون سريعتر و ارزانتر است.

.

 

× جوشكاري مرطوب:

 

نام جوشكاري مرطوب حاكي از آن است كه جوشكاري كه در زير آب صورت مي پذيرد، مستقيماً در معرض محيط مرطوب قرار دارد. در اين روش از جوشكاري از نوعي الكترود ويژه استفاده مي شود و جوشكاري به صورت دستي درست مانند همان جوشكاري كه در فضاي بيرون آب انجام مي شود، صورت مي گيرد. آزادي عملي كه جوشكار در حين جوش كاري از اين روش دارد، جوشكاري مرطوب را موثر تر و به روشي كارا و از نقطه نظر اقتصادي مقرون به صرفه كرده است. تامين كننده نيرويجوشكاري روي سطح مستقر شده است و توسط كابل ها و شيلنگ ها به غواص يا جوشكار متصل مي شود.

 

در جوشكاري مرطوب MMA (جوشكاري قوس فلزي دستي)2 دو مشخصه زير بكار گرفته مي شود:

تامين كننده نيرو: dc

 

قطبيت: قطبيت منفي

 

اگر از جريان DC و قطب + استفاده شود، برقكافت روي داده و سبب خرابشدگي و از بين رفتن سريع اجزاء فلزي نگهدارنده الكترود مي شود. براي جوشكاري مرطوب از جريان AC نيز به دليل عدم امنيت كافي و وجود مشكلاتي كه در حفاظت از قوس در زير آب وجود دارد، استفاده نمي شود.

 

منبع تغذيه مي بايستي يك دستگاه جريان مستقيم كه داراي رده بندي آمپر بين 300 تا  400 است، باشد. دستگاههاي جوشكاري ژنراتور موتور اغلب براي جوشكاري مرطوب مورد استفاده قرار مي گيرد. پيكره دستگاه جوشكاري مي بايستي در پايين، زير كشتي قرار داده شده باشد. مدار جوشكاري مي بايستي شامل نوعي سوئيچ مثبت باشد كه معمولاً از يك كليد تيغه اي استفاده مي شود و از جوشكار غواص فرمان مي گيرد. كليد تيغه اي در مدار الكترود مي بايستي در تمام طول جوشكاري در برابر شكسته شدن مقاوم باشد و نيز از امنيت كافي برخوردار باشد. منبع تغذيه جوشكاري مي بايستي در حين فرايند جوشكاري تنها به نگهدارنده الكترود وصل باشد. در اين روش از جريان مستقيم همراه با الكترود منفي و نيز از نگهدارنده الكترود ويژه اي كه در برابر آب عايق هستند استفاده مي شود. نگهدارنده هاي الكترود جوشكاري كه در زير آب بكار گرفته مي شوند از يك سر خميده براي گرفتن الكترود و نگه داشتن آن در خود بهره مي برند و ظرفيت پذيزش دو نوع الكترود را دارد.

 

 

 

نوع الكترودي كه به كار گرفته مي شود بر طبق استاندارد AWS (انجمن جوشكاري امريكا)3 در طبقه بندي E6013 قرار گرفته است. اين الكترود ها مي بايستي ضد آب باشند و تمامي اتصالات نيز بايد طوري عايق بندي شده باشد كه آب نتواند با قسمت هاي فلزي كوچكترين تماسي داشته باشد.اگر عايق بندي شكستگي داشته باشد و يا قسمتي از آن ترك داشته باشد، آنگاه آب مي تواند با فلز رسانا تماس پيدا كرده ، موجب ايجاد نقص و در نهايت كار نكردن قوس شود. به علاوه اينكه ممكن است خوردگي سريع مس در قسمتي كه عايق ترك خورده است، ايجاد شود.

 

 

 

× جوشكاري بيش فشار4(جوشكاري خشك):

 

جوشكاري بيش فشار در اتاقك هاي پلمپ شده در اطراف سازه يا قطعه اي كه مي خواهد جوشكاري شود، استفاده مي شود. اين اتاقك در يك فشار معمولي پر از گاز مي شود (كه معمولاً از هليوم حاوي نيم بار5 اكسيژن است). اين جايگاه روي خطوط لوله قرار گرفته و با هوايي مخلوط از هليو و اكسيژن كه قابل تنفس باشد پر شده و در فشاري كه جوشكاري آنجا صورت مي پذيرد و يا فشاري بيشتر از آن اجرا مي شود. در اين روش در اتصالات جوش بسيار با كيفيتي ايجاد مي شود به طوري كه با اشعه ايكس و ديگر تجهيزات لازم ايجاد مي شود. فرايند جوشكاري قوس گاز تنگستن در اين قسمت بكار گرفته خواهد شد. محوطه زير جايگاه در معرض آب قرار دارد. بنابراين جوشكاري در محل خشكي صورت گرفته ولي در فشار هيدرو استاتيكي آب دريا كه در محيط مجاور آن قرار دارد.

 

×     خطرات بغرنج

 

براي غواص يا جوشكار خطر شك الكتريك وجود خواهد داشت. اقدامات احتياطي كه انجام شده اند عبارتند از عيق بندي مناسب و در حد كافي تجهيزات جوشكاري، بسته شدن منبع الكتريسيته درست زماني كه قوس به پايان مي رسد و نيز محدود كردن ولتاژ جوشكاري قوس فلزي دستي در مدار باز دستگاه جوشكاري. خطر ديگر توليد شدن هيدروژن و اكسيژن در جوشكاري مرطوب توسط قوس است.

 

اقدام هاي احتياطي مي بايستي در مورد بلند كردن كپسول هاي گاز نيز رعايت شود. به اين دليل كه آنها به صورتي بالقوه توانايي زيادي براي منفجر شدن دارا هستند. خطر بعدي اي كه سلامت يا جان جوشكار را تهديد مي كند نيتروژني است كه در فشار زياد در معرض هوا قرار گرفته و مي تواند به وي آسيب برساند. اقدامات احتياطي شامل فراهم آوري يك منبع گاز يا هواي اضطراري مي شود كه در كنار غواص قرار گرفته است و نيز اتاقك فشار زدايي براي جلوگيري از خفگي توسط نيتروژن كه بعد از اشباع شدن روي سطح پخش مي شود.

 

در سازه هايي كه از جوشكاري مرطوبِ زير آب استفاده مي كنند، بازرسي بعد از جوشكاري ممكن است بسيار مشكل تر از جوشكاري هايي باشد كه در محيط بيرون و در معرض هوا انجام مي پذيرد. اطمينان از بي نقص بودن چنين جوشكاري هايي به مراتب اهميت بيشتري پيداكرده و در واقع  احتمال اينكه عيب و كاستيِ ناشناخته اي پديدار شود، وجود دارد.

 

 

×     مزاياي جوشكاري خشك

 

  1. ايمني غواص – جوشكاري در يك اتاقك صورت گرفته كه موجب مصون ماندن جوشكار از جريانات اقيانوسي و يا احتمالاً موجودات دريايي مي شود. اين جايگاه خشك و گرم از روشنايي مطلوبي برخوردار بوده و از سيستم كنترل محيط خاصي نيز بهره مي گيرد(ESC)6 .

 

  1. كيفيت خوب جوش – اين روش توانايي ايجاد جوش هايي را دارد كه حتي مي توان آن را با جوش هاي موجد در فضاي باز و در مجاورت هوا مقايسه كرد. دليل اين امر اينست كه ديگر آبي وجود ندارد كه بخواهد جوش را خاموش و يا قطع كند. و نيز اينكه ميزان هيدروژن (H2) توليدي آن خيلي كمتر از جوشكاري هاي مرطوب است.

 

  1. كنترل سطح– آماده سازي اتصال، همترازي لوله، بررسي آزمايش ضد مخرب (NDT)(7) و غيره به صورت عيني كنترل و تنظيم مي شوند.

 

  1. آزمون غير مخرب (‌ NDT) – آزمون غير مخرب براي محيط خشك جايگاه تسهيل شده است.

 

×     معايب جوشكاري خشك

 

  1. اتاقك يا جايگاه جوشكاري تجهيزات پيچيده و خدمات پشتيباني زيادي را مستلزم مي داند و خود اتاقك به طرز غير متعارفي پيچيده است.

 

  1. هزينه و ارزش مالي اين اتاقك به صورت قابل ملاحظه اي بالا بوده و بسته به عمق محل كار هزينه آن افزايش مي يابد. عمق محل جوشكاري در كار تاثير مي گذارد، طوري كه در اعماق بيشتر جمع كردن قوس و استفاده از ولتاژ هاي بالتر و متناسب با آن لازم و ضروري مي باشد. انجام يك كار جوشكاري بدين شكل هزينه اي بالغ بر 80000 دلار دارد. و نيز گاهي اوقات نمي توان از يك اتاقك براي چند كار مختلف استفاده كرد، كه البته اين مشكل بستگي به نوع كارها و ميزان تفاوت آنها دارد.

 

 

 

×     مزاياي جوشكاري مرطوب

 

 

جوشكاري مرطوب كه در زير آب به صورت دستي صورت مي گيرد، در مرمت و بازسازي سازه هاي فراساحلي در سالهاي اخير به سرعت در حال رشد و گسترش است.

 

از جمله فوايد جوشكاري مرطوب مي توان به موارد زير اشاره كرد:

 

  1. چند كاره بودن و داشتن هزينه كمتر در جوشكاري مرطوب باعث شده كه ميل و اشتياق بيشتري به اين روش وجود داشته باشد.

 

  1. برخورداري از سرعت مناسب در هنگام اجراي طرح از ديگر مزاياي اين روش است.

 

  1. در مقايسه با جوشكاري خشك هزينه كمتري دارد.

 

  1. در اين روش جوشكار مي تواند به قسمت هايي از سازه هاي فرا ساحلي دسترسي داشته باشد كه با استفاده از روش هاي ديگر قابل جوشكاري نيست.

 

  1. احتياج به هيچ نوع محصور سازي نبوده و بنابراين زماني نيز براي آن تلف نخواهد شد. تجهيزات و دستگاههاي استاندارد مرسوم به آساني قابل استفاده است . به وسايل زيادي هم براي انجام يك كار جوشكاري مورد نياز نيست.

 

 

 

×     معايب جوشكاري مرطوب

 

 

 

اگر چه جوشكاري مرطوب كاربرد گسترده اي پيدا كرده است ولي همچنان از وجود نواقصي رنج مي برد، از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد:

 

  1. آبديدگي سريع فلز جوشكاري- دليل اين آبديدگي آبي است كه در اطراف آن وجود دارد. اگرچه آبديدگي نيروي تنش پذيري را در جوشكاري افزايش مي دهد ولي ميزان كش پذيري و موثر بودن جوش را كاهش داده، سختي و روزن داري آن را بالا مي برد.

 

  1. توليد زياد هيدروژن- حجم بسيار زيادي از هيدروژن در منطقه جوشكاري ايجاد مي شود كه بر اثر تفكيك بخار آب در منطقه قوس به وجود آمده است.H2 موجود در محيط تحت تاثير گرما (HAZ)(8) در فلز جوشكاري حل مي شود كه باعث ايجاد ترك خوردگي و شكاف هاي ميكروسكوپيك مي شود.

 

  1. از ديگر معايب آن ديد پذيري كم است. گاهي اوقات جوشكار نمي تواند به درستي منطقه مورد نظر را جوش دهد

 

 

 

×     نحوه عملكرد جوشكاري مرطوب

 

 

 

پروسه ي جوشكاري مرطوب در زير آب طي مراحل زير صورت مي پذيرد:

 

قطعه كاري كه قرار است جوش داده شود به يك طرف مدار الكتريكي متصل بوده  و الكترود فلزي در طرف ديگر مدار. اين دوقسمت از مدار (الكترود و قطعه كار) كمي به يكديگر نزديك شده ولي بعد از مدتي از يكديگر فاصله مي گيرند. در حين نزديك شدن الكترود به قطعه كار، جريان الكتريكي وارد شكاف شده و باعث ايجاد يك جرقه الكتريكي پايستار مي شود(قوس) و باعث ذوب شدن فلز در آن ناحيه و شكل گرفتن حوضچه جوش مي شود. در اين زمان، نوك الكترود ذوب شده و ذره هاي كوچك فلز در حوضچه مذاب جمع مي شود. در طول اين عمل جريان مذابي، نوك الكترود را پوشش داده و روكش الكترود گاز محافظ را ايجاد مي كند. كه موجب استحكام بخشيدن به قوس شده و همان طور كه گفته شد از جريان فلز مذاب محافظت مي كند. قوس در يك منطقه حفره مانند ذوب مي شود و جوش را پديدار مي سازد.

 

 

 

×    پيشرفت هاي حاصل در زمينه جوشكاري در زير آب

 

مدت هاي مديدي جوشكاري مرطوب به عنوان يك تكنيك جوشكاري، در زير آب مورد استفاده قرار مي گرفته و هنوز هم ابن روش مرسوم است. اخيراً با پيشرفت هايي كه در زمينه ساخت سازه هاي فرا ساحلي صورت گرفته، اهميت جوشكاري زير آبي را به طرز پيش بيني شده اي بالا برده است. اين امر منجر به توسعه يافتن روش هاي جوشكاري ديگر از قبيل جوشكاري سايشي9، جوشكاري انفجاري10  و جوشكاري عمودي11 شده است كه هم اكنون مطالب قابل قبول و كافي در اين زمينه براي ارائه وجود ندارد.

 

 

 

×     گستره ي پيشرفت هاي آينده

 

جوشكاري قوس فلزي دستي مرطوب همچنان براي نوسازي و احياء سازه هاي زير آبي مورد استفاده قرار مي گيرد اما كيفيت آن كافي نبوده و مستعد شكست هيدروژني مي باشداز اين رو جوشكاري هاي بيش فشار خشك كيفيت بهتري نسبت به جوشكاري هاي مرطوب دارند.امروزه گرايش و رويه ميل به سوي اتوماسيون دارد.THOR-1 12 يا ربات تحت كنترل مدارِ بيش فشار كه از گاز بي اثر تنگستن استفاده مي كند، توسعه بخشيده شد تا در جاهايي كه غواص عمليات لوله كشي و نصب خط لوله  را انجام مي دهد، بقيه پروسه كار را بر عهده گيرد              

 

 

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

 

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

 

 

 

کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است:

 

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

 

2- جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن

 

3- ورقهای نازک(زیر1mm)

 

 

 

مزایای TIG :

 

1- بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی آید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.

 

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

 

3- امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.

 

 

 

انواع الکترودها در TIG :

 

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

 

2- الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد الف-1% توریوم دار که قرمز رنگ است ب-2% توریم دار که زرد رنگ می باشد.

 

3- الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.

 

4- الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.

 

5- الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.

 

این دو نوع آخر جدیدا در بازار آمده اند.

 

 

 

چند نکته در مورد مزایای تنگستن:

 

1- افزایش عمر الکترود

 

2- سهولت در خروج الکترونها در جریان DC

 

3- ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند

 

4- شروع قوس راحت تر است.

 

 

 

نوع قطبیت مناسب در جوشکاری TIG :

 

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

 

جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن

 

 

 

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بيست و هشتم ارديبهشت 1384ساعت 3:22  توسط یونس عسکری  |  5 نظر

جوشکاری فولادهای ضد زنگ و ضد خوردگی

 

خصلت اصلی فولادهای استنلس مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از 12% موید همین مطلب است).نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمیتواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند.ولی با حضور کرم میتواند تا حد زیادی این وظیفه را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی نیکل تسهیل ایجاد فاز آستنیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.

 

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

 

 

 

1-فولادهای ضد زنگ

 

کرم و کربن عناصر اصلی اینگونه از فولادها را تشکیل میدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از 04/0درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر 13 و 17و 20درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دستیابی به استحکام کششی منایب و عملیات مکانیکی مورد نظر فراهم میشود.

 

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

 

الف-فولادهای کرم دار-فریتی(12 تا 18 درصد کرم -1/0درصد کربن)

 

ب- فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(12 تا 14 درصد کرم -08/0 تا 12/0 درصد کربن)

 

ج-فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(12 تا 18 درصد کرم و بیش از 3/0 درصد کربن)

 

د- فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(12 تا 18 درصد کرم -15/0 تا 20/0 درصد کربن)

 

 

 

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

 

 

 

تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان میدهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی میشود که نمیتوان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب میکند و در مرز دانه های فریت باعث شکنندگی و کاهش شىيى مقاومت به ضربه فلؤ جوش ميشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با 19 درصد کرم و 9 درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل میشود دارای خاصیت آستنیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل میشود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولددهای ضدزنگ فریتی میباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتیکه اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا 18 درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه کردن فلز جوش دارد.

 

بعلت رابطه گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش 200تا 300 درجه سانتیگراد باید به کار رود.

 

پس گرمایش در حدود 700 تا 800 درجه سانتیگراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود میدهد.

 

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

 

اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با 12 تا 14 درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. میدانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز شکننده مارتنزیتی میشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا 300 تا 350 درجه پیش گرم میشود.درجه حرارت بین پاسی(Inter pass) 300 درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای 700 تا 760 درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش مسشود و خطر شکنندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع میکند.

 

فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام میپذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با 12 تا 14 درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از 25/0درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت میشود.از اینرو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد میتوان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم 750 تا 800 توصیه میشود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثسر منفی در مقاومت به خوردگی شود.

 

آنیلینگ در حرارتی بین650 تا 650 درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود.

 

 

 

2-فولادهای مقاوم به خوردگی

 

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

 

 

 

الف-ضریب هدایت حرارتی کم.

 

ب- ضریب انبساط حرارتی زیاد.

 

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

 

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

 

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

 

 

 

دوستانیکه احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقیقی نداشتند کاملا حق دارند و پیشنهاد میکنم به کتب و منابع معتبر برای فهم بهتر مطلب مراجعه کنند. و فرصت بهتر پرداختن به این مطالب مهم فعلا در توان بنده نیست.

 

 

 

3-فولادهای مقاوم به حرارت

 

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

 

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

 

در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیشگرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا 100 تا 300 درجه پیش گرم و در 750 درجه هم پس گرم و آنیل میکنند.علت اینکار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ است.

 

قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم 700تا800 درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.

 

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

 

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بيست و هشتم ارديبهشت 1384ساعت 2:38  توسط یونس عسکری  |  2 نظر

پیچیدگی (distortion )

پیچیدگیDistortion

 

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

 

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

 

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

 

 

 

ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول 20 متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق جوش 2-3میلیمتر بیشتر شود.بعد از انجام اینکارکاهش 27میلیمتری در قطعه بوجود آمد. واین یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد وایرادات بعدی نمایان شود.

 

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

 

 

 

بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:

 

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

 

2- حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.

 

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

 

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

 

5- ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.

 

6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بیشتر نمود دارد.

 

7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی

 

8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضا مصالح جوش را در اطاف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.

 

9- بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

 

 

 

عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بيست و هشتم ارديبهشت 1384ساعت 2:27  توسط یونس عسکری  |  3 نظر

جوشکاری با گاز یا شعله

 

 

جوشکاری با گاز 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 لایه 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.Zوسيع است .

 

قطعات بالاتر از 5/2میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بااین روش جوش نمیدهند.

 

 

 

حال می پردازیم به چگونگی تامین حرارت در این فرایند

 

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

 

حرارت توسط جابجایی و تشعشع به كار منتقل مي شود.قدرت جابجایی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغببر 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 کهوارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود.بنابراین 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 کخمقدار 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 شاملسیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولدگاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مسعل جوشکاری است.

 

استیلن با فرمول C2H2 و بوی بد در فشار بالا ناپایدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعایت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدودpsi 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 5مترمکعب 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 یطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی کند.

 

 

 

رگولاتورها(تنظیم کننده های فشار) هم دارای انواع گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند.رگولاتورها دارای دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ای و دومرحله 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 ایجاد کند.

 

اجزا مشعل: الف-شیرهای تنظیم گاز سوختنی و اکسیژن ب-دسته مشعل ج-لوله اختلاط د-نازل

 

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

 

 

 

در انتها یادآور می شود مطالب بسیار زیادی در این خصوص وجود داشت که بدلیل عدم امکان نمایش تصاویر که عمدتا اسکن هم نشده اند بیش از این به شرح و توضیح آنها نپرداختم.از جمله این مطالب شناسایی نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود.یا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نمای شماتیک و ... .

 

اما هیچکدام از این مطالب و عکسها جایگزین چند ساعت تمرین عملی در کارگاه نیست

 

 

پي نوشت:

 

  1. Van der Willigen

 

  1. Manual Metal Arc Welding (MMA)

 

  1. American Welding Society (AWS)

                             خشك نگه داشتن محفظه تحت فشار زياد

بار(Bar) واحد فشار بوده و هر يك بار برابر با يك ميليون dynes در سانتيمتر مربع است.

 

  1. Environmental Control System (ECS)

 

  1. Non-Destructive Testing (NDT)

 

  1. Heat Affected Zone (HAZ)

 

  1. Friction Welding

 

  1. Explosive Welding

 

  1. Stud Welding

 

  1. THOR – 1 (TIG Hyperbaric Orbital Robot)

 

اين مفاله برگرفته از سايت MRfiee.5u.com  مي باشد 

تماس با تانکر سازی رستاک

تانکر سازی رستاک
تهران, جاده ساوه, کیلومتر 6 روبروی صنایع غذایی همدانیان خ سفالگری جنب بن بست آهنگر
تلفن همراه:
09121051031
09391051031
09104700363(تلگرام)
(برادران کردکندی)
برای مشاهده نقشه کلیک کنید
وب سایت:
ایمیل: info(at)rastak-tanker.ir
ایمیل: rastak-tanker(at)gmail.com
ساعت کاری: تانکر سازی رستاک سازنده تانکر هوایی و زمینی
5.0امتیاز از 7 دیدگاه

شبکه های اجتماعی: لینکدین - گوگل پلاس -