جوشکاری اکسی استیلن یا جوشکاری گاز چیست؟ [کاربرد + تجهیزات]

انواع فرآیندهای جوشکاری برای ذوب فلز با یکدیگر وجود دارد. از جوشکاری با الکترود دستی (SMAW) گرفته تا جوشکاری با سیم توپر (GMAW یا MIG-MAG)، جوشکاری با الکترود تنگستن (GTAW یا TIG)، جوشکاری زیرپودری (SAW) و… هر فرآیند جوشکاری بسته به محیط و نوع موادی که جوش داده می شود، هدف خاصی را انجام می دهد. جوشکاری اکسی استیلن نوع دیگری از جوشکاری است.

یکی از متداول ترین کاربردهای گاز استیلن، جوش اکسی استیلن، جوش اکسی یا جوش گاز است. در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن از ترکیبی از اکسیژن و گاز استیلن در نسبت تأیید شده برای ایجاد شعله با دمای بالا استفاده می شود. در واقع، در این فرآیند به ترتیب از گازهای سوخت و اکسیژن برای جوشکاری و برش فلزات استفاده می شود.

جوشکاری اکسی استیلن که بطور رایج جوشکاری گاز نیز نامیده می شود، فرایندی است که بر مبنای احتراق اکسیژن و استیلن شکل می گیرد. زمانی که نسبت مشخص و درستی از استیلن و اکسیژن در مشعل یا محفظه لوله با یکدیگر ترکیب می شود، شعله بسیار داغی با دمای حدود 3200 درجه سانتی گراد شکل می گیرد که از آن برای ذوب مواد در جوشکاری استفاده می شود. فرایند شیمیایی شعله اکسی استیلن با تغییر میزان اکسیژن و استیلن قابل تنظیم است.

جوشکاری اکسی استیلین، جوشکاری گاز یا جوشکاری با استفاده از شعله (OFW) چیست؟

جوشکاری اکسی استیلن (به انگلیسی: oxy-acetylene welding) که به عنوان جوشکاری با سوخت اکسی (oxy-fuel welding) یا جوشکاری OA نیز شناخته می شود، فرآیندی است که بر احتراق اکسیژن و گاز سوختی که معمولاً استیلن است، متکی می باشد. ممکن است شنیده باشید که به این نوع جوش، جوشکاری گاز (gas welding) نیز می گویند.

دو مهندس فرانسوی به نام های ادموند فوشه و چارلز پیکار دین (Edmond Fouche و Charles Picardin) در سال 1903 این روش جوشکاری را اختراع کردند. در روزهای اولیه جوشکاری، از جوشکاری با سوخت اکسی برای جوشکاری صفحات ضخیم استفاده می شد. اما امروزه تقریباً به طور انحصاری از این جوشکاری بر روی فلزات نازک استفاده می شود.

همچنین می توانید از جوشکاری با سوخت اکسی برای کارهای گرمایشی مانند آزاد کردن پیچ و مهره های یخ زده، گرم کردن ذخایر سنگین برای کارهای خمشی و لحیم کاری نرم استفاده کنید. برخی از فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی مانند GTAW، فرآیند جوشکاری با سوخت اکسی را بر روی فلزات نازک به کار می برند.

جوشکاری اکسی استیلن یک فرآیند جوشکاری انعطاف پذیر است و این امر، آن را به گزینه ای عالی برای جوشکاران آماتور و پاره وقت تبدیل می کند. تجهیزات جوش اکسی استیلن نیز قابل حمل بوده و استفاده از آنها آسان است. در واقع، شعله اکسی استیلن در دمای 6000 درجه فارنهایت می سوزد و تنها شعله گازی است که برای ذوب تمام فلزات تجاری به اندازه کافی داغ است. جوشکاری اکسی استیلن در مفهوم ساده است: دو قطعه فلز به هم نزدیک می شوند و لبه های لمس کننده توسط شعله با یا بدون افزودن میله فیلر ( filler rod) ذوب می شوند.

تفاوت اصلی بین جوش اکسی استیلن و سایر انواع جوش چیست؟

تفاوت اصلی بین جوشکاری با سوخت اکسی و انواع جوشکاری قوس الکتریکی مانندSMAW، FCAW، GMAW  و GTAW در منبع حرارت است. در جوشکاری با سوخت اکسی از شعله که دمای آن تا 6000 درجه فارنهایت می رسد، به عنوان منبع گرما استفاده می شود. جوشکاری قوس الکتریکی (Arc welding) از الکتریسیته به عنوان منبع گرما استفاده می‌کند که دمای آن تقریباً به 10000 فارنهایت می‌رسد. در هر صورت هنگام جوشکاری در هر نوع دمای سوزان، باید خیلی مراقب بود و از تجهیزات مناسب ایمنی استفاده کرد.

معایب و مزایای جوشکاری اکسی استیلن

گفتیم که جوشکاری گاز یک فرآیند جوشکاری ذوبی است که در آن گرمای جوشکاری از احتراق اکسیژن و مقداری گاز سوختی به دست می آید. گاز سوخت ممکن است استیلن، هیدروژن، پروپان یا بوتان باشد. برای درک بهتر این موضوع در این قسمت می خواهیم در مورد مزایا و معایب جوشکاری گازی بحث کنیم.

مزایا و معایب جوشکاری گاز

مزایا

• یادگیری جوشکاری اکسی استیلن از جمله نحوه کنترل مشعل و شعله راحت است.
• در صورت وجود تهویه، جوشکاری را می توان در فضای باز انجام داد.
• تجهیزات آن از نظر اقتصادی به صرفه و ارزان تر از سایر انواع جوشکاری مثل جوشکاری TIG است و سرمایه کمی برای هزینه کرد نیاز دارد. در واقع، هزینه و نگهداری تجهیزات جوش گازی در مقایسه با سایر فرآیندهای جوشکاری پایین است.
•  نیاز به برق نداشته و به راحتی قابل نگهداری و تعمیر است.
• می توان از آن برای پروژه ها و تعمیرات خانگی استفاده کرد. از این جوشکاری می توان برای برش فلزات استفاده کرد، در نتیجه برای کارهایی مثل برش و تعمیرات میله های دوش حمام یا برش وسال خانگکی فلزی بسیار مناسب است.
• از آنجایی که منبع گرما و همچنین فلز پرکننده جدا هستند، جوشکار کنترل کاملی بر میزان رسوب فلز پرکننده دارد.
• با استفاده از تجهیزات ان می توان تکه های بزرگی از فلز را با شعله برش داد.
• جوشکار کنترل قابل توجهی بر دمای فلز در برخی از مناطق جوش دارد.
• تجهیزات آن همه کاره، کم هزینه و معمولا قابل حمل هستند و تجهیزات قابل حمل تری نسبت به انواع دیگر جوشکاری دارد.
• هزینه های مصرفی کمی دارد.
• به صورت دستی یا مکانیزه قابل استفاده است.
• می توان از آن برای برش قطعات ضخیم استفاده کرد.
• تجهیزات OA همچنین می توانند برای  برش شعله ای قطعات بزرگ از مواد استفاده شوند.

معایب

• در درجه اول به فولادهای ملایم و کم آلیاژ محدود می شود.
• برای برخی فلزات منالسب نیست زیرا خروجی گرمای کافی برای ذوب آن فلزات ندارد.
• برای فولادهای ضد زنگ و آلومینیوم کمتر مناسب است.
• کیفیت برشکاری و جوشکاری، تحت تأثیر پارامترها و وضعیت نازل مشعل و سطح صفحه قرار می گیرد.
• خود جوشکاری اکسی استیلن خطرناک نیست، اما تجهیزات آن می توانند خطرناک باشند. مثلا مشعل، کار جوشکاری را راحت می کند اما اگر در طول پروژه اتفاق ناخوشایندی پیش بیاید مثل نشت یا بیش از حد گرم شدن سیلندر، می تواند بسیار خطرناک باشد و آسیب جدی به جوشکار و محیط اطراف وارد کند.
• تجهیزات این نوع جوشکاری بزرگ، حجیم و دست و پا گیر بوده، در نتیجه انتقال و جابجایی آنها بسیار سخت است.

آشنایی کامل با تجهیزات اکسی استیلن

تجهیزات جوشکاری اکسی استیلن معمولی و نکات ایمنی هنگام استفاده از آنها

تجهیزات اولیه جوشکاری با سوخت اکسی شامل موارد زیر است:

• کپسول ها یا سیلندرها (Cylinders)

در بیشتر صنایع ساخت، سیلندرهای استیلن یکی از تجهیزات رایج است. درک فشار ذخیره سازی مناسب، رفتار استیلن، نحوه ذخیره آن در داخل سیلندر، نحوه کارکرد ایمن سیلندر و غیره برای ایمنی کلی پرسنل و تجهیزات مهم است. برای فرآیند جوشکاری گاز اکسی، این سیلندرها در سه ظرفیت 60، 100 و 300 فوت مکعب وجود دارند.

استیلن به عنوان یک موجودیت واحد در داخل سیلندر ذخیره نمی شود. سیلندر با مواد متخلخل مانند آجر خرد شده، زغال چوب، چوب بالسا و غیره پر شده است. روی مواد متخلخل، استون به مقدار زیاد اضافه می شود تا زمانی که مواد متخلخل تا حدود 40 درصد اشباع شود. اَسِتون، استیلن را جذب می کند و در طول ذخیره سازی آن را تثبیت می کند. این ماده متخلخل مانند اسفنجی عمل می کند که استون را جذب می کند و به نوبه خود استیلن را جذب می کند.

فشار ذخیره سازی استیلن در سیلندرها زیر 15 psi (103 کیلو پاسکال) نگه داشته می شود، زیرا بالاتر از این فشار، گاز ناپایدار می شود. شوک یا قرار گرفتن ناگهانی در معرض گرما می تواند باعث انفجار سیلندر شود. بنابراین، سیلندرهای پر شده باید به اندازه کافی دور از کوره، عملیات هایی که مستلزم شعله باز یا جرقه های ناشی از جوشکاری یا مشعل برش می باشند، نگهداری شوند.

سیلندر باید در حالت عمودی نگهداری شود و باید مراقب بود که بی جهت با اجسام دیگر یا زمین برخورد نکند. در حین بارگیری یا تخلیه از وسیله نقلیه، سیلندر نباید کشیده شود، غلت بخورد یا از طرفین خود بلغزد. همچنین در حین ذخیره سازی و در حین عملیات جوش یا برش، سیلندر باید محکم بسته شود تا نیفتد.

هنگامی که گاز در حین جوشکاری یا برش از سیلندر خارج می شود، سرعت کشش نباید از 1/7 ظرفیت سیلندر در ساعت تجاوز کند. به عنوان مثال، اگر سیلندر حاوی 300 فوت مکعب استیلن باشد، سرعت کشش نباید از حدود 40 فوت مکعب در ساعت تجاوز کند. این امر برای جلوگیری از بیرون کشیدن استون از سیلندر، که می تواند کیفیت جوش را به شدت مختل کند، ضروری است. در صورت نیاز به نرخ بالاتری برای تأمین گاز، باید از سیلندرهای متعدد استفاده شود و تامین گاز از طریق یک منیفولد انجام شود.

• رگلاتورها یا تنظیم کننده ها (Regulators)

به علت بالا بودن فشار گاز در داخل کپسول ها، جریان گاز باید کنترل شود تا بتوان از آن برای مصارف جوشکار اکسی استیلن استفاده کرد. در واقع، گازهای ذخیره شده در سیلندرهای گاز مورد استفاده برای جوشکاری اکسی استیلن در اصل فشار بسیار بالایی دارند و نمی توان مستقیماً از آنها استفاده کرد. در اینجا، رگولاتورهای اکسیژن و استیلن نقش مهمی در کاهش این فشار به فشار کاری دارند.

این رگولاتورها امکان حفظ فشار دلخواه ثابت در نقطه تحویل در حجم ثابت را فراهم می کنند. یعنی وظیفه رگولاتورهای فشار شکن هم این است که فشارِ بالا را می گیرند و آن را به فشار کاری کمتر کاهش می دهند. بعلاوه با جلوگیری از نوسانات فشار گاز، باعث می شوند میزان فشار گاز در هنگام جوشکاری ثابت بماند. این رگلاتورها دو فشارسنج در دو طرف چپ و راست دارند که به ترتیب فشار داخلی و خروجی کپسول را نشان می دهند.

رگولاتورهای اکسی استیلن یک ویژگی ایمنی هستند که با تمام تجهیزات جوشکاری گاز اکسی سوخت هماهنگ باشد. از اینرو رگولاتور باید از یک برند معتبر باشد زیرا یک تنظیم کننده با کیفیت پایین نه تنها کیفیت کار در حال انجام را پایین می آورد، بلکه ایمنی اپراتوری که با تجهیزات کار می کند را نیز به خطر می اندازد.

• شیلنگ ها (Hoses)

به طور کلی، شیلنگ یک لوله لاستیکی با تقویت‌کننده‌های ابریشم مصنوعی است که با لایه دیگری از لاستیک پوشانده شده است. شیلنگ جوش اکسی استیلن، سیلندرهای گاز را به مشعل جوش متصل می کند. در واقع شیلنگ کانالی است که گازهای اکسیژن و استیلن را از سیلندرهای مربوطه به مشعل جوش منتقل می کند. یعنی یک شیلنگ غیرمتخلخل برای انتقال اکسیژن و گاز سوخت به مشعل استفاده می شود.

فشار در یک سیلندر اکسیژن می تواند تا 2200 psi (15169 کیلو پاسکال) باشد که باید به فشار کاری 1 تا 25 psi (6.90 تا 172.38 کیلو پاسکال) کاهش یابد. فشار سیلندر استیلن می تواند تا 250 psi (1724 کیلو پاسکال) باشد، که باید تا فشار کاری کمتر از 15 psi کاهش یابد. شیلنگ باید توانایی تحمل این فشارها را داشته باشد.

استیلن یک گاز انفجاری در غلظت های بالا است. بنابراین شیلنگ ها باید گازها را بدون نشتی منتقل کنند، در غیر این صورت ممکن است حوادث ناگوار رخ دهد. بر این اساس، شیلنگ باید غیر متخلخل باشد. شیلنگ همچنین باید بتواند شرایط نامعقول کف مغازه را تحمل کند، باید قوی و در عین حال انعطاف پذیر باشد.

شیلنگ باید از مواد مقاوم در برابر آتش ساخته شود. لاستیک مورد استفاده در ساخت شیلنگ از نظر شیمیایی برای از بین بردن گوگرد آزاد به منظور جلوگیری از احتراق احتمالی، عمل آوری می شود. همچنین، شیلنگ باید برای کار در شرایط آفتابی مناسب باشد و نباید در اثر قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور خورشید آسیب ببیند. برای جلوگیری از نصب یا راه اندازی اشتباه شیلنگ، شیلنگ اکسیژن معمولا سبز و شیلنگ گاز سوخت معمولا قرمز است.

• اتصالات شیلنگ (Hose fittings)

شیلنگ های اکسیژن دارای اتصالات رزوه ای در سمت راست هستند. شیلنگ های گاز سوخت دارای اتصالات رزوه ای در سمت چپ هستند. اتصالات شیلنگ پس از سفت شدن نباید نشتی داشته باشد. فلاش برقگیرهای نصب شده روی رگولاتور و مشعل باید روی شیلنگ های اکسیژن و شیلنگ های سوخت استفاده شود. برقگیرهای فلاش نصب شده بر روی رگولاتور از ورود فلاش بک ها و برگشت های معکوس به شیلنگ ها و احتمالاً سیلندرها جلوگیری می کند.

• شیرهای ایمنی (Safety valves)

شیرهای ایمنی جریان گاز را در یک جهت نگه می دارند و از برگشت گاز به خط یا سیلندر اشتباه جلوگیری می کنند. همچنین احتمال فلاش بک را کاهش می دهند.

• مشعل ها (Torches)

مشعل یا تورچ جوشکاری اکسی استیلن جزء حیاتی تجهیزات اکسی استیلن است. به طور کلی، گاز از دو سیلندر گاز (یکی برای استیلن و دیگری برای اکسیژن) دریافت می شود، آنها را مخلوط می کند و آنها را به نقطه شعله می رساند. ساخت قوی و دقیق مشعل جوش اکسی استیلن برای به دست آوردن یک جوش با کیفیت و برای ایمنی پرسنل و تجهیزات مهم است. در ضمن یادتان باشد که جوشکاری مشعل و یادگیری اصول اولیه آن اولین قدم در کارآیی با انواع مختلف جوشکاری است.

مشعل ها ممکن است در طراحی متفاوت باشند، اما همه برای کنترل کامل شعله ساخته شده اند. مشعل از دسته ای تشکیل شده است که جوشکار هنگام جوشکاری آن را می گیرد. دو نوک ورودی گاز در انتهای عقب موجود است که برای اتصال شیلنگ های گاز از سیلندرهای گاز استفاده می شود. یک محفظه ترکیب یا اختلاط بعد از دسته قرار دارند که در آن محفظه، استیلن و اکسیژن با هم مخلوط می شوند. دو لوله هم گازها را از شیلنگ ها به محفظه اختلاط می رساند.

مشعل های جوشکاری اکسی استیلن عمدتاً به دو نوع دسته بندی می شوند: یکی نوع کم فشار است که به آن نوع انژکتوری (injector type) نیز گفته می شود. نوع دوم مشعل جوشکاری با سوخت اکسی، نوع فشار برابر است.

در مشعل فشار کم، فشار استیلن زیر 1 psi (6.89 کیلو پاسکال) نگه داشته می شود. اکسیژن به شکل یک جت فشار بالا وارد می شود که اثر مکش ایجاد می کند و مقدار مورد نیاز استیلن را جذب می کند. میکسر در مشعل طوری طراحی شده است که بر اساس اصل انژکتور کار کند. اگر تغییری در سرعت جریان اکسیژن وجود داشته باشد، تغییر متناسبی در سرعت جریان استیلن ایجاد می کند، به طوری که نسبت دو گاز ثابت می ماند.

مشعل فشار برابر، همانطور که از نام آن پیداست با فشار یکسانی برای اکسیژن و استیلن فعالیت می کند. این فشار از 1 psi تا 15 psi (6.89 کیلو پاسکال تا 103.5 کیلو پاسکال) متغیر است. این نوع مشعل پرکاربردتر است، زیرا مزایای خاصی نسبت به مشعل نوع انژکتوری دارد. در این نوع مشعل، جوشکار می تواند سرعت جریان هر دو گاز را به راحتی تنظیم کند. احتمال وقوع فلاش بک نیز در این نوع کمتر است.

• نوک ها و میکسرهای مشعل (Torch Tips and Mixers)

نوک مشعل، روزنه ای است که از طریق آن مخلوط اکسیژن و استیلن از مشعل خارج می شود و شعله در نوک آن ایجاد می شود. بر این اساس، نوک از مس الکترولیتی یا 95٪ مس و 5٪ تلوریم ساخته شده است. نوک ممکن است بر اساس نوع و ساختار آن دارای یک سوراخ منفرد یا چندین روزنه باشد.

قطر دهانه (های) نوک به نوع شعله و حرارت ورودی بستگی دارد. اندازه های نوک بر اساس سیستمی که توسط سازنده مشعل طراحی شده است با اعداد مشخص می شوند. به طور کلی، عدد کوچکتر نشان دهنده قطر دهانه کوچکتر است.

از آنجایی که یک سیستم استاندارد صنعتی برای شناسایی اندازه های نوک وجود ندارد، جوشکاران باید بر اندازه های مختلف نوک تسلط داشته باشند. اندازه نوک با اندازه های مته شماره گذاری شده قابل مقایسه است. چند مجموعه مشعل وجود دارد که در آن هر نوک محفظه اختلاط خاص خود را دارد.

میکسرهای مشعل برای اندازه های مختلف نوک ساخته شده اند. میکسر با نوکی که برای آن تعیین شده است، مونتاژ می شود و سپس مجموعه روی دسته مشعل پیچ می شود. میکسر جهانی، واحدی است که می تواند به نوک هایی با اندازه های مختلف متصل شود.

انواع شعله در جوشکاری اکسی استیلن

در این قسمت از مقاله در مورد انواع شعله های جوشکاری اکسی استیلن، نحوه تشخیص آنها از روی ظاهر، روشن کردن مشعل استیلن برای به دست آوردن شعله و دمای مشاهده شده در قسمت های مختلف شعله بحث خواهیم کرد. بعداً هر نوع شعله را با جزئیات، مورد بحث قرار می هیم، از جمله اینکه چه تنظیماتی باید انجام شود تا نوع خاصی از شعله به دست آید.

اکسیژن و گاز سوخت در محفظه اختلاط مشعل جوشکاری گاز اکسیژن مخلوط می شوند. سپس این مخلوط از طریق نوک مشعل خارج می شود و می تواند توسط جوشکار در محل مورد نظر اعمال شود. نوک مشعل بسته به حجم گازهایی که باید تحویل داده شود، در اندازه های مختلفی تولید می شود. شعله ای که در نوک برای ما قابل مشاهده است دارای مناطق مختلفی است. مخروط داخلی دارای شعله آبی رنگی است. گاهی اوقات به این مخروط فلر کاری نیز می گویند. برای انتقال حرارت موثر، این فلر کاری باید نزدیک به قطعه کار در حال جوش قرار گیرد. شعله گاهی پر سر و صدا یا گاهی صاف و آرام است که بستگی به سرعت جریان گازهای صادر شده از نوک دارد. سختی یا نرمی شعله به سرعت جریان گازها بستگی دارد که باید تقریباً متناسب با اندازه نوک باشد.

چگونه شعله را شناسایی کنیم؟

تشخیص شعله با نگاه کردن به آن آسان است. هنگامی که مشعل با فندک یا شعله پیلوت روشن می شود، می توان مناطق مختلفی را در شعله مشاهده کرد. شعله کاهنده را می توان با وجود یک امتداد “پر” مخروط داخلی شناسایی کرد. با افزایش نسبت استیلن یا کاهش نسبت اکسیژن، طول پر افزایش می یابد.

وقتی پر بزرگ است نشان می دهد که مخلوط گازها دارای درصد بالایی استیلن است. با کاهش استیلن یا افزایش اکسیژن، طول پر کاهش می یابد. هنگامی که پر کاملاً ناپدید شود، شعله خنثی نامیده می شود.

انواع شعله در جوشکاری گاز

در واقع سه نوع شعله اصلی در جوشکاری اکسی استیلن وجود دارد:

خنثی یا متعادل (neutral or balanced)

این نوع شعله، شعله ای است که بیشتر در اتاق فلزکاری استفاده می کنید. به آن خنثی می گویند زیرا در حین جوشکاری هیچ اثر شیمیایی روی فلز ندارد. شعله خنثی زمانی تولید می شود که از اکسیژن و استیلن به نسبت 1:1 استفاده شود. مقداری اکسیژن از جو گرفته می شود تا احتراق کامل شود. شعله خنثی پرکاربردترین شعله در جوشکاری استیلن و همچنین برشکاری است. مشخصه آن یک مخروط روشن، مشخص و روشن در ناحیه داخلی شعله است.

برای به دست آوردن شعله خنثی، با شعله استیلن اضافی شروع کنید که به راحتی با وجود پر استیلن قابل تشخیص است. سپس به آرامی جریان اکسیژن را افزایش دهید (یا جریان استیلن را کاهش دهید)، به طوری که پر کوتاه شود و سپس به طور کامل ناپدید شود. هنگامی که پر به طور کامل ناپدید می شود، شعله خنثی شده است.برای شعله کاملاً خنثی، نباید در انتهای مخروط داخلی هیچ جریان سفید رنگی وجود داشته باشد.

در شعله خنثی در جوشکاری اکسی استیلن، دما در نوک مخروط داخلی 5850 درجه فارنهایت (3232 درجه سانتیگراد) است. دما در انتهای غلاف بیرونی، 2300 درجه سانتیگراد (1260 درجه سانتیگراد) و به طور قابل ملاحظه ای کمتر است. یک جوشکار ماهر از این دما در حین جوشکاری به نفع خود استفاده می کند.

کربورکننده یا استیلن اضافی (carburizing or excess acetylene)

هنگامی که نسبت استیلن در مقایسه با اکسیژن زیاد باشد، شعله حاصل را شعله کاهنده می نامند. استیلن اضافی نیز ممکن است باعث ورود کربن به فلز جوش شود، از این رو به این شعله شعله کربور کننده نیز می گویند. مشخصه شعله کربورکننده وجود پر آویزان از مخروط داخلی است. اگر استیلن اضافی وجود داشته باشد، شعله آبی مایل به سفید (بزرگتر از شعله آبی) خواهد بود. این شعله حاوی ذرات سفید کربن داغ است که ممکن است در حین جوشکاری حل شوند. این شعله “کاهنده” اکسیژن را از اکسیدهای آهن در فولاد حذف می کند.

برای به دست آوردن این شعله ابتدا شعله را خنثی کنید. سپس به آرامی دریچه استیلن روی مشعل را باز کنید تا پر استیلن (که به آن استریمر نیز گفته می شود) در انتهای مخروط داخلی نمایان شود. طول این پر نشان دهنده استیلن اضافی است. برای کارهای جوشکاری طول این پر نباید از نصف طول مخروط داخلی بیشتر شود.

تشخیص شعله کاهنده آسان است زیرا دارای سه ناحیه است: یک مخروط داخلی سفید مایل به آبی، یک پر میانی سفید، و یک پوشش آبی روشن با شعله بیرونی. دمای نوک مخروط داخلی حدود 5700 درجه فارنهایت (3149 درجه سانتیگراد) است. استفاده از شعله شدید کاهنده برای جوشکاری توصیه نمی شود چون نه تنها کربن را در فلز جوش وارد می کند، بلکه باعث عمل جوش در فلز مذاب می شود. فلز جوش حاوی کربن اضافی شکننده است و در معرض ترک خوردن است.

گاهی اوقات از شعله کمی کاهنده برای جوشکاری پشتی برخی از فلزات استفاده می شود. این شعله برای جوشکاری فولاد با کربن بالا و آلیاژهای فلزات غیرآهنی مانند نیکل، مونل و غیره مفید است. همچنین در عملیات لحیم کاری نقره و لحیم کاری نرم استفاده می شود.

 اکسید کننده یا اکسیژن اضافی (oxidizing or excess oxygen)

شعله اکسید کننده زمانی حاصل می شود که نسبت اکسیژن در مقایسه با استیلن زیاد باشد. برای به دست آوردن این نوع شعله ابتدا شعله را خنثی کنید. سپس به آرامی دریچه اکسیژن روی مشعل را باز کنید تا مخروط داخلی به مقدار دلخواه کوتاه شود. مخروط داخلی، کوتاه، نوک تیز و کمی بنفش است. صدای خش خش یک ویژگی مشخصه شعله اکسید کننده است. درجه حرارت در نوک مخروط داخلی بالاترین درجه حرارت در بین سه شعله یعنی در حدود 6300 درجه فارنهایت (3482 درجه سانتیگراد) است.

از این نوع شعله نیز برای جوشکاری استفاده زیادی نمی شود، زیرا تمایل به اکسید شدن فلز دارد. هنگامی که از شعله اکسید کننده برای جوشکاری فولاد استفاده می شود، جرقه ایجاد می کند و باعث کف شدن فلز می شود. این نشان می دهد که اکسیداسیون فلز در حال انجام است. به همین دلیل شعله اکسید کننده گزینه مناسبی برای کار جوشکاری نیست. با این حال، برای جوشکاری برخی از فلزات خاص استفاده می شود.

گفتیم که شعله اکسید کننده برای جوشکاری مناسب نیست زیرا باعث اکسیداسیون فلز می شود. فلز جوش حاصل دارای تخلخل بوده و شکننده خواهد بود. با این حال از شعله کمی اکسید کننده برای لحیم کاری فولاد و چدن استفاده می شود. همچنین برای جوشکاری برنج یا برنز استفاده می شود. نسبت اکسیژن به استیلن معمولاً برای لحیم کاری فولاد بین 1.1-1.2:1 متغیر است. نسبت مناسب را باید با مشاهده رفتار شعله روی فلز جوش به دست آورد.

نحوه روشن کردن مشعل در جوشکاری اکسی استیلن

اولاً مطمئن شوید که پیچ های تنظیم فشار رگولاتور عقب کشیده شده و دریچه های مشعل بسته هستند! از جلوی رگولاتور دور بایستید و دریچه های سیلندر اکسیژن و استیلن را جداگانه و به آرامی باز کنید. دریچه های مشعل را به طور جداگانه باز و بسته کنید و تنظیمات فشار را روی رگولاتورها تنظیم کنید، اهرم برش را فشار داده و در صورت لزوم فشار را تنظیم کنید.

مشعل جوشکاری ممکن است با استفاده از شعله پیلوت یا فندک اصطکاکی روشن شود. هنگام تنظیم فشار روی رگولاتورهای گاز که بر  روی سیلندرهای گاز نصب شده اند و شیرهای روی مشعل جوشکاری باید دستورالعمل های مناسب سازنده رعایت شود.

برای روشن کردن مشعل، پیلوت را باید طوری نگه داشت که شعله از جوشکار، شیلنگ گاز و سیلندرها فاصله داشته باشد. دریچه استیلن روی مشعل را تقریباً به اندازه یک چهارم بچرخانید و با تماس فندک به نوک آن، شعله را بالا ببرید تا مشعل روشن شود.

هنوز هیچ اکسیژنی جریان ندارد و این شعله توسط اکسیژن اتمسفر روشن شده استد. سوخت به طور کامل نمی سوزد. در نتیجه شعله دوده ای را می بینیم. دمای این شعله بسیار کمتر است و برای هر جوشکاری به اندازه کافی خوب نیست.

برای هر کار جوشکاری، اکسیژن باید به طور فعال از طریق مشعل تامین شود. اکسیژنی که از طریق مشعل تآمین می شود، احتراق کامل تری را تضمین می کند که منجر به دماهای بیشتر می شود.

دریچه استیلن روی مشعل باید به آرامی باز شود تا شعله به طور تمیز بسوزد. این شعله استیلن خالص مایل به زرد، بلند و مناسب برای جوشکاری نیست. بنابراین اکنون دریچه اکسیژن روی مشعل باید به آرامی باز شود. اکنون، همانطور که احتراق با درجه تکمیل بیشتر رخ می دهد، شعله ای مایل به آبی را می بینیم. ما همچنین یک مخروط داخلی روشن می بینیم که توسط یک غلاف بیرونی پوشانده شده است. دمای بالای مورد نیاز برای جوشکاری در این مخروط داخلی مایل به آبی، یافت می شود.

نکات و ترفندهای جوشکاری گاز

نحوه اماده شدن برای جوشکاری اکسی استیلن

1. تمام مواد مورد نیاز برای جوشکاری از جمله قطعات، تجهیزات، ابزار، ماسک ایمنی، دستکش و میله فیلر را دم دست داشته باشید.
2. قطعاتی که قرار است جوش داده شوند را تمیز کنید تا هرگونه روغن، زنگ زدگی یا سایر آلودگی ها از بین برود. در صورت نیاز از یک برس سیمی برای از بین بردن هرگونه زنگ زدگی استفاده کنید.
3. قطعات را در جای خود مونتاژ و ثابت کنید. آجرهای سرامیکی،  انبردست، گیره ها و… در یک محفظه فایل در اتاق جوش برای نصب در دسترس هستند.
4. نازلی را که قصد دارید برای جوشکاری استفاده نماید، انتخاب کنید. نازل ها در اندازه های مختلف، از 000 (برای شعله بسیار کوچک که معمولاً برای مواد نازک استفاده می شود) تا 3 (برای شعله بزرگ  که برای مواد ضخیم مورد نیاز است) وجود دارند. نازل های بزرگتر شعله های بزرگتری تولید می کنند و به طور کلی برای مواد ضخیم تر مناسب تر هستند. انتخاب نازل اندازه مناسب، با تجربه بیشتر آسان تر می شود.
5. نازل را تمیز کنید. رسوبات کربن می تواند روی نازل ها ایجاد شود که کیفیت شعله را مختل کرده و باعث ایجاد آتش معکوس می شود. ابزار تمیز کننده دارای یک تیغه پهن با سطح سوهان مانند است که برای تمیز کردن رسوبات کربن در قسمت بیرونی نازل استفاده می شود. از آن برای خراش دادن هرگونه رسوب از سطح صاف نوک استفاده کنید. از فایل های سیم مانند برای تمیز کردن فضای داخلی نازل استفاده کنید. بزرگترین سیمی را که در داخل نازل قرار می گیرد انتخاب کنید و لبه های سوراخ را خراش دهید تا تجمع کربن از بین برود.
6. نازل را با دست به خط تغذیه گاز وصل کنید. نازل و اتصالات شیلنگ هر دو از برنج ساخته شده اند که اگر استفاده نادرستی از آنها شود، به خوبی مقاومت نمی کند.
7. سطوح فشار در مخازن اکسیژن و استیلن را بررسی کنید. در مخزن استیلن باید حداقل psi 50 وجود داشته باشد. مخزن اکسیژن را می توان تا زمانی که کاملاً خالی شود استفاده کرد.

توجه: اکسیژن مورد استفاده در جوشکاری OA حاوی آلاینده هایی است که اگر به مقدار زیاد مصرف شود، می تواند مضر باشد

سوالات متداول

گاز اکسی استیلن چیست؟

استیلن گازی است که به طور گسترده در صنعت جوشکاری و عملیات برشکاری استفاده می شود. استیلن یک هیدروکربن است که هر مولکول آن دارای دو اتم کربن و دو اتم هیدروژن است. اتم های کربن توسط یک پیوند سه گانه به یکدیگر متصل می شوند، در حالی که یک اتم هیدروژن به هر یک از اتم های کربن پیوند دارد.

قیمت دستگاه جوش اکسی استیلن چقدر است؟

انواع مختلفی از دستگاه جوش استیلن اکسی برای نیازهای مختلف جوشکاری مشعل دمنده برای فروش وجود دارد. تجهیزاتی مانند سیلندرهای اکسی استیلن و بطری های اکسی استیلن از جمله برخی از محصولات محبوب در فروش هستند.

کاربرد جوشکاری اکسی استیلن چیست؟

جوشکاری گاز یکی از ارزانترین فرآیندهای جوشکاری است و عموماً در تمام کارهای مقیاس کوچک استفاده می شود. اکسیژن و استیلن دو گاز هستند که حرارت و دمای کافی تولید می کنند که می توان از آنها برای اتصال مواد استفاده کرد. این نوع جوشکاری به طور گسترده ای برای جوشکاری لوله ها و همچنین برای تعمیرات در صنایع استفاده می شود.

هدف اصلی صنایع تولید محصول با کیفیت بهتر با حداقل هزینه است. اتصالات ایجاد شده توسط جوش گازی باید به اندازه کافی قوی باشد که بتواند بارهای وارده بر آن را تحمل کند. مفاصل به دلایل مختلف از کار می افتند. شکست اتصالات یک مشکل پیچیده است و محققان در حال تلاش برای ساخت جوش بهینه هستند. برش فلزات و آلیاژها نیز در بسیاری از صنایع مورد نیاز است که به راحتی با جوش گاز اکسی استیلن قابل انجام است.

انواع شعله های تولید شده در جوشکاری گاز کدامند؟

سه نوع شعله جوشکاری ، می تواند توسط OFW تولید شود . هر یک از آن ها دارای رنگ ، سایز ، و شکل متفاوت است . هر کدام از این سه نوع شعله با ترکیب مشخصی از استیلن و اکسیژن شکل می گیرد. نام های آن ها عبارتند از شعله خنثی، شعله اکسید کننده و شعله کربورینگ.

• کربورینگ: از ترکیبی بیشتری از استیلن نسبت به اکسیژن، این شعله بوجود می آید . برای انجام کارهای لحیم کاری ، لحیم کاری نقره و جوشکاری این نوع شعله مورد استفاده قرار می گیرد.
• خنثی: جوشکاری بطور عمده توسط شعله خنثی انجام می شود . این شعله از ترکیب نسبت برابری از اکسیژن و استیلن بوجود می آید . ذوب با سرعت کم تری توسط این نوع شعله قابل انجام است و مواد به جوش نمی افتند . پاشش های جوش کمی در حین جوشکاری با آن رخ می دهد . جوش های قوی تری با استفاده از آن بوجود می آیند .
• اکسید کننده: همانطور که از نام آن پیداست ، میزان بیشتری اکسیژن و استیلن در آن استفاده می شود . این نوع شعله برای عمل جوشکاری زیاد کاربردی نیست . جوش ضعیف و شکستگی جوش مواردی هستند که ممکن است در استفاده از این نوع شعله بوجود بیایند.

از آنجایی که استیل در دمایی بالاتر از 1500 درجه سانتی گراد ذوب می شود ، مخلوط اکسیژن و استیلن تنها مخلوطی از گازها است که برای جوشکاری استیل مورد استفاده قرار می گیرد . گازهایی مانند پروپان ، هیدروژن و گاز ذغال سنگ ، برای اتصال فلزات با نقطه ذوب پایین تر و غیر آهنی مورد استفاده قرار می گیرند . بیشتر موارد، از آن ها برای لحیم کاری و لحیم کاری نقره استفاده می شود .

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری با استفاده از شعله کدامند؟

تجهیزات اکسی استیلن قابل حمل هستند و کاربری آن ها بسیار آسان است . مخزن گاز مورد استفاده در این جوشکاری محتوی مخلوطی از گاز اکسیژن و استیلن است که تحت فشار در سیلندر ذخیره شده اند. سیلندر ها دارای رگولاتورها و شلنگ های منعطفی هستند که انتهای آن به مشعل متصل است . وسایل ایمنی مانند دریچه شعله بین شلنگ و رگولاتور سیلندر تعبیه شده است . دریچه های شعله از رسیدن شعله های تولید شده بوسیله فلاش بک ها به سیلندر جلوگیری می کند . علت اصلی فلش بک ، عدم تمیزی لوله ها و داغ شدن بیش از حد نازل جوشکاری است .

در هنگام جوشکاری ، اپراتور باید لباس های محافظ بپوشد ماسک جوشکاری بر سر داشته باشد و عینک هایی با رنگ تیره به چشم داشته باشد . اگر شعله قدرت کمی داشته باشد ، قوس الکتریکی بوجود می آید و مقدار کمی اشعه UV نیز متصاعد می شود . عینک های ایمنی همه منظوره محافظت مناسبی در این مواقع ارائه می کنند .

مشخصات عملیاتی جوشکاری اکسی استیلن کدامند؟

عمل جوشکاری با استفاده از شعله اکسی استیلن بر روی سطوح مواد مورد استفاده در جوشکاری ، می تواند طوری تنظیم شود که یک خروجی ، نرم ، سخت یا خشنی ایجاد کند . این خروجی ها متناسب با جریان گازهای مختلف متفاوت است . شعله با شدت زیاد باعث می شود حوضچه جوش مواد مذاب به اطراف بپاشد . از این رو مشعل های جوشکاری ، با سایزهای متفاوت طراحی شده اند که باعث می شوند مقدار حجم دقیقی از شعله از آن ها بیرون بیاید . در نمودار زیر ، رابطه بین ضخامت مواد ، سایز نازل مشعل و سرعت جوشکاری نمایش داده شده است .

تکنیک های جوشکاری اکسی استیلن کدامند؟

هنگام انجام عمل جوشکاری ، مواد فیلر را می توان در قالب میله، برای جوشکاری مورد استفاده قرار داد . تکنیک های پایه ای مورد استفاده در جوشکاری اکسی استیلن ، چرخش به چپ ، چرخش به راست و چرخش به راست همه طرفه است . مورد آخر برای جوشکاری فیله و جوشکاری لب به لب ، در صفحاتی تا ضخامت 5میلی متر مناسب است .

تکنیک چرخش به راست برای کارهایی با ضخامت بالاتر از 5 میلی متر ، در سطوح صاف و موقعیت های افقی – عمودی مورد استفاده قرار می گیرد . متد جوشکاری چرخش به راست همه طرفه ، تغییر یافته تکنیک چرخش به راست است . این مورد برای جوشکاری صفحات استیل در موقعیت های افقی و عمودی مورد استفاده قرار می گیرد . در جوشکاری چرخش به راست ، فرد جوشکار ، نمای کاملی از حوضچه ذوب و قطعه کاری دارد . با استفاده از این جهت در جوشکاری ، جوشکار به راحتی و آزادانه می تواند حرکت کند .

گازهای سوخت اکسی دارای چه نشانه هایی هستند؟

گازهای سوختی تجاری یک ویژگی مشترک دارند. همه آن ها از اکسیژن در ترکیب خود استفاده می کنند. برای اینکه این گازها مناسب عمل جوشکاری باشند، زمانی که با اکسیژن سوخته می شوند، باید نشانه های زیر را داشته باشند:

• دمای شعله بالا
• انتشار شعله با نرخ زیاد
• میزان حرارت کافی
• واکنش شیمیایی کم شعله با مواد پایه و فیلر

از بین دلایل فراوان استفاده از جوشکاری گاز (OFW) توسط افراد جوشکار، دمای عملیاتی بالا و قدرت ذوب رنج زیادی از مواد را می توان نام برد . سایر گازها سوختی مانند گاز MAPP ، پروپیلن ، پروپان ، گاز طبیعی ، و گازهایی بر پایه این نوع گازها ، با اینکه دمای شعله مناسبی تولید می کنند اما نرخ انتشار آن ها پایین است .

چگونه مواد پایه را برای جوشکاری OFW آماده سازیم؟

کثیفی ، روغن و چربی و اکسید ها باعث عمل جوشکاری ناقص می شوند . آلاینده های روی سطوح جوشکاری باید از اطراف و محل جوش مواد پایه پاک شوند . ضخامت مواد پایه در لبه جوش ، نوع آماده سازی جوشکاری را تعیین می کند . صفحات با ضخامت نازک ، به راحتی توسط شعله ذوب می شوند . لبه هایی که به شکل مربع هستند باید به یکدیگر متصل شوند و جوش شوند .

این نوع اتصال برای موادی با ضخامت کم تر از 4.8 میلی متر مناسب است . برای ضخامت های بین 4.8 تا 6.4، وجود یک شیار به منظور تکمیل عملیات لازم است. اما باید از مواد فیلر برای جبران و پر کردن شیار استفاده کرد. برای اتصال ضخامت های بیشتر از 6.4 میلی متر، نیز باید شیار به منظور آماده سازی بهتر و جوش بهتر ایجاد شود . زاویه شیار برای جوشکاری اکسی استیلن ، از 35 تا 45 درجه متفاوت است.

دلایل استفاده از جوشکاری اکسی استیلن کدامند؟

• جوشکاری OFW برای جوشکاری های تعمیراتی و صفحات با ضخامت کم ، جوشکاری لوله ها و لوله های با قطر کم مناسب است.
• فرد جوشکار می تواند کنترل دقیقی بر روی ، میزان دما و مقدار حرارت خروجی از نازل داشته باشد.
• میزان حرارت مورد استفاده مستقل از میزان ماده filler مورد استفاده است.
• OFW برای کار های جوشکاری انجام شده در سطوح مناسب است.
• استفاده از شعله کاهنده می تواند به کاروراسیون سطوح جوش داده شده کمک کند.

محدودیت های جوشکاری با استفاده از شعله کدامند؟

• نرخ رسوب فرایند پایین است.
• جوشکاری قطعات کاری با ضخامت زیاد ، به غیر از کارهای تعمیراتی در مقایسه با فرایند های جوشکاری قوس الکتریکی ، مقرون به صرفه نیست.
• کیفیت جوشکاری به اندازه جوشکاری arc خوب نیست.

در این مقاله به بررسی جوشکاری گاز یا جوشکاری اکسی استیلن پرداختیم. از اینکه با ما همراه بودید متشکریم. منتظر نظرات سازنده شما هستیم .

منابع معتبری که در نوشتن این مقله از آنها بهره گرفته ایم: engineeringchoice.com و acetylenegasplant.com