مقالات

جوشکاری قوسی گاز تنگستن یا ( GTAW ) چیست

جوشکاری قوسی گاز تنگستن یا ( GTAW ) چیست

در بین بسیاری از فرایند های جوشکاری که امروزه استفاده می شوند ، جوشکاری قوسی گاز تنگستن ( gas tungsten arc welding ) یا همان GTAW ، به عنوان چالش بر انگیزترین متد جوشکاری شناخته می شود . این جوشکاری از بقیه فرایند های جوشکاری زمان بیشتری نیاز دارد . البته باید گفت ، زمانی که این فرایند با دقت انجام می شود ، کیفیت جوش و مقاومت بالاتری نسبت به سایر متدهای آسان جوشکاری دارا است . بمنظور جوشکاری موادی مانند استیل ضد زنگ ، مواد غیر آهنی مانند مس ، آلومینیوم و آلیاژهای منگنز ، این نوع جوشکاری توصیه می شود .

یکی از اولین کاربردهای GTAW در صنعت ، استفاده از آن در صنعت هوافضا بود . همچنین صنعت کشتی سازی و دوچرخه سازی نیز خواهان گسترده ، جوشکاری gtaw هستند . صنایعی که آلومینیوم ماده اصلی کار است ، gtaw گزینه خوبی می تواند باشد .

فرایند GTAW به چه صورت است

Gtaw با عنوان ، جوشکاری گاز بی اثر تنگستن (TIG) نیز شناخته می شود . این نوع جوشکاری ، یک روش جوش قوس الکتریکی است که جوش را با استفاده از الکترودهای تنگستن غیر مصرفی تولید می کند . گازهای بی اثری همچون آرگون و هلیوم برای محافظت از منطقه در حال جوش از آلودگی ها استفاده می شوند . در این روش ، پلاسما که از گاز یونیزه شده با درصد بالا و بخار فلز  ساخته شده ، انرژی لازم را در طول قوس الکتریکی ( arc ) ایجاد می کند . منبع این انرژی ، منبع تغذیه جوشکاری با جریان ثابت است .

بر خلاف متدهای راحت تر جوشکاری که سربار جوش تولید می کنند ، GTAW فرایند بسیار تمیزی است . در نتیجه استفاده  از این نوع جوشکاری در مکان هایی که ظاهر کار مهم است می تواند گزینه انتخابی خوبی باشد .

در حین جوشکاری gtaw ، جوشکار باید یک قوس بسیار کوتاه را ، با رعایت پیشگیری از برخورد الکترود و قطعه کاری ، همیشه در جریان نگه دارد . این امر مستلزم تمرین و تکرار زیاد است . هر دو دست جوشکار در حین این نوع جوشکاری باید آزاد باشد . یک دست برای کار با مشعل جوشکاری نیاز است و دست دیگر برای قرار دادن مواد فیلر در منطقه جوش بکار می رود . فرد جوشکار ، مقدار گرما را با پا و توسط پدال مربوط به آن کنترل می کند .

برای جوشکاری قطعات نازک و جوش لب به لب از مواد فیلر استفاده نمی شود . جنس مواد فیلر استفاده شده در این فراید به جنس مواد پایه بستگی دارد . سایز مواد فیلر بستگی به ضخامت مواد پایه دارد . این ضخامت همچنین میزان جریان جوشکاری را نیز مشخص می کند . متد جوشکاری با استفاده از gtaw می تواند جوشکاری دستی با اتوماتیک باشد .

تنظیمات مورد نیاز جوشکاری قوسی گاز تنگستن

تجهیزات مورد نیاز در این نوع جوشکاری ، بعد از انتخاب مواد پایه و ماده فیلر مشخص می شوند . تجهیزات ثابت این جوشکاری ، ماده فیلر ، الکترود ، جریان و گاز محافظ هستند . تنظماتی که در هر جوش قابل تغییر هستند عبارتند از ، گرمای پایه ، عرض جوش ، نفوذ جوش ، تمامیت و جامعیت جوش .

این مقاله را حتما بخوانید  جوشکاری قوس پلاسما (PAW) چیست

الکترود مناسب برای جوشکاری قوسی گاز تنگستن

مواد سازنده الکترود جوشکاری GTAW از آلیاژ تنگستن ساخته شده است . تنگستن در بین فلزات ، بالاترین نقطه جوش را دارد . نقطه ذوب آن حدود 6170 فارنهایت یا به عبارتی 3140 درجه سلسیوس است .

سایز الکترود مورد استفاده بستگی به جریان لازم برای جوشکاری دارد . الکترود های بزرگ تر جریان بیشتری از خود عبور می دهند . الکترود های با قطر کم تر برای جوشکاری مواد نازک تر مورد استفاده قرار می گیرند . در زیر لیستی از آلیاژهای مختلف تنگستن که مورد استفاده قرار می گیرند را مشاهده می کنید .

  • تنگستن خالص : این نوع تنگستن برای فلزات غیر آهنی استفاده می شود . آلومینیوم و منیزیوم از جمله این فلزات هستند .
  • تنگستن ثوریات : معمول ترین تنگستن مورد استفاده این نوع است . برای جوشکاری کربن و استیل ضد زنگ استفاده می شود . دارای مقاومت بیشتر نسبت به آلودگی است . شکنندگی آن به اندازه تنگستن خالص نیست .
  • تنگستن زیرکنی : برای جوشکاری فلزات غیر آهنی استفاده می شود . مناسب برای جوشکاری هایی که نیازمند جریان AC بالاتری هستند ، است .

الکترود های تنگستنی معمولا دارای نوک تیز هستند . این شکل الکترود باعث شروع بهتر تولید قوس الکتریکی می شود . همچنین این نوع شکل نوک الکترود ؛ از تماس آن با سطح کار نیز جلوگیری می کند . درجه مورد استفاده برای ساخت نوک آن ، شکل جوش را نیز تحت تاثیر قرار می دهد . بمنظور کاهش تعداد دفعاتی که الکترود باید تیز شود ؛  جوشکار باید این مهارت را بدست آورد که نوک الکترود را حین انجام جوشکاری با سطح کار تماس ندهد . طول توصیه شده نوک الکترود به اندازه 21/2 یا 3 برابر قطر الکترود باید باشد . شکل زیر این مفهوم را تبیین می کند . نوک مناسب الکترود برای بدست آوردن نفوذ جوش مناسب با اهمیت است .

جوشکاری قوسی گاز تنگستن

گاز محافظ مناسب برای جوشکاری GTAW

گاز آرگون و هلیوم ، دو نوع از معمول ترین گازهای مورد استفاده در GTAW هستند . خاصیت شیمیایی با اهمیت این گازها به عنوان محافظ بودن ،  بی اثر بودن آن ها و قدرت تولید قوس الکتریکی هموار در جریان های بالا است . هر دوی این گازها بی اثر هستند . هر دو موجب ایزوله شدن قوس الکتریکی جوشکاری می شوند . آن ها از الکترود تنگستن محافظت می کنند و حوضچه جوش را از رسیدن اتمسفر به آن محافظت می کنند .

خلوص گاز بر روی جوش تاثیر می گذارد . فلزات ، معمولا درصد کمی ناخالصی دارند . برای داشتن بهترین نتیجه درصد خلوص گاز بی اثر باید حداقل 99.9 درصد باشد .

ویژگی گاز آرگون در جوشکاری GTAW

آرگون از هلیوم سنگین تر است و معمولا بصورت مایع یا گاز مورد استفاده قرار می گیرد . آرگون در کارهایی که نتیجه کار باید تمیز باشد انتخاب خوبی است . نرخ جریان توسط سایز تنگستن مشخص می شود . آرگون برای جوش فلزات هم سان و غیر هم سان و برای جوشکاری بصورت عمودی مناسب است .

این مقاله را حتما بخوانید  قطره چشم جوشکاری موثر جهت رفع برق زدگی چشم

ویژگی گاز هلیوم در جوشکاری قوسی گاز تنگستن

هلیوم در محدوده مورد استفاده بطور عمیق گرما را منتقل می کند ( HAZ ) . اما ناحیه کوچکی را تحت تاثیر قرار می دهد . این خصوصیت برای جوشکاری فلزات سنگین مناسب است . این گاز برای جوشکاری در سرعت بالا مناسب است . همچنین پوشش دهی مناسبی ایجاد می کند و برای جوشکاری بصورت عمودی مناسب است . این خصوصیات عمق نفوذ جوشکاری را افزایش می دهد . هلیوم برای جوشکاری فلزات غیر آهنی و ضخیم گزینه خوبی است .

گازهای مخلوط مورد استفاده در جوشکاری GTAW

مخلوط آرگون و هلیوم زمانی استفاده می شود که فرد جوشکار ، از خصوصیت کنترلی آرگون و نفوذ جوش هلیوم بهره می برد . این مخلوط برای جوشکاری استیل کربن ضروری نیست . نسبت این مخلوط بسته به پروژه ای که روی آن کار می کنند متفاوت است . همچنین از آن اغلب برای جوشکاری اتوماتیک استفاده می شود .

از مخلوط آرگون و هیدروژن برای جوشکاری استیل ضد زنگ استفاده می شود . از این مخلوط نباید در جوشکاری استیل کربن استفاده کرد . نسبت گازهای مورد استفاده در این مخلوط ، 95 درصد آرگون و 5 درصد هیدروژن است .

نیتروژن نیز می تواند به عنوان گاز محافظ استفاده شود . اما بدلیل نیاز آن به جریان بالا ، مورد استفاده قرار نمی گیرد . نیتروژن برای جوشکاری مس مناسب است .

جریان مورد نیاز در جوشکاری GTAW

جریان مورد استفاده در جوشکاری به نوع ماده ، سطح جریان ، و موجود بودن ماشین تولید آن نوع جریان جوشکاری ، بستگی دارد . جریان مستقیم الکترود مثبت ( DCEP ) ( قطبیت معکوس ) اکثر اوقات برای جوشکاری فلزات نازک و غیر آهنی مورد استفاده قرار می گیرد . جریان مستقیم الکترود منفی ( DCNE ) ( قطبیت مستقیم ) ، اکثر اوقات برای جوشکاری استیل ضد زنگ و فلزات آهنی مورد استفاده قرار می گیرد .

جریان AC ، به اضافه فرکانس بالا ، اکثر مواقع برای جوشکاری فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و منیزیوم مورد استفاده قرار می گیرد . این جریان روال کار تمیز و عمق جوش مناسبی تولید می کند .

موقعیت های جوشکاری در جوشکاری قوسی گاز تنگستن

انواع اتصالات جوشکاری بصورت پایه به پنج دسته تقسیم می شود . در شکل زیر این انواع را می توانید ملاحظه کنید . جوش به شکل تی  ( T joint )، جوش لب به لب ( butt joint ) ، جوش لبه ( edge joint ) ، جوش گوشه (corner joint ) و جوش لبه روی هم افتاده ( lap joint ) . قدرت اتصال جوش یکی از فاکتورهای مهم برای شکل جوش است . اتصالات جوش با توجه به قدرت جوش مورد نیاز می توانند بصورت نسبی یا کامل باشند . نوع اتصال جوش در GTAW بستگی به نوع فلز ، پیکربندی جوشکاری ، تحلیل ماده و … دارد . فاکتورهای زیادی در طراحی شکل جوش موثر است . از جمله آن ها می توان به قدرت جوش ، موقعیت جوشکاری و ضخامت ماده اشاره کرد .

این مقاله را حتما بخوانید  جوشکاری آرگون بر روی آلومینیوم | argon welding on aluminium

جوشکاری قوسی گاز تنگستن

پیش نیاز های جوشکاری GTAW

قبل از انجام GTAW ، مراحل متعددی باید طی شود . میزان این پیش نیاز ها به سایز جوشکاری ، نوع ماده پایه ، و کیفیت کار بستگی دارد .

آماده کردن الکترود : الکترود مورد استفاده بستگی به پروژه دارد .

آماده کردن سطوح جوش : برای آماده کردن سطح جوشکاری متدهای متفاوتی را باید در نظر گرفت . برشکاری سوخت اکسی ، برش پلاسما ، گروه بندی قوس الکتریکی کربن ، تراشیدن ، سوهان کاری و … . آماده کردن قطعات قبل از جوشکاری سبب بوجود آمدن جوش مناسب و با کیفیت خواهد شد .

شکل دهی قطعات : شکل دهی به قطعات سبب می شود که قطعات بصورت مناسب سر جای خود فیکس شوند . وقتی قطعات در شکل درست خود قرار گیرند ، زمان مورد نیاز برای جوشکاری کاهش پیدا می کند .

گرمادهی : بسته به آلیاژهای به کار رفته در فلز پایه ، ضخامت قطعه و پیکربندی اتصال ، گاهی اوقات گرمادهی لازم است . میزان گرمای مورد نیاز برای هر کاربرد ، معمولا از روی فرایند جوشکاری مشخص می شود . متدهای متفاوتی برای کنترل دما وجود دارد.

موارد استفاده از gtaw

  • صنایع هوا و فضا
  • صنعت اتوموبیل سازی و تعمیر اتوموبیل
  • هنر
  • انرژی هسته ای
  • دارو سازی
  • کشتی سازی

مزایای جوشکاری gtaw

  • برای جوشکاری فلزات زیادی مانند ، استیل ، برنز ، نیکل ، برنج ، مس ، منگنز ، آلومینیوم و طلا مورد استفاده قرار می گیرد .
  • تولید جوش بدون سربار ، دود و بخار از ویژگی های آن است .
  • برای جوشکاری با دقت و جزئیات ریز و منحنی ها مناسب است .
  • بمنظور جوشکاری مواد نازک تا ضخیم استفاده می شود .
  • مناسب برای جوشکاری مواردی که ظاهر در آن ها مهم است .
  • مناسب برای جوشکاری در همه جهات.

معایب جوشکاری GTAW

  • نرخ رسوب آرام
  • نیازمند مهارت زیاد برای انجام این نوع جوشکاری
  • تولید اشعه های UV با سطح بالا
  • نیازمند قرار گیری درست در موقعیت برای انجام جوشکاری .

در نهایت فراگیری نکات پایه ای جوشکاری GTAW ، باعث افزایش توان فرد جوشکار در انجام عمل جوشکاری می شود . همچنین انتخاب درست ماده فیلر ، الکترود تنگستن و گاز محافظ نکاتی هستند که در این مقاله به آن ها پرداختیم .

 از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید متشکریم. منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم.

منابع : weldingschoolthefabricatorthefabricator

3 1 رای
امتیازدهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها