پارامترهای موثر در جوشکاری و نحوه تنظیم آن ها

برای داشتن یک جوش با کیفیت و جلوگیری از مشکلاتی که ممکن است بوجود بیاید لازم است عوامل و پارامترهای موثر در جوشکاری را بشناسید . پارامترهای موثر در جوشکاری به شرح زیر هستند:

• شدت جریان
• ولتاژ
• نوع جریان جوشکاری
• شروع قوس
• طول قوس
• انحراف قوس
• حالت جوشکاری
• ضخامت فلز
• قطبیت جوشکاری
• نوع فلز پایه
• نوع مواد فیلر
• گاز مورد استفاده در پشت کار

شدت جریان مورد استفاده در جوشکاری

در فرایند جوشکاری ذوبی ، شدت جریان از مهم ترین پارامترهای موثر در جوشکاری است . عدم انتخاب صحیح مقدار جریان یا عدم کنترل صحیح جریان سبب می شود که در جوشکاری مشکل بوجود بیاید . حرارت قوس با مقدار شدت جریان رابطه مستقیم دارد . به همین منظور بر روی دستگاه جوشکاری ، کلید هایی برای تغییر پیوسته یا پله ای این متغیرها وجود دارد . واحد اندازه گیری جریان آمپراژ یا آمپر است ( amp ) . نسبت نفوذ جوش با شدت جریان مستقیم است . هرچه مقدار جریان جوشکاری بیشتر شود نفوذ جوش نیز بیشتر می شود . همچنین با کاهش جریان جوشکاری نفوذ جوش کاهش می یابد .

 ولتاژ جوشکاری

ولتاژ فشار و نیرویی است که الکترون ها را به داخل یک رسانا فشار می دهد . ولتاژ گردش پیدا نمی کند یا به عبارتی جریان ندارد اما ، سبب می شود آمپراژ یا جریان گردش پیدا کند . ولتاژ همچنین با عنوان تفاوت پتانسیل نیز شناخته می شود . ولتاژ قوس بر روی طول قوس تاثیر می گذارد . هر چه مقدار ولتاژ افزایش پیدا کند ، طول قوس بیشتر می شود و بلعکس هرچه ولتاژ کاهش پیدا می کند ، طول قوس کوتاه تر می شود .

افت ولتاژ در کابل های جوشکاری و هنگام استفاده از جریان متناوب کم تر است . در شرایطی که محل جوشکاری از منبع تغذیه الکتریکی فاصله بیشتری دارد ، استفاده از جریان متناوب مناسب تر است .

 نوع جریان جوشکاری

دستگاه جوشکاری یا منبع الکتریکی ، از پارامترهای موثر در جوشکاری الکترود دستی یا SMAW است . هدف اولیه منبع الکتریکی ، تامین توان الکتریکی و جریان  و ولتاژ مناسب جهت حصول یک قوس قابل کنترل و پایدار است . در جوشکاری SMAW ، از هر دو نوع جریان متناوب ( AC ) و مستقیم ( DC ) استفاده می شود . معیار انتخاب نوع جریان که DC باشد یا AC ، به الکترود انتخابی بستگی دارد . نکته ای که حائز اهمیت است این است که هنگام استفاده از الکترود های نازک تر و متناسب با آن ، جریان های جوشکاری کم تر ، جریان مستقیم DC دارای خصوصیات عملیات بهتری هستند و باعث می شوند قوس ثبات بیشتری داشته باشد .

شروع قوس

یک arc جوشکاری زمانی که جریان جوشکاری بین الکترود و فلز پایه ایجاد می شود ، بوجود می آید . یک فرد جوشکار باید بتواند قوس را بوجود آورد و آن را به راحتی حفظ کند . دو روش برای بوجود آوردن قوس وجود دارد:

• خراشیدن : روش خراشیدن برای افراد مبتدی آسان تر است .
  
• ضربه زدن : در روش ضربه زدن الکترود به سمت فلز پایه به پایین حرکت می کند . به محض اینکه به سطح فلز برخورد می کند به سرعت عقب کشیده می شود و یک قوس بلند شکل می گیرد . طول قوس دوباره به حالت اول باز می گردد .
  

مشکلی که ممکن است در رابطه با قوس جلب توجه کند ، یخ زدن قوس است یا به عبارتی زمانی است که الکترود به سطح کار می چسبد . این امر زمانی اتفاق می افتد که جریان باعث ذوب شدن نوک الکترود می شود و در اینصورت به فلز پایه سرد می چسبد . در این حالت باید نگهدارنده الکترود را بر عکس جهتی که در حال حرکت برای جوشکاری است تکان داد تا از سطح کار آزاد شود . نکته ایمنی که در این حالت می توان به آن توجه داشت این است که ، شیلد محافظ صورت را به هیچ عنوان هنگام چسبیدگی الکترود از صورت بر ندارید . زیرا ممکن است در این حالت برق زدگی اتفاق بیفتد . همچنین قبل از شروع کار ، سطح کار را از هر گونه آلودگی پاک کنید .

 طول قوس

طول نوک الکترود ها تا سطح کار را طول قوس می گویند . برای شروع خوب جوشکاری ، طول قوس نباید بیشتر از قطر هسته فلزی الکترود باشد . برای مثال در الکترود 1/8 اینچ 6010  ، الکترود باید به اندازه 8/1 اینچ بالاتر از سطح فلز پایه قرار گیرد .

ولتاژ قوس ، بر روی طول قوس تاثیر می گذارد . در یک سرعت ثابت تغذیه سیم ، با افزایش ولتاژ ، طول قوس بلند تر می شود و با کاهش ولتاژ ، طول قوس کوتاه تر می شود .

انحراف قوس

با داشتن جریان متناوب بوجود آمدن انحراف قوس احتمال کم تری دارد . دلیل این امر تغییر مستمر میدان مغناطیسی ( 120 بار در ثانیه ) است . در هنگام به کار بردن جریان مستقیم ، تشکیل میدان های مغناطیسی نا متعادل در اطراف قوس می تواند سبب انحراف قوس شود . همچنین مشکلات زیادی برای فولادهای دارای خاصیت مغناطیسی بوجود می آورد .

حالت جوشکاری

چهار حالت پایه ای موقعیت های جوشکاری که جزو پارامترهای موثر در جوشکاری هستند عبارتند از :  صاف ، افقی ، عمودی و بالا سر . معمول ترین نوع جوشکاری که افراد جوشکار انجام می دهند جوشکاری فیله و جوشکاری شیاری است . این نوع جوش ها در چهار موقعیت گفته شده قابل انجام هستند .

در موقعیت های عمودی و بالا سر ، استفاده از جریان مستقیم به کاربرد جریان متناوب ترجیح داده می شود ، زیرا می توان از شدت جریان کم تری استفاده کرد . اما برای جوشکاری در سایر موقعیت ها با جریان متناوب نیز می توان کار را انجام داد .

ضخامت فلز

با استفاده از جریان مستقیم می توان ورقه های فلزی ضخیم و مقاطع سنگین را جوشکاری کرد . برای جوشکاری ورقه های فلزی استفاده از جریان مستقیم مطلوب تر از جریان متناوب است . برای جوشکاری فلزات نازک تر از آمپراژ مناسب باید استفاده کرد . برای جوشکاری فلزات ضخیم تر باید از پیش گرمایش برای آن ها استفاده کرد . با توجه به چرخه وظیفه جوشکاری باید توجه داشت که فلزات نازک تر آمپراژ کم تری از فلزات سنگین نیاز دارند . برای مثال برای جوشکاری MIG ، فولاد با درجه 18 ، در یک گذار تقریبا به 70 آمپر جریان نیاز است . برای جوشکاری فولاد 4/1 اینچی در یک گذار تقریبا حدود 180 آمپر جریان مورد نیاز است .

قطبیت جوشکاری

مدار الکتریکی که هنگام روشن کردن دستگاه جوش بوجود می آید دارای دو قطب مثبت و منفی است . به این ویژگی قطبیت می گویند . قطبیت از پارامترهای موثر در جوشکاری است زیرا انتخاب صحیح این پارامتر ، تاثیر مستقیم بر جوشکاری دارد . تاثیر آن به جهت قدرت و کیفیت جوش است . انتخاب قزبیت اشتباه سبب مقدار زیادی پاشش جوش ، نفوذ بد ، و فقدان کنترل بر روی قوس جوشکاری می شود .

قطبیت مستقیم و معکوس اصطلاحات معمول برای الکترود منفی و الکترود مثبت هستند . جریان الکتریکی با قطبیت معکوس ( الکترود مثبت ) باعث نفوذ جوش بیشتر می شود . در حالیکه قطبیت مستقیم ( الکترود منفی ) باعث ذوب شدن سریع فلز می شود . همچنین گازهای محافظ متفاوت نیز تاثیر زیادی بر روی جوش دارند .

نوع فلزپایه

انواع مختلف فلزات نیاز به مهارت های متفاوت جوشکاری دارند . غالبا از یک کد برای گروه بندی فلزاتی که خاصیت جوش پذیری یکسانی دارند استفاده می شود .  در گروه بندی ASME ، مواد با حرف P و سپس یک عدد شروع می شوند . در گروه بندی اروپایی برای گروه بندی از کلمه Group و پسوند عدد استفاده می شود . برای مثال گروه بندی مواد به صورت زیر است:

• فولاد کربن : P1 ( ASME ) / Group 1.1 (ISO)
• فولاد ضد زنگ نوع 304 : P8 ( ASME) / Group 8.1 ( ISO )
• فولاد ضد زنگ دوپلکس : P10H (ASME) / group 10.2 ( ISO )
• آلیاژ 800 بر پایه آلیاژ نیکل : P45 ( ASME ) / Group 45 ( ISO )

پارامتر نوع مواد فیلر

یکی دیگر از پارامترهای موثر در جوشکاری نوع مواد پر کننده است . مهارت مورد نیاز برای جوشکاری با مواد فیلر متفاوت در بسیاری از جهات با هم متفاوت است . برای مثال تاثیرات مواد فیلر به شرح زیر است :

• فرایند های جوشکاری که از فلوکس ( پودر ) استفاده می کنند ، دارای انواع فلوکس متفاوتی هستند . برای مثال الکترود های SMAW ، برای جوشکاری فولاد می توانند پوشش فلوکسی داشته باشند که سبب ایجاد سخت قوس می شود و سریع نیز فریز می شود برای مثال الکترود E6010 ، یا دارای یک قوس متمایل با فریز سریع است مانند E6013 ، یا فلوکس های با مقدار کم هیدروژن مانند E7018 ، یا فلوکسی که مقدار زیادی پودر آهن دارد مانند E7024 . هر کدام از این فلوکس های متفاوت نیاز به مهارت متفاوت در جوشکاری موفقیت آمیز دارند .
• نوع آلیاژ ماده فیلر نیز می تواند به شدت تاثیر گذار باشد . برای مثال مواد با محتویات نیکل زیاد در هنگام جوشکاری بسیار چسبناک هستند . در نتیجه به راحتی جریان پیدا نمی کنند . فرد جوشکار باید قوس را تکان دهد تا فلز جوش را در مسیر درست حرکت دهد .

گاز مورد استفاده در پشت کار

در فرایندهای جوشکاری نظیر GTAW و GMAW ، باید هنگام جوشکاری پشت کار را در در معرض گاز قرار دهید . مخصوصا در فلزاتی که در اثر گرما به سرعت اکسید می شوند . این وضعیت بیشتر برای جوشکاری فولاد های ضد زنگ ، آلیاژ های مبتنی بر نیکل و آلیاژ های تیتانیوم اتفاق می افتد .

در این مقاله سعی داشتیم پارامترهای موثر در جوشکاری را با هم بررسی کنیم . امیدواریم این مقاله برای شما مطلب مفیدی باشد . منتظر نظرات شما هستیم .

منابع : lincolnelectric – tws – lincolnelectric