نفتآب
نفتآب

انواع گاز جوشکاری با کاربرد، مزایا و معایب آن

قبل از اینکه درمورد انواع گاز جوشکاری و کاربرد آن ها صحبت کنیم؛ بپردازیم به فرآیند انواع جوشکاری که به دو دسته تقسیم می شود:

  • دسته اول: جوشکاری غیر ذوبی

در جوشکاری غیر ذوبی قطعات بدون اینکه ذوب شوند به یکدیگر متصل می شوند.

  • دسته دوم: جوشکاری ذوبی

به عملی که از ذوب کردن فلز پایه به منظور ایجاد جوش استفاده می شود جوشکاری ذوبی می گویند.

این دو دسته هر کدام شامل چند نوع جوشکاری دیگر است. جوشکاری گازی جزء دسته جوشکاری ذوبی است. امروزه پیشرفت های زیادی در زمینه صنعت جوشکاری انجام شده است. که یکی از این ترقی ها استفاده از گاز در صنعت جوشکاری است.

 

انواع گازهای قابل استفاده در صنعت جوشکاری

در جوشکاری گازی از گاز های مختلفی استفاده می شود. گاز محافظ در جوشکاری تاثیری زیادی دارد. که در ادامه به معرفی و بیان کاربرد، مزایا و معایب هر کدام از آن ها می پردازیم.

۱. گاز آرگون

آرگون یکی از انواع گاز جوشکاری است که در فرآیند جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد. گاز آرگون بدون بو و بدون رنگ می باشد. و هیچ واکنش شیمیایی با اتمسفر اطراف و مواد موجود در جوش انجام نمی دهد و غیر قابل احتراق است. گاز آرگون به نسبت سایر گازها به فشار کمتری نیاز دارد. به دلیل اینکه از هوا سنگین تر بوده و می توان گاز آرگون را با شدت جریان کمتری به جریان در آورد.

تجهیزات و خلاصه روند جوش آرگون

تجهیزات مورد نیاز در فرآیند جوش آرگون شامل منبع نیرو، مشعل، الکترود و گاز محافظ نیز می باشد. سیستم های مکانیزه ممکن است دربردارنده کنترل های ولتاژ قوس، نوسان دهنده عرضی قوس و سیستم تغذیه سیم باشند.

لازم به ذکر است که گاز آرگون واکنش حوضچه مذاب را به حداقل می رساند. آرگون پتانسیل یونیزاسیون کمتری به نسبت گاز هلیوم دارد؛ به همین سبب به ولتاژ کمتری برای برقراری قوس نیاز دارد. درنتیجه حوضچه جوش در مجاورت آن از حرارت پایین تری برخوردار می باشد. به همین دلیل گاز آرگون را گازی مناسب برای جوشکاری با ورق های نازک می شناسند.

جنس مواد نازل های مورد استفاده در فرآیند جوشکاری با آرگون

نازل ها از سرامیک، فلز و کوارتز ساخته می شوند. نازل های سرامیکی به صرفه ترین و پرکاربردترین نازل ها هستند اما شکننده اند و اغلب بعداز مدتی کار کردن با آن ها، باید تعویض شوند.

نازل های کوارتزی شفاف و شیشه ای هستند و اجازه دید بهتری از قوس و حوضچه مذاب را می دهند. اگر چه بخار فلزات که از حوضچه جوش بلند می شود را می توان باعث مات شدن نازل دانست اما گفتنی است که نازل های کوارتزی بسیار شکننده و حساس هستند.

نازل های فلزی مورد استفاده در روند جوشکاری تیگ یا جوشکاری با گاز آرگون طول عمر بیشتری دارند و بیشتر برای کارهای ماشینی و اتوماتیک و مکانی که جریان جوشکاری از ۲۵۰ آمپر عبور می کند، استفاده می شود.

جوشکاری با گاز آرگونمقایسه گاز آرگون و هلیوم برای جوشکاری

گاز آرگون حدود ۱۰ برابر از گاز هلیم سنگین تر می باشد. به این خاطر برای یک جوشکاری مشابه، به مقدار گاز آرگون کمتری نسبت به گاز هلیم احتیاج است و همچنین تحقیق شده است که جوشکاری با گاز آرگون انحنا کمتری ایجاد می کند. همچنین در فرآیند جوشکاری تیگ و یا گاز آرگون از آلیاژ تنگستن که مصرف نشدنی است و داخل تورچ جوشکاری قرار گرفته است، استفاده می شود.

از گاز محافظ که از سر نازل خارج می شود برای حفاظت از الکترود و حوضچه جوش مذاب استفاده می شود و مانع از تأثیر مخرب عناصر موجود در هوا است. در اثر عبور جریان برق، گاز محافظ یونیزه و رسانا شده و قوس الکتریکی ایجاد می شود.

مزایای جوشکاری با گاز آرگون

  • جوشکاری با گاز آرگون جوش های با کیفیت بسیـــار بالاتری را تولید می کند.
  • پاشش جرقه بسیار کمتـــر از دیگر فرآیندهای رایج جوشکاری ایجاد می باشد.
  • قطعات را می توان با استفاده از فیلر جوشکاری و یا بدون آن جوشکاری کرد.
  • جوشکاری ورق های نازک را می توان با سرعت بسیار بالاتری انجام داد.
  • منبع گرما و فلز پر کننده به صورت مستقل کنترل می شود.
  • دود بسیار کمی از فرآیند جوشکاری ایجاد می شود.
  • فرآیند جوشکاری تیگ در مقایسه با جوشکاری الکترود دستی، درجه دقت کمتری را داراست.
  • در مقایسه با دیگر روش های جوشکاری قوسی نسبتا گرمای ورودی جوش پایین تری دارد.

معایب احتمالی فرآیند جوشکاری با گاز آرگون

  • اگر در فرآیند جوشکاری با گاز آرگون الکترود با حوضچه جوش تماس پیدا کند. باعث ایجاد آلودگی تنگستنی می شود.
  • جوشکاری با گاز آرگون یا تیگ به آلودگی و کثیف بودن فلز پایه و فلز پرکننده بسیار حساس می باشد.
  • نشت آب از مشعل های آب خنک باعث تخلخل و اکسید شدن در فلز جوش می شود.
  • در فرآیند جوشکاری با گاز آرگون همانند فرآیندهای دیگر، استفاده از جریان DC می تواند باعث ایجاد وزش قوس شود.

عوامل موثر در فرآیند جوشکاری با آرگون

  1. شدت جریان
  2. ولتاژ قوس طول قوس
  3. سرعت جوشکاری
  4. گاز محافظ
  5. مقدار انرژی حرارتی تولید شده توسط قوس الکتریکی به ولتاژ و شدت جریان نیز بستگی دارد.

کاربرد جوش آرگون

درجوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز محافظ، برای جوشکاری فولادهای غیر قابل زنگ، برنج, آلومینیوم, منیزیم، مس، فلزات فعال (مانند تیتانیوم) و همچنین فولادهای کربنی و آلیاژی به کار گرفته می شود. در جوشکاری فولادهای کربنی، لوله ها و مخازن معمولا برای جوشکاری پاس های ریشه جوش تیگ کاربرد دارد. همچنین ورق های نازک فلزی به آسانی با این روش جوش می شوند.

در عمل جوشکاری با گاز آرگون، انتخاب قطر الکترود، به شدت و نوع قطبیت جریان بستگی دارد. الکترود های تنگستنی عمدتا با قطرهای بین ۰٫۲۵ تا ۶٫۳۵ میلیمتر و طول ۷۶ تا ۶۱۰ میلیمتر عرضه می شود. این الکترود ها امکان دارد تا ترکیب ها و خواص متفاوتی را داشته باشند.

 

۲. گاز هلیوم

دومین گاز محافظ و یا قابل استفاده در جوشکاری گاز هلیوم است. گاز هلیم گازی خنثی است و یک هفتـــم برابر سنگین تر از هوا می‌باشد. وبه همین دلیل خارج کردن این گاز از کپسول نیاز به فشار و شدت بیشتری دارد. هلیم نیز همانند آرگون غیر قابل احتراق و بدون بو است.

گاز هلیوم تنها با فشرده سازی هوا و تفکیک عناصر تشکیل دهنده تهیه می شود. ولی چون درصد هلیوم تشکیل دهنده هوا بسیار کم است؛ هزینـه تولید آن بالا است و درجه خلوص آن را تا ۹۹.۹۹ درصد می توان افزایش داد. گاز هلیوم اولین بار در جوشکاری آلومینیم و آلیاژهای آن مانند منیزیم و مس استفاده شده بود.

کاربرد جوشکاری با گاز هلیوم

در جوشکاری با گاز هلیوم به دلیل اینکه حوضچه مذاب داغ، فعال و جوشان تولید می کند؛ می توان برای جوشکاری قطعات ضخیم و نیز فلزات و آلیاژهایی که از انتقال حرارت بالاتری برخوردارند؛ مثل آلومینیم, مس و منیزیم و آلیاژهای آن ها استفاده کرد.

به دلیل هدایت حرارتی بالای هلیم عرض گرده جوش پهن تر از گاز آرگون و عمق آن نیز بیشتر می باشد اما به دلیل قیمت بالای گاز هلیم، معمولاً از مخلوط این گاز با آرگون استفاده می شود و کاربرد بسیار محدود تری نسبت به گاز آرگون دارد.

به طور معمولی شدت جریان گاز هلیـــم دو تا سه برابر گاز آرگون است. به همین دلیل می توان از گاز هلیوم در وضعیت های جوشکاری که نیاز به شدت جریان بیشتری دارند مانند جوشکاری سر بالا استفاده کرد.

مزایای جوشکاری با  گاز هلیوم

گاز هلیوم ویژگی های خیلی خوبی را برای استفاده در جوشکاری دارد که در زیر برخی از این موارد را ذکر می کنیم.

  • این گاز بی اثر کیفیت جوش را بسیار بالا می برد.
  • مانع از اکسایش در محل جوش می شود.
  • خطری برای جوشکار ندارد.

معایب جوشکاری با گاز هلیوم

  • قیمت بالای گاز هلیوم
  • مقدار پاشش و جرقه هنگام استفاده از جوش هلیم زیاد است. (بیشتر از جوش آرگون)

۳. گاز اکسیژن

یکی دیگر از انواع گاز جوشکاری، گاز اکسیژن و یا اکسی استیلن است. گاز اکسیژن تقریباً با همه عناصر شناخته شده به جز گازهای خنثی ترکیب می شود و موجب راحت تر شدن عمل احتراق می شود. اگر مقدار بسیار کمی از گاز اکسیژن را به مخلوط گازهای خنثی اضافه شود، پایداری قوس بهبود پیدا کرده و سپس به دلیل کاهش کشش سطحی، حوضچه مذاب جوش افزایش می یابد.

تجهیزات جوشکاری با گاز اکسیژن

تجهیزات جوشکاری با گاز اکسیژنتجهیزات و وسایل اولیه جوش با گاز اکسیژن شامل: سیلندر، مولد گاز استیلن، رگولاتور تنظیم فشار و مشعل است. از رگولاتور تنظیم فشار، برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل استفاده می شود.

۴. گاز هیدروژن

چهارمین گازی که در جوشکاری گازی قابل استفاده است گاز هیدروژن می باشد. این گاز سبک ترین گازی که تاکنون در دنیا شناخته شده است. گاز هیدروژن قابل اشتعال است به طوری که از ترکیب غلظت های مشخص شده از هیدروژن با هوا یا اکسیژن مخلوط های قابل انفجاری تشکیل می شود.

کاربرد جوشکاری با گاز هیدروژن

افزودن این گاز به گازهای خنثی میزان حرارت ورودی به فلز پایه را بالا می برد. از این گاز در مواردی که نیاز به برشکاری است استفاده می شود. به دلیل اینکه بسیاری از موادهایی که مورد جوشکاری قرار می گیرند ممکن است به هیدروژن و آلودگی های ناشی از آن حساس باشند؛ کاربرد این گاز خیلی محدود می شود. از این گاز در جوشکاری فولاد های غیر قابل زنگ و جوشکاری پلاسما استفاده می شود.

هیدروژن در حالت اتمی خود یک گاز کاهنده بسیار قوی می باشد. که از اکسیداسیون فلز جوش و سوزاندن تند الکترودها جلوگیری می کند. هر اکسیژن موجود در محیط اطراف با آب تشکیل دهنده هیدروژن ترکیب می شود و بلافاصله به بخار تبدیل می شود.

 

منبع مقاله : https://arvatools.com/types-of-welding-gas/

اشتراک گذاری

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *