آموزشگاه فنی و حرفه ای تعادل
با مجوز رسمی از سازمان فنی و حرفه ای کشور
آموزشگاه فنی و حرفه ای تعادل

آموزشگاه فنی و حرفه ای تعادل

بامجوز رسمی از سازمان فنی و حرفه ای کشور

در این مقاله قصد داریم در مورد اشنایی با فرایند جوشکاری و عیوب جوش بپردازیم. امیدوارم از مطلب ارائه شده در این مقاله نهایت استفاده را بکنید. با تعادل همراه باشید.

یکی از فرآیندهای متداول جوشکاری در ساختمان :

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکشدار

الف) مزایای جوشکاری با الکترود روکشدار :

دارای تجهیزات نسبتا ساده ، ارزان و قابل حمل است.

گاز محافظی که از سوختن مواد روکش الکترود حاصل می شود،نسبتا به فرآیند هایی که با گاز محافظ جداگانه محافظت میشوند حساسیت کمتری در مقابل وزش باد دارد.

کاربرد گسترده ای دارد (خال جوش زنی،جوش های منقطع،جوش های پیوسته)

در نواحی با دسترسی محدود نیز قابل استفاده است.

برای جوشکاری بیشتر فلزات و آلیاژ ها مناسب است.

ب) معایب جوشکاری با الکترود روکشدار :

نرخ رسوب در مقایسه با جوشکاری قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز (GMAW) و یا جوشکاری قوس الکتریکی زیر پودری (SAW) کم است.

به خاطر نیاز به تعویق الکترود (قطع قوس، دور ریز ته الکترود، قرار دادن الکترود جدید در انبر) پیوستگی جوشکاری مقدور نیست.

جوش با لایه ای از سرباره پوشیده شده که می بایست بعد از تمام کردن هر پاس، سرباره از روی جوش پاک شود.

سرعت جوشکاری زیاد نیست.

روکش الکترود در معرض آسیب است.

عملیات جوشکاری :

زاویه کار :

زاویه بین الکترود با قطعه کار در صفحه عرضی، زاویه کار است.

زاویه راهنما :

زاویه الکترود با خط جوش در صفحه طولی زاویه راهنما است.

تذکر :

جوشکار باید با توجّه به وضعیّت جوشکاری زاویه کار و زاویه الکترود را به درستی انتخاب کند.

قطع قوس :

قطع قوس که به منظور تعویض الکترود لازم است، باید به آرامی انجام شود. باید الکترود به آهستگی به عقب کشیده شود تا چاله جوش ایجاد نشود. باید الکترود را به طرف عقب حرکت داد و همزان فاصله قوس را زیاد کرد تا قوس خاموش شود. در استفاده از الکترود بعدی، در صورت نیاز می توان انتهای حوضچه را سنگ زد در جوشکاری چند پاسه باید سرباره از روی هر پاس به طور کامل تمیز شده و سپس جوشکاری در پای های بعدی انجام شود. در این روش، هر پاس حداقل یک سوم پاس زیری را می پوشاند.

دستگاه های جوشکاری :

در جوشکاری با قوس الکتریکی از دو نوع جریان جهت تشکیل قوس می توان استفاده کرد.

الف) جریان متناوب که با علامت اختصاری AC نشان داده می شود.

ب) جریان مستقیم که با علامت DC نشان داده می شود.

دستگاه های جوشکاری برق معمولآ با این نوع جریان کار می کنند و در انواع ترانفسفورماتور، رکتیفایر، دینام و موتور ژنراتور وجود دارند.

ترانسفورماتور

این دستگاه از برق شهر تغذیه کرده و خروجی آن جریان متناوب  با همان فرکانس برق شهر است.

وظیفه ی اصلی دستگاه تغییر اختلاف سطح (ولتاژ) و شدت جریان (آمپراژ) است.

بدین منظور هنگام شروع کار ولتاژ را کاهش داده و شدت جریان را افزایش می دهد.

رکتیفایر

رکتیفایر دستگاهی است برای تبدیل کردن جریان متناوب به مستقیم.

این ماشین ها دارای دو قسمت اصلی اند:

1- مبدل (ترانسفورماتور) جهت تنظیم جریان متناوب ورودی به ماشین

2-یکسو کننده که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل میکند.

این دستگاه دارای یک الکترو موتور دمنده که باعث خنک کردن،یکسو کردن در حین کار و در نتیجه بالا رفتن بازدهی دستگاه میشود.

دستگاه رکتیفایر

دینام

اگر فرکانس یا تناوب برق را از بین ببریم یک جریان مستقیم حاصل خواهد شد . به این منظور از دستگاه دینام استفاده می شود که به طور کلی از دو بخش محرک و و متحرک تشکیل شده است.بخش متحرک باید انرژی لازم را جهت تولید الکتریسیته تامین نماید.دستگاه دینام دارای ویژگی های زیر است:

الف)دارای قوس نفوذی و قوی است.

ب)دارای دوام و عمر طولانیست.

ج)تنوع کاربرد زیادی داشته و میتواند برای انواع فلزات قابل جوشکاری با قوس الکتریکی بکار رود

دینام

موتور ژنراتور

موتور ژنراتور با دو نوع سوخت میتواند تولید برق کند:

الف)موتور ژنراتور با موتور دیزلی (موتور جوش دیزلی)

ب)موتور ژنراتور با موتور بنزینی (موتور جوش بنزینی)

در موتور ژنراتورها انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی ،انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی،انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل میشود و از نظر بازدهی انرژی نسبت به سایر مولد های جوشکاری کمترین بازده را دارد.

بوسیله موتور جوش میتوان جریان متناوب یا مستقیم تولید کرد.

موتور ژنراتور

موتور ژنراتور

عوامل مؤثر در انتخاب دستگاه جوشکاری :

در انتخاب دستگاه جوشکاری موارد زیر را باید مد نظر قرار داد:

روش جوشکاری

تعیر و نگهداری

معیار های اقتصادی

قابلیت حمل

محیط کار

مهارت های موجود

ایمنی

سرویس دهی سازنده دستگاه

برآوردن الزامات آیین نامه ها و استاندارد

قطبیت در جوشکاری

در جوشکاری با جریان مستقیم (DC)  دو نوع قطبیت وجود دارد:

الف)قطبیت مستقیم DCSP یا DCEN یا جریان مستقیم و اتصال الکترود به قطب منفی

ب) قطبیت معکوس DCSP یا DCEN یا جریان مستقیم و اتصال الکترود به قطب مثبت

انتخاب نوع جریان جوشکاری:

استفاده از جریان DC مزایایی را نسبت به جریان متناوب AC  به شرح زیر دارد:

انتقال قلز از الکترود به حوضچه جوش در این حالت،یکنواخت تر است.

در روش DC  میتوان از شدت جریانهای کم استفاده کرد.

همه نوع الکترود را در روش های جوشکاری دستی میتوان به کار برد

شروع قوس راحت تر است.

نگهداری قوس با طول کوتاه راحت تر است

در وضعیت های غیر از تخت ، نظیر افقی ،عمودی و بالاسری عملیات جوشکاری آسانتر است.

جوشکاری ورقهای نازک با روش DC بهتر انجام میشود.

الکترود های جوشکاری

الکترود های جوشکاری با قوس الکتریکی از دو قسمت مفتول و روکش تشکیل شده اند

وظایف مفتول

هدایت جریان الکتریکی

تامین فلز پرکننده درزجوش

مفتول

وظایف روکش الکترود:

پایدار کننده قوس

ایجاد اتمسفر گازی و سرباره محافظ و جلوگیری از نفوذ گازهای مزاحم نظیر O2 و N2 به حوضچه ی مذاب انجام واکنش های سرباره ،فلز مذاب و گاز ، عمل تصفیه یا اضافه کردن عناصر آلیاژی به حوضچه ی جوش تامین شکل گرده ی جوش به صورت بر آمده و صافی مورد نظر با استفاده از خاصیت ویسکوزیته و کشش سطحی سرباره

کاهش سرعت سرد شدن حوضچه ی جوش oپایین آوردن نقطه ی ذوب و خارج کردن ناخالصی ها از حوضچه ی جوش

تقسیم بندی الکترود ها

الکترود ها بر اساس نوع روکش ، جنس مفتول و ضخامت روکش طبقه بندی میکند.

طبقه بندی الکترود ها بر اساس ضخامت روکش

الکترود ها با روکش نازک

الکترود ها با روکش متوسط

الکترود ها با روکش ضخیم

الکترود ها با روکش خیلی ضخیم

شناسایی الکترود ها

الکترود ها به 2 طریق شناسایی می شوند:

الف) سیستم رنگ در ته مفتول با استفاده از مشخصات سازندگان الکترود

ب)استفاده از روش نام گذاری یک آیین نامه شامل چند عدد و حرف که با توجه به نوع استاندارد مورد نظر،روش شناسایی متفاوت است.

طول و قطر الکترود

الکترود ها در قطرهای محدودی تولید میشوند .5/2 ، 25/3 ، 4 و 5 میلیمتر. تا قطر 5/2 میلیمتر ، طول الکترود 300 تا 350 میلیمتر و در قطر های بیشتر ، طول الکترود 350 تا 450 میلیمتر است.قطر الکترود بر حسب ضخامت قطعه و فاصله ریشه اتصال بین دو قطعه ، وضعیت جوشکاری ، اندازه جوش و مهارت جوشکار انتخاب می شود.

عوامل موثر در انتخاب الکترود:

الف) استحکام پایه:

در اتصالات جوشی ، الکترود انتخابی باید دارای استحکام جوش مساوی یا بیشتر از فلز پایه است

ب)ترکیب شیمیایی فلز پایه:

هماهنگی ترکیب شیمیایی فلز جوش با فلز پایه نیز باید در نظر گرفته شود.در فولادهای با مقادیر زیاد کربن، به منظور پیشگیری از ایجاد ترک ، استفاده از الکترودهای کم هیدروژن با روکش قلیایی توصیه میشود.

ج)سرعت جوشکاری:

جهت بالا بردن سرعت جوشکاری ، کاهش زمان ساخت و افزایش بازدهی میتوان از الکترود هایی که در روکش آنها پودر آهن وجود دارد استفاده کرد.

د)ضخامت ورق:

در جوشکاری ورق های ضخیم در سازه های تحت بار دینامیکی ، توصیه می شود از الکترود های قلیایی استفاده شود.

ه)پیشگرمایش:

در شرایط محیطی معمولی ، عملیات پیشگرمایش برای ورق های با ضخامت بیش از 20 میلیمتر در سازه های فولادی ، ضروری است و در صورت عدم وجود  امکانات پیشگرمایش میتوان با الکترود های قلیایی تا ضخامت  40 میلیمتر را بدون نیاز به پیشگرمایش جوشکاری کرد.

و) طرح اتصال:

نوع اتصال در انتخاب الکترود میتواند مفید باشد.به عنوان مثال در جوش های شیاری با نفوذ کامل در اتصالات بدون پشت بند و نیز بدون امکان جوشکاری از پشت شیار ، جهت دستیابی به نفوذ کامل می توان از الکترود سلولزی استفاده کرد.

ز) وضعیت جوشکاری:

از آنجا که از تمام  الکترود ها در تمام وضعیت های جوشکاری نمیتوان استفاده کرد. لذا باید در انتخاب الکترود به امکان کاربرد الکترود در آن وضعیت جوشکاری  توجه کرد.

دستگاه جوش و جریان برق مصرفی:

هر نوع الکترود باید با جریان متناوب یا مستقیم و یا قطبیت مشخصی استفاده شود. لذا هنگام انتخاب الکترود ،تناسب نوع جریان و قطبیت و قطبیت و هماهنگی آن با دستگاه جوش موجود در کارگاه را باید در نظر گرفت.

متداول ترین الکترود

حداقل استحکام کششی این الکترود 4200 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع یا 60000 PSI می باشد که با عدد 60 مشخص شده است.

منظور از روتیل در اینجا  TiO2 (دی اکسید تیتانیوم) می باشد.

تافنس:میزان تحمل نیرو تا شکست.

استحکام:میزان تحمل ماده در برابر ضربه

متداول ترین الکترود

جوش شیاری :

الف) جوش شیاری با نفوذ کامل :

ضخامت گلوئی مرثر (اندازه جوش) یک جوش شیاری با نفوذ کامل برابر با ضخامت فلز پایه است. در اتصال دو ورق با ضخامت مختلف، ضخامت جوش برابر با ضخامت ورق نازکتر است. مطابق الزامات پیش پذیرفته آیین نامه جوش، به منظور دستیابی به نفوذ کامل یا باید پشت درز جوش را توسط شیارزنی، آماده نموده و سپس توسط یک پاس جوش از پشت، جوش اتصال کامل شود و یا به جای شیار زنی پشت از ورق پشت بند استفاده کرد.

ب) جوش شیاری با نفوذ نسبی : در یک جوش شیاری با نفوذ نسبی، ضخامت گلوئی مرثر کمتر از ضخامت فلز پایه

جوش گوشه

 جوش گوشه

الف) وضعیّت های جوش شیاری :

ب) وضعیّت های جوش گوشه :

وضعیّت های جوش گوشه

عیوب جوش و پیچیدگی اعضای جوشی

عوامل مؤثر بر کیفیّت جوش : به منظور دستیابی به یک جوش با کیفیّت، متغیرهای جوشکاری باید به درستی انتخاب شده و بکار گرفته شود. برخی از این متغیرها شامل نوع الکترود مناسب با فلز پایه از نظر نوع روکش و فلز پر کننده، تکنیک جوشکاری، وضعیّت جوشکاری، ساختار اتصال و مشخصه های الکتریکی شامل قطبیت، آمپراژ و ولتاژ است .

عیوب اصلی جوش :

1) روی هم افتادگی    (Overlap)

2) بریدگی کناره جوش  (Undercut)

3) آخال های سرباره   (Slag inclusion)

4) ذوب ناقص   (L.O.F)  (Lack of fusion)

5) تخلخل   (Porosity)

6) نفوذ ناقص   (L.O.P)  (Lack of penetration)

7) ترک در جوش                (Crack)

8) پاشش یا چرقه زیاد   (Spatter)

9) چاله جوش   (Crater)

روی هم افتادگی (Overlap) :

الف) تعریف :

نقصی که در کنار یا ریشه جوش که به علّت جاری شدن فلز بر روی سطح فلز پایه و یا پاس جوش قبلی ایجاد می شود بدون این که ذوب و اتصال مناسب با آن ایجاد شود این عیب می تواند اثری مانند بریدگی کناره جوش داشته باشد و یک منطقه تمرکز تنش ناشی از عدم یکنواختی در جوش ایجاد شود.

روی هم افتادگی جوش

ب) علّت :

1) سرعت حرکت کم جوشکاری  2) زاویه نادرست الکترود

3) استفاده از الکترود با قطر بالا  4) آمپراژ خیلی کم

روی هم افتادگی جوش

روی هم افتادگی جوش

بریدگی کناره جوش (Undercut) :

الف) تعریف :

شیاری است غیریکنواخت به صورت کنگره ای در کنار یا ریشه جوش و یا لبه فلز پایه که ضمن کاهش سطح مقطع فلز پایه می تواند موجب ایجاد تمرکز تنش و یک منطقه مستعد برای ترک شود.

بریدگی کناره جوش

ب) علّت :

1) آمپراژ زیاد

2) طول قوس بلند

3) حرکت موجی زیاد الکترود

4) سرعت حرکت بسیار زیاد جوشکاری

5) زاویه الکترود خیلی به سطح اتصال متمایل بوده است

6) سرباره با ویسکوزیته زیاد

بریدگی کناره جوش

بریدگی کناره جوش

آخال های سرباره :

الف) تعریف :

به هر ماده غیر فلزی که در یک اتصال خوش باقی بماند. آخال های سرباره می گویند این آخال ها می تواند مقطع خوش نقاط ضعیفی ایجاد کند آخال های سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش داده و یک منطقه مستعد ترک ایجاد می کند.

آخال های سرباره

ب) علّت :

1) پاک نشدن مناسب سرباره از پاس های قبلی

2) آمپراژ ناکافی

3) زاویه یا اندازه نادرست الکترود

4) آماده سازی نادرست

آخال های سرباره
آخال های سرباره

ذوب ناقص (Lack of Fusion) :

الف) تعریف :

عدم اتصال بین فلز جوش و فلز پایه یا بین لایه های جوش که اصتال جوش را ضعیف کرده و یک منطقه مستعد ایجاد ترک خستگی ایجاد می شود.

ذوب ناقص جوش

ب) علّت :

1) استفاده از الکترودهای کوچک برای فولاد ضخیم سرد

2) آمپراژ ناکافی

3) زاویه الکترود نامناسب

4) سرعت حرکت بسیار زیاد جوشکاری

5) سطح آلوده (پوسته نورد، لکه، روغن و …)

ذوب ناقص جوش
ذوب ناقص جوش

تخلخل (Porosity) :

الف) تعریف :

تخلخل سوراخ یا حفره ای است که به صورت داخلی یا خارجی در جوش دیده        می شود که به نام های هک لوله ای، (هک سطحی) یا سوراخ های کرمی نیز شناخته می شود که موجب کاهش استحکام اتصال جوشی می شود. تخلخل سطحی به اتمسفر خورنده اجازه می دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب خوردگی آن شود.

تخلخل جوش

ب) علّت :

1) سطح فلز پایه مرطوب و یا آلوده مثل آلودگی های روغن، غبار، لکه یا زنگار

2) مرطوب بودن و یا شکستگی روپوش الکترود

3) محافظت گازی ناکافی از قوس الکتریکی و حوضچه مذاب

4) وجود مقادیر بالای گوگرد و فسفر در فلزات پایه

تخلخل جوش
تخلخل جوش

عدم نفوذ (Lack Of Penetration) :

الف) تعریف :

عدم نفوذ کامل فلز جوش در ریشه اتصال که موجب ضعف اتصال جوشی و ایجاد یک مطنقه مستعد ترک خستگی می شود.

عدم نفوذ جوش

ب) علّت :

1) آمپراژ بسیار پایین

2) فاصله ریشه ناکافی

3) استفاده از الکترود با قطر بالا در پاس ریشه

4) سرعت حرکت زیاد جوشکاری

عدم نفوذ جوش
عدم نفوذ جوش

ترک در جوش (Crack) :

منظور از ترک، پدیده ای است که در اثر عواملی مانند انجماد سریع (ترد شدن منطقه جوش) تنش های داخلی ناشی از انقباض جوش، ایجاد می شود. ترک ها از نظر زمان ایجاد به دو نوع ترک گرم و ترک سرد تقسیم بندی می شوند. ترک های گرم، ترک هایی هستند که در دماهای بالا رخ می دهند . ترک های سرد ترک هایی هستند که بعد از این که جوش به دمای محیط رسیده رخ می دهد. بیشتر ترک ها در اثر تنش های کششی ناشی از انقباض جوش ایجاد می شوند.

الف) ترک به صورت خط مرکزی (طولی)

علّت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر است.

1- ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک است.

ناخالصی هایی نظیر گوگرد، فسفر، روی، مس و قلع در فلز جوش یا فلز پایه می توانند با آهن ترکیباتی با نقطه ذوب پایین تشکیل دهند و در حین سرد شدن جوش به وسط جوش هدایت شده و باعث جدایش و در نتیجه ترک در مرکز جوش شود.

ترک در جوش

ترک در جوش

2- ترکی که مربوط به شکل گرده جوش است.

این نوع ترک بیشتر در جوش تک پاسه اتّفاق می افتد. اگر یک پاس جوش دارای عمق بیشتری نسبت به عرض آن باشد و یا این که پهنای جوش زیاد ولی عمق نفوذ خیلی کم باشد، این نوع ترک اتّفاق می افتد توصیه می شود که نسبت پهنای جوش به عمق آن 1 به 1 یا 4/1 به 1 باشد تا از ایجاد این ترک جلوگیری شود.

ترک در جوش

3- ترکی که مربوط به شرایط سطحی جوش است.

اگر جوش هایی با سطح مقعر اجرا شود، تنش های ناشی از انقباض های داخلی می شود که سطح جوش تحت کشش قرار گرفته و موجب ایجاد ترک در خط مرکزی جوش شود.

ترک سطحی جوش

ب) ترک عرضی :

ترک عرضی ترک متقاطع نیز نامیده می شود. ترکی است که در جهت عمود بر طول جوش ایجاد می شود. این نوع ترک، از انواعی است که اغب در جوشکاری با آن مواجه می شویم و معمولاً در جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه باشد و دارای چقرمگی کمی است دیده می شود. این نوع ترک با نفوذ زیاد هیدروژن به منطقه جوش و افزایش تنش های پسماند و سرد شدن سریع جوش، تشدید می شود.

ترک عرضی جوش

ج) ترک منطقه متأثر از حرارت جوش :

این نوع ترک به صورت طولی در کنار نوار جوش روی فلز پایه اتّفاق می افتد و زمانی رخ می دهد که سه شرط زیر رد محل اتّصال برقرار باشد :

نفوذ هیدروژن زیاد در منطقه جوش افزایش تنش های پسماند

ترد شدن منطقه جوش (دراثرسرد شدن سریع جوش، وجود کربن زیاد درفلزپایه)

 ترک منطقه متأثر از حرارت جوش

9) چاله جوش (Crater) :

ترک چاله جوش، ترکی انقباضی است که معمولاً از قطع ناگهانی قوس ناشی می شود و ترک چاله جوش معمولاً به سه صورت طولی، عرضی و سازه ای دیده می شود.

چاله جوش

پاشش یا ترشح (Spatter) :

الف) تعریف : قطرات مذاب که از منطقه قوس به اطراف پراکنده می شوند و در صورت قرار گرفتن در محل درز جوش می تواند باعث عدم ذوب فلز پایه شوند.

ب) علّت :

1) آمپراژ زیاد  2) طول قوس بلند 

3) استفاده از الکترود مرطوب                4) وزش قوس

پاشش یا ترشح جوش

وزش قوس ( انحراف قوس) ARC Blow

در جوشکاری مواد فرو مغناطیس نظیر فولادیهای ساختمانی با جریان DC به علت بوجود آمدن میدانهای مغناطیسی در اطراف الکترود ،قطعه کار و کابل ، وضعیتی بوجود می آید که به آن وزش قوس می گویند.

-وزش قوس در ابتدا و انتهای قطعه بوجود آمده و ستون  قوس از حالت مورد نظر منحرف می شود.

وزش قوس بیشتر در جریان مستقیم بوجود می آید و در جریان متناوب کمتر اتفاق افتاده یا اثر آن ناچیز است.

در فولادی های فرو مغناطیس (فولادهای ساختمانی) و آلیاژهای پایه نیکل و کبالت به وجود می آید.

در ورق های ضخیم بیشتر از ورق های نازک به وجود می آید

وزش قوس موجب عدم تکمیل جوش و جرقه های زیاد میشود.

روش های جلوگیری از وزش قوس

در صورت امکان تغییر جریان از DC  به AC

کاهش شدت جریان و طول قوس تا حد مجاز

تغییر محل کابل اتصال به زمین

اتصال کابل زمین به چند نقطه

برای قطعات بزرگ تغییر محل کابل اتصال به زمین متناسب با پیشرفت جوش

پیچیدن کابل به دور قطعه

دیدگاهتان را بنویسید

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

دو × 2 =

سایر مقالات آموزشی

مسجد شیخ لطف الله
معماری

مسجد شیخ لطف الله

مسجد شیخ لطف الله یکی از مسجدهای تاریخی و شناخته شده شهر اصفهان است که در دوران صفویه بنا شد هاست.
جلوخان ورودی مسجد در ضلع شرق میدان براساس یک هندسة مشخص مکان یابی شده است بطوری که محل قرارگیری ورودی بنا ضلع میدان را به دو بخش با تناسب طلایی نسبت به یکدیگر تقسیم کرده است.

معماری ایرانی
معماری

معماری ایرانی

معماری ایرانی تمامی بررسی‌ها و کاوش‌های باستان شناسی حکایت از آن دارد