دانلود گزارش کارآموزی جوشکاری

امروزه با افزایش تعداد سفرها، اهمیت جابجایی بیش از پیش روشن شده است.

در قدیم جابجایی به شکل های محدودی صورت می گرفته و مردم بیشتر مجبور بوده اند از حیوانات اهلی نظیر اسب و شتر .

.

برای جابجایی خود یا کالاهایشان استفاده کنند و یا حتی در بعضی از موارد پیاده مسافتهای مورد نظرشان را طی کنند.

می توان ظهور کالسکه را بعنوان تحولی بزرگ در حمل و نقل بشر به حساب آورد، اما باید بزرگترین تحول را در حمل و نقل زمینی اختراع موتور بخار توسط جیهزوات انگلیسی دانست.

زیرا در آن زمان بزرگترین مسئله در حمل و نقل برای بشر تولید قوانی محرکه برای بحرکت در آوردن وسیله نقلیه بود که اختراع وی بعنوان شروعی برای پیشرفت سریع در حمل و نقل و ساخت وسایل نقلیه شد.

زیرا همانطور که اشاره شد تا قبل از آن بیشتر از نیروی ماهیچه ای حیوانات اهلی برای تأمین این امر استفاده می شد که منبعی نامطمئن بود، همچنین حیوانات پس از طی مسافتی نه چندان طولانی خسته می شوند یا اینکه تحمل شرایط آب و هوایی سخت را نداشتند.

امروزه پدیده حمل و نقل برای بشر بسیار توسعه پیدا کرده و راههای زمینی، هوایی و دریایی در اختیار وی است.

هر کدام از این راهها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند.

راه هایی هوایی سرعت بالای جابجایی و امنیت سفر را دارند ولی در عوض از نظر هزینه بالا هستند و همچنین برای مسافتهای نه چندان طولانی راههای مناسبی نیستند زیرا استفاده از راههای هوایی نیازمند طی مراحل گوناگون مثل رفتن به فرودگاه چند ساعت قبل از پرواز، تأخیر احتمالی در پرواز .

می باشند.

راههایی دریایی نیز فقط بین آبهای دنیا امکان پذیر هستند و در خشکی کاربردی ندارند و از اینگونه راهها بیشتر برای محل بار استفاده می شود تا حمل مسافر.

راههای زمینی که بیشتر مردم با آن سروکار دارند انواع مختلفی دارد.

یک راه استفاده از خودروهای سبک و سنگین است.

استفاده از خودروهای سبک مثل تاکسی یا اتومبیل های شخصی و استفاده از خودروهای سنگین مثل کامیون و تریلر برای حمل بار و اتوبوس و مینی بوس برای حمل مسافر.

راههای زمینی که بیشتر مردم با آن سروکار دارند انواع مختلفی دارد.

این روش علاوه بر مزایایی که دارد مثل راحتی استفاده، کم هزینه بودن .

معایبی نیز دارد مثل حوادث رانندگی پیشامده که امروزه به یک معضل در جامعه ایران تبدیل شده است.

یکی دیگر از راه های زمینی خطوط آهن می باشد.

استفاده از خطوط آهن مزایای بسیاری دارد.

از بین آنها می توان به امنیت بالا، ارزان بودن آن نسبت به راههای هوایی، کم دردسر بودن آنها در مقایسه با راه های هوایی، کارآیی بهتر آن در مسافتهای نه چندان بلند، خستگی کمتر مسافرین در حین سفر در مقایسه با اتوبوس ها و وسایل نقلیه شخصی .

نام برد.

کشور ما بخاطر وسعت زیاد نیاز مبرمی به خطوط آهن دارد زیرا علاوه بر مسئله جابجایی مردم می توان از آن برای جابجایی کالا استفاده کرد که باعث رونق اقتصادی شهرها می شود.

در سال های اخیر توجه ویژه ای به این امر شده است.

همچنین در شهرهای بزرگ نظیر تهران بخاطر مشکلاتی از قبیل ترافیک، آلودگی هوا .

راه اندازی و توسعه خطوط آخن زیر زمینی ( مترو ) از چند سال قبل شروع شده و با توجه به نیاز مردم شهر تهران به آن با جدیت خاصی در حال انجام است.

اما همانطور که گفته شده یکی از فاکتورهای مهم در جابجایی سرعت است.

در گذشته ریل ها ( خطوط آهنی ) که قطار بر روی آن به طی مسیر می پرداخت بر روی تخته ها ( الوارها ) چوبی نصب می شدند که علاوه بر اینکه ایمنی پایین حرکت را باعث می شدند امکان حرکت قطار با سرعت های بالا را غیر ممکن می ساختند.

همچنین استهلاک آنها زیاد بود چونکه در معرض سرما و گرما و باران و برف، تخته های چوب پس از مدت زمانی نه چندان طولانی از بین می رفتند این مشکلات باعث شد که متخصصین خطوط آهن در فکر بکار بردن ماده ای جدید، بجای چوب باشند که معایب آنرا نداشته باشد.

پس از تحقیقات صورت گرفته، متخصصین استفاده از بتن را بجای چوب پیشنهاد داده اند زیرا علاوه بر استحکام بالا، استهلاک کمی نیز دارد امکان حرکت قطار با سرعت های بالا را ممکن می کند.

که در امر اصطلاح به این بتن تراورس بتنی می گویند.

فصل اول: آشنایی کلی با مکان کارآموزی: گروه ماشین سازی سعدی از 35 سال پیش فعالیت خود را در یک مرکز واقع در خیابان سازمان آب تهران ( واقع در شرق شهر، که منطقه ای صنعتی محسوب می شود ) شروع کرده است و با توجه به افزایش تقاضا برای ساخت قطعات و ماشین آلات گوناگون به تدریج مراکز صنعتی خود را افزایش داده است تا به امروز که 3 واحد در تهران و اطراف تهران مشغول به فعالیت برای ساخت ماشین آلات صنعتی برای این گروه می باشند.

فعالیتهای این شرکت در گذشته معطوف به ساخت ماشین آلات صنعتی از قبیل انواع دستگاههای پلاستیک بادی و تزریقی، دستگاه حلوای شکری ساز، دستگاه کود ساز صنعتی، ساخت انواع پرس های ضربه ای و هیدرولیک و همچنین مونتاژ لودر چند کاره برای استفاده در شهرداری و هلال احمر از روی نمونه Rammer کانادایی .

بوده است.

در چند سال گذشته ( حدوداً 10 سال ) بیشتر فعالیتهایی این گروه صنعتی معطوف به ساخت قطعات و لوازم مربوط به راه آهن می باشد از این فعالیتها می توان به ساخت و راه اندازی 3 خط، تهیه و تولید تراورس در سیرجان و کرمان برای کارخانجات CBC نام برد و همچنین تهیه انواع قالبهای تراورس بتنی برای شرکت CBG و همچنین راه آهن جمهوری اسلامی وابسته به وزارت کار نام برد.

این قالبها از حدود 280 قطعه بزرگ کوچک فلزی تشکیل شده اند که بیشتر آنها از طریق جوشکاری به هم وصل شده اند.

روش کار در کارخانه تولید تراورس بدین گونه می باشد که ابتدا بتن وارد قالب می شود آنگاه برای توزیع بهتر و یکنواخت بتن در سطح لگن های قالب، بر روی میز ویبره، ارتعاشات زیادی به آن وارد می شود.

همچنین برای استحکام هر چه بیشتر تراورس های بتونی، آرماتورهای فولادی بصورت طولی، در امتداد این قالبها با فشار 300 بار (bar) کشیده می شوند همانطور که می ببینید بحث استحکام بعلت اعمال نیروها و تنش های زیاد بر روی این قالبها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

با توجه به اینکه بیشتر اتصالات این قالبها از طریق جوشکاری است ( در یک قالب نزدیک به 80m جوشکاری وجود دارد ) اهمیت جوشکاری در این قالبها خیلی زیاد است بطوریکه شرکت طرف قرارداد برای اطمینان از درستی انجام فرآیند جوشکاری، بازرس خود را ( که یک کارشناس با مدرک دکترای متالوژی در گرایش جوشکاری است ) برای حصول اطمینان به محل کارخانه اعزام می دارد.

چون این قالب ها در تیراژ بالا تولید می شوند و همگی آنها باید دقت لازم را داشته باشند و همچنین از نظر شکلی کاملاً یکسان باشند لذا برای نیل به این هدف و افزایش سرعت تولید فیکسچرهای متعددی توسط این شرکت طراحی و ساخت گردیده است.

چون فیکسچرها در ساخت این قالبها نقش عمده ای دارند و اینجانب در زمان کارآموزی خود در جریان طراحی و ساخت تعدادی از این فیکسچرها بوده است لذا در ادامه به توضیح کاملی درباره طراحی و همچنین وظایف فیکسچرها می پردازم.

بیشتر قطعات بکار رفته در این قالبها تحت عملیات ماشین کاری از قبیل پرس کاری، اره کاری برشکاری و تراشکاری قرار می گیرند.

پرسکاری صورت گرفته روی این قطعات نسبت به دیگر عملیات بیشتر است و نیاز به انواع قالبهای سوراخ کاری، خم کاری و برشکاری دارد.

لذا با توجه به استفاده زیادی که قالبهای پرس در تأمین قطعات مورد نیاز برای ساخت قالبهای تراورس دارند و اینجانب در هنگام کارآموزی در جریان ساخت بعضی از این قالبها بوده ام در ادامه بحث کار آموزی به تفصیل در مورد ساخت انواع قالبهای پرس مطلب آورده ام.

فصل دوم: ارزیابی بخش های مرتبط با رشته علمی کارآموز: 1:جوشکاری و برشکاری بکار رفته در ساخت قالبهای تراورس: 1-1-انواع فرآیند جوشکاری: - جوش کاری قوس الکترود دستی (SMAW) - جوشکاری قوس فلزی تحت پوشش گاز محافظ (GMAW) - جوشکاری قوس توپودری (FCAW) - جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ (GTAW) - جوشکاری ق.س زیر پودری (SAW) - جوشکاری قوس پلاسما (PAW) - جوشکاری سر باره الکتریکی (ESW) - جوشکاری با گاز سوختی و اکسیژن (OFW) - جوشکاری زائده ای (SW) - جوشکاری با پرتو سیرزی (LBW) - جوشکاری با پرتو الکترونی (EBW) - جوشکاری مقاومتی (RW) هم چنین از فرآیند برشکاری نیز در ساخت این قالبها به وفور استفاده می شود که انواع فرآیند برشکاری را در زیر می بینیم: برشکاری با گاز سوختی و اکسیژن برشکاری با الکترود کربنی برشکاری قوسی پلاسما برشکاری مکانیکی در ساخت این قالبها از برش کاریهای نوع اول و چهارم به وفور استفاده می شود.

و در مورد جوشکاری بکار رفته در این قالبها تنها جوشکاری اول و دوم کاربرد دارد.

قبل از توضیح در مورد فرآیند مختلف جوشکاری به تعریف اصطلاح جوش می پردازیم.

مطابق AWS، جوش عبارت است از اتصال موضعی فلزات یا غیر فلزات به یکدیگر از طریق اعمال حرارت یا اعمال فشار یا هر دو، با ؟

بدون استفاده از فلز پر کننده.

در هر فرآیند جوشکاری فاکتورهای مختلفی در دستیابی به جوش با کیفیت مطلوب، اثر گذار هستند.

این فاکتورها شامل نوع منبع انرژی جهت تولید حرارت، روش محافظت از حوضچه مذاب در برابر اتمسفر و فلز پر کننده ( در صورت لزوم ) می باشد.

در فرآیندهای مختلف جوشکاری فاکتورهای فوق به طرق متفاوتی محقق می شوند.

2-1-جوشکاری قوس الکترود دستی: اولین فرآیندی که در مورد آن توضیح داده می شود، فرآیند جوشکاری قوس الکترود دستی است.

نام دیگر این فرآیند stick welding می باشد و در این فرآیند، حرارت از طریق اعمال قوس الکتریکی بین یک الکترود پوشش دار و قطعه کار تأمین می شود.

در شکل 1 نمای شماتیک فرآیند (SMAW) نمایش داده شده است.

مطابق شکل یک قوس الکتریکی، بین الکترود و قطعه کار برقرار شده است.

این قوس الکتریکی، انرژی لازم جهت ذوب فلز پایه، مفتول و روکش الکترود را تأمین می کند.

همزمان با حرکت الکترود به سمت راست، فلز جوش پشت سر آن، زیر پوششی از سرباره slag منجمد می گردد.

بدلیل آنکه سرباره نسبت به فلز جوش سبکتر است و نقطه ذوب کمتری دارد روی سطح جوش شناور شده و پس از آن منجمد می گردد.

نکته دیگری که در شکل 1 نمایش داده شده، گاز محافظی است که در اثر سوختن روکش الکترود تولید شده است.وظیفه این گازهای تولید شده محافظت قوس و حوضچه مذاب در برابر اتمسفر می باشد مهمترین عنصر در فرآیند SMAW، الکترود می باشد.

الکترود از یک مغزی فلزی بهمراه یک روکش (flux) مخصوص در اطراف آن تشکیل شده است.

تمام الکترودهای مخصوص جوشکاری فولادی کربنی و کم آلیاژی، از یک مغزی فولادی یکسان ساخته شده اند.

این مغزی از جنس یک فولاد کم کربن اکسیژن زدایی نشده می باشد.

بنابراین هر عنصر آلیاژهای دیگری از طریق روکش الکترود به حوضچه مذاب افزوده می گردد.

علت این امر، اقتصادی بودن تأمین عناصر آلیاژی از طریق روکش الکترود می باشد وظایف روکش یا فلاکس الکترود عبارت است از: محافظت (shielding): در اثر سوختن روکش الکترود، گازهای محافظی جهت حفاظت از حوضچه مذاب تولید می گردد.

اکسیژن زدایی (Deoxidation): روکش الکترود از طریق انجام واکنش های شیمیایی، اکسیژن و سایر گازهای جذب شده در حوضچه مذاب را خارج می نماید.

آلیاژ سازی:(Alloying) از طریق روکش الکترود، عناصر آلیاژی متنوعی به حوضچه مذاب افزوده می گردد.

یونیزاسیون: (Ionieing) عناصر موجود در روکش الکترود به عملیات یونیزاسیون کمک نموده،شروع قوس الکتریکی و پایداری آنرا بهبود می بخشند.

عایق سازی (Insulationg): سرباره منجمد شده روی سطح جوش از طریق ایجاد یک عایق حرارتی سرعت سرد شدن جوش را کاهش می دهد.

با توجه به اهمیت الکترود در فرآیند SMAW، شناسایی و طبقه بندی انواع آن ضروری می باشد.

انجمن جوشکاری آمریکا جهت شناسایی و طبقه بندی این الکترودها سیستم معینی تعریف نموده است.

این استاندارد طبقه بندی، جهت فولادهای کربنی AWS A5.1 و جهت فولادهای کم آلیاژهای AWS A5.5 می باشد.

بخش های مختلف این سیستم طبقه بندی در شکل 2 نمایش داده شده است.

مطابق با این سیستم طبقه بندی از یک حرف E بیانگر کلمه الکترود و چهار یا پنج رقم پس از آن استفاده می شود.

دو یا سه رقم اول ( در صورتیکه در طبقه بندی از چهار رقم استفاده شده بود دو رقم اول و در صورتیکه از 5 رقم استفاده شده بود سه رقم اول) بیانگر حداقل استحکام کششی فلز جوش بر حسب ksi ( کیلو پوند بر اینچ مربع ) می باشد بعنوان مثال در صورتیکه دو رقم اول عدد «70» باشد بدان معناست که حداقل استحکام کششی فلز جوش رسوب داده شده 70000psi می باشد.

رقم بعدی بیانگر وضعیتی است که با آن الکترود مجاز به جوشکاری هستیم عدد «1» بیانگر امکان استفاده از الکترود در تمام وضعیتها می باشد.

عدد (2) بیانگر سیاست زیاد حوضچه مذاب می باشد.

بطوریکه مجاز به استفاده از این الکترود فقط در وضعیت تخت برای انواع جوش ها و وضعیت افقی فقط در جوش های نبشی (Fillet) می باشیم عدد 4 بیانگر مناسب بودن الکترود برای جوشکاری در وضعیت عمودی سرازیر می باشد.

رقم آخر در این طبقه بندی بیانگر نوع روکش الکترود و نوع جریان و قطبیت پیشنهادی می باشد شکل 3 رقم آخر را در این سیستم طبقه بندی نشان می دهد.

شایان ذکر است کلیه الکترودهایی که رقم آخر آنها به 5، 6 یا 8 ختم می شوند، در رده ی الکترودهای کم هیدروژن قرار می گیرند.

به منظور حفظ مقدار کم هیدروژن (رطوبت) در این الکترودها بایستی آنها را در بسته بندی های فلزی مقاوم به رطوبت یا در داخل کوره های مناسب نگهداری نمود.

این کوره ها باید به صورت الکتریکی بوده و قابلیت تنظیم درجه حرارت از تا را داشته باشند.

استفاده از این کوره ها در شرایط استاندارد مقدار رطوبت را در حداقل مقدار ممکن ( کمتر از%20 نگاه می دارد.

پس از باز کردن بسته بندی این الکترودها، بلافاصله باید آنها را در داخل کوره نگهداری کرد.

مطابق با اغلب استانداردها، الکترودهای کم هیدروژن را باید بلافاصله پس از خروج از بسته بندی اولیه، داخل کوره با حداقل دمای نگهداری کرد این نکته حائز اهمیت است که قراردادن سایر الکترودها (غیر از الکترودهای کم هیدروژن ) داخل کوره، ممکن است و در کارآیی موثر آنها اثر سوء داشته باشد.

بعنوان مثال بعضی الکترودها طوری ساخته می شوند که روکش آنها حاوی مقدار معینی رطوبت باشد حال در صورت حذف این رطوبت در کارآیی آنها اختلالاتی رخ می دهد الکترودهای مخصوص جوشکاری فولادهای کم آلیاژی مخصوصاً بر اساس یک پسوند پس از طبقه بندی ذکر شده فوق، شناسایی می شوند.

این پسوندها معرف نوع و میزان عناصر آلیاژی در روکش الکترود می باشند که در شکل 4 نشان داده شده است.

تجهیزات فرآیند SMAW نسبتاً ساده می باشد مطابق شکل 5 از منبع قدرت دو کابل خارج شده است یکی به 1 بند الکترودگیر و دیگری به قطعه کار متصل می گردد.

در اثر ایجاد قوس الکتریکی بین نوک الکترود و قطعه کار، حرارت لازم جهت ذوب تأمین می شود.

در این فرآیند از یک منبع قدرت با مشخصات ولت- آمپر جریان ثابت استفاده می شود در صورتیکه جوشکار در حین عملیات جوشکاری، طول قوس را افزایش دهد، بدلیل افزایش مقاومت قوس، ولتاژ افزایش یافته و شدت جریان کاهش می یابد.

مطابق شکل 6 (A)، به ازاء افزایش %32 ولتاژ، شدت جریان فقط %10 کاهش می یابد.

با توجه به رابطه حرارت ورودی (Heat Inpue) در یک سرعت جوشکاری ثابت مثلاً (loin/min) با افزایش طول قوس، حرارت ورودی افزایش می یابد.

H.I:حرارت ورودی به واحد طول جوش بر حسب olin V: ولتاژ I: شدت جریان S: سرعت جوشکاری بر حسب in/min در طول قوس بلند و در طول قوس کوتاه این موضوع یک فاکتور مهم در فرآیند می باشد، زیرا جوشکار قادر است با افزایش یا کاهش طول قوس میزان سیالیت حوضچه مذاب را کنترل نماید.

به هر حال افزایش بیش از حد طول قوس، موجب افت درجه حرارت حوضچه مذاب به دلیل کاهش تمرکز قوس می گردد.

از طرفی قوس بلند سبب کاهش پایداری قوس و ایجاد اختلال در حفاظت حوضچه مذاب می شود.

شکل 6(B) دو مدل منحنی مشخصه ولت- آمپز را با شیب تخت و شیب تند نمایش می دهد.

جوشکاران خبره مخصوصاً مایل به استفاده از دستگاههایی با شیب تخت به منظور دستیابی به کنترل بیشتر هستند.

در حالی که جوشکاران مبتدی به دلیل عدم توانایی در ثابت نگه داشتن طول قوس مایل به استفاده از دستگاههایی با شیب تند هستند تا مشخصات حوضچه مذاب کمتر دستخوش تغییر گردد.

با توجه به این که فرآیند (SMAW) یک فرآیند قدیمی بود.

و فرآیندهای جدیدتری ابداع شده اند ولی هنوز این روش بعنوان یک فرآیند عمومی جوشکاری در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد این بدان علت است که تجهیزات آن نسبتاً ساده و ارزان قسنت بوده و به سادگی قابل حمل و نقل می باشند.

اخیراً منابع قدرتی ساخته شده اند که کوچک و سبک بوده و براحتی توسط جوشکار به محل کار محل می شود ضمناً با توجه به دردسترس بودن الکترودهای متنوع جهت مقاصد مختلف می توان به جوش با کیفیت مطلوب دست یافت یکی از محدودیت های این روش سرعت جوشکاری پایین می باشد زیرا جوشکار ناچار است پس از مصرف هر الکترود عملیات را متوقف کرده و الکترود جدید را جایگزین نماید.

در بسیاری از موارد فرآیندهای جوشکاری اتوماتیک و نیمه اتوماتیک به دلیل سرعت بالاتر جایگزین روش (SMAW) شده اند.

محدودیت دیگر این روش که بر سرعت اجرای جوشکاری نیز اثر دارد اتلاف زمان جهت تمیز کاری سرباره در هر پاس می باشد.

همچنین هنگام استفاده از الکترودهای کم هیدروژن به منظور به حداقل رساندن درصد هیدروژن بایستی آنها را در داخل کوره های مخصوص نگه داری کنیم.

پس از بیان اصول فرآیند (SAMW) به ذکر چند عیب که بروز آن در این فرآیند محتمل است می پردازیم.

مورد اول بروز حفره های گازی (porosity) در جوش می باشد دلیل بروز حفره های گازی، حضور رطوبت، چربی، آلودگی در موضع جوش می باشد.

رطوبت از طریق سطوح آلوده قطعه کار وارد موضع جوش می شود یکی دیگر از دلایل بروز حفره های گازی جوشکاری با طول قوس بلند می باشد.

این موضوع هنگام جوش کاری با طول قوس کوتاه می تواند به حذف (porosity) کمک نماید.

دلیل دیگر بروز حفرات گاری پدیده وزش قوس (Are Blow) می باشد برای فهم بهتر وزش قوس باید به این نکته اشاره نمود که هر گاه جریان برق از یک هادی عبور کند یک دسته از خطوط میدان مغناطیسی به صورت دایره های متحدالمرکز حول هادی بوجود می آیند مطابق شکل 7 حال هنگام جوشکاری فلزان مغناطیسی نظیر فولادهای کربنی میدان مغناطیسی بوجود آمده حول الکتر.د باعث انحراف قوس می شود به شکل 8 مراجعه کنید.

جهت کاهش اثرات وزش قوس راههای ذیل پیشنهاد می گردد.

تغییر جریان از DC به AC به حداقل رساندن طول قوس کاهش آمپر جوشکاری متمایل کردن الکترود به جهتی خلاف جهت وزش قوس استفاده از خال جوش های بزرگ در دو انتهای اتصال استفاده از تکنیک یک گام به عقب (Backstep) انجام جوشکاری، به سمتی که از قبل جوشکاری شده است.

جهت پیشرفت جوشکاری به سمت اتصال بدنه صورت گیرد چرخاندن کابل اتصال بدنه به دور قطعه تا اثر میدان مغناطیسی ایجاد کننده وزش قوس زا خنثی کند.

پدیده وزش قوس علاوه بر ایجاد حفرات گازی ممکن است سبب جرقه و پا شش، سوختگی کنار جوش، ظاهر نامناسب جوش و عدم ذوب گردد.

یکی دیگر از عیوب محتمل در این فرآیند، حس سرباره(slag Inclusion) می باشد در صورتیکه به دلیل عدم رعایت تکنیک منلسب جوشکاری یا کم بودن شدت جریان، سرباره مذاب نتواند روی سطح مذاب جاری گردد و در لابه لای جبهه های انجماد گرفتار شود این عیب رخ می دهد.

دلیل دیگر بروز این عیب، عدم تمیز کاری مناسب سرباره در بین پاس ها می باشد.

بطور کلی از آنجایی که روش (SMAW) به روش دستی انجام می شود احتمال بروز عیوب دیگری از جمله عدم ذوب، عدم نفوذ، ترک، سوختگی کنار جوش، سر رفتن فلز جئش و ظاهر نامناسب جوش امکان پذیر می باشد.

3-1- جوشکاری قوس فلزی تحت پوشش گاز محافظ: Cnas Metal Arc Welding (GMAW) نام دیگر این فرآیند (Metal Active gas/Metal Inertgas)MIG/MAG می باشد کاربری این روش عموماً به صورت نیمه اتوماتیک می باشد ولی گاهی اوقات به صورت اتوماتیک نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

در این روش حرارت لازم جهت ذوب از طریق ایجاد قوس الکتریکی ما بین یک الکترود کلانی پیوسته و قطعه کار تأمین می گردد.

الکترود کلانی علاوه بر ایجاد قوس الکتریکی و تولید حرارت، خود ذوب شده و فلز جوش را تأمین می نماید شکل 9 نمای شماتیک فرآیند GMAW را نشان می دهد قوس و منطقه مذاب بواسطه یک گاز محافظ که از طریق تورچ جوشکاری هدایت می گردد محافظت می شوند.

گاز مورد استفاده ممکن است خنثی یا فعال باشد.

در این فرآیند از گازهای آرگن، هلیوم و مخلوط این دو گاز بعنوان گازهای خنثی، عموماً جهت جوشکاری فلزات غیر آهنی استفاده می گردد.

از گازهای دی اکسید کربن، مخلوط آرگون و و مخلوط آرگون و اکسیژن بعنوان گازهای فعال جهت جوشکاری فلزات آهنی (فولادها ) استفاده می شود.

طبقه بندی الکترودهای کلانی در روش GMAW جهت فولادهای کربنی مطابق با استانداردهای AWSA5.18 در شکل 10 نشان داده شده است.

ER بیانگر این موضوع است که این طبقه بندی هم جهت الکترودهای کلانی و هم جهت سیم جوش در فرآیندهای دیگر قابل استفاده می باشد ( در صورتیکه فلز پر کننده هادی جریان ) برق باشد بعنوان الکترود و در غیر این صورت سیم جوش تلقی می شود.

دو یا سه رقم بعد از آن بیانگر استحکام کششی فلز جوش بر مبنای ksi می باشد.

حرف s بیانگر این است که الکترود به صورت توپر (solic) می باشد در نهایت عدد پس از خط تیره بیانگر ترکیب شیمیایی الکترود می باشد.

این عدد معمولاً بیانگر درصد عناصر الکسیژن زدا از قبیل Si، Mn، Ae در الکترود می باشد این عناصر از بروز حفره های گازی در جوش جلوگیری می کنند.

بدلیل وجود فلاکس در این فرآیند نگهداری مناسب الکترود در زمان عدم استفاده از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

بنابراین این الکترودها باید تمیز و در محیطی عاری از ذرات گرد و غبار چربی، رطوبت و سایر آلودگی ها موجود در اتمسغر نگهداری شوند.

بهترین روش نگهداری الکترودها، در بسته بندی های پلاستیکی اولیه می باشد همچنین زمانیکه کلاف الکترود را از بسته بندی اولیه خارج و در سیستم تغذیه دستگاه قرار می دهیم در صورتیکه برای مدت طولانی قصد استفاده از دستگاه را نداریم باید توسط پوشش مناسبی آنرا نگهداری کنیم.

منبع قدرت مورد استفاده در فرآیند GMAW از نوع ولتاژ ثابت (consecme voltage) بوده و در این فرآیند عموماً از جریان مستقیم و الکترود مثبت (DCEP) استفاده می گردد.

فرآیند GMAW در شکل 11 نمایش داده شده است.

همانطور که مشاهده می کنید تجهیزات این فرآیند نسبت به فرآیند SMAW، پیچیده تر می باشند تجهیزات شامل یک منبع قدرت، سیستم تغذیه الکترود، کپسول گاز و تورچ جوشکاری می باشد وظیفه تورچ، هدایت الکترود و گاز محافظ به محل جوشکاری است.

جوشکار، ولتاژ از روی منبع قدرت و سرعت تغذیه الکترود را از وی سیستم تغذیه تنظیم می نمایند.

در این فرآیند با افزایش سرعت تغذیه الکترود، شدت جریان نیز افزایش می یابد.

همچنین نرخ ذوب الکترود با شدت جریان رابطه مستقیم دارد.

همانطوز که قبلاً اشاره شد، منبع قدرت مطابق شکل 12 از نوع ولتاژ ثابت می باشد.

استفاده از این منابع قدرت امکان بهره گیری از سیستم خود تنظیمی را مسیر می سازد.

بدان معنا که در این فرآیند با تغییر فاصله تورچ نسبت به قطعه کار طول قوس سریعاً اصلاح شده و به مقدار اولیه باز می گردد.

مطابق شکل 12 با فرض اینکه در نقطه B قرار داشته باشیم در صورتیکه جوشکار، تورچ را به عقب هدایت کند طول قوس افزایش می یابد.

ولتاژ از 20v به 25v افزایش یافته و جریان از 100A-200A کاهش می یابد.

به دلیل کاهش شدت جریان، نرخ ذوب الکترود کاهش می یابد و با توجه به این که سرعت تغذیه الکترود ثابت است، الکترود به سمت حوضچه حرکت کرده و طول قوس کاهش می یابد و به مقدار تنظیم شده در نقطه B باز می گردد.

این اصلاح در کسری از ثانیه انجام می شود این فرآیند در مقایسه با فرآیند دستی (Manual) حساسیت کمتری به تغییرات طول قوس دارد.

در فرآیند GMAW چهار طول انتقال فلز با توجه به تنظیمات دستگاه وجود دارد این مدل ها عبارتند از: اتصال کوتاه یا قوس کوتاه (short circuiting) اسپری یا پا ششی (spray) قطره ای (Globular) پالسی یا ضربانی (pulse) منظور از مدل انتقال فلز، نحوه جدا شدن قطرات مذاب از نوک الکترود و انتقال آنها به حوضچه مذاب می باشد.

شل 13 سه مدل از چهار مدل فوق را نمایش می دهد.

هر کدام از مدل های انتقال فلز مشخصات متفاوتی دارند.

بطوریکه می توان هر یک از آنها را بعنوان یک فرآیند جوشکاری متفاوت تلقی نمود.

همچنین هر کدام از مزایا و محدودیت های ویژه ای دارند و جهت کاربردهای مخصوص مورد استفاده قرار می گیرند.

مدل انتقال فلز به فاکتورهای از قبیل ولتاژ و شدت جریان، نوع گاز محافظ مورد استفاده و مشخصات منبع قدرت بستگی دارد.

یکی از وجوه تمایز بین مدل های فوق، اختلاف در میزان حرارت ورودی به قطعه کار می باشد.

قوس اسپری بیشترین حرارت ورودی را ایجاد می کند، پس از آن قوس پالس، قوس قطره ای و در نهایت قوس کوتاه.

بنابراین انتخاب قوس اسپری جهت جوشکاری مقاطع ضخیم با سرعت بالا مناسب ترین انتخاب می باشد اگر چه با این قوس امکان جوش کاری فقط در وضعیت تخت مسیر است.

قوس قطره ای از ثبات کمتری برخوردار بوده و جرقه و پاشش زیادی دارد.

امکان دستیابی به قوس پالسی فقط توسط دستگاههایی که مجهز به تولید جریان خروجی ضدبانی باشند مسیر است.

در این سیستم، انرژی قوس الکتریکی بین دو سطح شدت جریان تحتانی و فوقانی که مقادیر آنها روی دستگاه قابل تنظیم می باشد، تغییر می یابد.

این موضوع سبب کنترل بهتر حرارت ورودی می گردد.

قوس کوتاه میزان حرارت ورودی را ایجاد می نماید.

بنابراین مناسب ترین مدل انتقال فلز جهت جوشکاری قطعات نازک و گپ های زیاد حخاصل از عملیات مونتاژ نامناسب می باشد.

در قوس کوتاه، قطره مذاب قبل از جدا شدن کامل از نوک الکترود، سطح حوضچه مذاب را لمس می کند.

حوضچه مذاب را لمس می کند.

امکان جوشکاری با قوس کوتاه در تمام وضعیت ها مسیر است.هنگام جوشکاری مقاطع ضخیم، بدلیل کم بودن میزان انرژی قوس کوتاه، احتمال بروز ذوب ناقص (LOF) زیاد می باشد.

همانطور که قبلاً اشاره شد، گاز محافظ تأثیر بسزایی بر نوع انتقال فلز دارد.

بعنوان مثال قوس اسپری فقط هنگامی که حداقل %80 آرگون در مخلوط گاز محافظ باشد، ایجاد می شود.

علت متداول بودن گاز در فرآیند GMAW جهت فولادهای کربنی، ارزان بودن و نفوذ جوش مطلوب آن می باشد.

با این حال استفاده از این گاز سبب افزایش جرقه و پا شش و اتلاف زمان جهت تغییر کاری می گردد.

فرآیند GMAW بطور گسترده ای جهت جوشکاری فلزات آهنی به کار می رود.

استفاده از گاز محافظ بجای فلاکس که قابلیت جذب رطوبت دارد.

درصد هیدروژن را در ناحیه جوش و HAE کاهش داده و این فرآیند را بعنوان یک فرآیند کم هیدروژن مطرح می سازد.

همچنین به دلیل عدم وجود سرباره روی جوش و عدم نیاز به تمیز کاری، استفاده از این فرآیند جهت کاربردهای اتوماتیک و درباتیک مناسب می باشد.

با این فرآیند امکان جوش کاری به صورت پیوسته و با حداقل نقاط stup-start مسیر می باشد.

این موضوع علاوه بر افزایش سرعت جوشکاری، نقاط ضعیف و معیوب را به حداقل می رساند.

از مزایای دیگر این روش، نرخ رسوب زیاد فلز جوش می باشد که موجب کاهش هزینه ها می گردد.

در این فرآیند بدلیل عدم وجود فلاکس میزان دود تولید شد.

در حین جوشکاری در فرآیند SMAW کمتر می باشد.

این موضوع از دیدگاه تهویه محیط جوشکاری حائز اهمیت است.

کمتر بودن میزان دود و عدم وجود سرباره در بین جوشکاری قابلیت رویت و کنترل حوضچه کذاب را برای جوشکار آسان تر می سازد.

از محدودیتهای این روش، حساس بودن فرآیند به وزش باد و انحراف چتر گاز محافظ از حوضچه مذاب می باشد بنابراین استفاده از این فرآیند در محیط های باز پیشنهاد نمی گردد.

دبی گاز محافظ با توجه به حجم حوضچه مذاب و سایز نازل گاز تنظیم می شود.

دبی گاز بیش لز اندازه، سبب ایجاد اغتشاش در جریان گاز می گردد.

اغتشاش در گاز محافظ سبب هدایت گازهای موجود اتمسفر به حوضچه مذاب شده و منجر به تولید حفره های گازی در حوضچه جوش می شود.

از محدودیت های دیگر این فرآیند پیچیده تر بودن تجهیزات در مقایسه با فرآیند SMAW می باشد.

بعنوان مثال در صورت معیوب بودن نازل تماس یافت هدایت کننده الکترود، عملکرد فرآیند دچار خدشه شده و نتیجه آن، ایجاد جوش معیوب می باشد.

عیوب متداولی که در فرآیند GMAW متحمل می باشند عبارتند از: حفره های گازی بدلیل آلودگی سطح مقطع قطعه یا الکترود، عدم ذوب مخصوصاً هنگام جوشکاری با قوس کوتاه روی قطعات ضخیم، عدم ثبات قوس و تلاطم حوضچه مذاب به دلیل معیوب بودن نازل تماس و ؟

هدایت کننده الکترود.

با رعایت بعضی نکات، عیوب مذکور به سادگی قابل پیشگیری هستند.

جهت کاهش بروز حفرات گازی بایستی قبل از جوشکاری سطح قطعات را تمیز کاری کرده و منطقه جوشکاری را از .زش باد محافظت نمود.

همچنین باید گاز محافظ را از نظر عدم وجود ناخالصی یا رطوبت بیش از اندازه بررسی نمود.

می توان با افزایش انرژی قوس، هدایت مناسب تورچ روی دیواره های اتصال و تمیز کردن لایه های اکسیدی در هر پاس، عیب عدم ذوب را کاهش داد.

در نهایت به منظور جلوگیری از عیوب مربوط به عدم تغذیه یکنواخت الکترود به حوضچه مذاب لازم است از سالم بودن نازل تماس اطمینان حاصل نمود.

با توجه به حجم جوشکاری، نازل تماس باید بصورت منظم تعویض گردد زیرا در اثر عبور الکترود، علاوه بر بزرگ شدن سایز سوراخ، روی دیواره های داخلی آن خش ایجاد می شود و این موضوع برق رسانی به الکترود را دچار خدشه می کند و توصیه می شود پس از هر بر تعویض کلاف الکترود، فنرهای الکترود را خارج نموده و با عبور هوای فشرده، آن را تمیز کاری نمود.

این موضوع سبب خارج شدن ذرات گرد و غبار می گردد شکل 14 طول آزاد الکترود (Eleztrade exten tion)) را نمایش می دهد.

با افزایش این طول ، نفوذ جوش کاهش یافته و با کاهش آن، نفوذ جوش افزایش می یابد.

4-1- فرآیند برشکاری: