گزارش کارآموزی جوشکاری و انواع آن در 50 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

از ابتدای خلقت بشر مساله اتصال و به هم بستن و ضرورت دستیابی به شیوه های آسانتر برای ایجاد اتصالات مطرح بوده است . ایجاد اتصال در شکلهای پیشین خود از به هم بستن شاخه های درختان و تکه های چوب و دوختن تکه های پوست حیوانات برای مصارف گوناگون آغاز شد و متناسب با تکامل نیاز های انسان ،هنر اتصال و به هم پیوستن اجسام نیز رو به تکامل نهاد .

پیدایش فلزات و آلیاژ های فلزی وتلاش مستمر در یافتن راههای اتصال آنها به هم موجب ابداع روشهای مختلف اتصال شد که اتصال پیچ و مهره ای ، اتصالات پرچی و اتصالات جوشکاری شده از آن جمله اند .

در دنیای امروزه ، صنعت جوشکاری از نظر وسعت کار و تنوع بالاترین مرتبه را در علم اتصال و بریدن و جدا سازی قطعات فلزی و سایر مواد صنعتی دار است و طراحان و مهندسان خطوط تولید مصنوعات فلزی با بهرگیری از فرایند های مختلف و متنوع جوشکاری به بالاترین سرعت و کیفیت دست یافته اند . در عین حال ، وزن سبک مصنوعات و صرف هزینه هرچه کمتر ، از دیگر دستاوردهای آنان بوده است .


تاریخچه :

جوشکاری کوره ای یا آهنگری و جوشکاری با شعله ، نخستین روشهای شناخته شده جوشکاری به شمار می روند .

مصریها ، یونانیها و روسها برای جوشکاری و لحیمکاری فلزات قیمتی یا زود ذوب از نوعی مشعل ابتدایی استفاده می کردند که در آنها الکل یا مایع مشابه به عنوان سوخت به کار می رفته است .

از قرن نوزدهم که کار اختراعات و اکتشافات رونق گرفت ، نوآوری و خلاقیت در میدان تکنولوژی جوشکاری نیز ظهور کرد و روشهای مختلف جوشکاری یکی پس از دیگری ابداع گردید .

جوشکاری با قوس الکتریکی و استفاده از خاصیت حرارتی جریان برق در امر اتصالات فلزی ، با وجود اینکه چندین دهه قبل شناخته شده بود ، کاربردی نداشت .

سرانجام مردی روسی به نام( برنادوس) این پدیده را کشف کرد و در سال 1887 توانست جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود زغالی را اختراع کرد . در سال 1891 یک امریکایی به نام (کوفین) توانست به جای الکترود زغالی از الکترود فلزی استفاده کند و این روش به نام خود به ثبت برساند .

در آن زمان ، جوشکاری با الکترود لخت فلزی بسیار دشوار بود زیرا قوس بین الکترود فلزی و قطعه کار بی ثبات بود و کنترل انتقال قطره مذاب از الکترود به قطعه بسختی انجام می گرفت .

کشف الکترود روپوش دار به وسیله یک مخترع سوئدی به نام اسکار کیلیرگ در سال 1905 باعث ثبات قوس و بهبود کیفیت جوش شد .

پژوهشهای مختلف برای افزایش مرغوبیت و کیفیت این روش ادامه یافت و همچنان ادمه دارد . جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود روپوش دار در ردیف جوشکاریهای ذوبی است که امروزه به طور گسترده در صنایع مختلف به کار گرفته می شود . در زمان حاضر ، جوشکاری قوس دستی (SMAW) یکی از متداولترین روشهای جوشکاری است که به طور گسترده در صنایع فلزی ایران کاربرد دارد و به عنوان پدیده ای ارزشمند در امر تولید و تعمیر در کارخانه ها و کارگاههای مختلف صنعتی ایفای نقش می نماید . به دلیل وابستگی این فن به علوم و فنون و گستردگی دامنه علمی آن متخصصان و کارشناسان ورزیده همواره در حال پژوهش هستند و دستاورد های خود را به صورت استانداردهای جوشکاری انتشار می دهند .

در عملیات اجرائی نیز کاردانان با تجربه همکاری دارند و با تلاش و پشتوانه غنی علمی چرخهای عظیم و پیچیده صنعت را به طور اصولی و اقتصادی به حرکت در می آورند .
























تعریف جوشکاری

تاکنون تعاریف زیادی برای جوشکاری بیان شده است ، ولی بطور کلی حذف فاصله و ایجاد جاذبه مولکولی یا کریستالی بین قطعات گوناگون را جوشکاری گویند . برای تحقق این امر روششهای زیادی به ذهن می رسد که اکثرا عملی شده است و نتایج کارائی آنها در ارتباط با وسایل و تجهیزات مورد لزوم به لحاظ سادگی و پیچیدگی مورد مطالعه قرار گرفته است .

عملیات جوشکاری که امروزه در صنایع به کار گرفته میشوندعبارتند از :

1- جوشکاری فشاری 2- جوشکاری ذوبی

هر کدام تقسیم بندیهای گوناگون و گسترده ای دارد که تاکنون بیش از 85 روش در جوشکاری و برشکاری ابداع شده است و اجرا می شود بعضی از روشها نیز منسوج شده ، جای خود را به روشهای نوین جوشکاری داده اند .
جوشکاری فشاری

تعریف : جوشکاری فشاری فرآیندی که در آن لبه های مورد اتصال ، تحت فشار ، و با استفاده از حرارت یا بدون آن در هم ادغام می شوند و قطعات به هم اتصال می یابند .

جوشکاری آهنگری یا پتکه ای ، جوشکاری مقاومتی ، جوشکاری اصطکاکی ، جوشکاری مافوق صوت (اولتراسونیک) و جوشکاری سرد از آن جمله اند .
جوشکاری آهنگری

یکی از فرایند های قدیمی جوشکاری است و روش کار چنین است که قطعات مورد جوشکاری را در کوره ای تا مرحله خمیری شدن گرم می کنند . سپس آنها را از کوره خارج و اکسید ها را از سطح مورد اتصال پاک می کنند . آنگاه آنها را رویهم روی سندان قرار می دهند و ضربات پتک دستی یا برقی میکوبند تا دو قطعه در هم ادغام شوند و جوش بخورند .
جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی یکی از روشهای جوشکاری فشاری است که در شاخه های مختلف صنعت خصوصاً در صنایعی که با ورقها و مفتول فلزی سر و کار دارند کاربرد فراوان دارد . در این روش سطوح اتصال با اعمال حرارت و فشار بهم جوش می خورند .

فلزات به دلیل داشتن مقاومت الکتریکی ، دراثر عبور جریان برق از آنها ، گرم می شوند و به حالت خمیری و حتی به دمای ذوب می رسند . حرارت حاصل در این روش با مجذور شدت جریان و مقاومت در زمان عبور جریان رابطه مستقیم دارد . شدت زمان عبوری و زمان از طریق دستگاه قابل کنترل و تنظیم است ، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلف از جمله جنس و ضخامت قطعات کار ، اندازه سطح الکترود ها ، چگونگی سطح تماس و فشار اعمال شده به کار مربوط می شود .

جوشکاری مقاومتی در صنعت به صورتهای گوناگون مورد استفاده است که مهمترین و متداولترین آنها به ترتیب زیر است : 1- جوش نقطه ای یا نقطه جوش 2- جوش قرقره ای یا درز جوش 3- جوش واژگون یا سر به سر 4- فلاش جوش یا جوش جرقه ای
جوشکاری ذوبی

تعریف : جوشکاری ذوبی روشی است که در آن لبه های مورد اتصال پس از ذوب شدن به کمک فلز پر کننده یا بدون آن در هم آمیخته و منجمد میگردند به این ترتیب قطعات به یکدیگر متصل می شوند .

برای ذوب کردن لبه های مورد اتصال از انرژیهای مختلف استفاده می شود : انرژی شمیایی : جوشکاری با شعله گاز ، جوشکاری ترمیت

انرژی الکتریکی : جوشکاری با قوس الکتریکی

انرژی نورانی : جوشکاری با اشعه لیزر

در جوشکاری با قوس الکتریکی حرارت لازم برای ذوب لبه های مورد اتصال و مفتول پر کننده درز از طریق ایجاد و برقراری قوس الکتریکی بین الکترود و فلز مورد جوشکاری تامین می شود .
قوس الکتریکی و چگونگی تشکیل آن

چنانچه قطبهای مثبت و منفی یک منبع انرژی الکتریکی را با هم تماس داده و سپس در فاصله کمی از یکدیگر قرار دهند ، در اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی موجود میان آنها جرقه های ایجاد می شود . این جرقه ها موجب یونیزه شدن اتمسفر بین دو قطب و عبور الکترونها از فاصله هوایی میان دو قطب می شود .

ادامه جرقه ها و به هم پیوستن آنها در فضایی یونیزه شده ، موجب تشکیل قوس الکتریکی می شود . با وجود یونیزه شدن فضای بین الکترود وکار ، باز هم مقاومت الکتریکی زیادی در این منطقه وجود دارد و همین مقاومت سبب تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی می شود و حرارت در حدود 6000-5000 درجه سانتیگراد ایجاد می گردد که می تواند در زمان کوتاهی فلزات را به دمای ذوب برساند .





نقش فلاکسها (پوشش الکترود)

پوشش شیمیایی الکترود بسیار متنوع است و نوع آن به شرایط فلز مبنا بستگی دارد .

ترکیب شیمیایی الکترودها به طور وسیعی کمپلکس است و محتوی مواد معدنی و آلی است که درصدی از آن مشخص و درصدی هم از نظر مصرف کننده پوشیده است و جزء مسائل سری هر کارخانه سازنده به حساب می آید . هر جزء ترکیبی پوشش چه در حالت مذاب بودن و چه در حین انجماد دارای وظایفی برای بهبود بخشیدن شرایط مکانیکی جوش هستند مانند ثبات قوس الکتریکی ، تشکیل سرباره ، ایجاد گاز ، رساندن عناصر مطلوب به مذاب وغیره . پوشش دارای سه نقش اساس است :

- نقش الکتریکی

- نقش فیزیکی

- نقش متالورژیکی

نقش الکتریکی پوشش : وجود یک قوس با شرایط یونیزه شدن گازهای بین کاتد و آند ارتباط دارد . قوسهای فلزی به علت خاصیت منفی بودنشان ناپایدارند و به عبارت دیگر ، با افزایش آمپر بر سطح مقاومت الکتریکی قوس کاهش یابد و بدین علت ، از ثبات بی بهره می شود . برای رفع این نقیصه لازم است که در مدار یعنی در ناحیه قوس یک رزیستانس و یا راکتانس به کار برده شود ( رزیستانس از تغییرات ناگهانی شدت جریان جلوگیری می کند ) در عمل فلزی را نمی توان یافت که بتواند این وظیفه را در قوس انجام دهد زیرا درجه حرارت بالای قوس آن را منهدم می کند .

فاکتورهایی که می توانند جایگزین یک رزیستانس گردند ، عبارتند از :

- استفاده از مدار باز در جریانهای AC با ولتاژ زیاد

- سطح یا درجه یونیزاسیون

- خارج کردن الکترون از الکترود به وسیله انرژی حرارتی

- شرایط هدایت حرارتی

در جریان AC فاکتورهای گفته شده را می توان از طریق پوشش که محتوی سدیم- پتاسیم باشد ، عملی کرد یا اینکه از مواد دیگر مانند سیلیکاتها ، کربناتها اکسیدها و غیره استفاده نمود .

نقش فیزیکی پوشش : الکترود بایستی شرایط ساده ای را برای عمل جوشکاری فراهم کند برای مثال ، می توان در حالت قائم یا بالا سر عمل جوشکاری را انجام داد (حرکت مذاب بر خلاف جاذبه زمین ) .

دو طرح برای اجرا وجود دارد که عبارتند از :

- نوع پوشش که تعیین کننده ویسکوزیته سرباره باشد

- ضخامت یا کلفتی پوشش

جوشکاری در حالتهای مختلف : (سطحی- افقی- قائم- بالای سر) فقط در صورتی مسیر است که اولا ًگازهایی ایجاد شود و فشار آنها بتواند ذرات مذاب را در جهت جاذبه یا بر خلاف آن پرتاب کند در ثانی ویسکوزیته سرباره به حدی باشد که بتواند مذاب را در بطن خود نگه دارد بعلاوه کشش سطحی مذاب فلز و سرباره نیز باید هماهنگ باشد .

ضخامت یا کلفتی پوشش : ممکن است اکسیژن به سطح بیرونی سرباره که با هوا در تماس است ، وارد شود ولی انتشار آن به طرف فلز جوش آهسته و کند است زیرا اولا ًسرباره دارای ضخامت کافی است ثانیا سرعت انجماد در جوشکاری زیاد است و اکسیژن تا بخواهد به سطح مذاب برسد ، در لابلای سرباره منجمد می شود و محبوس می گردد .

نقش متالورژیکی پوشش الکترود : علاوه بر اینکه پوشش در ثبات قوس ، تشکیل سرباره ، ایجاد گاز برای حفاظت وغیره موثر است ، محتوی موادی است که می تواند عناصر تجزیه شده در جوش را که در اثر حرارت زیاد بوجود می آیند ، جبران کند در غیر این صورت ، فلز جوش از نظر مکانیکی ضعیف خواهد شد و نیز نرخ سرد شدن را در جوش کاهش دهد .

حفاظت و ایمنی

یکی از مسائل مهمی که همه دست اندارکاران شاخه صنعت (اعم از طرحان کارشناسان ، مدیران اجرائی ، تکنسینها و کارگران ) باید با دقت به آن توجه کنند ، نکات ایمنی است که از نظر معنوی و مادی حائز کمال اهمیت است .

آسیب رسیدن به کارگران ، خسارت جانی ، نقص عضو و عواقب آن را نمی توان با معیارهای مادی سنجید زیرا این گونه زیانها جبران ناپذیرند . بعلاوه انسان به عنوان اشرف مخلوقات عالم در مقابل خالق خود مسوولیت دارد که اعضای بدن و جان خودکه امانتی در نزد اوست ، به نحوی شایسته و درست استفاده کند .

در کشورهای صنعتی مختلف استانداردها و دستورالعملهای ایمنی در دو دسته تدوین و ابلاغ می شوند :

1- ایمنی فردی

2- ایمنی گروهی

به طور کلی حوادث و وقایع ناگوار در صنعت دو دلیل عمده دارد :

1- نبود آگاهی- آشنایی و دانش شخصی نسبت به رعایت نکات ایمنی

2- سهل انگاری و بی توجهی به رعایت نکات ایمنی

بنابراین ، آموزش نکات ایمنی الزامی است و اجرای دقیق آنها از واجبات است .

مهمترین توصیه در تمام موارد این است که :

با وسیله ای که روش کار آن را نمی دانید و آموزش نگرفته اید ،کار نکنید .

ایمنی و حفاظت در جوشکاری با قوس الکتریکی

قبل از آغاز آموزش عملی جوشکاری با قوس الکتریکی ، باید با دقت نکات ایمنی و دستور العملهای مربوط به ایمنی و حفاظت مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد .

هنگام جوشکاری با قوس الکتریکی ، اگر دستگاهها و لوازم ایمنی مناسب به کار برده شود و احتیاط لازم در کار باشد ، خطر جدی وجود ندارد وجود ندارد وشخص جوشکار می تواند با آسودگی خاطر به کار جوشکاری بپردازد .

خطرات اصلی جوشکاری را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد :

- تشعشع پرتوهای مختلف

- پاشیدن جرقه از مذاب

- برق گرفتگی

- استشمام دود و گازهای مختلف

تجهیزات جوشکاری اکسی- استیلن

تجهیزات جوشکاری اکسی- استیلن عبارت است از :

یک مشعل جوش و یک سری سربک با اندازه های مختلف , دو عدد شیلنگ , (یکی قرمز برای استیلن و دیگری سبز یا سیاه رنگ , برای اکسیژن) , دو رگولاتور , دو کپسول (یکی شامل گاز استیلن و دیگری گاز اکسیژن ) , به انضمام یک عینک ویژه جوشکاری با گاز همراه با شیشه های رنگی .

هنگامی که میزان جوشکاری زیاد است از نظر صرفه جویی بهتر است به جای استفاده از کپسول استیلن , ژنوراتور استیلن را به کار برند .

معمولا کپسولها را بر روی یک ارابه دو چرخ با زنجیر می بندند تا بتوانند تجهیزات جوشکاری را به مکانهای لازم حمل کنند . چنانچه کپسولها در موقعیت ثابتی و نزدیک میز کار می خواهند قرار گیرند , باید با زنجیر نمودن آنها به پایه یا کنار دیوار , از افتادن و صدمه خوردن رگولاتور ها و نیز انفجار احتمالی جلوگیری نمایند .

در کارخانجات و موسساتی که واحدی به نام بخش جوشکاری دارد و در آن محل همواره عملیات جوشکاری زیادی صورت می گیرد , کپسولهای اکسیژن را در خارج از محیط کارگاه به وسیله جمع کننده یا کلکتور به یکدیگر متصل نموده با لوله گاز را به محل جوشکاری هدایت می کنند .

مشعلهای جوشکاری

مشعل جوشکاری ابزاری است که در آن گازهای اکسیژن و استیلن را با نسبت صحیح مخلوط شده و از انتهای بک به محلی که باید سوزانیده شود جریان می یابد .

عموم مشعلهای جوشکاری شامل : 1- شیر ها 2- دسته مشعل 3- لوله اختلاط

4- پستانک و سایر ملزومات می باشند .

مشعلها را در صنعت با طرحهای مختلفی می سازند ولی اساس کار آنها کنترل کامل شعله ضمن عملیات جوشکاری می باشد . مهمترین انواع مشعلهای جوشکاری عبارتند از :

مشعل انژکتوری (فشار ضعیف ) : در این مشعل استیلن با فشار معمولی وارد لوله اختلاط شده و جریان اکسیژن به داخل محفظه اختلاط کشیده می شود . از مشعل انژکتوری برای گاز استیلن با فشار کم ( حدود 07/0 bar و کمتر) استفاده می شود .

مزیت مشعل فشار ضعیف در این است که چنانچه تغییراتی در جریان اکسیژن به وجود آید , این تغییرات در جریان استیلن اثر گذاشته در نتیجه نسبت اختلاط گازهای اکسیژن و استیلن در حین جوشکاری ثابت خواهد ماند . انژکتور مشعلهای مزبور سوراخ کوچک و ریزی به نام شیپوره (نازل ) دارد که اطراف آن روزنه ای به شکل تاج دایره تعبیه شده است اکسیژن با فشار 1 تا 3 bar از سوراخ انژکتور خارج شده گاز استیلن را به درون محفظه اختلاط می مکد .

مشعل فشار مساوی (فشار قوی ) : در این نوع مشعلها گازهای اکسیژن و استیلن (هیدروژن در جوش اکسی- هیدروژن ) با فشار مساوی وارد لوله اختلاط گردیده سپس از دهانه مشعل برای احتراق خارج می شوند به عبارت دیگر , هر دو گاز به طور مستقل وارد محفظه اختلاط مشعل می گردند . در مشعلهای فشار قوی به گاز استیلن با فشار بالاتر نسبت به نوع انژکتوری نیاز دارند که آن را از کپسول استیلن تامین خواهند کرد و ضمنا استیلن به دست آمده از مولدهای فشار متوسط نیز برای این منظور می تواند مورد استفاده قرار گیرد در صورتی که مشعل انژکتوری را باید در ژنراتورهای استیلن با فشار پایین به کار گرفت .

هر دو نوع مشل جوشکاری تشریح شده مجهز به دو شیر سوزنی شکل می باشند یکی برای تنظیم جریان اکسیژن و دیگری برای استیلن. در انتهای مشعل دو عدد پیچ برای اتصال شیلنگها وجود دارد . به منظور جلوگیری از هر گونه خطری که به سبب اشتباه بستن پیچها ممکن است پیش آید پیچ مربوط به اکسیژن را راست گرد و پیچ مربوط به استیلن را چپ گرد تعبیه می کنند .

قدرت مشعلهای جوشکاری

چون در اکثر جوشکاریهای اکسی- استیلن , گاز و استیلن با فشار مساوی از مشعل خارج می شوند بدین سبب حدودا حجم گاز اکسیژن مصرفی را به میزان 10% بیشتر , نسبت به حجم گاز استیلن در محاسبات کارگاهی دخالت می دهند. در این گونه موارد با استفاده از شماره سربک که در محل مناسبی بر روی سر مشعل حک شده است عملا به نتیجه مطلوب که همانا بر آورد حجم گاز اکسیژن مصرفی بر هر ساعت است دسترسی پیدا می کنند .

مراقبت از مشعلهای جوشکاری : هنگامی که جوشکاری تمام شد مشعل را باید به گونه ای مطمئن آویزان کنند تا به زمین نیفتد . شیر های سوزنی روی مشعل جوش ساختمانی ظریف داشته که در اثر اصابت با زمین امکان وارد شدن صدمه به آنها وجود دارد . گاهی شیرهای سوزنی مشعلهای جوشکاری آزاد باز وبسته می شوند و در چنین مواردی باید با آچار مخصوص مهره حفاظ را که روی میله شیر سوزنی است تا حدی محکم کنند .