جوشکاری قوس الکتریکی

جوشکاری قوس الکتریکی چیست؟ در جوشکاری برق برای ذوب کردن محل اتصال دو نقطه از حرارت زیاد ایجاد شده توسط قوس الکتریکی استفاده می کنند. که این حرارت ایجاد شده در حدود 5000 درجه سانتی گراد می باشد.

جوشکاری قوس الکتریکی در نتیجه عبور جریان الکتریسیته از فاصله هوایی بین الکترود و قطعه کار ایجاد میگردد. برای این کارلازم است ابتدا سرالکترود سطح کار را لمس کرده و سپس الکترود را تقریبا به اندازه قطر آن از سطح کار بلند نمود. برای تشکیل جوشکاری قوس الکتریکی میتوان از جریان مستقیم و یا متناوب استفاده نمود.

در مواردی که از جریان مستقیم استفاده میگردد معمولا قطب مثبت به قطعه کار و قطب منفی به الکترود متصل میگردد. در این حالت درجه حرارت در قطب مثبت در حدود c600 بیشتر از قطب منفی میباشد. یعنی دو سوم حرارت در قطب مثبت و یک سوم حرارت در قطب منفی الکترود ایجاد میگردد؛ که از این روش برای جوشکاری قطعات ضخیم تر استفاده میگردد.

در جوشکاری قوس الکتریکی ورقهای نازک بهتر است که قطب مثبت را به الکترود و قطب منفی را به قطعه کار متصل نمائیم؛ زیرا حوضچه مذاب در روی قطعه کار کم عمق شده و قطعه کار سوراخ نمیگردد. روش فوق در جوشکاری فولاد های آلیاژی نیز استفاه می گردد .

قوس الکتریکی :

اگر دو جسم هادی و رسانا یا دو الکترود را که از آنها جریان با آمپر زیاد عبور میکند برای لحظه ای به یکدیگر متصل گردد و سپس آنها را به اندازه معینی از  یکدیگر دور نگهداریم، بین آن دو قوس الکتریکی بوجود می آید . حرارتی که در اثر این قوس الکتریکی ایجاد میگردد بقدری است که میتواند فلزات مختلف را در زمان کوتاه ذوب کند. در جوشکاری منظور از دو قطعه کار هادی همان قطعه کار و الکترود میباشد؛ که به هریک از آنها یکی از کابلهای دستگاه جوشکاری متصل میباشد .

جریان الکتریسیته در سیم نیز مانند حرکت آب در لوله میباشد. فشار پمپ نیز همان اختلاف پتانسیل بین دو نقطه الکتیرسیته میباشد و سرعت آب نیز نظیر شدت جریان میباشد که شدت جریان را با آمپر و ولتاژ را با واحد ولت اندازه گیری مینمایند. هرگاه دستگاه جوشکاری را به کار انداخته اما از آن برای جوشکاری استفاده نکنیم مقدار ولتاژ موجود را ولتاژ مدار باز دستگاه جوشکاری می نامند؛ که این ولتاژ بین 50 تا 100 ولت تغییر میکند. ولتاژ مدار بسته می گویند که بین 18 تا 36 ولت تغییر میکند.

افت و لتاژ

اگر طول کابل جوشکاری قوس الکتریکی زیاد باشد به علت مقاومت کابل در برابر عبور جریان الکتریسیته بین دو سر کابل اختلاف ولتی بوجود می آید که آن را افت ولتاژ مینامند. به همین علت بایستی سعی گردد حتی الامکان از کابل بلند استفاده نشود.

دستگاه های جوشکاری

جهت تشکیل قوس الکتریکی ولتاژکم 15 تا 50 ولت و شدت جریان زیاد 60 تا 300 آمپر مورد نیاز میباشد و برای تامین آن لازم است که جریان برق شهر را که ولتاژآن 220 یا 380 ولت میباشد به ولتاژ مورد لزوم تبدیل نمود .

وسیله تبدیل جریان ممکن است تر انسفورماتور ژنراتورها باشد .

1. ترانسفور ماتور های جوشکاری
2. ژنراتور های جوشکاری
3. یکسو کننده های جوشکاری

1.ترانسفور ماتور های جوشکاری AC

که شامل ترانسفورماتور های افزاینده و کاهنده میباشند که ترانسفورماتور در جوشکاری قوس الکتریکی تنظیم مینمایند.

بدین معنی که برق شهرکه 220 ولت با آمپر کم میباشد مقدار ولتاژ را کاهش داده و مقدار جریان یعنی آمپر را بالا میبرد. در نتیجه این عمل هم خطر برق گرفتگی از بین میرود و یا کمتر میگردد و هم جریان برق جهت عمل جوشکاری تامین میشود. ترانسفورماتور های معمولی تا 400 آمپر ظرفیت دارند که در دو نوع خشک و روغنی ساخته میشود.

در نوع خشک که به علت خنک شدن سیم پیچهای داخل ترانسفورماتور با هوا نمیتوان ساعات متوالی با این دستگاه کار کرد ولی در ترانسفورماتور های روغنی که سیم پیچها توسط روغن خنک می گردند ساعتهای متوالی میتوان کار کرد. البته روغن مورد استفاده در آن غیر الکترولیت و غیر رسانا میباشد.

طرز کار ترانسفورماتورها

همانطوری که گفته شد عمل ترانسفورماتور جوشکاری تبدیل ولت از زیاد به کم میباشد به همین دلیل به این ترانسفورماتورهای کاهنده میگویند. در اثر کم شدن ولت در ترانسفورماتور مقدار شدت جریان آمپر آن زیاد میگردد که برای جوشکاری لازم است.

2.ژنراتور های جوشکاری قوس الکتریکی DC

ژنراتورها دستگاهایی هستند که نیروی برق مستقیم با آمپر زیاد تولد میکنند. در موقع جوشکاری قوس الکتریکی یکی از دو کابلی که ژنراتور خارج می گردد به قطعه کار و دیگری به انبر جوشکاری قوس الکتریکی متصل میگردد.که یکی از کابل ها مثبت و دیگری منفی است .

این ژنراتور ها در سه نوع موجود می باشند:

1. الکتریکی
2. بنزینی
3. گازوئیلی

که ژنراتورهای گازوئیلی و بنزینی جوشکاری قوس الکتریکی سیار کاربرد زیادی دارند و در مکانهایی که برق مورد نیاز جهت جوشکاری وجود نداشته باشد از ژنراتور های بنزینی یا گازوئیلی استفاده میگردد. در جوشکاری با جریان مستقیم معمولا مولد از یک موتور ویک ژنراتور تشکیل گردیده است. موتوری که ژنراتور را به حرکت در می آورد ممکن است الکتریکی یا گازوئیلی و بنزینی باشد .

در جوشکاری قوس الکتریکی با جریان مستقیم انرژی مورد نیاز را می توان از مولد با ولتاژ مدار باز 50 تا 100 ولت بدست آورد . شدت جریان مولد که بر حسب آمپر سنجیده می شود بستگی کامل به قطر الکترود دارد . ولتاژ معمولا در مولدی که در جوشکاری بکار میرود پس از ایجاد قوس خود به خود کاهش می یابد و جریان افزایش پیدا می کند

3.یکسو کننده ها

یک نوع دیگر دستگاه جوشکاری جریان متناوب وجود دارد که از ترانسفورماتور و یکسوکننده تشکیل میگردد. یکسو کننده جریان مستقیم برای جوشکاری تهیه میکند. مزیت این دستگاه ها نسبت به دیگر ترانسفورماتورها این است که میتواند شدت جریان را بطور خیلی دقیق تنظیم نمود و ورقه های خیلی نازک را با الکترود های با قطر کم به خوبی جوش داد.

این دستگاه شامل یک مبدل و یک سیلیکون یا سلنیوم یکسوسازی برای تبدیل جریان متناوب به مستقیم است. سلینیوم یا سیلیکون نیمه هادی های یکسوسازی هستند که الکترونها را فقط در یک جهت از خود عبور می دهند .

مقایسه دستگاه های جوشکاری با قوس الکتیرکی نسبت به همدیگر

ترانسفورماتور های جوشکاری :

• قوس الکتریکی سختی ارائه میدهد و در نتیجه جرقه زیادی تولید می کند.
• هیچگونه صدایی غیر از پنکه از آن شنیده نمی شود.
• همه انواع الکترود توسط ترانسفور ماتور قابل جوشکاری نیستند.

ژنراتورهای جوشکاری :

• هر نوع الکترود را می توان با آن جوشکاری نمود.
• دستگاه دارای صدای بیشتری نسبت به ترانس می باشد.
• هزینه ی تعمیر آن زیاد است.

یکسو کننده های جوشکاری :

• هر نوع الکترود توسط آن قابل جوشکاری می باشد.
• قوس الکتریکی نرمی ایجاد می کند.
• هزینه ی تعمیرات آن ها خیلی بالا است.

طرز ایجاد قوس الکتیرکی :

در روش اول ابتدا الکترود را روی قطعه کار می کشند تا قوس الکتریکی ایجاد گردد؛ بعد از ایجاد قوس فاصله ی آن را تا قطعه کار تنظیم می کنند تا قوس بتواند استقرار یابد. در روش دوم که مانند نوک زدن پرندگان است الکترود را تقریبا به طور قائم به قطعه کار تماس می دهند تا قوس برقرار گردد و سپس برای استقرار قوس فاصله را از قطعه کار تنظیم میکنند.

• فاصله ی هوائی بین الکترود و قطعه کار را جهت استقرار و ادامه قوس 2 میلی متر ذکر کرده اند.
• که این فاصله نسبت به قطر الکترود تناسب بیشتری دارد.

نکاتی که هنگام جوشکاری بایستی مورد نظر قرار گیرد :

نکات و موارد معتددی در موقع جوشکاری بایستی مورد توجه قرار گیرد که به چند مورد آن در زیر اشاره می گردد :

1. انتخاب صحیح الکترود از نقطه نظر جنس و قطر
2. تنظیم آمپر یا شدت جریان دستگاه
3. تنظیم فاصله ی الکترود تا قطعه کار” طول قوس صحیح بعد “از ایجاد قوس
4. طرز تنظیم فاصله ی الکترود نسبت به قطعه ی کار در هنگام جوشکاری
5. سرعت صحیح پیشروی الکترود ضمن ذوب و جوشکاری
6. نفوذ جوش و اندازه ی مهره های جوش
7. برسی جنس فلز مورد نظر و انتخاب الکترود مناسب با آن

حال به توضیح و بررسی موارد بالا می پردازیم :

1.انتخاب صحیح الکترود از نقطه نظر جنس و قطر الکترود مصرفی :

• بایستی جنس الکترود با فلز مبناء مورد جوشکاری یکسان بوده و روپوش مناسب آن قطعه انتخاب گردد .

2.تنظیم آمپر دستگاه :

• شدت جریان را معمولا با قطر الکترود مورد استفاده تنظیم می کنند
• یعنی به ازاء هر میلی متر قطر الکترود 35 تا 40 آمپر برق در نظر می گیرند. مثلا چنانچه قطر الکترود مصرفی 4 میلی متر باشد میتوانیم بین 140 تا 160 آمپر شدت جریان در نظر بگیریم .

3.فاصله ی الکترود با قطعه کار :

• طول قوس معمولا بایستی به اندازه ی مغزی الکترود مصرفی انتخاب گردد. یعنی اگر از الکترود 4 میلی متری استفاده شود طول قوس (فاصله ی الکترود تا قطعه ی کار) به اندازه 4 میلی متر در حالت تخت در نظر گرفته میشود.

4.زاویه ی الکترود نسبت به قطعه کار :

• زاویه ی الکترود نسبت به قطعه کار باید حالت های جوشکاری تحت زوایا ی معینی انتخاب گردند؛ در حالت تخت زاویه الکترود نسبت به طرفین به طور مساوی یعنی 90 و نسبت به خط جوش و قطعه ی کار بین 60 تا 70 درجه در نظر گرفته میشود.

5.سرعت پیشروی الکترود :

• در هنگام جوشکاری سرعت دست باید یکنواخت چنانچه سرعت دست بیشتر از حد معمول باشد الکترود فرصت ذوب شدن پیدا نمی کند و چنانچه سرعت دست کم تر باشد الکترود جوش بسیار پهنی تشکیل میگردد .
• البته سرعت دست در وضعیت های مختلف تغیر میکند مثلا در حالت تخت و از بالا به پایین سرعت دست باید زیاد باشد بر عکس در پایین به بالا سرعت دست نسبتا کم می گردد .

6.نفوذ جوش و اندازه ی مهره های جوش :

• بعد از به وجود آمدن قوس الکتریکی ناحیه ی مذاب تشکیل شده و یا ذوب شدن الکترود مهره های جوش درست خواهد شد که مقدار زیادی از این مهره ها بر روی یکدیگر ایجاد کرده جوش را می نمایند .

7.برسی جنس فلز مبنا و انتخاب الکترود مناسب با آن :

• معمولا درآزمایشگاه مقدار عناصر تشکیل دهنده فلز مبنا مشخص میگردد
• بر اساس درصد عنصر تشکیل دهنده ی فلز الکترود مناسب می گردد که تقریبا با فلز مبنا یکنواخت باشد .