وبلاگ مهندسی مکانیک (جوشکاری و قالبسازی)

مقالات جوشکاری ، تعاریف جوشکاری ، نرم افزار های جوشکاری ، مهندسی ، تخصصی ، تاریخچه جوشکاری ، فیلم های جوشکاری

رابطه فیزیک هسته ای با جوشکاری
نویسنده : علی رضا عباسی نژاد - ساعت ٩:٤٠ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٢٩ اردیبهشت ۱۳۸٩
 

تاریخچه جوشکاری

آثار باقیمانده از گذشته های بسیار دور نشانگر این واقعیت است که انسان های اولیه با استفاده از اصول فیزیکـی که امـروزه اساس جوشکـاری مدرن را تشکیـل می دهد قطعـات فلزی را بـه یکدیگر متصل می کردند. تجزیه و تحلیل ابزارهای کشف شده از قرون اولیه نشان می دهد که برای اتصال دو قطعه فلزی به یکدیگر ، لبه های گداخته شده این قطعات را روی یکدیگر قرار داده و با ضربات چکش بهم متصل می کردند.

 

 


مهمترین اصول فیزیکی که سنگ زیربنای متدهای معمولی جوشکاری در قرن حاضر را تشکیل می دهد در اواخر قرن نوزدهم کشف و ابداع شده و به تدریج در صنعت مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1887 یکی از دانشمندان روسی بنام Bernadas  اختراع متدی را به ثبت رساند که به وسیله آن قادر بود تا یک قطعه فلزی را با الکترود ذغالی به صورت موضعی با ایجاد قوس الکتریکی بین قطعه و الکترود ذوب نماید.

 

در ایـن زمان نامبــرده دو قطعه فلزی را در فاصله معینی از یکدیگر قرار داده و با استفاده از پدیده فـوق الذکر و حرکت الکترود ذغالی در طول شکاف بین دو قطعه و وارد نمودن همزمان میله ای فلزی از جنس قطعه در داخل قوس الکتریکی ، حمام مذابی به وجود آورد که بعد از منجمد شدن شکاف موجود را پر نموده و باعث به هم پیوستن این قطعات گردید.

 

چند سال بعد یعنی در سال 1891 دانشمند دیگر روسی بنام Slavjaniv  روش الکترود ذوب شونده را اختراع نمود. در این روش به جای الکترود ذغالی از یک الکترود فلزی استفاده شده که همزمان وظیفه فلز پرکننده را نیز به عهده داشت.

 

در روش الکترود ذوب شونده ذوب حاصل از الکترود فلزی در فاصله بین نوک الکترود و شکاف دو قطعه در معرض هوا قرار می گرفت که این امر باعث اکسیده شدن مذاب و در نتیجه در جوش ایجاد اشکال می کرد. از طرف دیگر قوس الکتریکی نیز ناپایدار بود که خود به خود غیر یکنواختی جوش را به دنبال داشت.

 

برای برطرف نمودن این عیوب در سال 1905 یک صنعتگر سوئدی بنامOscar  Kjellberg   الکترود فلزی پوشش دار را اختراع نمود. پوشش این الکترود را مخلوطی از مواد معدنی مختلف تشکیل می داد که قادر بود با تولید گاز و ایجاد سرباره ، مذاب حاصل از ذوب الکترود را در مقابل آثار نامطلوب تماس با هوا محافظت نماید. علاوه بر این ، پوشش الکترود باعث پایداری قوس الکتریکی و یکنواخت شدن جوش می گردید.

 

با اختراع الکترود پوشش دار ، صنعت این امکان را یافت تا جوش هایی با استحکام معادل فلز پایه بوجود آورد. اولین قایق ده متری تعمیراتی که تمام اتصالات آن توسط جوشکاری انجام شده بود در سال 1918 بـه آب انداختـه شد. از اواخر دهـه 1930 که احداث پل ها و خطوط راه آهن و نیز ساخت کشتی های اقیانوس پیما و غیره با روش جوش دادن قطعات به یکدیگر با سرعت آغاز گردید تا بهامروز که انسان به ساختن فضا پیما ، آسمان خراش ، نیروگاه هسته ای ، میکروپروسسور و غیره مشغولاست هنوز جوشکاری از روش های بسیار مهم اتصال محسوب می شود. فرآیندهای جوشکاری نه تنهابرای اتصال فلزات همجنس بلکه در موارد خاص با رعایت نکات تکنیکی و متالورژیکی ویژه برای اتصالفلزات غیر همجنس (مس-آلومینیوم) ، فلز به غیر فلز (سرامیک به فلز) و حتی غیر فلز به غیر فلز  (سرامیک به سرامیک) نیز استفاده می شود. علاوه بر کاربرد جوشکاری در اتصالات دائم کاربردهای دیگری نیز در صنعت معمول است (نظیر بازسازی عیوب قطعات ریختگی یا ماشین کاری شده ، بازسازی قطعات فرسوده و مستهلک شده و ایجاد موضوع جوش با خواص ویژه در فرآیند ساخت بعضی از قطعات صنعتی) که هر کدام جایگاه ویژه ای داشته و ضمن اینکه اهمیت آنها کمتر از کاربرد اصلی اتصال آن نیست.

 

تاکنون فرایندهای مختلف جوشکاری در دنیا ابداع شده که هر کدام کاربرد ویژه و نقاط ضعف و قوت خود را دارند. بعنوان مثال فرایند جوشکاری پتکی یا آهنگری (Forge Welding ) هنگامی که انسان اولیه با آتش و فلز آشنا شد متوجه شد که می توان دو قطعه فلزی بصورت سرد یا گداخته روی هم قرار داده و در اثر کوبیدن موجب اتصال آنها شود یا فرایند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی ( Stir Friction Welding) که عمر کوتاهی دارد و هنوز مراحل ابتدایی کاربردی آن مطرح است و یا فرایندهای پیشرفته دیگری که مراحل آزمایشگاهی را طی می کند و نیز فرایند جوشکاری ابداع شده که ورق به ضخامت 600 میلیمتر را با یک پاس بدون پخ سازی جوش می دهد و در مقابل فرایندی که عملیات جوشکاری را باید در زیر میکروسکوپ انجام داد و محل جوش را نمی توان با چشم غیر مسلح دید. یکی از تلاشهای متخصصین ابداع فرایندهای جوشکاری با کمترین هزینه و بیشترین سرعت و خواص کاملا" مشابه قطعه اصلی است.

 

بطور خلاصه می توان روشهای جوشکاری را به شرح زیر تقسیم بندی نمود:

 

                                                           جوشکاری

 

 

 

جوشکاری ذوبی

 

 

 

 

جوشکاری فشاری

 نقطه جوش

 

جوشکاری اصطکاکی

 

جوشکاری نواری و...

 

 

                                                     

 

جوشکاری ذوبی

 

جوشکاری با اشعه لیزر

 جوشکاری با اشعه الکترونی

 جوشکاری با اکسی استیلن

 جوشکاری قوس الکتریکی

 

 

                                                   جوشکاری قوس الکتریکی

 

جوشکاری قوسی زیر پودری

 جوشکاری قوسی الکتریکی باگاز محافظ

 جوشکاری قوسی با الکترود دستی

 

 

                                           جوشکاری قوسی الکتریکی با گاز محافظ

 

جوشکاری پلاسما

 TIG

 MIG/MAG

 

 

مفتول مغزی الکترود اکثرا" از فولاد ساده کم کربن و با کمترین ناخالصیها و در بعضی موارد از فولادهای آلیاژی و یا فلزات و آلیاژهای غیر آهنی نظیر آلومینیوم، مس و نیکل ساخته می شود. ترکیب شیمیایی مفتول مغزی و خواص مکانیکی آن در قابلیت تولید الکترود و خواص جوش بطور مستقیم و غیر مستقیم موثر است.

 

پوشش الکترود علاوه بر محافظت نوک الکترود گداخته و قطرات ناشی از ذوب مفتول مغزی و حوضچه مذاب از اکسید شدن، وظایف دیگری نظیر کمک به پایداری قوس، تصفیه یا جذب ناخالصیهای مذاب، کنترل ترکیبات شیمیایی جوش، شکل دادن به گرده جوش و راحت جدا شدن سرباره پس از انجماد را نیز بعهده دارد. مواد مختلفی در فرمولاسیون پوشش الکترودها بکار می رود تا این وظایف بخوبی انجام شود. ترکیبات این مواد در انواع الکترودها متفاوت بوده و در نتیجه الکترود با کاربردهای مختلف تولید می شود. بخش عمده مواد تشکیل دهنده پوشش الکترود از مواد معدنی هستند که کیفیت آنها تاثیر زیادی در کیفیت عملی و خواص جوش دارد. بطور مثال ناخالصی در حد 01/0 درصد از یک عنصر خاص در یک ماده معدنی که برای خیلی از کاربردها قابل صرف نظر کردن است، در پوشش الکتـرود می تواند در خواص مهندسی جوش تاثیر سو، بجا گذارد.

 

با توجه به نکات بسیار مختصر اشاره شده در فوق اهمیت و حساسیت تولید الکترود با کیفیت مناسب برای کاربردهای خاص روشن می شود. کیفیت جوش تنها به کیفیت الکترود مصرفی بستگی ندارد بلکه علاوه بر انتخاب صحیح الکترود باید نکات ظریف و تکمیلی خاصی را در نظر گرفت. اکثرا" تصور می شود اگر جنس قطعه جوشکاری مشخص باشد انتخاب الکترود آسان بوده و الکترودی که با ترکیب شیمیایی قطعه نزدیک می باشد بهترین انتخاب است. یا الکترودی که صرفا" بتواند کمترین پاشش را داشته و سرباره آن راحت تر جدا شود و جوش خوبی نیز داشته باشد انتخاب مناسب است. در هر حال انتخاب صحیح الکترود نیاز به جمع آوری اطلاعات بیشتر، از شرایط کاری جوش و امکانات موجود در واحد صنعتی دارد که فعلا" از حوصله این بحث خارج است.

 

متاسفانه موارد زیادی از عدم رعایت دستورالعمل های سازنده الکترود در خصوص چگونگی نگهداری و مصرف صحیح الکترود در صنعت مشاهده می شود. در این رابطه می توان به نگهداری طولانی الکترود در انبار، شرایط نامناسب حمل و نقل، انبارداری در شرایط مرطوب و در نتیجه فاسد شدن و صدمه دیدن روکش الکترود اشاره کرد که جملگی تاثیرات نامطلوب در کیفیت جوش بجا می گذارد. در مورد مواد مصرفی در فرایندهای دیگر جوشکاری مانند جوشکاری زیر پودری و غیره، بنوعی کلیه مسائل اشاره شده در فوق، می بایستی رعایت گردد.

 

معمولا"سازنده های معتبر مواد مصرفی جوشکاری بخش تحقیق و توسعه و کنترل کیفیت فعال در کنار کارخانه خود دارند که علاوه بر کنترل مواد مصرفی ورودی به کارخانه نظیر مفتول،مواد آلیاژی، انواع مواد معدنی، چسب و غیره بر فرایند تولید نیز نظارت و کنترل دقیق دارند و معیارهای تعریف شده و قابل پذیرش برای هر نوع مواد مصرفی جوشکاری را مطابق استانداردهای معتبر جهانی رعایت می کنند. ضمن اینکه در نوآوری ها، بهبود کیفیت مواد مصرفی و خواص جوش و نیز پایین آوردن قیمت و بالا بردن راندمان تولید فعال هستند

 


 
comment نظرات ()