مجله لوریس تولز

فرآیند جوشکاری CO2

فرآیند جوشکاری CO2

فرآیندجوشکاری CO2

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ یا GMAW که مخفف عبارت انگلیسی Gas Metal Arc Welding iهست، فرآیندی که گرما توسط قوس بین الکترود و قطعه کار بوجود می‌آید. نام عامیانه این فرآیند جوشکاری و جوشکاری CO2 هست که در ادامه علت انتخاب این نام را توضیح می‌دهیم  این نام، جایگزین مناسبی برای فرآیند جوشکاری GMAW نیست. در این فرآیند الکترود یک سیم جوش توپر هست که پیوسته به محل جوش تغذیه شده و مصرف می‌شود. وظیفه حفاظت از حوضچه مذاب جوش و حتی قسمتی از فلز مبنا که نزدیک محل ذوب هست در حین جوشکاری توسط یک گاز یا ترکیب گاز انجام می‌گیرد که به آن گاز محافظ گفته می‌شود.

در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ، گاز محافظ باید یک حفاظت کامل و خوب را انجام دهد زیرا اگر حتی مقدار جزئی اتمسفر وارد حوضچه مذاب شود، سبب آلوده شدن فلز جوش و بروز عیوب جوش خواهد شد.

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (جوشکاری CO2) شامل دو نوع اتوماتیک و نیمه اتوماتیک است که در هر دو اندازه طول قوس و سرعت تغذیه الکترود به صورت اتوماتیک است و در نوع اتوماتیک آن علاوه بر این، سرعت حرکت تورچ و حالت قرار گرفتن تورچ نسبت به درز جوش نیز ثابت است و در نوع نیمه اتوماتیک آن سرعت حرکت تورچ و حالت آن بسته به مهارت جوشکار دارد.

ارتباط جوشکاری میگ و مَگ با جوشکاری GMAW

فرآیند جوشکاری با گاز محافظ در سال ۱۹۴۸ میلادی در ایالات متحده بوجود آمد و در آن زمان این فرآیند را میگ (MIG) که از سر واژه عبارت انگلیسی Metal Inert Gas برگرفته شده است نام‌گذاری کردند. فرآیند جوشکاری میگ، جوشکاری با الکترود مصرفی شدنی فلزی و گاز محافظ خنثی نامیده می‌شد و توسط گاز‌های خنثی هلیم و آرگون برای جوشکاری آلومینیوم به کار می‌رفت. سپس این فرآیند در سال ۱۹۵۳ برای جوشکاری فولاد توسط گاز CO2 به کار رفت و از آنجایی که گاز CO2 خنثی نبود نام آن را جوشکاری مَگ (MAG) که از سر واژه عبارت انگلیسی Metal Active Gas برگرفته شده است نام‌گذاری کردند.

در نهایت در سال ۱۹۷۳ میلادی از ترکیب دو نوع فرآیند MIG و MAG نام جوشکاری قوسی فلزی با گاز محافظ (GMAW) را برای کل فرآیند نام‌گذاری شد.

 

 

تفاوت جوشکاری میگ با جوشکاری مَگ در چیست؟

تفاوت جوشکاری میگ با جوشکاری مَگ در نوع گاز محافظ آن است؛ در جوشکاری مَگ از نوع گاز محافظ فعال مانند گاز CO2 یا ترکیب گاز خنثی با گاز CO2 استفاده می‌شود. همانطور که اشاره شد جوشکاری مَگ (MAG) مخفف کلمه انگلیسی Metal Active Gas است که معنای Active Gas گاز فعال می‌باشد.

جوشکاری میگ از نوع گاز محافظ خنثی مانند هلیوم و آرگون استفاده می‌شود، جوشکاری میگ (MIG) که مخفف کلمه انگلیسی Metal Inert Gas است که معنای Inert Gas گاز خنثی می‌باشد.

جوشکاری میگ نسبت به جوشکاری مَگ کیفیت بیشتری دارد، اما قیمت آن بیشتر می‌باشد، برای همین منظور در مصارف عمومی مانند جوشکاری فولاد‌های ساختمانی از گاز میکس CO2 با آرگون استفاده می‌شود، که توازن مناسبی از کیفیت خوب و قیمت پائین را دارد.

روش‌های انتقال فلز پرکننده به حوضچه مذاب جوش در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)

روش‌های انتقال فلز پرکننده به حوضچه مذاب جوش در فرآیند جوشکاری GMAW که از این به بعد به طور اختصار تحت نام انتقال فلز گفته می‌شود به سه طریق انجام می‌گیرد:

١- انتقال فلز به صورت اتصال کوتاه Short Circuit Metal Transfer

۲- انتقال فلز به صورت گلبولی یا گلبولی یا گلوله‌ایی Globular Transfer

۳- انتقال فلز به صورت اسپری Spray Transfer

شناخت نوع انتقال فلز پرکننده به حوضچه مذاب در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)، بسیار حائز اهمیت است چرا که اگر با توجه به هندسه و ضخامت قطعه و دیگر پارامتر‌ها نوع انتقال فلز پرکننده مناسب انتخاب نشود احتمال به وجود آمدن عیوب جوش در دوباره کاری برای برطرف کردن عیب و جوشکاری مجدد سبب صرف انرژی و هزینه زیاد خواهد شد.

۱) انتقال فلز به صورت اتصال کوتاه در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)

انتقال فلز به صورت اتصال کوتاه یا Short Circuit Metal Transfer، که با نام GMAW-S شناخته می‌شود انتقال فلز پر‌کننده به حوضچه مذاب به صورت یکنواخت انجام می‌شود.

این نوع انتقال فلز در فرآیند جوشکاری GMAW وقتی به وجود می‌آید که مقدار شدت جریان و ولتاژ را از معمول خود خیلی پائین‌تر انتخاب کنند در این حالت وقتی الکترود با حوضچه مذاب برخورد می‌کند این پدیده رخ می‌دهد یعنی وقتی الکترود با حوضچه مذاب تماس پیدا کرد یا در آن غوطه ور شد برای لحظه‌ای یک اتصال کوتاه بوجود می‌آید و در این زمان مقدار شدت جریان به خاطر اتصال کوتاه به حداکثر مقدار خود خواهد رسید و باعث می‌شود که فشار آن باعث عقب رفتن مذاب شده و اتصال کوتاه از بین برود و مجدداً قطره مذاب بعدی از نوع الکترود به سمت حوضچه مذاب جوش ته نشین شود. به این روش علاوه بر روش اتصال کوتاه انتقال فلز غوطه وری یا قوس کوتاه نیز می‌گویند. در شکل زیر، انتقال فلز به صورت اتصال کوتاه نمایش داده شده است.

 

مزیت اصلی روش اتصال کوتاه این است که حرارت ورودی کمی را به فلز مبنا وارد می‌کند لذا برای جوشکاری قطعات نازک تا حدود ۵ میلیمتر مناسب است. از این روش برای جوشکاری لوله در وضعیتی که پخ V شکل به همراه گپ استفاده شده است زیاد استفاده می‌شود. چون گرمای ورودی جوش در این روش کم است در صورتی که جوشکار مهارت کافی نداشته باشد می‌تواند سبب بروز عیب ذوب و نفوذ ناقص جوش بشود. از وضعیت انتقال فلز به صورت اتصال کوتاه می‌توان برای اجرای  تکنیک لایه واسطه (Buttering) در جوشکاری تمپربید و جوشکاری فولادهای کروم مولیبدن دار که به ترک خوردگی باز گرمی حساس هستند می‌توان استفاده کرد.

۲) انتقال فلز به صورت گلبولی (گلوله‌ای) در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)

انتقال فلز به صورت گلبولی یا Globular Transfer یک روش انتقال فلز است که در این روش اندازه قطر قطرات مذاب بزرگ و مساوی ۲ الی ۳ برابر قطر الكترود مصرفی است. هم چنین قطرات بزرگ می‌توانند در یک لحظه هم با حوضچه مذاب جوش و هم با نوک الکترود در تماس باشد و اتصال کوتاه به وجود آید که این اتصالات کوتاه تناوبی خود باعث پاشش مذاب و جرقه زیاد می‌شوند. مسأله‌ی دیگری که در انتقال فلز به صورت گلبولی وجود دارد این است که این قطرات می‌توانند بجای این که در مسیر نوک سیم جوش قرار بگیرند با طرفین منحرف شوند.

تا دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ میلادی این روش علارغم اینکه پاشش جرقه زیادی به همراه داشت به علت نرخ بازهی و رسوب زیاد به عنوان یک روش متداول در جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گرفت اما امروزه این روش کمتر متداول است و با روش GMAW-P که قوس پایدارتر و جرقه کمتری ایجاد می‌کند جایگزین شده است.

تورچ پلاسما

فرآیند جوشکاری CO2

فرآیند جوشکاری CO2

 

۳) انتقال فلز به صورت اسپری در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)

انتقال فلز به صورت اسپری یا Spray Transfer در وضعیتی به وجود می‌آید که اندازه قطرات مذاب از قطر الكترود مصرفی کوچکتر شود و به صورت بخار درآید.

در این نوع پاشش خیلی کمتر بوده و مقدار شدت جریان و ولتاژ باید از بازه معمول خود بیشتر باشد. چون در این روش، پاشش جرقه و مذاب کم و قوس پایدار است، برای اکثر کاربرد‌های فرآیند جوشکاری GMAW پیشنهاد می‌شود. برای ایجاد این روش نیاز به گاز محافظ خنثی زیاد می‌باشد.

 

با افزایش شدت جریان، انتقال گلبولی به انتقال اسپری تبدیل می‌شود و بنابراین نوع انتقال همانند نمودار زیر تابع مقدار شدت جریان است، و در بالاترین مقدار بازه انتقال قبلی انجام می‌گیرد. به نوع اصلاح شده انتقال اسپری، GMAW-P گفته می‌شود که یک روش مناسب برای جوشکاری آلومینیوم و جوشکاری فولاد زنگ نزن است.

 

چه زمانی نباید از انتقال فلز به صورت اسپری استفاده کرد؟

برای جوشکاری مواد خیلی نازک روش انتقال اسپری مناسب نیست، زیرا در این روش باید از شدت جریان‌های بالا استفاده کرد که موجب بالا رفتن انرژی جوش می‌شود و برای مواد خیلی نازک مضر بوده و حتی باعث برش آن می‌شود. این مشکل را می‌توان توسط استفاده از روش انتقال اسپری ضربانی برطرف نمود.

در روش انتقال اسپری ضربانی یا به انگلیسی High Frequency Pulsed Gas Metal Arc Welding که با نام GMAW-P شناخته می‌شود در فرآیند جوشکاری با گاز محافظ (GMAW)، منبع قدرت باعث ایجاد شدت جریان به صورت مربعی شده که دارای یک مقدار حداقل و یک مقدار حداکثر جریان است. در این روش با حداقل جریان یک میدان نوسانی بالا، انتقال لازم برای انتقال اسپری فراهم می‌شود. در هر حال یک قطره تولید و انتقال می‌یابد.

سطح انرژی قوس توسط فرکانس و میدان نوسان پالس‌ها کنترل می‌شود و توسط تغییر این دو پارامتر می‌توان به یک کیفیت مناسب برای انتقال اسپری برای جوشکاری مواد خیلی نازک و ورقه‌ای رسید.

 

نوشته قبلی

جوشکاری پلاسما

نوشته بعدی

جوشکاری چیست؟انواع آن

دیدگاهتان را بنویسید

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

سبد خرید
ورود

هنوز حساب کاربری ندارید؟

ایجاد حساب کاربری

تماس تلفنی