تحقیق مقاله جوش پلاسما

تاریخچه جوشکاری   

احتیاجات بشر ، اتصال و جوش را در همه موارد خواستار بوده است ، مثلاً از رومی‌های قدیم ، فردی به نام"پلینی"  از لحیم به نام آرژانتاریم و ترناریم استفاده می‌کرد که دارای مقداری مساوی قلع  و سرب  بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از  قدیم‌الایام در جواهرات  با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ  را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء می‌کنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش می‌دهند و

چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود ، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت  ، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند  . مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را  از یکدیگر مخفی نگه می‌دارند . در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد .

احتیاجات بشر به اتصالات مدرن ، سبک ، محکم  و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این  فن گردید و سرمایه‌گذاری ‌های عظیم چه  از طرف دولتها  و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت‌های انسانها در علوم هسته‌ای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.

جوش پلاسما

به تناسب کاربرد دستی واتوماتیک، پلاسماپیشنهادات سودمند زیادی در،تولید درمقیاس کوچک ودقت جوش،   حجم زیاد فلز و درمجموع تجهیزات دارد.  از سال 1964  که مقدمه ای برای صنعت جوشکاری بود، جوشکاری پلاسما براساس مزایای اصلی، کنترل  ودقت باتولید جوشهایی با کیفیت بالا با استفاده از الکترودهای بادوام در کارهایی با حجم زیاد توسعه یافت. 

اکنون از پلاسما برای جوشکاری هر چیزی استفاده می شود : ازوسایل جراحی وآشپزخانه ازطریق صنایع  غذایی گرفته تا تعمیر پره های موتور جت. درواقع پلاسما گازی است که در دمای خیلی زیاد، گرم و یونیزه شده بطوریکه هادی جریان الکتریکی  می شود . فرایند جوشکاری قوسی پلاسما شبیه GTAW (جوشکاری با الکترود تنگستنی به همراه گازمحافظ ) است  که ازپلاسما برای انتقال جریان الکتریکی لازم برای ایجاد قوس به قطعه کار استفاده می شود . قطعه کار  براثر گرمای شدید قوس ،گداخته و ذوب می شود. انواع فلزاتی که می توانند توسط پلاسما جوش داده شوند عبارتند از : فولاد ضدزنگ  فلزات دیرگداز ودیگرفولاها: تیتانیم، تانتالیم ،مس، برنج ،طلا، نقره، الیاژی از آهن ونیکل وکبالت (kovar )و Inconel, وzircalloy 

  قوس جوشکاری  پلاسما  ( راست )

 در مشعل جوشکاری پلاسما الکترود تنگستنی دریک نازل مسی که در نوک آن دریچه ی کوچکی وجود دارد  قرار می گیرد . شعله قوس ابتدا میان مشعل الکترود و نوک نازل بوجود می آید وسپس قوس ایجاد شده به  قطعه کار منتقل می شود. گاز پلاسما و قوس دریک مسیر با یک منفذ محدود شده باهم برخورد می کنند و مشعل یک گرمای فشرده  ومتمرکز با دمای بالا به قسمت کوچکی اعمال می کند . با این فرایند تجهیزات جوش پلاسما کارایی بالایی  دارد که قادر است جوشهایی باکیفیت خیلی خوبی تولید کند .  در جوشکاری موادی که درزمانی که گرم می شوند تمایل به خروج گاز دارند، الکترودهایی که محافظت  می شوند کمتر در معرض آلودگی و فساد قرار می گیرند . این امر باعث طولانی تر شدن عمر الکترود و  افزایش زمان نگهداری الکترود می گردد. (معمولاً 1/8 ساعت )  گاز پلاسما معمولا از گاز آرگون است و مشعل نیز از گاز دومی ( آرگون، آرگون/ هیدروژن ویا هلیم ) برای  کمک در محافظت حوضچه جوش استفاده می کند تا اکسیداسیون را کاهش دهد . سوراخ نازل با در نظر گرفتن اندازه مهره جوش انتخاب می شود تا قطر و ضخامت قوس بر اساس آن کنترل  شود . تجهیزات اضافی لازم برای جوشکاری پلاسما شامل : 1- منبع قدرت   2 – consol پلاسما  ( درونی یا بیرونی) 3- دستگاه گردش آب ( درونی یا بیرونی)   -4 مجموعه مشعل فرعی جوش پلاسما ( نوک ها، سرامیک ها، گیره ودستگاه اندازه گیری نصب الکترود ) شروع و انتقال قوس پلاسما آرام و پیوسته ویکنواخت است که این امر در جوش صفحات نازک وسیم های  باریک و اجزای کوچک مناسب است . شکل وطول قوس وتوزیع حرارت پلاسما، فاصله بحرانی گریز جوش  را نسبت به حالت  GTAW  کمتر می کند . تقریباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتیک ولتاژ ( AVC ) نیازی نیست . پایداری بالای قوس در طی  جوشکاری از وزش و انحراف قوس می کاهد واپراتور را قادر می سازد از وسایل شروع کننده قوس در  نزدیکی ومجاورت محل اتصال جوش برای نفوذ بهتر حرارت استفاده نماید . چگالی انرژی قوس در پلاسما در حدود 3 برابر انرژی قوس  GTAW  است که از شکستگی و تغییر شکل  جوش واز H .A .Z)  ) می کاهد که این امر باعث ریزدانه شدن جوش وافزایش سرعت جوشکاری می شود. (این جوش در کمتراز 0.005 ثانیه کامل می شود)  جریان اولیه کمتر از 1 آمپر می تواند دقت جوشکاری اجزای کوچک وکنترل بهتر جوش را در جوشکاری  لبه ای شیب دار را در بر داشته باشد . در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترین صدا را تولید  می کند و پلاسما می تواند از تجهیزات کنترل عددی (NC ) بدون دخالت الکتریکی استفاده کند .این امر  همچنین در درز گیری با جوش اجزای الکترونیکی بر خلاف فرایند GTAW  که با دخالت الکتریکی ممکن  است آسیب هایی به اجزای حساس الکترونیکی درونی وارد کند، استفاده می شود . منبع پلاسما دامنه وسیعی از فرکانس برای کاربردهای پالسی در اختیار ما قرار می دهد که گاهی اوقات این  فرکانسها به بالاتر از 10 Khz  می رسد. جوشکاری پلاسما کاربردهای فراوان و گوناگونی دارد. بطور کلی برش و تعمیر قالب ها در صنعت با  استفاده از پلاسما در حال رشد است . منبع قدرت میکروقوس این توانایی را دارد که قوسی با جریان پایین ایجاد کند و راهی موثر برای تعمیر و    شکافهای کم و جزیی و گودی های ناشی از استفاده نادرست و فرسودگی و تعمیر اصولی و عملیات حرارتی  داشته باشد.   برای جوش لبه های بیرونی فرایند پلاسما به استفاده از طول قوسی بلندتر و پایدار که به مهارت زیادی در  کنترل حوضچه ندارد نیاز توصیه می کند.  در مواجه با گوشه های درونی شکاف ها، الکترود تنگستنی GTAW/TIG می تواند انجام فرایند جوش را  بهتر کند. در جوشکاری تسمه ها توسط  پلاسما انتقال قوس به قطعه کار با کار کردن بر روی لبه های اتصال بطور پیوسته  صورت می گیرد . در کاربرد های اتوماتیک در جوشهای طویل و بلند نیازی به کنترل فاصله نیست و این فرآیند نیازکمتری به تعمیر اجزای مشعل دارد . تیوب و لوله از نورد تیوب و بوسیله رولهای فرم دهنده مواد و جوشکاری لبه ای در محل جوش تولید  می شوند . کارایی و بازده نورد تیوب به سرعت جوشکاری و مجموع زمان های صرف شده در جوشکاری  بستگی دارد. جوشکاری پلاسما ویژگی های مهم و سودمندی دارد  برای مثال : افزایش سرعت جوشکاری تیوب ،  جوشهایی با کیفیت مناسب بخاطر پایداری و ثبات قوس و افزایش عمر نوک الکترود را می توان نام برد.

 لیست تجهیزات مورد نیاز :

 1- منبع قدرت  2- plasma consol   (گاهی بصورت درونی یا بیرونی) -3 دستگاه گردش آب  (بصورت درونی یا بیرونی ) -4مشعل جوشکاری پلاسما  -5مجموعه لوازم فرعی مشعل ( نوک ها، سرامیک ها، گیره، دستگاه اندازه نصب الکترود) 

 ویژگی ها ، مزایا ، کاربردها :  ویژگی ها: 

 -1 حفاظت الکترود که زمان استفاده از آن را طولانی تر می کند. -2 قابلیت جوشکاری با آمپراژ پایین  ( پایین تر از (0.05 A   -3 پایداری و یکنواختی قوس وشروع  آرام  آن جوشهای مستحکمی تولید می کند.  -4 پایداری قوس در هنگام شروع و آمپراژ پایین جوشکاری  -5 حداقل صدای منتشره ، صدای زیاد فقط در هنگام شعله اولیه قوس ونه در تمام جوشها  -6 امکان بالا بردن سرعت جوشکاری و اینکه چگالی انرژی قوس به 3 برابر چگالی انرژی فرایند GTAW می رسد. -7 زمان جوشکاری به کمتر از 0.005 ثانیه می رسد . -8 چگالی انرژی از  H .A .Z  می کاهد و کیفیت جوش را افزایش می دهد. -9 طول قوس ، شکل و حتی توزیع حرارت آن از ویژگی های مهم آن است. -10 قطر وضخامت قوس از طریق سوراخ نازل انتخاب می شود .