تعریف جوشکاری
جوشکاری یکی از فرآیند های فلز کاری است که به وسیله آن فلزات را بهم جوش می‌دهند. فلزات را تا نقطه ذوب حرارت می دهند تا قسمتهای ذوب شده بهم متصل شوند.
روشهای مختلف جوشکاری و برشکاری
معمول ترین انواع جوشکاری: جوشکاری با گاز، جوشکاری با برق، جوشکاری با برق و گاز و جوشکاری مقاومتی است. اقسام دیگر آن جوشکاری با هیدروژن اتمی، جوشکاری با ترمیت، جوشکاری سرد، جوشکاری با ماوراء صوت، جوشکاری با اشعه الکترون، جوشکاری با لیزر و جوشکاری با پلاسما است.
دو نوع معمول برش، برش با گاز و برش با برق است. در اینجا جوشکاری با استیلن را شرح می دهیم زیرا:
1. اصول جوشکاری با استیلن که شامل اصول مهم انواع دیگر جوشکاری نیز هست.
2. جوشکاری بااستیلن معمولترین جوشکاری دستی است، آهسته تر انجام می شود و تنظیم آن ساده تر از اقسام دیگر است.
جوشکاری با گاز
یکی از معمولترین اقسام جوشکاری استفاده از گاز برای تولید حرارت است. در اینجا از احتراق گاز در مجاورت اکسیژن هوا استفاده می شود. در مورد استفاده از اکسیژن می توان از اکسیژن کپسول و یا از اکسیژن هوا استفاده نمود. در این روش اکسیژن به سه طریق ممکن است با گاز ترکیب شود.
1. از هوای اطراف که:
الف. در آن درجه حرارت پایین است.
ب. کار کاملاً تمیز نیست.
ج. خود مقدار حرارت هم کم است.
2. هوا از سوراخهای مشعل وارد آن شده که:
الف. در آن درجه حرارت بالاتر است.
ب. کار تمیزتر از روش اول است.
ج. خود مقدار حرارت بیشتر است.
3. اکسیژن کپسول با فشار وارد گاز قبل از احتراق می شود که:
الف. درجه حرارت بسیار بالاتر است.
ب. خیلی تمیز است.
ج. بیشترین مقدار حرارت را پس می دهد.
شعله های جوشکاری
جوشکاری با گاز هنر اتصال فلزات مختلف بهم است و با آن سطوح مجاور را ذوب نموده و بهم می‌چسبانند.
یک شعله متمرکز خیلی شدید در نقطه ای روی فلز وارد می کنیم تا ذوب شده و حوضچه مایع درست شود. دو قسمت مایع بهم متصل شده، کنار دو قطعه بهم وصل میشود. این عمل باید طوری انجام شود که دو فلز صدمه نبینند.
شعله جوشکاری باید دارای خواص زیر باشد:
الف. درجه حرارت شعله باید باندازه کافی بالا باشد تا فلز ذوب شود.
ب. مقدار حرارتیکه تلف می شود توسط شعله تامین می گردد.
ج. شعله نباید فلز را بسوزاند (آنرا اکسیده کند).
د. شعله نباید ناخالصی هائی روی فلز رسوب دهد.
ه. شعله نباید فلز را با دوده بپوشاند.
و. شعله نباید تولید گازهای مسموم نماید.
مقدار حرارت تولید شده با تنظیم حجم گاز مصرف شده، تعیین می شود. برای اینکه حرارت بیشتری تولید شود سوراخ سر مشعل را گشادتر و فشار گاز را بیشتر انتخاب می کنیم. در نتیجه گاز بیشتری از سوراخ خارج خواهد شد. هرچند اگر از سر مشعل بزرگتر یا کوچکتر استفاده کنیم، درجه حرارت تغییر نخواهد کرد.
باید خاطر نشان کرد که مقدار حرارت تولید شده و در نتیجه ضخامت فلزی که می‌خواهیم جوش دهیم به مقدار گاز سوختی در واحد زمان بستگی دارد. پس مقدار حرارت باندازه سوراخ سر مشعل بستگی خواهد داشت.
در صنعت چند نوع جوشکاری و برش کاری با گاز معمول است:
1. استیلن- اکسیژن 2. هیدروژن- اکسیژن 3. گاز طبیعی یا صنعتی- اکسیژن 4. گاز مایع- اکسیژن.
شعله اکسی استیلن
شعله ممکن است دارای اکسیژن زیاد یا کم باشد که خوب نیست و در آن صورت نسبتهای مخلوط دو گاز اکسیژن و استیلن نامناسب است. اگر اکسیژن خیلی زیاد باشد، شعله اکسید کننده و اگر استیلن زیاد مصرف شود، شعله احیا کننده خواهد شد.
شعله‌ی صحیحی را که به فلز حرارت می دهد و آنرا اکسیده یا احیاء نکند شعله خنثی می نمامند. شعله خنثی وقتی حاصل می شود که نسبت گاز استیلن و اکسیژن متناسب باشد. در شعله خنثی دو گاز با هم ترکیب شده، اکسیژن با کربن و هیدروژن گاز استیلن ممزوج و حرارت لازم تولید می شود. لازم به یادآوری است که گازهای حاصل بی ضرر هستند.
می توان به زبان شیمی چنین نوشت: استیلن+ اکسیژن= گاز کربنیک+ آب+ حرارت
دو گاز تولید شده یعنی گاز کربنیک و بخار آب سمی نیستند.
اکسیژن موجود در هوای اطراف شعله برای تکمیل احتراق مصرف می شود و این بدان معنی است که وقتی در شکاف یا گوشه ها بخواهیم جوشکاری کنیم، بطوریکه هوا نتواند به شعله برسد، اکسیژن بیشتری از کپسول را باید بشعله برسانیم. اگر نسبت مخلوط دو گاز مناسب نباشد فرم ظاهری شعله این اشکال را روشن خواهد کرد. آخر سر نیز، شعله خنثی را از وضع فلز ذوب شده می توان امتحان کرد.
مواد زائد از دو راه وارد شعله جوشکاری می شوند:
الف. ممکن است گازها مواد اضافی داشته باشند.
ب. دستگاه تمیز نباشد.
گاز باید همیشه از کیفیت خوبی برخوردار باشد. خلوص گاز را کارخانه سازنده مشخص کرده و باید در نظر داشت که گرمای شعله استیلن- اکسیژن خنثی به 5600 درجه فارنهایت می رسد. اگر اکسیژن زیادتر باشد درجه حرارت به کمی بالاتر هم ممکن است برسد.
دستگاه جوشکاری اکسی استیلن
قبل از بحث در طرز کار جوشکاری، بهتر است اطلاعاتی درباره دستگاههای جوشکاری پیدا کنیم تا امکانات و حدود کار این دستگاه‌ها مشخص شود.
در اصل، دستگاه جوشکاری اکسی استیلن شامل وسایل زیر است:
یکی منبع تامین دو گاز اکسیژن و استیلن و دستگاهی که در آن، دو گاز بدون خطر با هم مخلوط شده و به مشعل می رسند. در آنجا گازهای مزبور مشتعل شده و درجه حرارت زیادی ایجاد می شود. در اینجا دستگاهی را که بیشتر بکار می رود توضیح می‌دهیم:
الف. کپسولهای گاز: یکی کپسول اکسیژن و دیگری کپسول استیلن.
ب. تنظیم های فشار و فشارسنج ها: تنظیم فشار اکسیژن و تنظیم فشار استیلن.
ج. لوله اکسیژن و لوله استیلن.
د. مشعل جوشکاری.
معمولاً دو نوع مشعل جوشکاری استیلن و اکسیژن به کار می رود:
1. مشعل از نوع فشار مساوی 2. مشعل از نوع تزریقی در نوع اول همانطور که از اسم آن پیداست گازهای اکسیژن و استیلن هر دو فشاری مساوی یا تقریباً نزدیک بهم دارند. این نوع مشعل ها خیلی بیشتر بکار می روند. در مشعل نوع تزریقی، فشار گاز استیلن نسبتاً کم و فشار اکسیژن خیلی بالاتر است.
سوار کردن دستگاه جوشکاری اکسی استیلن
در صورت استفاده صحیح از دستگاه جوشکاری، خطر عمده ای پیش نمی آید و نتیجه جوشکاری خوب و عمر دستگاه تا اندازه ای زیاد می شود.
کپسول های اکسیژن و استیلن معمولاً در تملک شرکتهای فروشنده گاز است. تا مدت معینی از کپسولها اجاره نمی گیرند ولی پس از آن اجاره جزئی دریافت می‌کنند. بقیه قسمتهای دستگاه متعلق به جوشکار است.
چون فشار گاز اکسیژن در کپسول زیاد است و قابلیت اشتعال استیلن زیاد میباشد، لازم است در جابجا کردن کپسولها دقت زیاد معمول شود. در موقع جوشکاری همیشه عینک مناسب به چشم بزنید.
نحوه عملیاتی که در شروع و خاتمه کار با دستگاه باید اعمال شود، تقریباً یکسان است. رعایت دستورهای حفاظتی همیشه باید مورد توجه قرار گیرد.
قبل از استفاده از دستگاه باید مطمئن شویم که دستگاه بطور صحیح نصب شده زیرا این مطلب خیلی مهم است. ببینید کپسولهای گاز در شرایط مناسب قرار دارند؟ این کپسولها باید بطور محکم در محلی ثابت باشند بطوریکه امکان افتادن و برگشتن آنها وجود نداشته باشد.
اگر دستگاه قابل انتقال است بایستی کپسولها را با نوار فولادی یا زنجیر بطور محکم بوسیله نقلیه متصل کنید و وسیله نقلیه طوری باشد که امکان وارونه شدن کپسولها بهیچ وجه موجود نباشد.
در محل های ثابت کپسولها را بدیوار محکم ببندید یا در کف محل کار، ستونهائی نصب کرده کپسولها را بوسیله تسمه یا زنجیرهای فولادی بآنها متصل کنید. محکم کردن کپسولها باید طوری باشد که تعویض آنها بطور سریع صورت گیرد.
قبل از اینکه دستگاه تنظیم فشار را روی مخزن وصل کنیم، با کمی باز کردن شیر کپسول، سرپوش روی کپسول بیرون می رود. باید بگذاریم کمی گاز با فشار زیاد خارج شود تا ذرات زائد را بیرون براند. سطوح مهر و موم و زانو و پیچها را بررسی کنید. از اجزا و قسمتهای خراب استفاده نکنید. سپس فشار سنج ها را روی کپسول ببندید. فقط از آچارهائی استفاده کنید که انتهای آنها ثابت و دارای گیره های وسیع بوده و برای این منظور ساخته شده اند. مطمئن شوید که مهره تنظیم فشار درست با شیر کپسول متناسب است. شیر کپسول سوخت، معمولاً پیچ های چپ گرد دارد، در صورتی که شیر کپسول اکسیژن دارای پیچ های راست گرد است. قطر پیچ شیر دو کپسول با هم اختلاف دارند بدین دلیل که نتوانیم تنظیم فشار را عوضی ببندیم و باین ترتیب گازها مخلوط نگردیده و احتیاط حفاظتی رعایت شود. معمولاً انواع مختلفی از وسائل تنظیم فشار و کپسول بکار می رود.
لوله هائی که از تنظیم فشار به مشعل وصل شده اند باید محکم بآنها مربوط شده باشند. اتصال آنها باید طوری صورت گیرد که وقتی مشعل را در محل جوشکاری بدست می گیریم روی لوله تاب نیفتد. وقتی مشعل را در دست می گیریم در محل جوشکاری نباید وضع طوری باشد که بدست ما فشار وارد شود یا لازم باشد مشعل را بچرخانیم تا در جای خود قرار گیرد. قبل از اینکه لوله را به مشعل وصل کنیم و در حالتیکه تنظیم فشار وصل شده باشد، شیرهای کپسول ها را باز می کنیم. شیرهای تنظیم فشار را به ملایمت باز و بسته می کنیم، ابتدا تنظیم فشار گاز استیلن و بعداً تنظیم فشار گاز اکسیژن را باز و بسته کرده تا گاز از لوله خارج شود. با این عمل لوله‌ها تمیز می شوند، در جایی که از لوله فشار استفاده می شود، در بستن پیچها از خمیر مخصوص (منجمله مخلوط گلیسیرین و سرنج) استفاده کنید