چه از جریان متناوب استفاده شود و چه طریقه DCRP بکار رود، استفاده از این روشهای جوشکاری این حسن را دارد که قطعه کار از پاکیزگی زیادی برخوردار خواهد بود و به این لحاظ است که اینگونه مدارهای الکتریکی را بیشتر برای جوشکاری قطعات آلومینیوم و فولاد ضد زنگ بکار می برند. این عمل “اثر پاکیزگی کاتدی” (در تمام یا قسمتی از زمان جوشکاری، کار در قطب منفی است) نامیده میشود. در صورتیکه پاکیزگی از اهمیت بیشتری برخوردار باشد بهتر است از گاز آرگون استفاده شود.
اگرچه باید توجه داشت که در این حالت باید قبل از شروع جوشکاری کار را کاملاً تمیز نمود.
برای تمیز کردن آلومینیوم ابتدا سطح آن را با بررسی از جنس فولاد ضد زنگ پاک کرده و گردزدائی می کنند و سپس با استفاده از آستون، آن را به طریق شیمیایی نیز تمیز می نمایند. توجه داشته باشید که آستون فوق العاده قابل اشتعال است.
در این مورد یک ساعت قبل از جوشکاری، از آستون استفاده کنید.
برای کسب نتیجه بهتر توصیه می شود که قبل از جوشکاری آلیاژهای فولاد آنها را تا 60 درجه فارنهایت گرم کنید. برای از بین بردن بخارات و ذرات مزاحم، قبل از جوشکاری آلومینیوم باید آنرا تا 120 درجه فارنهایت گرم کرد.
اگر جوشکاری در چند مرحله صورت می گیرد، بین هر مرحله باید اجازه داد تا کار خنک شود. اگر جنس کار از فولاد نرسیده، مرحله بعدی را آغاز نکنید. در مورد آلومینیوم دمای 300 درجه فارنهایت پیشنهاد می شود.
همانطوری که گفته شد برای محافظت حوضچه مذاب و منطقه جوش از گاز محافظ استفاده می کنند. برای انجام یک جوشکاری مناسب، کمی قبل از روشن کردن قوس، جریان گاز را برقرار کنید. در موقع جوشکاری مخازن و محفظه های سربسته، ابتدا مجرائی برای خروج گازها پیش بینی کنید تا از ایجاد فشارهای اضافی پیشگیری شود.
گاهی اوقات در شروع جوشکاری، کار با اشکال مواجه شده و جوش داده شده زیاد جالب نخواهد بود. برای درک این موضوع بهتر است از یک ذره بین استفاده نمائید. پس از کشف محل ترک ها، بوسیله سنگ فنری و قلم و چکش جوش های ترک دار را کنده و محل مزبور را با جوش مجدد پر کنید.
بعضی وقتها هم گرمای بیش از اندازه موجب ایجاد ترک در جوش می شود. در این حالت هم جوش ها را به روش گفته شده کنده و محل آنها را دوباره جوش بدهید.
انتهای خط جوش نیز باید کاملاً مورد بررسی قرارگیرد. در این حالت هم پس از بررسی اگر به ترک یا اشکال مشابهی برخورد کردید، آنها را کنده و محل آنها را دوباره جوش بدهید. در موقع جوشکاری لوله، حتی الامکان از مراحل کوتاه مدت استفاده کرده و بتناوب نقاط مختلف پیرامون لوله را خال جوش بگذارید. برای مثال برای جوشکاری لوله های کمتر از 16 اینچ (قطر) طول هر مرحله (پاس) جوش نباید بیش از 2 اینچ باشد.
در مورد لوله های با قطر 6 اینچ یا بیشتر، حداکثر طول هر پاس می تواند تا 3 اینچ نیز باشد.
آماده سازی کار برای انجام جوشکاری
آماده سازی فلز جهت جوشکاری به هر یک از دو شیوه: جوشکاری با قوس الکتریکی در پناه گاز خنثی با الکترود تنگستن (TIG)، یا سیم جوش (MIG) با هم شباهتهای زیادی دارند. در عمل برای جوشکاری قطعات با ضخامت 32/3 اینچ و بیشتر بهتر است لبه کار را با زاویه 60 درجه پخ بزنیم هر چند که بدون این پخ هم نتیجه جوشکاری بسیار جالب است.
برای جلوگیری از ورود اکسیژن و ناخالصی های دیگر بهتر است از یک زیر کاری مناسب استفاده کرد. در این حالت فلزات قطعات کار با کیفیت بهتری ذوب و در یکدیگر ممزوج می شوند. برای جوشکاری قطعاتی از جنس منیزیم، تیتانیم یا زیرکونیم و غیره بهتر است از زیر کاری از جنس کربن (یا حتی فلزات دیگر) استفاده کرد.
در شروع کار، برای تمرین، بهتر است از جوشکاری قطعات ساده تر شروع کرده و بمرور تمرینات مشکل تری انتخاب شود تا کار آموز نحوه در دست گرفتن مشعل و کار کردن با آن را بخوبی فرا گیرد. پس از این مرحله کار آموز باید آنقدر تسلط پیدا کند که قادر به جوشکاری انواع اتصالات بوده و در جای لازم از سیم جوش استفاده نماید.
در هر حالتی، نوع فلز مورد جوشکاری باید شناخته شده باشد. میزان جریان مورد نیاز برای فلزات مختلف نشان داده شده است.
جوش MIG را به صورت خودکار نیز می توان انجام داد. در این حالت مشعل یا قطعه کار مورد جوشکاری با سرعت مشخص حرکت کرده و در صورت لزوم سیم جوش نیز بصورت خودکار به منطقه مذاب هدایت می شود.
نحوه انجام جوش MIG
پس از ایجاد قوس و شروع عملیات جوشکاری، حرکت مشغل را در کوچکترین دایره ممکن ادامه دهید و سعی کنید که در محل شروع جوشکاری یک حوضچه مذاب ایجاد نمائید. زاویه الکترودگیر با سطح کار باید بین 60 تا 80 درجه باشد البته در این حالت شیب مشعل از شیب آن در جوشکاری اکسی استیلن کمی بیشتر است و این بخاطر حفظ منطقه مذاب با گاز محافظ است.
در این جا نیز حرکت حوضچه مذاب باید بهمان طریقی باشد که در جوشکاری با اکسی استیلن (فصل هفتم) توضیح داده شد. بهرحال باید توجه داشت که حرکت مشغل از حرکت حوضچه مذاب کمتر باشد.
در صورتیکه از سیم جوش استفاده می کنید، قوس الکتریکی را متوجه لبه پشتی حوضچه کرده و سیم جوش را از لبه جلوئی وارد حوضچه نمائید و سپس قوس الکتریکی را به آرامی به طرف جلو متوجه کرده و سعی کنید که حوضچه را به ملایمت در امتداد خط جوش بحرکت در آورید.
زاویه سیم جوش با سطح کار بسیار کم و در حدود 20 درجه است رای متوقف کردن جوشکاری، الکترود را به سرعت عقب کشیده و یا با استفاده از پدال کنترل از راه دور، جریان را کم کنید.
نکته ای که یادآوری آن در این جا ضروری است این است که همیشه تا کمی پساز متوقف شدن عملیات جوشکاری جریان ورود گاز را نبندید تا جریان مزبور، تنگستن را خنک کرده و از آن محافظت نماید. در غیر این صورت تنگستن به سرعت از بین خواهد رفت.
جریان گاز علاوه بر خاصیت مذکور این حسن را دارد که حوضچه مذاب را نیز تا سرد شدن کامل، از ورود گازهای مزاحم در امان نگه می دارد.
از این جور مشعل ها می توان برای جوشکاری در وضعیت های افقی، تخت، عمودی و یا سربالا استفاده نمود. معمولاً اگر جوشکاری در وضعیت عمودی صورت بگیرد، حرکت از بالا به پائین خواهد بود.
در مجموع اگر نکات زیر را در این طریقه جوشکاری رعایت نمائید .
1- الکترود تنگستن را همیشه پاکیزه و راست نگهداری کنید.
2- الکترود را همیشه در وضعیت مناسب نگهداری کنید.برای این منظور انتهای الکترود را همیشه پاکیزه و صاف و یکنواخت نگهدارید. انتهای الکترودهائی که برای جریان متناوب بکار می روند همیشه باید حالت نیم کره داشته باشند. در مورد DCSP از الکترودی که نوک تیز است استفاده کنید.
3- مطمئن شوید که اندازه الکترود انتخابی صحیح است. اگر قطر الکترود انتخاب شده از حد مورد لزوم کوچکتر باشد، در انتهای الکترود نیمکره ای تشکیل می شود که قطر آن از قطر الکترود بزرگتر است و امکان اینکه این نیمکره مذاب به سطح کار چکه کند بسیار زیاد می باشد. در صورتی که قطر الکترود انتخابی خیلی کوچک باشد، امکان دارد که ذوب شده و به داخل کلت مشعل برگشت نموده و در آن فرو بریزد.
اگر الکترود بیش از اندازه کلفت انتخاب شده باشد، قوس الکتریکی از یک گوشه به گوشه دیگر تغییر مکان می دهد.
4- اگر الکترود داغ را بلافاصله در هوای آزاد قرار دهیم، رنگ آن بر می گردد.
5- حتی الامکان سعی کنید که طول کوتاهی از الکترود از الکتروگیر بیرون بماند حتی اگر انجام این عمل رویت منطقه مذاب را کمی دشوار کند.
6- قبل از جوشکاری از محکم بودن اتصالات گاز اطمینان حاصل کنید. سفت نبودن این اتصالات باعث می شود که هوا وارد لوله گاز شده و به منطقه مذاب راه پیدا کند و باعث کاهش کیفیت جوش گردد، ضمناً در نتیجه شل بودن اتصالات، گاز گران قیمت مورد استفاده به هدر خواهد رفت.
7- باید توجه داشت که سیم جوش فولادی مورد استفاده از نوع مس اندود نباشد زیرا در این صورت در موقع کار به اطراف ترشح کرده و به الکترود تنگستن نیز لطمه خواهد زد.
تجربه نشان داده که استفاده از مشعل هائی که با هوا خنک می شوند، برای مبتدی‌ها بهتر است. نصب این جور مشعل ها بسیار ساده است. در این حالت یا از بست های مخصوص اینکار استفاده کنید و یا کابل ها را مستقیماً به ترمینال های ماشین جوشکاری مربوط سازید.
الکترودگیرهائی که با هوا خنک می شوند در اندازه های با ظرفیت بیش از 50 آمپر در دسترس هستند.
قبل از جوشکاری باید تمام سیم جوش ها و فلزهای مورد استفاده را کاملاً تمیز کرده و بلافاصله پس از تمیز کردن، عملیات جوشکاری را آغاز نمود.
روشهای جوشکاری آلومینیوم، منیزیم، فولاد ضد زنگ و تیتانیم در فصول بعدی عرضه خواهند شد.
اصول کار جوشکاری به روش GMAW (MIG)
یکی از روش هائی که در جوشکاری با قوس الکتریکی در پناه گاز محافظ صورت می گیرد، استفاده از یک الکترود مصرف شدنی است که ضمناً وظیفه فلز پر کننده (سیم جوش) را نیز بعهده دارد.
این عمل، جوشکاری با قوس الکتریکی در پناه گاز خنثی و به کمک سیم جوش یا فلز پر کننده بوده و اختصاراً با حروف (MIG) مشخص می شود. الکترود فلزی با همان سرعتی که در نوک الکترودگیر ذوب شده و بر روی سطح کار ته نشین می شود، به داخل الکترودگیر هدایت می شود.
برای تغذیه سیم جوش به منطقه جوش، یک موتور الکتریکی با سرعت قابل کنترل، سیم جوش را از قرقره آن کشیده و به داخل الکترودگیر هدایت می کند.
معمولاً اینگونه الکترودها را به صورت کلاف یا حلقه به بازار عرضه می کنند. در این جا باید توجه داشت که الکترودگیر چند وظیفه اصلی دارد. اولاً جریان لازم برای ایجاد قوس را تامین کرده ثانیاً سیم جوش را به محل قوس هدایت می کند و بالاخره در صورتیکه سیستم با آب خنک شود جریان آب خنک را در محل های لازم جاری می سازد.
عملکرد مشعل بوسیله مکانیسم خاصی که در روی آن تعبیه شده و رله ها از آن فرمان می گیرند، کنترل می شود. این کنترل ها شامل: شدت جریان قوس، میزان عبور جریان، میزان عبور گاز محافظ و بالاخره مقدار سرعت تغذیه سیم جوش می‌باشد.
از این مکانیسم برای انواع سیستم های جوشکاری استفاده می شود که عبارتند از:
1- جوش (MIG) که خود بر دو نوع است.
A. اسپری یا نوع ذره پاشی
B. انتقال عمقی یا قطره ای
2- جوشکاری MIG با روانساز مغناطیسی.
3- جوشکاری با سیم جوشی که هسته آن حاوی ماده روانساز است.
.A با گاز محافظ
.B بدون گاز محافظ
تقریباً هر فلزی را می توان با یک یا چند تا از این روشها جوشکاری نمود. البته این روشها بیشتر برای جوشکاری فلزاتی از قبیل فولاد معمولی، فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و یا برنز بکار می روند. با این روشها حتی می توان در کارهای مختلف، سختی سطحی نیز ایجاد کرد.
روشهای مختلف جوشکاری MIG
این روشها به شرح زیراست:
1- روش اسپری یا ذره پاشی
2- روش مدار اتصال کوتاه (که انتقال عمقی یا قطره ای نیز نامیده می شود).
3- روش ضربانی.
در روش ذره پاشی نوک الکترود که تقریباً بصورت خمیری در آمده، به ذرات بسیار ریز که تقریباً حالت پودری دارند مبدل شده و به سطح کار سقوط می کنند و در حقیقت روی سطح آن پاشیده می شوند.
از این روش بیشتر برای اتصالاتی که دقت و سرعت در آنها مطرح است استفاده می کنند.
در روش اتصال کوتاه، فلز ذوب شده بصورت قطرات درشت و به میزان 100 قطره یا کمتر در هر ثانیه به سطح کار می چکد. علت انتخاب این اسم آن بوده که درشتی قطرات به اندازه ای است که برای یک لحظه بسیار کوتاه، فاصله نوک الکترود با کار پرشده و عملاً مدار به صورت اتصال کوتاه یا اصطلاحاً “شورت” در می آید.
در این حالت میزان سقوط قطرات در هر ثانیه بین 100 تا 200 قطره است. از این روش بیشتر برای جوشکاری قطعات نازک که در ضمن دقت چندانی هم ندارند استفاده می شود.
روش اسپری یا ذره پاشی
در این روش جریان بسیار زیادی را به یک سیم جوش با قطر مشخص اعمال می‌کنند. در یک شدت جریان مشخص، ذرات ذوب شده بصورت پودر در آمده و اجبارا در فاصله بین نوک سیم جوش تا سطح کار بحرکت در می آیند.
شدت جریان های پائین تر از این مقادیر را معمولاً برای روش انتقال عمقی یا قطره پاشی (اتصال کوتاه) استفاده می کنند.
اگر گاز محافظ بی اکسید کربن باشد، تغییر حالت از روش اسپری به انتقال عمقی دیگر مطابق این جدول نخواهد بود. برای مثال در حالتی که از بی اکسید کربن استفاده شده باشد، شدت جریان لازم برای انتقال فلز بیشتر از حد داده شده خواهد بود مثلاً برای الکترودی با قطر 16/1 اینچ در حدود 500 آمپر جریان لازم است تا ذرات سیم جوش بصورت پودر به سطح کار بپاشند.
در روش اسپری یا ذره پاشی از گازهای مختلفی استفاده می کنند که عبارتند از:
1- مخلوط آرگون و بی اکسیدکربن.
2- مخلوط آرگون و اکسیژن.
3- بی اکسید کربن.
استفاده از هر یک از این گازها در: شکل جوش، جریان مورد نیاز، ترشح فلز مذاب باطراف و عوامل مشابه تاثیر خواهند گذارد.
استفاده از بی اکسید کربن باعث پخش شدن فلز مذاب در سطح کار می شود و با وجودی که به شدت جریان زیادی نیاز دارد ولی نفوذ جوش بسیار جالب بوده و سرعت عمل زیاد است.
با مصرف آرگون به جریان کمتری نیاز داشته و چون فلز مذاب را بصورت باریک‌تر پخش می کند جوش از نمای نازک و جالبی برخوردار می شود.
برای انجام عملیات جوشکاری به روش اسپری یا ذره پاشی می توان از ماشین‌های استاندارد جوشکاری (DCRP) که حتی برای یک لحظه بسیار کوتاه هم مدار آنها اتصال کوتاه نمی شود استفاده نمود.
روش انتقال عمقی (قطره پاشی)
سیمی که در این روش جوشکاری بجای الکترود مصرف می شود مشابه الکترودی است که در روش ذره پاشی بکار گرفته می شود با این تفاوت که در این حالت جریان مصرف شده بسیار کمتر است.
در این جا هم گاز یا ترکیب گازهائی که به عنوان محافظ بکار می روند مشابه گازهای مصرف شده در روش ذره پاشی می باشد.
استفاده از ماشین های جوشکاری معمولی برای این روش مناسب نیست چون جریان اتصال کوتاه آنها کمتر از آن است که پس از هر اتصال کوتاه، امکان ایجاد قوس مجدد را فراهم نماید.
در این روش از دستگاههای ویژه ای استفاده می کنند. این ماشین ها یا ولتاژ ثابتی داشته و یا علاوه بر داشتن ولتاژ ثابت به مکانیسم کنترل شیب منحنی مشخصه نیز مجهزند. باید توجه داشت که سرعت حرکت بیشتر از سرعت مشابه در روش ذره‌پاشی است. برای مثال، اگرهدف، جوشکاری قطعه ای به ضخامت 2/0 اینچ باشد، با روش قطره پاشی در هر دقیقه قادریم 10 اینچ از طول جوش را انجام دهیم در حالیکه با طریقه اسپری، همین کار را با شدت 22 اینچ بر دقیقه می توان انجام داد.