مقدمه ای بر بازرسی جوش و آشنایی با جوشکاری

امروزه بیشتر از صد روش جوشکاری، برشکاری و لحیم کاری اختراع شده است. اتصالات را می توان به سه روش زیر تقسیم کرد:

۱-     اتصال موقت مانند پیچ، پین

۲-     اتصال نیمه موقت مانند پرچ و لحیم

۳-     اتصال دائم مانند جوشکاری

ایجاد پیوند بین اتم های دو جسم را جوشکاری گویند. جوشکاری یکی از رایجترین و محکم ترین روش های اتصال فلزات است. جوشکاری از لحاظ ذوب به دو روش جوشکاری ذوبی و غیر ذوبی تقسیم می شوند. جوشکاری ذوبی یعنی قطعات را ذوب کرده و در نهایت اتصال داده شود.

مزیت اتصال دائم : استحکام بالا،آببندی بیشتر،سریعتر بودن این روش،آماره سازی کمتر،عدم شل شدن اتصال.

جوشکاری SMAW :

ایجاد یک قوس الکتریکی(شامل ستونی از گازهای یونیزه شده که هادی جریان الکتریسیته هستند) بین الکترود و فلز پایه به وسیله جریان برق را جوشکاری SMAW گویند.

دستگاه های جوشکاری:

دستگاه های جوشکاری در دو نوع مبدل ها و مولد ها موجود هستند. مولد ها جریان مورد نیاز خود را تولید می کنند و در جاهایی که برق در دسترس نباشد مناسب هستند. انواع مولدها عبارت اند از : موتور ژنراتوری احتراقی و موتور ژنراتور الکتریکی

مبدل ها برق شهر را به جریان مورد نیاز تبدیل می نمایند. انوع مبدل ها عبارت اند از: ترانسفورماتور، رکتیفایر،اینورتور و ژنراتور.

ترانس ها : جریان AC .درصد جریان خروجی بالا در حدود ۹۰%،ضریب بهره الکتریکی بالا،هزینه تعمیر و نگهداری پایین. ترانس ها از نوع کاهنده ی ولتاژ و افزاینده آمپر می باشند.

ژنراتور(دینام) : جریان DC . قدرت کمتر ، خطر کمتر. انواع ژنراتورها عبارت اند از: الکتریکی،بنزینی،دیزلی.

رکتیفایر: دریافت کننده جریان AC هستند و جریان DC می دهند.

تمامی دستگاه ها دارای یک پلاک آلمینیومی هستند که اطلاعات مختلفی روی آن حک شده است. وظیفه ی دستگاه تولید کننده جوش ایجاد جریان لازم برای ذوب الکترود و ایجاد جوش است. این دستگاه ها می توانند جریان مستقیم و متناوب تولید کنند. تولید جریان متناوب راحت تر و مقادیر بیشتری خواهد داشت. جریان متناوب، الکترود مخصوص هم نیاز دارد که با تغییر حرکت الکترون ها هم به کار خود ادامه دهند.

در حالت معمولی الکترود به قطب مثبت یا DC+(DCEP) وصل می شود و قطب منفی به پایه یا کابل اتصال به بدنه متصل می شود. حرکت الکترون ها از قطب منفی به مثبت می باشد که این امر باعث super Heat شدن سر الکترود می شود.  شدن سر الکترود می شود. DC-(DCEN) مخصوص جوشکاری جریان مستقیم با الکترود منفی است در این حالت الکترود به خروجی منفی دستگاه متصل می شود. در این حالت فلز پایه Super Heat و ذوب می شود و الکترود سردتر می ماند. کابل های جوشکاری عایق بندی شده اند و در سایزهای ۴,۲,۱,۱٫۰ وجود دارند. هرچه این عدد بزرگتر باشد قطر کابل کمتر است. انتخاب قطر کابل به میزان آمپر و طول کابل بستگی دارد. طول مفید و آمپر لازم برای هر کابل توسط شرکت سازنده کابل اعلام می شود.

لنز جوشکاری:

لنزها از شماره ۸ تا ۱۴ وجود دارد که هر چه شماره کمتر باشد لنز روشن تر خواهد بود. در صنعت از لنز شماره ۱۰ توصیه می شود.

الکترود جوشکاری:

الکترود های جوشکاری از دو بخش مغزی که نقش جوش و روپوش که وظیفه محافظت از حوضچه مذاب را دارد تشکیل شده است. وظایف روپوش الکترود عبارت اند از: جلوگیری از اکسید شدن حوضچه،اضافه کردن مواد آلیاژی به حوضچه، جدا کردن ناخالصی های حوضچه مذاب و در سطح قرار دادن آنها،جلوگیری از تغییر آلیاژ دادن فلز و استقرار قوس الکتریکی.

رایجترین الکترودها عبارت اند: E6010 ، E6011،E6013 ،E7018 ،E7024 . به طور مثال مشخصات الکترود E6010 به صورت زیر می باشد:

E : مشخص کننده الکترود قوس الکتریکی	۶۰ : حاصل ضرب این عدد در ۱۰۰۰ برابر با استحکام کشش جوش است.
رقم سوم : نشان دهنده وضعیت جوشکاری است. ۱ نشان دهنده این است که حوضچه سریع منجمد می شود و برای تمام وضعیت ها مناسب است. ۲ نشان دهنده این است که حوضچه مدت زمان بیشتری به حالت مذاب باقی می ماند. از این الکترودها بیشتر برای جوشکاری افقی و تخت استفاده می شود.	دو رقم آخر نشان دهنده ترکیب پوششی سطح الکترود است. وجود این پوشش باعث می شود که جوشکاری امکان پذیر باشد. انوع پوشش ها عبارت اند از: رتیلی(کاربردهای عمومی)،قلیایی(کاربرد مخازن تحت فشار،لوله های نفتی و …)، سلولزی و اسیدی.

الکترود های ۶۰۱۰-۶۰۱۱ : قدرت نفوذ بیشتر، سرعت انجماد بیشتر و نیروی قوس قوی تری دارد و حوضچه بهتر دیده می شود. از این الکترودها بیشتر برای پاس اول استفاده می شود.

الکترودهای ۶۰۱۳-۷۰۱۸-۷۰۲۴ عدم وجود نفوذ زیاد در فلز،ایجاد منطقه جوش ضخیم تر و خط جوش هموارتر دارد.

نکات لازم برای جوشکاری:

۱-     بررسی جنس فلز مبنا

۲-     انتخاب الکترود از نظر جنس و قطر: متداول ترین سایزهای الکترود از کوچک به بزرگ ۳۲/۳، ۸/۱، ۳۲/۵ می باشد. اگر قرار است عمق و پهنای زیادی جوشکاری شود بهتر است از الکترود با قطر بیشتر و کابل ضخیم تر استفاده شود و برای قسمت های ظریف از الکترود نازکتر استفاده گردد.

۳-     تنظیم جریان دستگاه: جریان دستگاه براساس تجربه جوشکار و وضعیت جوشکاری تعیین می گردد.

۴-     روشن کردن قوس: شروع قوس ممکن است به چندین روش صورت پذیرد از جمله روش تماسی(حرکت کبریتی)، ولتاژ بالای DC ،ولتاژ بالا و فرکانس بالا و افزایش ناگهانی ولتاژ.

۵-     ایجاد حوضچه با سطح مناسب

۶-      طول قوس مناسب: فاصله ی زیاد الکترود با سطح کار باعث پرت شدن قوس به طرفین می شود در حالی که فاصله ی کم نیز باعث عدم گرم شدن کافی فلز پایه برگشتن جوش به بیرون می شود. ایجاد فاصله یکنواخت و مناسب (در حدود ۳ میلیمتر) برای یک جوشکاری خوب بسیار مهم می باشد.

۷-     تنظیم زاویه الکترود: قرار گیری الکترود در زاویه ۹۰ درجه باعث متمرکز شدن گرما در نقطه مورد نظر و جوشکاری بهتر می شود. زاویه جوشکاری بسته به محل و وضعیت جوشکاری از زاویه ۴۵ درجه تا ۹۰ درجه می تواند متغیر باشد.

۸-     سرعت صحیح پیشروی: جوشکار بسته به تجربه ی خود ، میزان آمپر و وضعیت جوشکاری تغییر می یابد ولی در حین جوشکاری بهتر است سرعت پیشروی یکنواخت باشد.

گروه بندی عیوب جوشکاری:

۱-ترک ها (پارگی موضعی که می تواند ناشی از سرد شدن یا تنش باشد) ، ۲- حفره ها (حبس گاز در جوش) ۳-آخال توپر (حبس شدن مواد خارجی جامد در فلز جوش) ۴- ذوب ناقص (جوش نخوردن فلز ذوب شده با فلز پایه در ناحیه ریشه) ۵- شکل ناقص (نقص در شکل هندسی اتصال) ۶- عیوب متفرقه

به منظور بررسی شدت عیوب و درصد اطمینان به جوش در مکان های حساس (کمپرسورها، مخازن تحت فشارو …) تست های غیر مخربی و آزمون هایی از جمله بازرسی چشمی، امواج مافوق صوت، بازرسی با ذرات مغناطیسی، مایعات نافذ و … وجود دارد.

جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ :

در این نوع جوشکاری قوس الکتریکی گرمای لازم را برای جوشکاری فراهم می کند و عمل محافظت حوضچه توسط گازها صورت می پذیرد. این نوع جوشکاری در دو نوع جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ و الکترود مصرف نشدنی(تنگستن) (در این روش فلز پرکننده به صورت دستی یا اتوماتیک اضافه می شود) و جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ و الکترود مصرف شدنی(الکترود مصرف شدنی ذوب شده و سبب جوش می گردد) است. گاز محافظ آرگون و هلیوم است ولی به دلیل قیمت بالای گاز آرگون ، گاز دی اکسید کربن برای جوشکاری فولاد ها مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری اکسی استیلن:

در این نوع جوشکاری دو نوع گاز وجود دارد گاز قابل احتراق و گاز عامل احتراق. از جمله ویژگی های گازهای قابل احتراق می توان به محافظت فلزات در برابر اکسیداسیون،ارزان و تهیه آسان، ترکیب عالی با اکسیژن، ارزش حرارتی بالا و سریع مشتعل شدن آن اشاره کرد. گاز های قابل احتراق عبارت اند از: هیدروژن،پروپان،استیلن و …  . بهترین گاز عامل احتراق اکسیژن است که می توان از هوا یا آب گرفت. به جوشکاری اکسی استیلن مخلوط جوشکاری اکسیژن و استیلن است.  تجهیزات این نوع جوشکاری کپسول اکسیژن،کپسول استیلن،مشعل جوشکاری،جنت های ارتباطی ، دستگاه تعدیل فشا و لوازم فردی جوشکاری است. کپسول ها هر دو باید به یک دستگاه تعدیل فشار متصل باشند. مشعل جوشکاری دستگاهی برای اختلاط اکسیژن و استیلن می باشد. بسته به مقدار گاز اکسیژن و استیلن شعله ی احیاکننده،خنثی و اکسید کننده تشکیل می شود. بهترین نوع شعله برای جوشکاری، شعله ی خنثی می باشد.

نتیجه گیری:

جوشکاری باعث تغییر در دانه بندی فلز می شود. در صورتی که منطقه ی جوش بسیار سریع سرد شود دانه بندی ریزتر و فلز در منطقه ی جوش سست و ترد خواهد گشت. سرد شدن آرام فلز باعث ایجاد دانه بندی پیوسته تر و بزرگتر بین دو فلز پایه و جوش می شود. جوشکاری باعث خمیده شدن و تابخوردگی در فلز پایه می گردد. به منظور کاهش تاثیر این امر بایستی سعی شود که در دوطرف منطقه ی جوش ،جوشکاری شود. جوشکاری مرحله ای باعث کاهش خمیدگی می شود. فولادهای پرکربن نمی توانندانبساط و انقباض زیاد را تحمل کنند و نیاز به پیش گرم کن دارند تا از ترک خوردن جوش یا فلز جلوگیری شود.