0 تا 100 جوشکاری اکسی استیلن (اکسی گاز)
جوشکاری اکسی استیلن (اکسی گاز) یکی از روش های جوشکاری قدیمی میباشد . که به دلیل خصوصیات منحصر به فرد خود هنوز در صنعت دارای کاربرد وسیعی است. جوشکاری اکسی گاز به هر نوع احتراق گاز سوختنی با اکسیژن که به عنوان یک منبع گرمایی برای جوشکاری باشد، اطلاق می شود. برای خرید محصولات اصل و اورجینال از نمایندگی بی پی کلیک کنید.
جوشکاری اکسی استیلن از شعله حاصل از سوختن گاز سوختنی با اکسیژن که در سر مشعل ایجاد می گردد، جهت ذوب فلز پایه و سیم جوش استفاده می شود. در این روش گاز سوختنی با اکسیژن به نسبت مناسب وارد محفظه اختلاط مشعل میشود و پس از مخلوط شدن از سر نازل مشعل خارج شده و محترق می گردد. حرارت حاصل از سوختن گازها در صنعت دارای کاربرد گوناگونی است که عبارتند از:
۱-جوشکاری ۲- لحیم کاری نرم و سخت ۳- برش کاری ۴- شیارزنی ۵- صافکاری ۶- پیشگرم کردن ۷- تمیز کاری سطوح ۸- فلز پاشی ۹- سخت کاری
گازهای سوختنی فرآیند جوشکاری اکسی گاز
گازهای سوختنی فرآیند جوشکاری اکسی گاز که برای جوشکاری مورد استفاده قرار داده میشوند، باید دارای خصوصیات ذیل باشند:
۱) دمای شعله حاصل بالا باشد ۲) سرعت احتراق زیاد باشد ۳) انرژی حرارتی بالایی تولید نماید ۴) دارای کمترین اثر مخرب بر روی جوش باشد ۵) تهیه آن ساده و ارزان باشد.
در بین گازهای موجود، گاز استیلن دارای تمامی خصوصیات ذکر شده می باشد و بیشتر در فرآیند جوشکاری اکسی گاز مورد استفاده قرار می گیرد. گازهای دیگر نظیر پروپان، گاز طبیعی، گاز متیل استیلن، پروپادین، پروپیلن و … دمای بسیار بالایی تولید می کند. ولی سرعت احتراق آنها پایین است. بعضی از گازها نیز در نسبت مناسب تنظیم شده و برای سوختن دارای خاصیت اکسید کنندگی برای جوش می باشند. گازهای فوق برای برشکاری و لحیم کاری و همچنین کارهایی که نیاز به نرخ انتقال حرارتی بالایی نمی باشد مورد استفاده قرار می گیرند.
گاز استیلن C2H2 مورد استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی گاز
گاز استیلن با فرمول شیمیایی C2H2 یک گاز هیدروکربنی می باشد که درصد وزنی کربن آن بیشتر از گازهای هیدورکربنی دیگر می باشد. این گازها بدون رنگ و سبک تر از هوا بوده و دارای بوی نامطبوعی است. بد بو بودن آن به دلیل وجود ناخالصی های نظیر سولفورهیدروژن و فسفر هیدروژن می باشد. گاز استیلن را از تماس آب بر روی سنگ کاربید به دست می آورند.
طرز تهیه کاربید کلسیم ( سنگ کاربید ) C2Ca
کاربید کلسیم با نام تجاری سنگ کاربید، ماده اولیه تولید گازاستیلن برای مصارف جوشکاری و برشکاری محسوب می گردد. این ماده را از ترکیب کُک (به انگلیسی: coke) که یک مادهٔ جامد پُر کربن است با اکسید آهک CaO تولید می کنند. عمل ترکیب این مواد در کوره های قوس الکتریکی ویژه در دمای ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد انجام می گیرد .
کاربید کلسیم به صورت مذاب به داخل بوته های ویژه ریخته شده و پس از سرد شدن ، آن را آسیاب نموده و در اندازه های مختلف در شبکه های آب بندی شده ، به بازار عرضه می گردد. کاربید کلسیم به شدت جاذب آب است و به محض رسیدن مختصری رطوبت به آن گاز استیلن متصاعد می گردد. حتی رطوبت هوا با سنگ کاربید، گاز استیلن تولید می کند. هر کیلوگرم سنگ کاربید در صورت خالص بودن ۳۵۰ لیتر گاز استیلن تولید می کند ولیکن به دلیل همراه بودن با برخی ناخالصي ها این مقدار تا ۲۵۰ لیتر کاهش می یابد .
تولید گاز استیلن برای فرآیند جوشکاری اکسی گاز
تولید گاز استیلن برای جوشکاری اکسی گاز از تماس سنگ کاربید کلسیم CaC2 با آب، گاز استیلن C2H2 متصاعد می گردد. واکنش شیمیایی حاصل یک فعل و انفعال گرمازا میباشد. به گونه ای که از هر کیلوگرم کاربید کلسیم ۴۰۰ کیلو کالری گرما تولید میگردد.
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + 400 Kcal
۱۵ کیلو گرم گاز استیلن در فشار بالای ۲ بار (psi ۳۰) ناپایدار بوده و خواص انفجاری دارد. بنابراین برای رعایت ایمنی لازم است فشار استیلن در مولدها یا خروجی رگلاتورها و لوله های انتقال از 1 bar بالاتر نرود.
گازهای عامل اشتعال
همه گازهای عامل اشتعال برای سوختن نیاز به گاز اکسیژن دارند. به طوری که بدون اکسیژن هیچ عمل سوختنی انجام نمی گردد. در هوای اتمسفر ۲۱٪ حجمی اکسیژن را به صورت خالص برای مصارف جوشکاری و برشکاری مورد استفاده قرار می دهند.
طرز تهیه اکسیژن برای فرآیند جوشکاری اکسی گاز
ابتدا هوا را از صافی های ویژه عبور داده تا گرد و غبار، چربی و بخار آن گرفته شود . لذا مراحل ذیل به صورت متوالی انجام می شود .
۱) هوا توسط کمپرسور تا فشار bar ۲۰۰ تحت فشار قرار می گیرد .
۲) هوای متراکم شده از داخل کوپل هایی عبور نموده و باعث سرمازدگی و در نتیجه تبدیل هوای متراکم به مایع می شود . (مانند سیستم سرما ساز در یخچال ها)
۳) در این حالت فشار گاز پایین آمده و به bar ۴ کاهش می یابد و دمای هوای مایع به ۲۰۰°C- میرسد.
۴) هوای مایع را مجددا حرارت داده و در C° ۱۹۶- گاز نیتروژن جدا شده و در ۱۸۳°C- گاز اکسیژن تبخیر و جدا می شود.
گاز اکسیژن خالص را داخل کپسول ها به صورت فشرده یا به صورت مایع در داخل کپسول های مخصوص برای استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی گاز به بازار عرضه می کنند.
کپسولهای ذخیره گاز برای مصارف فرآیند جوشکاری اکسی گاز
کپسول اکسیژن برای استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی گاز
از آنجایی که اکسیژن با فشار بالایی در داخل کپسول ذخیره می شود . لذا برای ساخت کپسول از فولادی با حداقل استحکام تسلیــم 80 MPa استفاده می شود. کپسول اکسیژن برای استفاده در جوشکاری اکسی گاز از طریق فرآیند اکستروژن تهیه می شود و بدون درز می باشند. ضخامت دیواره کپسول در حدود ۸ تا ۹ میلیمتر و ارتفاع آن ۱۸۰۰ میلیمتر است. وزن خالی کپسول ۷۵ کیلوگرم و گنجایش آن معادل ۴۰ لیتر آب است . (البتــه کپسول هایی با ظرفیت بیشتر و کمتر نیز وجود دارد. در قسمت پایین کپسول یک حلقه تبدیل دایره به مرجع وجود دارد که جهت جلوگیری از غلطیدن کپسول اکسیژن در حالت خوابیده می باشد. )
کپسول استیلن برای استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی گاز
کپسول استیلن برای استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی گاز از ورق فولادی و به روش جوشکاری ساخته شده است. به دلیل فشار کمتر گاز استیلن، ضخامت دیوار کپسول در حدود ۴ تا ۵ میلیمتر است. متراکم کردن گاز استیلن در فشار بالای bar ۲ بسیار خطرناک است و امکان انفجار دارد. برای ذخیره سازی بیشتر گاز استیلن در فشار بالاتر، آن را در داخل مایع استون حل می کنند.
برای توزیع یکنواخت گاز استیلن موجود در کپسول استیلن برای استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی گاز از مایع استون استفاده می شود . مایع استون میتواند تا ۲۵ برابر حجم خود گاز استیلن را در خود حل نماید. برای توزیع یکنواخت مایع استون در داخل کپسول و انحلال بهتر گاز استیلن، داخل کپسول استیلن از مواد استفنجی شکل پر شده است. درصد تخلخل این مواد در حدود ۸۰ تا ۷۰ درصد می باشد. کپسول گاز استیلن باید همیشه به صورت ایستاده مورد استفاده قرار گیرد تا مایع استون از داخل کپسول خارج نشود.
رابطه فشار با دمای گاز برای استفاده در فرآیند جوش کاربید چیست؟
فشار گاز داخل کپسول با افزایش دمای محیط، زیاد شده و با حذف کاهش دمای محیط، کم می گردد.
مقدار مجاز گاز خروجی از کپسول های اکسیژن و مقدار خروجی گاز استیلن در یک ساعت نباید از حد زیر بیشتر شود.
الف ) ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ لیتر ب ) ۵۰۰ تا ۶۰۰ لیتر در ساعت به صورت مداوم میباشد
در غیر این صورت باعث خروج مایع استون به همراه گاز خروجی می شود. مقدار مجاز خروج گاز اکسیژن بین ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ لیتر در ساعت می باشد. در خروجی بالاتر امکان یخ زدگی رگلاتور اکسیژن می باشد.
در مواقعی که نیاز به حجم گاز مصرفی بالاتر است از سیستم سانترال استفاده می شود. در این سیستم برای هر نوع گاز (اکسیژن یا استیلن) دو سری کپسول در قسمت چپ و راست زمانی که گاز در یک طرف مصرف شد، شیر آن طرف بسته شده و شیر طرف دیگر باز شده و گاز برای مصرف وارد سیستم می شود.
حمل و نقل کپسول ها مورد نیاز برای استفاده در فرآیند جوشکاری استیلن چیست؟
کپسول های مورد نیاز برای استفاده در فرآیند جوشکاری استیلن را باید همیشه با احتیاط حمل و نقل نمود و نکات ذیل را در نظر گرفت .
۱) برای حمل نقل کپسول ها، در حالت خالی و یا پر کلاهک کپسول را ببندید. ۲) از وارد شدن شوک و ضربه به کپسول خودداری کنید. ۳) کپسول ها را با احتیاط حمل کرده و از کشیدن غلطیدن و انداختن کپسول خودداری نمایید. ۴) برای کپسول در مسیرهای طولانی از وسایلی استفاده نمایید که مجهز به بست یا زنجیر برای نگهداری کپسول باشد. ۵) از حمل و نقل کپسول توسط زنجیر خودداری کنید. ۶) از انتقال سیلندرهایی که دارای نشتی گاز می باشد خودداری نمایید.
نگهداری و انبار کردن کپسولها برای استفاده در فرآیند جوشکاری استیلن
کپسول ها را در محیطی خنک و با تهویه مناسب نگهداری کنید.
کپسول ها را در محیطی سر پوشیده دور از برف و باران و مواد خورنده و حرارت زیاد نگهداریکنید.
هیچگاه از شعله برای باز نمودن شیر و رگلاتور یخ زده استفاده کنید..
سیلندرها همیشه به صورت ایستاده مورد استفاده قرار گرفته و با بست یا زنجیر به دیوار بسته شوند.
کپسول خالی و پر را به صورت مجزا از هم نگهدارید و با تابلو محل آن را را مشخص کنید تا برای استفاده در فرآیند جوشکاری استیلن دچار مشکل نشویم .
هیچگاه شیر و اتصالات کپسولها مخصوصا کپسول اکسیژن را به روغن و گریس آلوده نکنید (امکان انفجار وجود دارد)
در محیط بیرون، کپسول ها را از تابش مستقیم نور خورشید دور نگه دارید .
کپسول استیلن همیشه به صورت ایستاده مورد استفاده قرار گیرد. از بکار بردن اتصالات مسی در مسیر گاز استیلن به عنوان رابط جدا خودداری کنید .
رگلاتورهای فشار شکن مورد استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
فشار گاز در داخل کپسول ها بسیار بالا است و نمی توان برای مصارف جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین باید فشار گاز کاهش یافته و سپس مورد استفاده قرار گیرد. این عمل توسط رگلاتورها انجام میشود. رگلاتورهای فشار شکن مورد استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری علاوه بر کاهش فشار، میزان فشار گاز را در هنگام کار ثابت نگه داشته و از نوسانات آن جلوگیری می کند. با کاهش فشار کپسول در هنگام مصرف، فشار خروجی رگلاتور ثابت می ماند.
فشار کپسول ، توسط یک پیچ تنظیم که در رگلاتور وجود دارد، می توان فشار خروجی گاز را بسته به نوع کار تنظیم کرد. رگلاتورها دارای دو فشارسنج میباشند که فشار سنج سمت چپ، فشار داخل کپسول را نشان داده و فشار سنج سمت راست، فشار خروجی تنظیم شده را به ما نشان میدهد.
تست رگلاتورهای فشار شکن مورد استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
قبل از اتصال رگلاتور به کپسول باید شیر کپسول را برای زمانی کوتاه باز و بسته کرد تا گرد و غبار داخل مجرای شیر به بیرون منتقل شده و وارد محفظه رگلاتور نگردد.
هنگام بستن رگلاتور به کپسول از سالم بودن واشر رگلاتور اطمینان حاصل کنید و برای باز و بستن مهره رگلاتور از آچار تخت استفاده نمایید.
پس از بستن رگلاتور به کپسول و قبل از باز نمودن شیر کپسول مسیر ورود گاز به محفظه تقلیل فشار مسدود گردد. در غیر اینصورت احتمال پاره شدن صفحه لاستیکی دیافراگم رگلاتور می باشد .
مشعل جوشکاری بمورد استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز
وظیفه مشعل جوشکاری این است که گاز اکسیژن و گاز سوختنی برای فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز را به میزان معینی با هم مخلوط کرده و آن را با سرعت بیشتر از سرعت احتراق گاز از سر مشعل خارج کنند.
مشعل جوشکاری از قسمت های ذیل تشکیل می شود:
۱) شیرهای اکسیژن و استیلن ۲) دسته مشعل ۳) لوله اختلاط ۴) نازل
دو نوع مشعل جوشکاری وجود دارند.
1- مشعل های انژکتوری یا فشار ضعیف 2-مشعل فشار مساوی می باشد.
مشعل انژکتوری مورد استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز
مشعل انژکتوری برای استفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز ، در قسمت وسط دارای سوراخ ریزی است که از آن گاز اکسیژن با فشار 2.5 تا 3 بار (Bar) خارج می گردد . در اطراف انژکتور سوراخ هایی تحت زاویه برای ورود گاز استیلن با فشار کم (حدود نیم بار) تولید شده است. خروج گاز اکسیژن از سوراخ وسط انژکتور و وارد شدن آن در فضایی بزرگتر، ایجاد خلأ نموده گاز استیلن را با خود به درون محفظه اختلاط می برد و پس از اختلاط گاز اکسیژن و استیلن در محفظه اختلاط از سر نازل برای احتراق خارج میگردد.
مشعل فشار قوی یا فشار مساوی مورداستفاده در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز
در مشعل فشار قوی یا فشار مساوی برای استفاده در جوشکاری اکسی استیلن و برشکاری اکسی گاز ، گاز اکسیژن و استیلن تقریبا با فشار مساوی در حدود 0.1 تا 1 بار (Bar) وارد محفظه اختلاط می شود. در این مشعل اکسیژن از سوراخ وسط خارج شده و گاز سوختنی از چند سوراخ در اطراف تحت زاویه جهت اختلاط بهتر وارد میشود و سپس از سر نازل خارج میگردد.
نازل مشعل (سربیک)
انتخاب مناسب سر بیک به قدرت شعله مورد نیاز بستگی دارد. که بستگی به نوع فلز، ضخامت فلز و نوع تکنیک جوشکاری (پیش دستی، پس دستی) دارد.
شعله جوشکاری اکسی استیلن
از شعله اکسی استیلن برای گرم کردن و ذوب فلز در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن استفاده میشود . شعله باعث ذوب فلز پایه و سیم جوش و در نتیجه انجام جوشکاری اکسی استیلن میشود حرارت حاصل از شعله اکسی استیلن در حدود ۳۲۰۰ درجه سانتیگراد بوده و بیشترین حرارت در فاصله ۲ تا ۵ میلی متری از نوک هسته آبی قرار می گیرد .
مراحل احتراق گاز استیلن و اکسیژن
فرآیند سوختن مخلوط گاز اکسیژن و استیلن در دو مرحله انجام می گیرد در مرحله اول سوختن یک حجم گاز اکسیژن با یک حجم گاز استیلن با هم ترکیب میگردند .
C2H2 + O2 → 2CO + 2H
که نتیجه این مرحله از احتراق گاز مونوکسید کربن و هیدروژن میباشد و در مرحله دوم محصولات احتراق با اکسیژن هوا ترکیب می‌شده و میسوزد .
2CO + 2H + 3/5 O2 → 2CO2 + H2O
و مرحله دوم گاز کربن دی اکسید و بخار آب تولید می گردد .
فرمول کلی سوختن اکسیژن و استیلن در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن به صورت زیر است :
C2H2 + 2/5 O2 → 2CO + H2O2
مطابق معادله فوق در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن برای سوختن کامل گاز استیلن به 5/2 برابر گاز اکسیژن نیاز است، که از این مقدار یک حجم اکسیژن در مرحله اول سوختن از کپسول تامین شده و 5/1 حجم دیگر از اتمسفر تامین می شود.
فلز پر کننده در جوشکاری اکسی استیلن
فلز پر کننده در فرآیند OFW (جوشکاری اکسی استیلن ) سیم جوش است که جنس آن معمولا تابع جنس فلز مبنا می باشد.
انواع گوناگون فلاکس ها در جوشکاری اکسی استیلن
به علت ترکیب آتمسفر محیط با حوضچه مذاب جوش که باعث کاهش استحکام و مقاومت جوش می گردد باید از فلاکس به عنوان محافظ استفاده کرد. فلاکس از اکسید شدن حوضچه مذاب جلوگیری می کند. فلاکس ماده ایی سوختنی است و فلز نمی باشد. هنگام جوشکاری، فلاکس یا اکسیدها واکنش داده و باعث تشکیل پوست هایی روی جوش می گردد تا بتواند حفاظت را انجام دهد. فلاکس به شکل های پودر، خمیر و مایع است.
فلاکس در جوشکاری اکسی استیلن یا مستقیما روی فلز مبنا زده می شود و یا انتهای سیم جوش گرم شده را وارد فلاکس می کنند. پس از جوشکاری پوسته تشکیل شده را می توان توسط سنگ زدن و سایر روش ها از بین برد. در جوشکاری گاز برای فولادها فلاکس استفاده نمی شود بلکه برای جوشکاری چدن، فولاد زنگ نزن، بیشتر فلزات غیر آهنی مانند سرب ، روی و بعضی فلزات گران بها استفاده میگردد .
فلاکس مورد استفاده برای جوشکاری چدن در جوشکاری اکسی استیلن
فلاکس سیالیت سرباره آهن سیلیکات مورد ذوب را افزایش می دهد و نیز به برداشتن سرباره از روی گرده جوش کمک می کند. فلاکس های مخصوص چدن خاکستری معمولا از بوراید یا اکسید بوریک، سود سوز آور و مقادیر کمی از ترکیباتی مثل کلراید سدیم و غیره ساخته میشود. [ مقاله نکات مهم در جوشکاری چدن مطالعه شود ]
فلاکس مورد استفاده برای جوشکاری فولاد زنگ نزن در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
برای کنترل مذاب و ایجاد یک جوش سالم ،تمیز و زیبا احتیاج به یک فلاکس است. فلاکس باید به قسمت زیر درز جوش اعمال شود تا از اکسید شدن آن جلوگیری کند. فلاکس مخصوص جوشکاری فولاد زنگ نزن امکان دارد از براکس یا اکسید بوریک، فلدسپار و غیره تشکیل شده باشد.
فلاکس مورد استفاده برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
برای جوشکاری آلومینیوم فلاکس لازم است زیرا از تشکیل لایه اکسیدی روی فلز جلوگیری می کند. به کار بردن یک فلاکس باعث جدا نمودن اکسیدها شده و آنها را به سمت سرباره قابل ذوب انتقال می دهد. سرباره قابل ذوب از فلز مبنا سبک تر بوده ورودی سطح حوضچه جوش قرار داده میشود. این فلاکس یا توسط برس کشیدن روی فلز مبنا اعمال می گردد و یا از طریق تماس دادن انتهای سیم جوش به داخل ظرف محتوی فلاکس انجام می شود. هم چنین این فلاکس از ترکیباتی مانند تیتانیوم، سدیم و پتاسیم به صورت خمیر یا پودر فراهم می شود. فلاکس می تواند از کلراید پتاسیم ، کلراید تیتانیوم و … تشکیل شود. پس از جوشکاری باید در سرتاسر فلز جوش، فلاكس باقی مانده تمیز شود زیرا وجود آن منشا خوردگی در فلر می باشد. عمل تمیز کردن را می توان توسط آب گرم و یا برس سیمی انجام داد.
فلاکس مورد استفاده برای جوشکاری مس و آلیاژهای آن در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
در مس خالص احتیاج به فلاکس نمی باشد. اما آلیاژهای آن احتیاج به فلاکس های براکس دارد. این فلاکس می تواند شامل کلراید سدیم، فلوراید پتاسیم، کلراید منیزیم، کلراید باریم و غیره باشد. این فلاکس کاملا خورنده است و لذا باید پس از جوشکاری از روی گرده جوش برداشته شود که این می تواند توسط آب گرم یا برس سیمی انجام شود. اگر فلاکس باقی مانده حذف نشود به طور سریع با جوش برخورد کرده و استحکام و مقاومت آلیاژ منیزیم را کاهش می دهد.
فلاکس مورد استفاده برای جوشکاری منیزیم و آلیاژهای آن در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
این نوع فلاکس باید به سرتاسر لبه های فلز مبنا و سیم جوش زده شود. این فلاکس شامل کلراید سدیم، فلوراید پتاسیم، کلراید منیزیم، کلراید باریم و غیره است. این فلاکس کاملا خورنده است و لذا باید پس از جوشکاری از روی گرده جوش برداشته شود که این می تواند توسط آب گرم یا برس سیمی انجام گیرد. اگر فلاکس باقی مانده حذف نشود به طور سریع با جوش برخورد کرده و استحکام آلیاژ منیزیم را کم کند.
فلاکس برای جوشکاری نیکل و آلیاژهای آن در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
نیکل خالص احتیاج به فلاکس ندارد اما آلیاژهای آن نظیر مونل و اینکونل به خاطر تمیز شدن فلز مبنا و شکست شدن اکسیدهای ناشی از آلیاژهای آن باید فلاکس به مو.رد استفاده قرار گیرد. این فلاکس از ایجاد رسوب جلوگیری کرده و باید توسط برس به قطعه کارو سیم جوش اعمال کند.
آماده سازی فلز مبنا قبل از فرآیند جوشکاری چگونه است؟
همه ی پنج نوع اتصال لب به لب ، ، لب روی هم ، تی شکل ، گوشه ای و لبه ای را می توان با فرآیند جوشکاریOFW (جوشکاری اکسی استیلن) جوشکاری کرد و بسته به جنس فلز مبنا و استحکام مورد نظر میتوان از جوش های گلویی (Groove) و جوشهای شیاری (Fillet) استفاده نمود و همچنین باید محل اتصال از چربی کثیفی و زنگ زدگی تمیز شود و فاصله بین دو فلز مبنا (GAP) را رعایت کرد . در شکل فوق می توانید انواع آماده سازی فلز مبنا قبل از فرآیند جوشکاری مشاهده نمایید .
روش جوشکاری در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن چونه صورت می گیرد؟
برای فرآیند جوشکاریOFW (جوشکاری اکسی استیلن) دو روش وجود دارد : روش پیش دستی و روش پس دستی
روش پیش دستی در (جوشکاری اکسی استیلن) که مشعل در دست راست جوشکار و سیم جوش در دست چپ اوست و مشعل بین سیم جوش و مذاب قرار مداده میشود .
روش پس دستی در (جوشکاری اکسی استیلن) که مشعل در دست راست جوشکار و سیم جوش در دست چپ اوست ، اما در اینجا سیم جوش مابین مذاب و مشعل قرار می گیرد .
فواید جوشکاری اکسی استیلن
۱) این روش برای ساختن و تعمیر قطعات به طور وسیع به کار می رود.
۲) گرمای ورودی بسته به سرعت جوشکاری ، اندازه، سیالیت و کشش سطحی حوضچه مذاب می تواند قابل کنترل است.
۳) نرخ گرم و سرد شدن به طور آهسته است.
۴) چون گرمای ورودی از طریق فلز پرکننده نمی باشد بنابراین کنترل نرخ ته نشین شدن فلز پر کننده به فلز جوش قابل کنترل بوده و حتی می توان مقدار گرما را به طور انتخابی به فلز پرکننده یا فلز مبنا انتقال داد.
۵) تجهیرات این فرآیند، کم هزینه و قابل حمل و نقل است.
۶) هزینه و نگهداری تجهیزات جوشکاری نسبت به بقیه فرآیندها پایین است.
معایب جوشکاری اکسی استیلن چیست؟
۱) برای پروژه های بزرگ مقرون به صرفه نیستند.
۲) گرمای شعله جوشکاری گاز کمتر از گرمای قوس الکتریکی می باشد.
۳) فلاکس های مصرفی در این فرآیند باعث تولید دود و گازهایی شده که برای چشم، گوش، گلو و ریه شخص جوشکار ضرر دارد.
۴) این روش برای جوشکاری فلزات دیرگداز مانند تنگستن، مولیبدن، تانتالیم وغیره و نیز فلزات واکنش دار مانند تیتانیوم و زیر کونیوم مناسب نیست.
۵) نسبت به گرمای قوس، زمان زیادی میبرد تا گرمای شعله به گرمای نقطه ذوب برسد. گرمای ورودی جوش به فلز پایه زیاد است .
۶) منطقه تحت تأثیر حرارت HAZ زیاد می باشد که این باعث درشت شدن دانه ها، بیشترین اعوجاج و کمترین مقاومت به خوردگی می شود.
۷) استفاده از فلاکس به عنوان یک محافظ در این روش مانند کیفیت استفاده از گازهای خنثی جوشکاری به عنوان یک محافظ در فرآیند جوشکاری آرگون (جوشکاری تیگ) و جوشکاری میگ و مگ استفاده می شود نیست .
کاربرد فرآیند جوشکاریOFW ( جوشکاری اکسی استیلن )
1) برای اتصال مواد نازک مناسب است .
۲) برای اتصال موادی که، سریع گرم و سرد نمودن باعث تغییرات متالوژی در آنها می شود مناسب است .
۳) برای اتصال موادی که در اثر گرمای خیلی بالا، عناصر تشکیل شده آن از فلز جدا شده و به طرف آتمسفر محیط می روند.
۴) برای اتصال اکثر فلزات آهنی و غیر آهنی مانند فولاد کربنی، کم آلياژ، چدن، آلومینیوم، مس، نیکل، منیزیم و آلیاژهای آن مناسب است .
تجربیات کارگاهی فرآیند جوشکاری گاز ( فرآیند جوشکاریOFW )
روشن شدن شعله در ابتدای روش جوشکاری اکسی استیلن
با باز نمودن گاز استیلن و روشن کردن فندک ابتدا یک مخروط زرد رنگ به دست می آید که نشانه سوختن گاز استیلن با اکسیژن محیط است . سپس با باز نمودن اکسیژن مخروط زرد رنگ به مخروط سفید رنگ که هاله استیلن است تبدیل شده و بنابراین ، این یک شعله احیـــا میباشد که نسبت گاز استیلن بیشتر از اکسیژن می باشد.
وقتی که خروجی گاز اکسیژن بیشتر شود مخروط سفید وسط محو شده و مقدار دو گاز اکسیژن و استیلن یکی شده و لذا این شعله یک شعله خنثی میباشد . شعله خنثی تنها از دو مخروط کوچک سفید و مخروط بزرگ و بنفش رنگ تشکیل می شود که مخروط کوچک به عنوان منبع گرما و مخروط بزرگ نقش محفاظت شعله و مذاب را به عهده دارد . در این حالت صدای شعله خنثی آرام می باشد. سپس در آخر، مقدار گاز اکسیژن از گاز استیلن بیشتر میشود و به این ، شعله اکسید می گویند . شعله اکسیــد نیز دارای دو مخروط کوچک و بزرگ می باشد اما کوچکتر از مخروط های شعله خنثی است و صدای شعله هم بیشتر می شود.
انواع گوناگون شعله ها در فرآیند جوشکاری اکسی استیلن
شعله احیاء
با این شعله حین جوشکاری، مذاب شفافی به وجود نیامده و کربن به طور کامل سوخته نمی شود و لذا مقدار گرمای آن کمتر می باشد . از طرفی کربن سوخته نشده وارد فلز جوش می گردد و باعث ترد و شکننده شدن فلز جوش نظیر کاربید آهن می گردد . پس از جوشکاری با شعله احیا کناره فلز به شکل یک لایه، مانند لایه روغن به دست می آید. بنابراین از این شعله باید جایی استفاده شود که فلز مبنا متمایل به گرفتن کربن نباشد. مانند فولادهای کم آلياژ و فلزات غیر آهنی و فولادهای پرکربن.
شعله اکسید
این شعله در حین جوشکاری، مذابی همراه با کف تولید می کندو اکسیژن اضافی با فلز ترکیب شده و حاصل آن اکسیدهای کم استحکام ترد و شکننده و مضر است . همین امر باعث محدود شدن کاربرد آن برای جوشکاری فولادها شده است و پس از جوشکاری فلز جوش به خاطر وجود همین اکسیدها تیره تر از نقاط مجاور است. البته یک شعله کمی اکسیدی را می توان برای جوشکاری فلزاتی مانند مس ورودی و نیز بعضی فلزات آهنی مانند فولاد منگنزی و چدن بکار برد زیرا اکسید فلز مبنا به وجود می آید و باعث حفاظت فلز مبنا جدا شده و بخار میشود که اگر از شعله کمی اکسیدی استفاده شود اکسید مس به وجود می آید و باعث جلوگیری از جدا شدن عنصر روی میشود.
شعله خنثی
با این شعله در حین جوشکاری، مذابی شفاف به دست می آید. میزان گرمای این شعله تا C° ۳۲۶۰ می تواند باشد که توسط مخروط کوچک تامین شده و نوک این مخروط از سطح فلز مبنا به فاصله ۱/۵ تا ۳ میلی مترمی باشد. شعله خنثی تغییری در ترکیب شیمیایی فلز جوش و فلز مبنا به تولید نمی کند و توسط این شعله می توان فولادهای نرم، زنگ نزن ، چدن، مس و آلومینیوم را جوشکاری کرد.
کشیده شدن شعله درون مشعل جوشکاری اکسی استیلن
در بعضی مواقع شعله به داخل مشعل کشیده شده و با یک صدای قوی پتک و در ادامه با یک صدای هیس یا جیغ کشیدن همراه است. چنانچه عمل سوختن گاز در داخل مشعل در محل اختلاط گازها ادامه پیدا کند، امکان ذوب انژکتور وجود دارد. علت پس زدن شعله به داخل مشعل، معکوس شدن گاز با فشار بالاتر در مسیر گاز با فشار کمتر است. علت معکوس شدن جریان گاز، کم بودن سرعت گاز خروجی از سر نازل، نامناسب بودن فشار با توجه به اندازه سوراخ سر پیک، گرفتگی سوراخ سر پیک با جرقه، نازل معیوب داغ شدن بیش از حد نازل سر پیک می باشد.
مواردی که در هنگام کشیده شدن شعله به داخل مشعل بایستی در نظر گرفت .
۱) سریعاً شیرهای مشعل مخصوصأ شیر استیلن را ببندید تا از تشکیل دوده در مشعل جلوگیری شود
۲) سریع شیرهای کپسول را ببندید.
٣) نازل (سرپیک) داخل را در ظرف آب خنک کنید
۴) شیلنگ ها و تجهیزات را قبل از روشن کردن مجدد چک کنید.
پس زدن عمقی شعله در جوشکاری اکسی استیلن چگونه صورت می گیرد؟
بعضی موارد شعله از مشعل عبور نموده و به شیلنگ ها و کپسول گاز کشیده میشود علت اصلی پس زدن عمقی شعله، جریان یافتن گاز اکسیژن در مسیر گاز استیلن است که باعث تشکیل مخلوط گازهای قابل انفجار در شیلنگ گاز استیلن می شود و اکثراً با ترکیدن شیلنگ استیلن همراه است. چنانچه کپسول استیلن فاقد تجهیزات ایمنی لازم باشد، ممکن است باعث انفجار و آتش سوزی گردد.
دلایل پس زدن عمقی شعله در جوشکاری اکسی استیلن؟
۱) گرفتگی سر نازل توسط جرقه یا معیوب بودن آن در چنین مواقعی گاز با فشاربالاتر در مسیر گاز با فشار کمتر جریان پیدا می کند .
۲) کم بودن فشار اکسیژن نسبت به گاز استیلن، در چنین مواقعی گاز استیلن در مسیر گاز اکسیژن جریان پیدا می کند .
۳) در هنگام تخلیه گازهای داخل سیستم وقتی شیر اصلی کپسولها بسته است، گاز اکسیژن وارد مسیر استیلن شده و در مرحله بعدی روشن کردن مشعل می تواند خطرناک باشد .
۴) فشار اکسیژن اگر بیش از حد لازم تنظیم شود، می تواند در مسیر گاز استیلن جریان پیدا کند .
۵) مقدار خروجی گاز نسبت به سوراخ نازل زیاد می باشد .
جوشکاری اکسی استیلن بدون فلز پرکننده
در جوشکاری گاز یکی از تمرینات مربوط به جوشکاری دو قطعه به صورت کتابی شکل می باشد. مطلب بسیار مهم آن وجود GAP یعنی فاصله بین دو قطعه کار بوده که در صورت رعایت نکردن آن جوش نفوذ کرده و با اینکه قطعات به هم متصل شده اند اما استحکام کافی را دارا نیستند .در ور ق های نازک میتوان از خود لبه ورق، به عنوان فلز پرکننده استفاده کرد.
تکنیک های جوشکاری اکسی استیلن چیست؟
تکنیک های جوشکاری مورد استفاده در جوشکاری گاز از دو روش استفاده می شود .
الف جوشکاری پیش دستی
ب ) جوشکاری پس دستی
الف ) روشجوشکاری پیش دستی : از این تکنیک برای جوشکاری ورقهایی با ضخامت کمتر از 3 میلیمتر استفاده می گردد. امتداد شعله به سمت درز اتصال جوشکاری نشده است. در این روش تا ضخامت 1/5 میلیمتر مشعل بدون حرکت نوسانی و از ضخامت 1/5 تا 3 میلیمتر به مشعل حرکت نوسانی منتقل میشود.
ب ) تکنیک جوشکاری پس دستی : از این تکنیک برای جوشکاری ورق های ضخیمتر از 3 میلیمتر استفاده می شود. امتداد شعله به سمت درز اتصال جوشکاری شده است. بیشترین حرارت بر روی حوضچه جوش و فلز جوشکاری شده بوده و باعث آرام و سرد شدن فلز جوش شده و از سخت شدن جوش جلوگیری می گردد.
کاربرد تکنیک جوشکاری پیش دستی و پس دستی ؟
در این تکنیک در جوشکاری اکسی استیلن ، مشعل بین گرده جوش و سیم جوش واقع شود وعملیات پیش گرم کردن فلز مبنا خود به خود انجام می گیرد . این روش برای فلزات نازک تا ضخامت ۵ میلیمتر بهتر است برای ضخامت بیش از ۳ میلیمتر از آماده سازی لبه ها یعنی درز V شکل استفاده کرد . ایجاد پخ نفوذ کامل در ریشه جوش را تضمین می کند . [ مقاله انواع آماده سازی لبه ها را مطالعه کنید ]
در این روش در جوشکاری اکسی استیلن ، برای ضخامت های بالا به علت زمان زیاد گرما دهی باعث ایجاد دانه های درشت در فلز جوش می گردد . ایجاد دانه های درشت کیفیت جوش تحمل اتصال جوشی را در برابر ترک های جوشی کاهش می دهد . این موضوع سبب ضعف اتصالات جوشی می شود و ممکن است باغث شکست در اتصالات جوشی باشد .
گرده سازی جوش در جوشکاری اکسی استیلن
گرده سازی جوش در جوشکاری اکسی استیلن ، باید توجه کرد که گرده سازی جوش در ابتدا توسط مشعل جوش مذاب به وجود نمی آید . چنانچه مذاب خوب به وجود نیاید و فقط سیم جوش ذوب شود نتیجه آن این است که تنها سیم جوش ذوب شده روی قطعه کار می چسبد و حالتی شبیه لحیم کاری قناص بوجود می آید . چنانچه مذاب خوب به وجود می آمد اما سیم جوش به مقدار کم به حوضچه مذاب داده شود فقط اتصال هایی در گرده جوش دیده میشود اما استحکام ندارد . مصرف زیاد سیم جوش نیز باعث به وجود آمدن عیب روی هم افتادگی Over Lap میشود . [مقاله انواع عیوب جوش مطالعه شود ]
موارد تکمیلی جوشکاری اکسی استیلن
مورد دیگر در جوشکاری اکسی استیلن اتصال لب به لب دو قطعه است . در جوشکاری اکسی استیلن اتصال لب به لب دو قطعه لبه های دو قطعه خوب تمیز و ذوب شود . که در غیر اینصورت کناره های جوش بریدگی (Under Cut) به وجود می آید. همچنین عدم رعایت نکردن فاصله GAP باعث نفوذ ناقص جوش می گردد.
اگر سرعت حرکت دست زیاد باشد، جوش به خوبی نفوذ پیدا نکرده، شکل گلوله ای به خود گرفته و نیز انفصال هایی در آن دیده می شود.
اگر گرمای ورودی جوش کمتر باشد . مانند همان حرکت سریع جوشکار ، یا کم مایه بودن شعله و یا زیاد مورب گرفتن شعله ونیز زیاد فاصله گرفتن مخلوط کوچک از فلز مبنا اثراتی مثل اثرات قبلی به جز انفصال ها روی جوش خواهد گذاشت .
چنانچه گرمای ورودی جوش زیاد باشد باعث زیاد ذوب نمودن فلز مبنا و فلز پرکننده بریدگی کناره جوش و پاشش مذاب نیز زیاد میگردد..
تجهیزات و وسایل ایمنی در جوشکاری اکسی استیلن
وسایل و تجهیزات ایمنی که برای جلوگیری از پس زدن شعله به کار می رود عبارتند از
- چک والو Check Valve
- فلاش بک ارستور Flash Back Arestors
چک والو Check Valve : این وسیله در پشت مشعل در مسیر ورودی گاز اکسیژن و استیلن بسته میشود. چک والوها از وارونگی معکوس شدن جریان گاز جلوگیری میکندد.
فلاش بک ارستور Flash Back Arestors : فلاش بک ارستور بعد از رگلاتور و قبل از شیلنگ بسته میشود و از کشیده شدن شعله به درون کپسول جلوگیری می کند. فلاش بک ارستور همچنین در پشت مشعل نیز متصل می گردد و از معکوس شدن جریان گاز و هم از پس زدن شعله به داخل شیلنگ ها جلوگیری می کند. داخل فلاش بک ارستور یک فیلتر متخلخل از جنس فولاد رنگ نزن وجود دارد که از متالوژی پودر تهیه شده . گاز فقط از یک طرف فیلتر جریان یافته و به دلیل خاصیت خنک کنندگی شعله نمی تواند به داخل سیستم کشیده شود.