جوشکاری کوره ای (آهنگری) و جوشکاری با شعله

از ابتدای خلقت بشر مساله اتصال و به هم بستن و ضرورت دستیابی به شیوه های آسانتر برای ایجاد اتصالات مطرح بوده است . ایجاد اتصال در شکلهای پیشین خود از به هم بستن شاخه های درختان و تکه های چوب و دوختن تکه های پوست حیوانات برای مصارف گوناگون آغاز شد و متناسب با تکامل نیاز های انسان ،هنر اتصال و به هم پیوستن اجسام نیز رو به تکامل نهاد .

پیدایش فلزات و آلیاژ های فلزی و تلاش مستمر در یافتن راههای اتصال آنها به هم موجب ابداع روشهای مختلف اتصال شد که اتصال پیچ و مهره ای ، اتصالات پرچی و اتصالات جوشکاری شده از آن جمله اند .

در دنیای امروزه ، صنعت جوشکاری از نظر وسعت کار و تنوع بالاترین مرتبه را در علم اتصال و بریدن و جدا سازی قطعات فلزی و سایر مواد صنعتی دار است و طراحان و مهندسان خطوط تولید مصنوعات فلزی با بهره گیری از فرایندهای مختلف و متنوع جوشکاری به بالاترین سرعت و کیفیت دست یافته اند . در عین حال ، وزن سبک مصنوعات و صرف هزینه هر چه کمتر ، از دیگر دستاوردهای آنان بوده است .

تاریخچه

جوشکاری کوره ای یا آهنگری و جوشکاری با شعله ، نخستین روشهای شناخته شده جوشکاری به شمار می روند .

مصریها ، یونانیها و روسها برای جوشکاری و لحیمکاری فلزات قیمتی یا زود ذوب از نوعی مشعل ابتدایی استفاده می کردند که در آنها الکل یا مایع مشابه به عنوان سوخت به کار می رفته است .

از قرن نوزدهم که کار اختراعات و اکتشافات رونق گرفت ، نوآوری و خلاقیت در میدان تکنولوژی جوشکاری نیز ظهور کرد و روشهای مختلف جوشکاری یکی پس از دیگری ابداع گردید .

جوشکاری با قوس الکتریکی و استفاده از خاصیت حرارتی جریان برق در امر اتصالات فلزی ، با وجود اینکه چندین دهه قبل شناخته شده بود ، کاربردی نداشت .

سرانجام مردی روسی به نام( برنادوس) این پدیده را کشف کرد و در سال 1887 توانست جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود زغالی را اختراع کرد . در سال 1891 یک آمریکایی به نام (کوفین) توانست به جای الکترود زغالی از الکترود فلزی استفاده کند و این روش به نام خود به ثبت برساند .

در آن زمان ، جوشکاری با الکترود لخت فلزی بسیار دشوار بود زیرا قوس بین الکترود فلزی و قطعه کار بی ثبات بود و کنترل انتقال قطره مذاب از الکترود به قطعه به سختی انجام می گرفت .

کشف الکترود روپوش دار به وسیله یک مخترع سوئدی به نام اسکار کیلیرگ در سال 1905 باعث ثبات قوس و بهبود کیفیت جوش شد .

پژوهش های مختلف برای افزایش مرغوبیت و کیفیت این روش ادامه یافت و همچنان ادامه دارد . جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود روپوش دار در ردیف جوشکاریهای ذوبی است که امروزه به طور گسترده در صنایع مختلف به کار گرفته می شود . در زمان حاضر ، جوشکاری قوس دستی (SMAW) یکی از متداولترین روشهای جوشکاری است که به طور گسترده در صنایع فلزی ایران کاربرد دارد و به عنوان پدیده ای ارزشمند در امر تولید و تعمیر در کارخانه ها و کارگاههای مختلف صنعتی ایفای نقش می نماید . به دلیل وابستگی این فن به علوم و فنون و گستردگی دامنه علمی آن متخصصان و کارشناسان ورزیده همواره در حال پژوهش هستند و دستاورد های خود را به صورت استانداردهای جوشکاری انتشار می دهند .

در عملیات اجرائی نیز کاردانان با تجربه همکاری دارند و با تلاش و پشتوانه غنی علمی چرخهای عظیم و پیچیده صنعت را به طور اصولی و اقتصادی به حرکت در می آورند .

تعریف جوشکاری

تاکنون تعاریف زیادی برای جوشکاری بیان شده است ، ولی بطور کلی حذف فاصله و ایجاد جاذبه مولکولی یا کریستالی بین قطعات گوناگون را جوشکاری گویند . برای تحقق این امر روشهای زیادی به ذهن می رسد که اکثرا عملی شده است و نتایج کارایی آنها در ارتباط با وسایل و تجهیزات مورد لزوم به لحاظ سادگی و پیچیدگی مورد مطالعه قرار گرفته است .

عملیات جوشکاری که امروزه در صنایع به کار گرفته می شوند عبارتند از :

1. جوشکاری فشاری
2. جوشکاری ذوبی

هر کدام تقسیم بندیهای  گوناگون و گسترده ای دارد که تاکنون بیش از 85 روش در جوشکاری و برشکاری ابداع شده است و اجرا می شود بعضی از روشها نیز منسوج شده ، جای خود را به روشهای نوین جوشکاری داده اند .

جوشکاری فشاری

تعریف : جوشکاری فشاری فرآیندی که در آن لبه های مورد اتصال ، تحت فشار ، و با استفاده از حرارت یا بدون آن در هم ادغام می شوند و قطعات به هم اتصال می یابند .

جوشکاری آهنگری یا پتکه ای ، جوشکاری مقاومتی ، جوشکاری اصطکاکی ، جوشکاری مافوق صوت (اولتراسونیک) و جوشکاری سرد از آن جمله اند .

جوشکاری آهنگری 

یکی از فرایند های قدیمی جوشکاری است و روش کار چنین است که قطعات مورد جوشکاری را در کوره ای تا مرحله خمیری شدن گرم می کنند . سپس آنها را از کوره خارج و اکسید ها را از سطح مورد اتصال پاک می کنند . آنگاه آنها را روی هم روی سندان قرار می دهند و ضربات پتک دستی یا برقی میکوبند تا دو قطعه در هم ادغام شوند و جوش بخورند .

جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی یکی از روشهای جوشکاری فشاری است که در شاخه های مختلف صنعت خصوصاً در صنایعی که با ورقها و مفتول فلزی سر و کار دارند کاربرد فراوان دارد . در این روش سطوح اتصال با اعمال حرارت و فشار بهم جوش می خورند .

فلزات به دلیل داشتن مقاومت الکتریکی ، در اثر عبور جریان برق از آنها ، گرم می شوند و به حالت خمیری و حتی به دمای ذوب می رسند . حرارت حاصل در این روش با مجذور شدت جریان و مقاومت در زمان عبور جریان رابطه مستقیم دارد . شدت زمان عبوری و زمان از طریق دستگاه قابل کنترل و تنظیم است ، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلف از جمله جنس و ضخامت قطعات کار ، اندازه سطح الکترودها ، چگونگی سطح تماس و فشار اعمال شده به کار مربوط می شود .

جوشکاری مقاومتی در صنعت به صورتهای گوناگون مورد استفاده است که مهمترین و متداول ترین آنها به ترتیب زیر است :

1. جوش نقطه ای یا نقطه جوش
2. جوش قرقره ای یا درز جوش
3. جوش واژگون یا سر به سر
4. فلاش جوش یا جوش جرقه ای

جوشکاری ذوبی

تعریف : جوشکاری ذوبی روشی است که در آن لبه های مورد اتصال پس از ذوب شدن به کمک فلز پر کننده یا بدون آن در هم آمیخته و منجمد می گردند به این ترتیب قطعات به یکدیگر متصل می شوند .

برای ذوب کردن لبه های مورد اتصال از انرژیهای مختلف استفاده می شود : انرژی شیمیایی : جوشکاری با شعله گاز ، جوشکاری ترمیت

انرژی الکتریکی : جوشکاری با قوس الکتریکی

انرژی نورانی : جوشکاری با اشعه لیزر

در جوشکاری با قوس الکتریکی حرارت لازم برای ذوب لبه های مورد اتصال و مفتول پر کننده درز از طریق ایجاد و برقراری قوس الکتریکی بین الکترود و فلز مورد جوشکاری تامین می شود .

قوس الکتریکی و چگونگی تشکیل آن 

چنانچه قطبهای مثبت و منفی یک منبع انرژی الکتریکی را با هم تماس داده و سپس در فاصله کمی از یکدیگر قرار دهند ، در اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی موجود میان آنها جرقه های ایجاد می شود . این جرقه ها موجب یونیزه شدن اتمسفر بین دو قطب و عبور الکترونها از فاصله هوایی میان دو قطب می شود .

ادامه جرقه ها و به هم پیوستن آنها در فضایی یونیزه شده ، موجب تشکیل قوس الکتریکی می شود . با وجود یونیزه شدن فضای بین الکترود وکار ، باز هم مقاومت الکتریکی زیادی در این منطقه وجود دارد و همین مقاومت سبب تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی می شود و حرارت در حدود 6000-5000 درجه سانتیگراد ایجاد می گردد که می تواند در زمان کوتاهی فلزات را به دمای ذوب برساند .

روشهای مختلف ایجاد قوس الکتریکی

یکی از روشهای ایجاد قوس الکتریکی استفاده از اختلاف پتانسیل زیاد یا ولتاژ بالا است . جرقه هایی که در شمع اتومبیل زده می شود تا مخلوط هوا و سوخت در سیلندر اتومبیل محترق شوند ، با استفاده از ولتاژ بالا تحقق می یابد .

در این روش ، بدون اینکه تماس میان دو قطب جریان برقرار شود ، جرقه زده می شود ولی گرمای ایجاد شده به وسیله قوس حاصل ، بسیار کم است .

همچنین در بعضی از انواع جوشکاری مثل جوشکاری با گاز محافظ ، جرقه های اولیه با استفاده ولتاژ بالا ایجاد می شوند ، بدین صورت ، که با نزدیک شدن الکترود به کار قبل از برقراری تماس بین آن دو و حتی از فاصله 20 تا 30 میلیمتری ، در اثر ولتاژ ذخیره شده در خازن دستگاه جرقه زده می شود ، گاز محافظ یونیزه می گردد و زمینه ایجاد قوس پایدار برای جوشکاری فراهم می شود . در روش جوشکاری قوسی با الکترود روپوش دار ، قوس الکتریکی با آمپر زیاد ایجاد می گردد و به منظور ایجاد قوس میان دو قطب جریان ، تماس برقرار می شود تا جرقه حاصل گردد ودرصدی از اتمسفر موجود بین دو قطب یونیزه شود سپس قوس پایدار به وجود آید .

عوامل موثر در برقراری و تشکیل قوس الکتریکی و ایجاد حرارت عبارتند از : اختلاف پتانسیل دو سر قطب ، شدت جریان و مقاومت دو قطب .

جریان الکتریسیته مناسب در روش (SMAW)

جریان الکتریکی عبارت است از حرکت الکترونها در یک هادی و برای حرکت الکترون درون هادی فشار الکتریکی لازم است و در صورتی که اختلاف پتانسیل موجود داشته باشد جریان نیز وجود دارد .

چنانچه قطبهای تغییر نکنند و به عبارت دیگر ، جهت جریان همیشه ثابت باشد و الکترونها فقط در یک جهت حرکت کنند ، جریان را جریان مستقیم یا DC نامند . چنانچه جهت جریان ثابت نباشد و به عبارت دیگر ، الکترونها نخست در یک جهت جریان یابند و بعد جهت خود را عوض کرده و عکس جهت قبلی سیر کنند ، آن را جریان متناوب AC نامند.

در جوشکاری با قوس الکتریکی از هر دو نوع جریان استفاده می شود . جریان AC به وسیله ترانس جوشکاری یا مبدل و جریان DC به وسیله دینام جوشکاری با رکتیفایر تامین می گردد .

شدت جریان در جوشکاری

به تعداد الکترون هایی که از یک نقطه از مدار در زمان واحد می گذرد شدت جریان عبوری گویند . اگر در یک ثانیه به اندازه یک کولن یا تعداد 10×82/6 الکترون از یک نقطه از مدار بگذرد ، جریان عبوری یک آمپر است که آن را با حرف I نشان می دهند . جریان جوشکاری به وسیله آمپر اندازه گیری می شود . استفاده از ولتاژ بالا در قوس خطر شوک الکتریکی دارد . بنابراین با توجه به روابط زیر در جوشکاری از شدت جریان زیاد و ولتاژ کم استفاده می شود تا حرارت کافی برای ذوب موضعی فراهم شود .

محدوده شدت جریان جوشکاری با قوس الکتریکی : در جوشکاری با الکترود دستی معمولا 350 میلیمتر طول و قطری بین 5/2 تا3/6 میلیمتر دارند . تمام شدت جریان جوشکاری از هسته فلزی الکترود عبور می کند و چون دارای مقاومت الکتریکی است ، در آن گرما ایجاد می شود و اگر خیلی گرم شود ، خطر ذوب زودرس الکترود وجود دارد و زودتر از آن پوشش الکترود لطمه خواهد دید . با توجه به این نکات ، سازندگان الکترودها حداکثر جریان را برای هر نوع الکترود مشخص می کنند .

اختلاف پتانسیل در جوشکاری

عامل عبور الکترونها در یک هادی ، فشار الکتریکی یا اختلاف پتانسیل است به عبارت دیگر فشاری است که موجب راندن الکترونها را از مقاومت الکتریکی عبور می دهد .

واحد فشار الکتریکی ولت است و آن اختلاف پتانسیلی است که موجب شود یک کولن ، کاری معادل یک ژول انجام دهد .

جریان الکتریکی در مدار به جریان آب در سیستم لوله کشی شباهت دارد.

در این سیستم یک تلمبه موجود است که آب از یک سو فشار قرار می دهد و باعث عبور جریان آب از سوپاپ تنظیم می شود .

در مدار الکتریکی ، مولد جریان (باتری-ژنراتور-دینام جوش) همچون پمپ در سیستم لوله کشی یاد شده عمل می کند و فشار الکتریکی به وجود می آورد تا الکترونها حرکت کنند و بتواند از مقاومت بگذرند به عبارت دیگر ، عبور الکترونها از قوس الکتریکی است که از طریق ترانس یا دینام جوشکاری تامین می گردد .

ولتاژ مدار باز و ولتاژ قوس الکتریکی : برای انجام جوشکاری و برقراری جریان الکتریکی در مدار نیروی محرکه یا ولتاژ لازم توسط دستگاه جوشکاری تامین می شود و بسته به نوع دستگاه جریان DC یا AC ولتاژی معادل 80-50 ولت خواهیم داشت . همزمان با تشکیل قوس الکتریکی ولتاژ افت می کند و تقریبا به نصف یا کمتر می رسد .

محدوده ولتاژ در جوشکاری با قوس الکتریکی : ماکزیمم ولتاژ قوس 40 ولت است زیرا کار با ولتاژ بیشتر احتمال خطر شوک الکتریکی دارد از سوی دیگر ، برقراری و پایداری قوس الکتریکی با ولتاژهای کم دشوار است .

ولتاژ مدار باز دستگاههای جوشکاری در محدوده 50 تا 80 ولت است ولی در بعضی از دستگاههای جوشکاری پیشرفته ، به منظور افزایش ایمنی پس از قطع عمل جوشکاری ولتاژ دو سر کابل به طور اتوماتیک تنزل می یابد و در حد بسیار پایینی قرار می گیرد تا هنگام تعویض الکترود برای جوشکاری کمترین احتمال شوک الکتریکی وجود نداشته باشد . در این دستگاهها با اولین تماس الکترود به کار و عبور جریان ضعیف از مدار جوشکاری ، کنتاکتور تعبیه شده در دستگاه به طور خودکار ولتاژ اصلی را وارد مدار می کند تا قوس تشکیل شود .

بلافاصله پس از برقراری قوس ، ولتاژ افت می کند و به حدود نصف می رسد که به آن ولتاژ قوس می گویند . در بعضی از دستگاههای جوشکاری ، کلیدی برای تغییرات جزئی در ولتاژ قوس وجود دارد زیرا افزایش نفوذ جوش می شود . افزایش ولتاژ طول قوس را نیز افزایش می دهد و کار کردن با طول قوس بلند موجب کاهش حفاظت منطقه مذاب و ستون قوس از اثرات زیان بخش اتمسفر نیز خواهد شد .

مقاومت الکتریکی قوس

همه اجسام جریان الکتریکی را به یک اندازه هدایت نمی کنند . هادیها اجسامی هستند که جریان را به راحتی از خود عبور می دهند و عایقها برعکس از عبور جریان جلوگیری می کنند .

علت این است که هادیها مقدار زیادی الکترون آزاد دارند . بیشتر فلزات هادی های خوبی هستند یعنی دارای قابلیت هدایت الکتریکی هستند .

دسته دیگری از اجسام در برابر عبور جریان و حرکت الکترونها مخالفت می کنند و بنابراین دارای مقاومت الکتریکی هستند . واحد مقاومت الکتریکی اهم است .

در یک مدار جوشکاری ، کابلهای انبر و اتصال هادیهای خوبی هستند . انبر جوشکاری نیز به راحتی جریان رااز خود عبور می دهد . مغز فلزی الکترود هم مقاومت زیادی ندارد ولی فاصله بین الکترود و کار دارای مقاومت زیادی است هر قدر فاصله الکترود با کار زیادتر شود ، مقاومت این قسمت از مدار افزایش می یابد و با کم شدن الکترود با کار از مقاومت هم کاسته شود .

گرمای زیاد قوس موجب می شود که اتمسفر بین الکترود وکار و همچنین گازهای تولید به وسیله روپوش الکترود ، یونیزه شود و مقاومت الکتریکی قوس کاهش یابد . فاصله بین الکترود و کار مورد جوشکاری را طول قوس گویند . پس می توان گفت طول قوس های کوتاه مقاومت کمتری دارند و طول قوسها بلند دارای مقاومت بیشتری هستند .

مقاومت قوس باعث تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی می شود ولی مقاومت سایر قسمتها مدار باید در حد مینیمم باشد . چنانچه محل اتصال کابل جوشکاری به دستگاه و انبر جوشکاری و غیره محکم نباشد یا طول کابل جوشکاری زیاد باشد یا از کابلهای کم قطر استفاده شود ، به علت وجود مقاومت در مدار ، افت ولتاژ پیش می آید که موجب بروز اختلال در کار جوشکاری خواهد شد .

محاسن جوشکاری با جریان متناوب  AC

از جریان متناوب در جوشکاری به طور گسترده استفاده می شود و دارای مزایا و معایبی به شرح زیر است :

• هزینه نگهداری و تعمیر ترانسفورماتور جوشکاری کمتر است .
• ترانسفورماتور جوشکاری AC بمراتب از دینامهای جوشکاری و رکتی فایرها DC ارزانتر است .
• وزش قوس وجود ندارد.
• حرارت در کار و الکترود به طور مساوی توزیع می شود .

معایب جریان متناوب AC

• امکان تغییر قطب وجود ندارد .
• بعضی از انواع الکترودها را نمی توان با این جریان جوشکاری کرد .
• جریان متناوب برای جوشکاری بعضی از فلزات مناسب نیست .

محاسن جریان مستقیم DC

• خطر شوک الکتریکی کمتر است .
• قوس راحت تر تشکیل می شود و پایدارتر است .
• قوس آرام تر بوده و پاشش ذرات کم است .
• استفاده از انواع الکترود ها امکان پذیر است .
• جوشکاری با حداقل آمپر امکان پذیر است .
• امکان تغییر قطب وجود دارد .

معایب جوشکاری با جریان مستقیم DC 

گاهی در جوشکاری با جریان مستقیم پدیده ای به نام وزش قوس (دمش قوس ) و به عبارت دیگر ، انحراف قوس وجود دارد .

الکترودها  

الکترود به میله فلزی یا غیر فلزی گفته می شود که وظیفه آن انتقال جریان از انبر جوشکاری به محل تشکیل قوس است .

• الکترودها انواع بسیار زیادی دارند که در اینجا با الکترودهای روکش شده جوش قوس دستی آشنا می شویم .
• الکترود های جوش قوس دستی از یک میله فلزی تشکیل شده است که روی آن یک لایه روکش با ترکیبات ویژه کشیده شده است .
• در موقع اجرای جوشکاری مغزی الکترود (میله فلزی ) ذوب و به گرده جوش افزوده می شود ویا با مذاب فلز مبنا ایجاد همبسته ای می کند که انجام اتصال را تضمین می نماید .

روکش الکترود نیز ذوب می شود و ضمن به وجود آوردن یک ابر فشرده از گاز محافظ در اطراف منطقه مذاب ، لایه سرباره روی جوش را نیز به وجود می آورد .

• گاز محافظ وظیفه دارد که به هنگام اجرای جوش فلز مذاب را از تاثیر عوامل جوی محفوظ نگاه دارد و لایه سرباره نیز وظیفه دارد که پس از ایجاد گرده جوش و تا زمانی که گرده جوش هنوز داغ است آن را از اثرات گازهای موجود در هوا محافظت کند . ضمن انجام این وظیفه سرباره در کند کردن سرعت خنک شدن گرده جوش هم نقش موثری دارد . به همین دلیل هر چه روکش الکترود ضخیم تر باشد لایه ضخیم تری از سرباره درست می کند و تعادل سرعت سرد شدن فلز جوش را بهتر حفظ می کند . در مورد شماره های روی الکترود اشاره می شود که این شماره ها مربوط به استاندارد ساخته و کد بندی شده است . شمارههای روی الکترود مربوط به استاندارد W.S است این استاندارد معروفترین استاندارد جهان است .

شماره الکترود در این استاندارد از چهار یا پنج رقم تشکیل شده که در سمت چپ آنها حرف E قرار می گیرد . E بیان کننده این مطلب است که الکترود مخصوص جوش قوس دستی درست شده است . رقم اول از سمت چپ نشان دهنده ترکیبات روکش الکترود و خصوصیات جریان برق لازم برای جوشکاری با این الکترود است (مثلا مستقیم یا متناوب بودن جریان و نوع قطب آن ). رقم دوم از سمت راست حالت مجاز جوشکاری با این الکترود را نشان می دهند و اگر این رقم ها باشد جوشکاری در همه حالات مجاز است . اگر این رقم 3 باشد جوشکاری فقط در حالت تخت قابل اطمینان است . دو رقم (یا سه رقم ) باقیمانده سمت چپ نمایش دهنده تنش مجاز کششی فلز جوشی است که با این الکترود به وجود می آید .

نقش فلاکسها (پوشش الکترود)

پوشش شیمیایی الکترود بسیار متنوع است و نوع آن به شرایط فلز مبنا بستگی دارد .

ترکیب شیمیایی الکترودها به طور وسیعی کمپلکس است و محتوی مواد معدنی و آلی است که درصدی از آن مشخص و درصدی هم از نظر مصرف کننده پوشیده است و جزء مسائل سری هر کارخانه سازنده به حساب می آید . هر جزء ترکیبی پوشش چه در حالت مذاب بودن و چه در حین انجماد دارای وظایفی برای بهبود بخشیدن شرایط مکانیکی جوش هستند مانند ثبات قوس الکتریکی ، تشکیل سرباره ، ایجاد گاز ، رساندن عناصر مطلوب به مذاب وغیره . پوشش دارای سه نقش اساس است :

• نقش الکتریکی
• نقش فیزیکی
• نقش متالورژیکی

نقش الکتریکی پوشش : وجود یک قوس با شرایط یونیزه شدن گازهای بین کاتد و آند ارتباط دارد . قفسهای فلزی به علت خاصیت منفی بودنشان ناپایدارند و به عبارت دیگر ، با افزایش آمپر بر سطح مقاومت الکتریکی قوس کاهش یابد و بدین علت ، از ثبات بی بهره می شود . برای رفع این نقیصه لازم است که در مدار یعنی در ناحیه قوس یک رزیستانس و یا راکتانس به کار برده شود ( رزیستانس از تغییرات ناگهانی شدت جریان جلوگیری می کند ) در عمل فلزی را نمی توان یافت که بتواند این وظیفه را در قوس انجام دهد زیرا درجه حرارت بالای قوس آن را منهدم می کند .

فاکتورهایی که می توانند جایگزین یک رزیستانس گردند ، عبارتند از :

• استفاده از مدار باز در جریانهای AC با ولتاژ زیاد
• سطح یا درجه یونیزاسیون
• خارج کردن الکترون از الکترود به وسیله انرژی حرارتی
• شرایط هدایت حرارتی

در جریان AC فاکتورهای گفته شده را می توان از طریق پوشش که محتوی سدیم- پتاسیم باشد ، عملی کرد یا اینکه از مواد دیگر مانند سیلیکاتها ، کربناتها ,  اکسیدها و غیره استفاده نمود .

نقش فیزیکی پوشش : الکترود بایستی شرایط ساده ای را برای عمل جوشکاری فراهم کند برای مثال ، می توان در حالت قائم یا بالا سر عمل جوشکاری را انجام داد (حرکت مذاب بر خلاف جاذبه زمین ) .

دو طرح برای اجرا وجود دارد که عبارتند از :

• نوع پوشش که تعیین کننده ویسکوزیته سرباره باشد
• ضخامت یا کلفتی پوشش

ایمنی و حفاظت در جوشکاری با قوس الکتریکی 

قبل از آغاز آموزش عملی جوشکاری با قوس الکتریکی ، باید با دقت نکات ایمنی و دستورالعمل های مربوط به ایمنی و حفاظت مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد .

هنگام جوشکاری با قوس الکتریکی ، اگر دستگاهها و لوازم ایمنی مناسب به کار برده شود و احتیاط لازم در کار باشد ، خطر جدی وجود ندارد وجود ندارد و شخص جوشکار می تواند با آسودگی خاطر به کار جوشکاری بپردازد .

خطرات اصلی جوشکاری را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد :

• تشعشع پرتوهای مختلف
• پاشیدن جرقه از مذاب
• برق گرفتگی
• استشمام دود و گازهای مختلف

تشعشع پرتوهای مختلف : نور شدید جوشکاری با قوس الکتریک علاوه بر نور مرئی شدید ، دارای پرتوهای ماورای بنفش و مادون قرمز است که برای چشم و پوست بدن زیان آوراست ، و خطرات زیادی به دنبال دارد لذا برای حفاظت از چشم و سر و صورت حتما باید از ماسک جوشکاری استفاده کرد . ماسک جوشکاری یک سوراخ مستطیل شکل دارد که درون آن حداقل دو شیشه محافظ نصب می شود .

شیشه خارجی سفید و مسطح بوده و وظیفه آن محافظت از شیشه تیره داخلی در برابر ترشحات فلز مذاب است .

شیشه داخلی که رنگی کاملا تیره دارد ، اشعه زیان آور را از خود عبور نمی دهد بعلاوه ، از عبور درصد زیادی از نورهای مرئی نیز جلوگیری می کند .

هرگاه جوشکاری در محلی انجام شود که در نزدیکی آن کارگران مشغول به کار هستند ، منطقه جوشکاری حتما بایستی توسط حفاظ های مناسب احاطه شود زیرا حتی نگاه کردن از دور به نور جوشکاری برق زدگی می شود .

یادآوری : از هیچ فاصله ای نباید بدون ماسک جوشکاری به قوس الکتریکی نگاه کرد . در صورتی که اشعه های جوشکاری به چشم برسد . چشمان جوشکار قرمز می شود و دچار سوزش شدیدی می گردد . مویرگهای چشم متور و چشم نسبت به نور حساس می شود . سوزش چشم را نمی توان به سرعت معالجه کرد و برای تخفیف موقتی آن بهتر است کمپرس آب سرد روی چشم گذاشت . برای درمان این مورد لازم است به چشم پزشک مراجعه شود . صورت ، دست ، بازوها ، گردن و سایر نقاط که در معرض نور جوشکاری هستند ، باید با تجهیزات جوشکاری پوشانده شوند .

پاشیدن جرقه از مذاب : جوشکاری با قوس الکتریکی همواره با پرتاب جرقه به اطراف همراه است . برخورد این جرقه ها به لباسهای قابل اشتعال ، پوست بدن و مواد قابل اشتعال دیگر می تواند تولید خطر کند . پس لازم است حتی الامکان هنگام کار از لباسهای نخی و کتانی سبک استفاده شود . لباس کار باید بدون جیب باشد و از پوشیدن لباس هایی با آستین گشاد خودداری شود . در صورتی که از لباس های جیب دار استفاده می شود ، از قرار دادن اشیای قابل اشتعال مانند کبریت و شانه کائوچویی در جیب خودداری شود .

از دستکشهای چرمی یا نسوز که دقیقا اندازه دست باشد ، استفاده شود . دستکش باید طوری باشد که سر آستین لباس کار را بپوشاند .

اتصالات در جوشکاری

برای هر نوع کار جوشکاری دو عامل عمده و اساسی مورد نظر است :

• به پایان رساندن جوش با حداقل قیمت
• مقاومت و استحکام کافی جوش در برابر نیرو

برای بدست آوردن دو عامل گفته شده به آگاهی از عوامل موثری نیازمندیم که به صورت خلاصه در زیر به آنها اشاره می کنیم :

1. نوع اتصال که شامل زاویه- روت و لند است .
2. نوع و اندازه الکترود
3. نوع جریان- نوع قطب و اندازه شدت جریان
4. طول قوس (ولتاژ قوس )
5. سرعت جوشکاری
6. حالات مختلف جوشکاری (سطحی- قائم- افقی و بالای سر )
7. عملیات بعد از جوش (تنش زدایی )
8. آزمایش فلز جوش و اتصال

تعداد زیادی از عوامل گفته شده را می توان از طریق نمونه هایی قبل از جوش اصلی آزمایش کرد .

درز جناقی (پخ های زاویه دار ) به این منظور به کار می رود که فضای مشترک بین دو قطعه اتصال از رسوب جوش کاملا پر شود (جوش کامل ) .

آهنگری (تغییر فرم آزاد )

تغییر فرم آزاد همان تغییر شکل تحت فشار می باشد با اختلاف اینکه فقط گاهی اوقات افزار مورد مصرف ملزوم را داراست در اینجا فقط بوسیله حرکت نسبی افزار و کار تولید می شود در آغاز مقطعهای بزرگ مانند دستگاه نورد بوسیله حرارت و یا بدون حرارت کوچک می شوند .

روشهای مختلفی که نرم هستند عبارتند از :

• دراز کردن
• پهن کردن
• پخ کردن
• فشردن
• پخ کردن به صورت پله ای

مراحل آهنگری فولاد

فولادی که برای آهنگری استفاده می شود اکثراً از قطعه خام و یا قطعات ریخته شده و یا از میله های مختلف تشکیل شده است . کریستالهای فولاد خام معمولاً بزرگ و نا منظم می باشند که در نتیجه مقدار تغییر شکل را محدود می سازند . از این رو فولاد خام را بایستی با ضربات ملایم آهنگری کرد تا بلورهای کوچک و منظیمی پیدا کند. البته مقاومت آن در برابر تغییر شکل نیز افزایش می یابد .

تکنیک قالب تغییر شکل دهنده

معمولاً وقتی از قالب استفاده می شود که تعداد بسیار زیادی از یک فرم احتیاج باشد .

مواردی که مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از مواد آهنگری شده ،محصولات اکستروژن ، مموارد ریخته گری شده و یا اکثراً مواد نورد شده از قبیل میله های طویل.

فولاد را تا درجه حرارت آهنگری حرارت نمی دهند و بین قالب قرار داده و به وسیله نیروی پرس فرم قالب را روی آنها در می آورند . قالبها فرم منفی و اندازه های دقیق قطعه تمام شده را دارند .

دستگاه و لوازمات آهنگری

کوره های آهنگری : سوخت مصرفی کوره های آهنگری آزاد و یا با قالب می تواند جامد ، مایع و یا گاز باشد . گرم کردن الکتریکی هم مزایای بسیاری دارد . یک آهنگری صحیح و اقتصادی همیشه با حرارت دادن متناسب همراه است . از این جهت باید حتی کوره های کوچک هم دارای دستگاه خودکار اندازه گیری باشند .

دستگاهها و ابزار آلات تغییر شکل دادن آزاد آهنگری : جهت تغییر شکل دادن از چکش و پرس آهنگری استفاده می شود . تغییر شکل اجسام بوسیله ضربات کوتاه و محکم چکش انجام میشود . هر ضربه چکش کار و توان زیادی برروی جسم اعمال می کند ولی فقط قسمتی از کار چکش جسم را تغییر شکل میدهد قسمت دیگر از بین می رود زیرا که در اثر ضربه یا قطعه از زیر چکش در می رود و یا خود چکش پس  از برخورد با جسم به بالا پرت می شود . حداکثر نیروی هر ضربه چکش را می توان بوسیله تغییر شکل جسم بدست آورد . در صورتی که مسیر تغییر شکل کوتاه باشد نیروی چکش بهطور سریع زیاد می شود .

ماشینهای تغییر شکل دهنده به وسیله قالب : ساخت ماشین آلات قالب دار تغییر شکل دهنده آهنگری به طوری ترقی کرده است که این ماشین آلات قادرند قطعات زیادی را در زمان بسیار کم به طور دقیق تغییر شکل دهند . قطعاتی را که دارای دیواره نازک و سطوح قسمت بندی شده هستند فقط می توان بوسیله چکش های خیلی سریع آهنگری چکشهای سریعی که جدیداً ساخته شده اند افقی بوده و به طور خودکار کار می کنند .

• مقدمه   ۱
• تاریخچه :   ۲
• تعریف جوشکاری   ۴
• جوشکاری فشاری   ۴
• جوشکاری آهنگری   ۴
• جوشکاری مقاومتی   ۵
• جوشکاری ذوبی   ۵
• قوس الکتریکی و چگونگی تشکیل آن   ۶
• روشهای مختلف ایجاد قوس الکتریکی   ۶
• جریان الکتریسیته مناسب در روش (SMAW)   ۷
• شدت جریان در جوشکاری   ۸
• اختلاف پتانسیل در جوشکاری   ۸
• مقاومت الکتریکی قوس   ۱۰
• قطب الکترود   ۱۱
• محاسن و معایب جوشکاری با روشهای AC,DC   ۱۳
• محاسن جوشکاری با جریان متناوب  AC   ۱۳
• معایب جریان متناوب AC   ۱۳
• محاسن جریان مستقیم DC   ۱۳
• معایب جوشکاری با جریان مستقیم DC   ۱۳
• وزش قوس   ۱۴
• راههای جلوگیری از وزش قوس و کاهش آن   ۱۴
• انواع ترانسها   ۱۵
• مزایا و معایب کار با ترانس ها   ۱۵
• تجهیزات جوشکاری قوس دستی   ۱۷
• الکترودها   ۲۰
• انواع الکترود های جوش قوس دستی   ۲۱
• روش ساخت الکترود   ۲۴
• نقش فلاکس ها (پوشش الکترود)   ۲۶
• حفاظت و ایمنی   ۲۹
• ایمنی و حفاظت در جوشکاری با قوس الکتریکی   ۳۰
• آلودگیهای گازی   ۳۴
• اتصالات در جوشکاری   ۳۷
• فاصله روت (ROOT )   ۳۷
• پاشنه جوش یا Land   ۳۸
• انواع پخ   ۳۸
• اندازه پروفیل جوش   ۳۸
• محاسن جوش نسبت به سایر اتصالات مکانیکی   ۳۹
• جوشکاری با گاز اکسی – استیلن- حالت سطحی   ۴۰
• اصول آماده سازی قطعات برای جوشکاری   ۴۱
• روش هدایت مشعل و مفتول   ۴۳
• تجهیزات جوشکاری اکسی- استیلن   ۴۶
• مشعلهای جوشکاری   ۴۷
• قدرت مشعلهای جوشکاری   ۴۸
• بک های جوشکاری   ۴۸
• رگولاتورهای فشار   ۴۹
• رنگ مشخصه و اتصالات کپسولها   ۵۱
• نحوه تشکیل شدن شعله (روشن کردن مشعل )   ۵۲
• ابزارها و وسایل دستی جوشکاری گازی   ۵۷
• آهنگری (تغییر فرم آزاد )   ۵۸
• روشهای مختلفی که نرم هستند عبارتند از :   ۵۸
• مراحل آهنگری فولاد   ۵۹
• آهنگری میله   ۶۰
• پهن کردن الکتریکی   ۶۲
• سوراخ کردن   ۶۳
• مثالهایی از آهنگری فولادهای بزرگ   ۶۴
• محور گردنده توربین   ۶۵
• آهنگری لوله   ۶۶
• آهنگری میل لنگ   ۶۷
• تغییر شکل دادن اجسام با کمک قالب گرم   ۶۹
• تکنیک قالب تغییر شکل دهنده   ۶۹
• ابزار مخصوص قالب تغییر شکل دهنده   ۷۰
• دستگاه و لوازمات آهنگری   ۷۲
• کوره های آهنگری   ۷۲
• شکل دادن فلزات   ۷۲
• دستگاهها و ابزار آلات تغییر شکل دادن آزاد آهنگری   ۷۳
• ۳-ماشینهای تغییر شکل دهنده به وسیله قالب   ۷۴
• چکشهای قالب در آهنگری   ۷۴
• منابع   ۷۵
• نمودار سازمانی   ۷۶

منابع

1. کتاب اصول نوین جوشکاری ، محمد سلطان بیگی – اردشیر هنربخش.
2. کتاب حساب فنی دوم صنایع فلزی ، عبدالحسین گلسرخی .
3. کتاب در فنی سال دوم مکانیک عمومی ، صمد خادمی اقدام – بهروز نصیری زنوزی .
4. کتاب تکنولوژی جوشکاری برق (قوسی مقاومتی ) ، سال دوم صنایع فلزی