جوشکاری در مهندسی مواد

[ghasem motamedi]

ایمنی در کار جوشکاری
ذرات موجود در فیوم جوشکاری بی نهایت کوچک هستند (معمولاً قطری کوچکتر از 5/0 میکرومتر) در نتیجه آنها می توانند وارد ششها شده و به صورت تاولچه های ریوی ایجاد عارضه کنند. بعضی از مواد که در ششها انباشته می شوند می توانند باعث ایجاد یک سری تغییرات در بدن شوند. در این قسمت بیشتر مواد اصلی که در فیوم جوشکاری یافت می شوند به همراه اثرات و خطراتی که ایجاد می کنند توضیح داده شده اند.
1- باریم Ba
برای باریم حد آستانه ای مشخص نشده است. استنشاق فیوم هایی که حاوی اکسید باریم هستند سبب تحریک قابل ملاحظه بینی و گلو می شود. بعلاوه فیوم اکسید باریم می تواند باعث ایجاد تهوع، استفراغ، اسهال و زخم های معده ای شده و همچنین خطر بیماری قلبی، خستگی عضلانی و انقباض را افزایش بدهد.
2- بریلیوم Be
بریلیوم ماده ای است که هم به شکل فلزی و هم به حالت ترکیب دارای سمیت بالا می باشد (اکسید بریلیوم در فیوم جوشکاری) بریلیوم اصولاً به صورت آلیاژ با مس تولید می شود و سبب عارضه خطرناکی در ششها به نام بریلیوزیس می شود.
3- کادمیوم Cd
کادمیوم ماده ای با سمیت بالا می باشد. اکسید کادمیوم موجود در فیوم جوشکاری در حین جوشکاری صفحات فلزی (فلزی که توسط کادمیوم جهت حفاظت از خوردگی پوشانیده می شود) کادمیوم، تولید می شود. از علائم مسمومیت با کادمیوم می توان اشکال در تنفس، خشکی گلو، سرفه، درد درقفسه صدری و تب دود فلزی را نام برد.
این عوارض معمولاً هنگامی ظاهر می شوند که حداقل یک روز یا بیشتر از مدت تماس بگذرد. فردی که بطور مکرر در معرض تماس با کادمیوم قرار دارد ممکن است از ادم ریوی رنج ببرد و احتمالاً مبتلا به آمفیزم نیز باشد. جگر وکلیه ها نیز می توانند تحت تأثیر فیوم کادمیوم قرار گیرند.
4- کلسیم Ca
کلسیم در فیوم جوشکاری به اشکال اکسیدهای به هم پیوسته (کنژوگه) در جوشکاری قوس فلزی با الکترودهای پایه و در قوس جوشکاری فلوکس – کورد با فلوکس اصلی به عنوان یک فلز پرکننده یافت می شود. در غلظت های بالا، اکسید کلسیم می تواند غشاء موکوس را تحریک کند اما مستقیماً خطری برای سلامتی در طی جوشکاری محسوب نمی شود.
5- کروم Cr
در طول جوشکاری کروم به صورت آلیاژ با فولاد (مانند فولاد ضد زنگ) کرم 3 ظرفیتی و 6 ظرفیتی کاملاً به صورت اکسید تشکیل می شود. در هر دو فرم، کروم باعث تحریک غشاء های موکوس و ایجاد تب دود فلزی شده و همچنین بر جریان تنفس و ششها نیز اثر می گذارد. همچنین کروم شش ظرفیتی به عنوان افزایش دهنده خطر سرطان در نظر گرفته می شود. کروم شش ظرفیتی در طول جوشکاری با الکترودهای پوشش دار تولید می گردد.
6- مس Cu
مس هم به شکل فلزی و هم به صورت فلز پرکننده یافت می شود. استنشاق فیوم های مس می توانند سبب تب دود فلزی شده و عوارضی در ریه ایجاد کند که کوپروزیس نامیده می شود.
7- فلوئورF
ترکیبات فلوئور با فلوریدها اکثراً در طول جوشکاری با الکترودهای پوشش دار تولید می شوند. این ترکیبات همچنین می توانند به حالت به هم پیوسته با جوشکاری قوس فلوکس – کورد تولید شوند. البته اگر فلوکس، فلز پایه باشد، استنشاق فلوریدها می تواند باعث تحریک خفیف کانالهای تنفسی شده و مسمومیت عمومی حاد یا مزمن ایجاد کند. تنها در محلهایی که محصور بوده یا تهویه ناقصی دارند این خطر وجود دارد که مقدار حد آستانه فلوئور از حد استاندارد تجاوز کند.
8- آهن Fe
اکسیدهای آهن در فیوم جوشکاری به حالت کنژوگه تولید می شوند که درتمام جوشکاری های آهن فلزی یافت می شوند. تماس با اکسید آهن بیش از یک مدت زمان خاص می تواند در موارد تماس فردی شخص را دچار عارضه ای به نام سیدروزیس بنماید که در رادیوگرافی اشعه X، شبیه به سیلیکوزیس می باشد، ولی سیدروزیس خطرناک نبوده و خطری برای سلامتی نداشته و در تماسهای کوتاه مدت با اکسید آهن متوقف می شود و عارضه ریوی مانند سیلیکوزیس به حالت پیش رونده ادامه نمی یابد.
9- سرب Pb
سرب به مقدار زیاد در فیوم جوشکاری قوس تولید نمی شود مگر در مواردیکه جوشکاری ویژه ای برای سطوح فلزی پوشش دار انجام می شود. سرب ممکن است در هنگام تجزیه الکترودهای پوشش دار به صورت ترکیب تولید شود. تنفس فیوم های سرب می تواند باعث عوارضی از قبیل سردرد، ضعف و غش، درد در عضلات، انقباض عضلانی، کاهش اشتها و کاهش وزن گردد. در غلظتهای بالا خطر کم خونی و افت حافظه وجود دارد.
10- منیزیوم Mg
منیزیم به عنوان یک عنصر آلیاژی در جوشکاری فولاد و الکترودها تولید می شود. فیوم جوشکاری در این مورد حاوی غلظتهای بالای اکسید منیزیم می باشد که سمی است. علائم مسمومیت با منیزیم عبارتند از تحریک غشاء موکوس، لرز، سفتی عضلات، ضعف و غش و اختلال در ظرفیتهای هوشی، سیستم عصبی و راههای تنفسی نیز می توانند تحت تأثیر واقع شوند. منیزیم می تواند همچنین سبب تب دود فلزی گردد.
11- مولیبدن Mo
تنفس فیوم حاوی مولیبدن می تواند اعضاء تنفسی را تحریک نماید. تماس مداوم و طولانی با مولیبدن می تواند سبب درد در مفاصل و تأثیر بر کبد شود.
12- نیکل Ni
نیکل به طور کلی در هنگام تولید فولاد ضد زنگ ایجاد می شود. اکسید نیکل در فیوم جوشکاری می تواند سبب تب دود فلزی شود. نیکل همچنین از نظر سرطانزایی نیز مورد تردید و شک می باشد.
13- سیلیس Si
برخی از اشکال دی اکسید سیلیس (کوارتز) می توانند سبب سیلیکوزیس شوند. به هر حال مدرکی وجود ندارد دال بر اینکه اشکال دی اکسید سیلیس در فیوم جوشکاری با غلظت خطرناکی تولید می شوند.
14- روی Zn
فیوم اکسید روی در طول جوشکاری صفحات گالوانیزه تولید می شود. آبکاری با روی می تواند سبب ایجاد تب دود فلزی گردد.

گازها

رفتاری که گازها در اینجا دارند عوارض سمی و یا خفه کنندگی می باشد. آنها یا در طول جوشکاری تشکیل می شوند و یا عناصر گاز محافظ هستند.
1- منوکسید کربن CO
منوکسید کربن گازی است خطرناک که بی بو و بی رنگ می باشد. منوکسید کربن در اصل در رابطه به جوشکاری در فضای بسته یا فضاهایی که تهویه ناقص دارند، درغلظتهای بالایی که در گازها می تواند وجود داشته باشد تولید می شوند. منوکسید کربن از انتقال اکسیژن در خون جلوگیری می نماید. مسمومیت با منوکسید کربن سبب ایجاد تهوع، سردرد، دردهای قلبی، اشکال در غلظت خون و بالاخره عدم هوشیاری می گردد.
2و3- دی اکسید نیتروژن No2 و اکسید نیتریک No
در غلظتهای بالای ppm15، دی اکسید نیتروژن می تواند باعث تحریک چشم ها شده و سبب آبریزش از آنها گردد. غلظتهای بالاتر می توانند همچنین سبب برونشیت حاد، فیبروز یا ادم ریوی گردند. دو عارضه بعدی می توانند تهدیدی برای سلامتی و ادامه زندگی باشند. اما در اکثر موارد عملکرد در بیماران ریوی با بهبود همراه بوده است. علائم مسمومیت شامل سرفه های سخت، خس خس کردن سینه، بدحالی، تهوع و تنگی نفس می باشد. البته این علائم حتی از 3 تا 30 ساعت پس از تماس نیز ممکن است ظاهر نشوند.

4- ازن O3
ازن گازی سمی و بیرنگ می باشد. ازن بر غشاء موکوس و همچنین بر راههای تنفسی اثر می گذارد. علائم مسمومیت با ازن شامل خارش یا احساس سوختگی در گلو، سرفه، درد قفسه صدری و خس خس سینه می باشد.
5- فسژن Cocl2
درغلظتهای بالای ppm20 فسژن باعث احساس سوختگی دردهان و گلو می شود فسژن همچنین در قفسه صدری تولید درد نموده و ایجاد استفراغ می نماید. استنشاق فسژن می تواند باعث ایجاد ادم ریوی شود.
6- فسفین PH3
فسفین گازی با سمیت بالا می باشد که باعث تحریک چشمها، بینی و پوست می شود. استنشاق این گاز می تواند سبب اسهال، خستگی و سردرد گردد. فسفین می تواند درغلظتهای بالای ppm100کشنده باشد. فسفین همچنین می تواند بر سیستم عصبی و کلیه ها اثر بگذارد.

اندازه گیری و دستگاههای اندازه گیری

درهنگام اندازه گیری انتشار، مقدار معینی از ماده تولید شده در واحد زمان اندازه گیری می شود. جوشکاری آزمایشی معمولاً در بعضی از اتاقکهای ویژه انجام می شود. یک جریان هوای مشخص از درون اتاقک کشیده می شود. فیوم در یک فیلتر جمع آوری شده و توزین می شود. واحد انتشار فیوم اختصاصی می باشد برای مثال g/min بعد از توزین، فیوم جمع آوری شده می تواند از نظر شیمیایی به منظور تعیین ترکیبات آن به خوبی تجزیه شود. غلظتهای گوناگون گازها، به کمک وسایل ویژه اندازه گیری می شوند. میزان انتشار را می توان با جمع غلظتهای گاز و جریان هوا بدست آورد که واحد آن ml/min می باشد.

تأثیر عوامل مختلف بر انتشار

انتشار آلوده کننده های هوا در طول جوشکاری همانند ترکیب آلوده کننده های هوا به تعدادی از عوامل مختلف بستگی دارد که عبارتند از:
1-فلز پایه و فلز پرکننده.
2-پوشش دهنده ها یا آلاینده های روی سطوح ورقه ها.
3-پارامترهای جوشکاری (جریان، ولتاژ، گازمحافظ و فلوی گازمحافظ)
دراینجا اثرات این عوامل با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار خواهند گرفت.

پیشگیریها

هرگونه اقدام به منظور پیشگیری، در صورتیکه به وضعیت کار بهبود ببخشد بجا محسوب می شود. یک جوشکار می تواند از تماس با آلودگی و آلاینده هایی که در طول جوشکاری به طرق مختلف تولید می شوند پرهیز کند. چند مثال در مورد پیشگیریها عبارتند از: تهویه عمومی مناسب، مکش موضعی، اشکال مختلف حفاظهای تنفسی و شرایط مناسب کاری و نیز استفاده از یک گاز محافظ خوب، نوع پیشگیری به کار رفته به اینکه جوشکاری باید در داخل محیطهای سربسته و یا خارج آن انجام بشود و نیز به اندازه قطعه کار و غیره بستگی دارد.
1- تهویه عمومی
برای جوشکاری در محیطهای سربسته، بایستی تهویه عمومی به منظور رقیق کردن آلاینده های هوا به طور مناسبی وجود داشته باشد. میزان قابل قبول تهویه برای فیوم جوشکاری mg/m32می باشد. در کارگاههای بزرگ با سقوف مرتفع و بلند، حرکات طبیعی هوا تهویه عمومی را تأمین می کند که معمولاً کافی می باشد. در موارد دیگر بایستی یک سیستم تهویه اضافی افزوده گردد.
2- مکش موضعی
هرجا که تهویه عمومی ناکافی و نامناسب بنظر می رسد، بایستی به منظور بهبود موقعیت جوشکار مکش موضعی به کار رود، مکش موضعی هر قدر نزدیک به محل جوش باشد تا حد ممکن از انتشار آلاینده ها در میان کارگاه جلوگیری می کند. یکی از مزیتهای مکش موضعی نسبت به تهویه عمومی آن است که به مقدار هوای کمتری نیازمند است. تنها نقص وسائل مکش موضعی این است که مشکل می توانند به طور صحیحی مورد استفاده قرار گیرند بنابراین به منظور کار، بایستی یک دستگاه مکش موضعی نزدیک به قوس تعبیه گردد. در مورد جوشکاریهای عظیم، تهویه بایستی همیشه با کار جوشکاری مطابقت داشته باشد. مکش موضعی برای کارکردن در موارد خرده جوشکاری، که در یک پست کاری ثابت، انجام می شود بیشتر مناسب می باشد در بعضی از تجهیزات جوشکاری دستگاه مکش موضعی که بر تفنگ جوشکاری نصب شده است بر وزن تفنگ می افزاید.
همچنین مکش موضعی در هر وضعیت جوشکاری همیشه کارآیی ندارد، بالاخره مکش موضعی خیلی قوی، نامناسب می باشد چون ممکن است باعث از هم گسیختگی فلوی گاز محافظ گردد. این موضوع در مورد تهویه عمومی نیز صادق می باشد.

حفاظت از سیستم تنفسی

در موارد خاصی بعضی از اشکال حفاظت از سیستم تنفسی می توانند به کار برده شوند. اگر نوع آلاینده مشخص باشد از یک ماسک فیلتردار می توان استفاده کرد. البته فیلتر فقط فیوم را دفع می کند، درحالیکه گازها از میان آن عبور می کنند.
یک کلاهخود جوشکاری با هوارسان خارجی آلاینده ها را در منطقه تنفسی جوشکاران ترقیق می نماید.
برای کار در محیط سربسته که خطر خفه شدن وجود دارد بایستی یک رسپیراتور با هوارسان خارجی به کار رود. البته مهم است به یاد داشته باشیم که برای جوشکاری در مورد کار با تمام انواع حفاظهای تنفسی بایستی تعالیم مناسب را تدارک ببینیم.

[ghasem motamedi]

پیشگیری دیگری در مورد جوشکاری

در جوشکاری معمولاً موقعیت جوشکار نزدیک به قوس و توده آلاینده ها تنظیم شده است که از نقطه جوشکاری شده به سمت بالا صعود می کنند. درنتیجه جوشکار مقادیر زیادی از فیوم و گازها را تنفس می نماید. با تغییر این وضعیت و تأمین حفاظهای تنفسی در برابر توده صعود کرده فیوم و گازها، می توان به کاهش خطرات سلامتی جوشکار کمک کرد.
درحین جوشکاری در هوای آزاد، جوشکار بایستی از جهت وزش باد مطلع باشد و موقعیت خودش را بر طبق آن تنظیم کند. به هرحال این صحیح نمی باشد که در هنگام وزش شدید باد جوشکاری قوس گاز فلزی انجام شود، زیرا باد، محافظ را دچار از هم گسیختگی می نماید. طراحی صحیح کلاهخود جوشکاری یا نقاب، بطور قابل ملاحظه ای آلوده کننده های هوا را در منطقه تنفسی جوشکاران کاهش می دهد. کلاهخود یا نقاب بایستی گلو و قسمتهایی از قفسه سینه را بپوشاند.
انتخاب گاز محافظ بر مقدار آلاینده های هوا تأثیر می گذارد. دی اکسید کربن و دیگر گازهای اکسید کننده سبب تشکیل فیوم بیشتری می شوند.
اگر از آرگون و هلیوم به عنوان یک گاز محافظ استفاده شود با افزودن اکسید نیتریک No به آرگون، میزان ازن در حین جوشکاری MAG/MIG و TIG کاهش داده می شود.
این کاهش در نتیجه واکنش سریع در اکسید رخ می دهد. (O2 , NO2) دی اکسید نیتروژن نیز یک گاز خطرناک ( البته نه به خطرناکی ازن ) می باشد. انتخاب پارامترهای جوشکاری نیز برمیزان آلاینده ها تأثیر می گذارد. یک قوس استوار و ثابت که تولید آلودگی نمی کند کمترین مقدار فیوم را سبب می شود. به همین دلیل بایستی در طول جوشکاری MIG/MAG از ناحیه انتقال ساچمه ای پرهیز شود

[ghasem motamedi]

فرآیند جوش نقطه‌ای یا resistance spot welding
جوش نقطه‌ای یكی از پركاربردترین نوع جوشمقاومتی می‌باشد. این فرآیند برای اتصال ورق‌های لب روی هم، یا سیم به ورق و یا سیمبر روی سیم بكار برده می شود و در آن قطعه كار بین الكترودها تحت فشار قرار گرفته وجریان توسط تراسفورماتور و بازوها از الكترودها و سپس قطعه كار عبور می كند، اینفرآیند كاربرد زیادی در صنایع لوازم خانگی و اتومبیل سازی دارد. در این جوش اتصالدو سطح توسط حرارت و فشار تواماً انجام می گیرد كه وقتی جریان الكتریكی از میان دوقطعه فلزی كه بهم چسبیده اند عبورمی كند، مقاومت زیاد موضعی موجب تولید گرمای فوقالعاده زیادی می شود. در صورتی كه جریان كافی بكار رود، فلزات مورد استفاده ابتدادر حالت خمیری قرار گرفته و سپس ذوب می شوند. اگر هنگامی كه دو فلز در حالت خمیرییا مذاب قرار دارند به یكدیگر فشار داده شوند و تا كمی بعد از قطع جریان و خنك شدندر همان وضعیت باقی بمانند، دو قطعه در هم آمیخته شده و به صورت یك قطعه واحد در میآیند، كه در این حالت جوش بصورت دكمه یا دیسك هایی بین دو لایه ورق بوجود می آید كهبا توجه به سرعت انجام این عمل، بسیاری از خواص فیزیكی آنها دست نخورده باقی خواهندماند.

عوامل موثر بر جوشنقطه‌ای :
تولید گرما در یك تماس الكتریكی بهسه فاكتور بستگی دارد كه با این فرمول نشان می‌دهیم Q = RTI2
I = شدت جریان بر حسب آمپر
R = مقاومت بر حسب اهم
T = زمان بر حسب ثانیه
Q = حرارتبر حسب ژول
فاكتورهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوشقابل كنترل هستند، اما مقاومت الكتریكی به عوامل مختلف بستگی دارد ازجمله:
جنس و مقاومت قطعه كار
فشاربین الكترودها
اندازه و فرم و جنس الكترودها
چگونگی سطح كار (صافی و تمیزی آن)
كاربرد صحیح جوش نقطه ای به عملكرد مناسب و كنترل متغیرهای زیر بستگیدارد:
جریان (current)
فشار (pressure)
زمان (time)
مساحت نوكالكترود (contact area electrode)
تعادلحرارتی

اثر مقاومتها:
در یك پروسه نقطه جوش 7 مقاومت الكتریكیوجود دارد كه در شكل زیر می بینید.
مقاومت 1 و 7 مقاومتالكتریكی در الكترودها و هادی ها تا سر ثانویه می باشد . مقاومت 2 و 6 مقاومتالكتریكی تماس الكترود و فلز اصلی است بزرگی این مقاومت به كیفیت سطح در فلز پایه والكترود بستگی دارد . این مقاومت ناخواسته بوده و باید حتی المقدور آنرا كاهش داد . تمیزی سطح كار و الكترود و نیروی فشاری وارد بر الكترود عوامل تقلیل دهنده اینمقاومت می باشند. مقاومت های 3 و 5 مجموع مقاومت های خود فلز پایه است كه مقاومتنسبت مستقیم با ضخامت و نسبت معكوس با سطح مقطعی كه جریان از آن عبور می كند دارد. ( R = p L/A ) این مقاومت ها به ضریب مقاومت الكتریكی و درجه حرارت قطعه كار نیزبستگی دارند. مقاومت 4 مقاومت تماس دو ورق مهمترین قسمت است كه بالاترین مقاومتبوده و از آنجایی كه حرارت تولید شده در این نقطه كمتر منتقل می گردد باعث ایجادجوش در این ناحیه می شود. فلزات دارای مقاومت الكتریكی كم بوده و درنتیجه مقاومتهای اهمیت بیشتری پیدا می كنند.

نكته: در محل تماس الكترود و فلز به دو دلیل دما بالا نمیرود:
سطح الكترود تمیز شده لذا اتصال بین الكترود و فلز درنقاط كمتری اتفاق می افتد.
الكترود مسی با آب سرد میشود.

اثرجریان:
به دلیل توان دو، جریان الكتریكی بیشتریناثر را در ایجاد گرما دارد كه افزایش آن باعث افزایش جنبش مولكولی و افزایش مقاومتجوش می شود، ولی اگر جریان بیش از اندازه گردد حرارت در ناحیه جوش بسیار بالا رفتهو ذوب فلز تا سطح آن گسترش می یابد و فضای خارج از الكترود ذوب شده و در نتیجه باعثپاشیدن فلز مذاب می گردد. پس در این جوش، به جریان كافی برای گرم كردن فلزات ورساندن آنها به حد خمیری نیاز است. مقدار جریان برای جوش را با توجه به ضخامت ورق وكلاس جوش می توان با استفاده از قسمت كنترل جریان كه بر روی دستگاه پیش بینی شدهاست، تنظیم كرد.

اثرحرارت:
مجموع حرارت تولید شده متناسب با زمانجوش است بالاجبار مقداری از حرارت به وسیله انتقال به فلز پایه الكترودها تلف خواهدشد، مقدار كمی از تلفات نیز به وسیله تشعشع است. طولانی شدن بیش از اندازه زمان جوشهمان اثر شدت جریان بیش از اندازه را بر روی فلز اصلی و الكترودها می گذارد از اینگذشته اثری كه در فلز پایه در ناحیه جوش به وجود می آید بیش از اندازه خواهد شد. كمبودن زمان جوش باعث می گردد ناحیه ذوب به دمای مناسب نرسد و در نتیجه عدسی جوشتشكیل نشده یا عدسی تشكیل شده در حد مطلوب نباشد.

اثر فشار:
در تهیهجوش مقاومتی به دو سری فشار نیاز داریم:
الف) فشار جوش ب) فشار چكشی

الف) فشار جوش :
تأثیر مقاومت R در فرمول حرارت به صورت فشارجوشكاری نمایان می شود كه آن نیز متأثر از مقاومت سطح تماس بین قطعات كار است. قطعات كار در عملیات نقطه جوش، درز جوش و پرس جوش بایستی محكم به یكدیگر در محل جوشبچسبند تا جریان الكتریكی قادر باشد از آنها عبور كند. با افزایش فشار، مقاومت تماسو حرارت تولید شده در فصل مشترك كاهش می یابد. با كاهش حرارت در سطح، شدت جریان وزمان جوش بایستی افزایش یابد تا كاهش مقاومت جبران شود. با افزایش فشار، نسبت بینسطح تماس حقیقی به سطح تماس اسمی افزایش یافته و لذا مقاومت كم می گردد. كاهش فشاربیش از اندازه باعث می شود سطح تماس واقعی دو فلز كم شده و در نتیجه دانسیته جریانبالا رفته و حرارت بیش از اندازه تولید می گردد از سوی دیگر فشار مذاب بین دو قطعهباعث پرتاب شدن مذاب به خارج از ناحیه جوش شده و در جوش جرقه ایجاد میكند.

ب) فشارچكشی:
فشاری است كه بعد از قطع جریان جوشكاری، قطعاتمورد نظر به هم وارد می كنند.

تعادل حرارتی:
تعادل حرارتیهنگامی رخ می دهد كه ارتفاع ذوب (نفوذ) در دو قطعه كار یكسان باشد. در اكثركاربردها این حالت اتفاق می افتد ولی در بسیاری از موارد به علل ذیل تعادل حرارتیاتفاق نمی افتد.
نسبت ضریب هدایت حرارتی و الكتریكی قطعاتكه به هم متصل شده اند.
نسبت هندسی در قسمت های اتصال ضریبالكتریكی و حرارتی درالكترودها شكل هندسی الكترودها هنگامی كه قطعات جوش داده میشوند، اگر اختلاف تركیبی یا اختلاف ضخامت یا هر دوی اینها را داشته باشند حرارتنامتقارن خواهد بود. در بسیاری از حالات با طراحی قسمت ها و جنس الكترود، عدم تعادلحرارتی می تواند مینیم گردد. اغلب تعادل حرارتی با كوتاه كردن زمان جوش یا استفادهاز جریان های پایین تر كه جوش قابل قبولی را می سازد، بهبود مییابد.

سیكلجوشكاری:
در حین جوش نقطه ای چهار فاصله زمانیوجود دارد:

زمان فشار قبل ازجوش:فاصله زمانی ما بین وارد آمدن نیرو تا بكار گرفتن جریان. این زمان برایاطمینان از اتصال كامل الكترودها به قطعه كار و كامل شدن نیروی الكترود قبل ازبرقراری جریان جوش است.

زمانجوش:زمانی كه جریان برای ایجاد یك جوش داخل قطعه برقرار می گردد.

زمان نگه داشتن بعد ازجوش:زمانی كه بعد از قطع جریان الكترودها هنوز بر روی قطعه كار قرار دارند. در خلال این زمان عدسی جوش جامد و سرد شده و مقاومت آن به حد كفایت میرسد.

زمان خاموش:فاصلهزمانی بین آزاد شدن الكترودها پس از خنك شدن جوش و آغاز سیكل بعدی را میگویند.

برای اصلاح خواص مكانیكی و فیزیكی جوش می توانیكی یا بیش از یكی از حالت های زیر را در سیكل جوش ایجاد نمود.

• نیروی پیش فشار برای قرار گرفتن الكترودها و قطعات كار باهم
• عملیات پیش گرم برای كاهش دادن گرادیان دما در زمان شروعجوشكاری
• زمان سرد كردن و عملیات حرارتی برای بدست آوردن خواص مقاومتی جوشآلیاژهای فولاد سخت شونده
• عملیات پس گرم برای تنظیم كردن اندازه دانه جوش در فولادها
• جریان آرام برای سرد شدن (به ویژه در آلیاژهای آلومینیم)

از نظر اقتصادی لازم است كه فاكتور زمان حتی المقدور كاهشیابد.

مساحت نوكالكترود:
اندازه جوش بوسیله مساحتی كه در تماسبا نوك الكترودها است كنترل می شود و این مساحت را می توان متناسب با نیازهای هركار و با استفاده از زوج الكترودهای گوناگون به دلخواه تغییرداد.

چگالی جریانفشار:
از حاصل تقسیم مقدار جریان عبوری بر سطحمقطع چگالی جریان الكتریكی بر حسب A/mm2 و از تقسیم مقدار نیرو به سطح مقطع چگالینیرو بر حسب Kg/mm2 بدست می آید. چگالی جریان در واقع بیانگر دو پارامتر مقدارجریان و سطح الكترود در جوشكاری است. انتخاب مقدار مناسب چگالی جریان باعث افزایشراندمان جوش و كم كردن اتلاف انرژی می گردد. هنگامی كه چندین نقطه جوش ایجاد شدمعمولاً سطح الكترود قارچی شده و باعث می گردد چگالی جریان الكتریكی از حد مجازكمتر شده و جوش انجام نشود. برای رفع این نقیصه در سیستم های فرمان افزایش پله اییا یكنواخت جریان مناسب با تعداد جوش پیش بینی می گردد و در مورد چگالی نیرو نیز باافزایش سطح مقطع الكترود چگالی كاهش پیدا كرده و باعث عدم اجرای جوش می گردد و برایرفع آن از رگولاتورهای تنظیم كننده فشار استفاده می شود.
تجهیزات جوش نقطهای:
دستگاه های جوشكاری مقاومتی شامل دو واحدكلی است: واحد الكتریكی (حرارتی) و واحد فشاری (مكانیكی). اولی باعث بالا بردن درجهحرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لب روی هم درمحل جوش است. منبع معمولی تامین انرژی الكتریكی، جریان متناوب 220 یا 250 ولت استكه برای پایین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد نیاز برای جوشكاریمقاومتی) از ترانسفورماتور استفاده می شود. جریان الكتریكی از طریق دو الكترود (فكها) به قطعه كار و موضع جوش هدایت می شود كه معمولاً الكترود پایین ثابت و بالاییمتحرك است. الكترودها همانند گیره یا فك ها دو قطعه را در وضعیت لازم گرفته و جریانالكتریكی برای لحظه معین عبور می كند كه سبب ایجاد حرارت موضعی، زیر دو الكترود درسطح مشترك دو ورق می شود. جریان الكتریكی در سطح تماس باعث ذوب منطقه كوچكی از دوسطح شده و پس از قطع جریان و اعمال فشار معین و انجماد آن، دو قطعه به یكدیگر متصلمی شوند. بخش دیگری از دستگاه های جوش مقاومتی را سیستم های جوش فرمان تشكیل میدهند. این سیستم ها كه وظیفه كنترل زمان و جریانی پروسه را بر عهده دارند از دو بخشقدرت و فرمان تشكیل شده اند.
بخش فرمان آنها امروزه ازمدارهای میكروپروسسورها تشكیل شده كه جریان جوشكاری با دقت سیكل برق شهر و كمتر ازآن كنترل می كنند. بخش قدرت این سیستم معمولاً از یك مدار تایرستوری با كلیدهایظرفیتی بالا و حفاظت جان و تجهیزات برای قرایت جریان الكتریكی ثانویه تشكیل شدهاست. این سیستم ها معمولاً با برق AC كار كرده و در برخی از ماشینها پس از تولیدجریان AC ركتیفایرهای خاص، جریان تبدیل به DC می گردد.
ماشین های جوشمقاومتی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:

• ماشین های ایستگاهی مانند انواع نقطه جوش های ایستگاهی پرس جوش و … این ماشین ها در محل خود مستقر شده و قطعه كار توسط اپراتور با یك سیستماتوماسیون در داخل آنها جوشكاری می شوند.
• ماشین های قابل حمل كه به دو گروه ترانس جدا و ترانس سر خود تقسیممی شوند. در این نوع ماشین ها قطعه كار داخل جیگ و فیكسچرها ثابت شده و دستگاه جوشنقطه مشخص شده را جوش می دهد.
• ماشین مخصوص مانند اتوگانها و روبوگانها یا دستگاه های ویژه ای كهدر كاربردهای خاص به كار گرفته می شوند.

ساختمان گان جوشكاری:
مهمترینقطعات به كار رفته در یك گان جوشكاری از این قرارند:
چهارچوب، انبر، بازوها، جك بادی، ترانس، شیرهای هوا، سنسورهای القایی، میلهراهنمایی سنسورها، پایدار كننده های بادی، ضربه گیر، اتصال رابط به گریپر و ...

مدارآب:
برای خنك كاری بازوها، انبر و نیز ترانس درهر تفنگ جوشكاری، لازم است تا یك مدار گردش آب در نظر گرفتهشود.

مدار بیرونیآب:
مدار بیرونی آب، شامل یك خط لوله برگشت است كهآب در مدار رفت، نخست به یك صافی وارد می شود، سپس از یك شیر قطع جریان می گذرد كهبا دریافت سیگنال، سیم پیچ مغناطیسی آن، محور فلزی درونش را به جلو می راند و بدینروی، جریان آب ورودی به مدار، قطع می گردد. آب ورودی به تفنگ جوشكاری پس از انجامخنك كاری از آن خارج شده، به یك شیر سنجش مقدار جریان وارد می شود. در صورتی كهمقدار جریان كمتر از اندازه مجاز باشد، این شیر، جریان آب را می بندد. پس از عبورآب از این شیر، یك نشانگر جریان، باز بودن مدار خروج آب را نمایش میدهد.

مدار درونیآب:
مدار درونی ابزار جوشكاری، شامل راهروهای باریكیاست كه در بازوها، انبر، قطعات واسطه و نیز پوسته بیرونی ترانس تعبیه شده اند و بهكمك شیلنگ های كوچكی به هم متصل شده اند؛ به طوری كه آب خنك از طریق شلینگ به یك سرهر یك از قطعات نامبرده وارد می شود و از سر دیگر آن خارج می شود. لازم به توضیحاست كه مطابق شكل زیر، در قطعه انتهایی بازوها، آب از یك لوله باریك فلزی یاپلاستیكی كه در راهروی درونی قطعه نصب شده است به طرف نوك الكترود حركت می كند و پساز خنك كردن نوك الكترود از فضای خالی میان سطح بیرونی لوله نازك و سطح درونی بهطرف عقب بر می گردد و از قطعه خارج می شود.

مدار باد:

مدار بیرونی باد:
مدار باد، از نقطه ورود به سلول تا نقطه پایانی مصرف در جك تفنگ جوشكاری، راگفته می شود. در آغاز مسیر باد، یك شیر گازی برای قطع سریع جریان باد پیش بینی شدهاست. سپس شلنگ كشی تا ابتدای واحد مراقبت انجام شده است. پیش از ورود باد به ایندستگاه، یك انشعاب برای دستگاه تراش نوك الكترود گرفته شده است. این دستگاه در دوگونه برقی و بادی وجود دارد كه در گونه دوم، محرك تیغچه تراشكار، نیروی باد است. علاوه بر این، از جریان باد برای زدودن تراشه های نوك الكترود از روی تیغچه نیزاستفاده می گردد.
باد پس از ورود به واحد مراقبت، تمیز میشود و اندكی روغن روانساز به آن زده می شود استفاده می گردد. باد پس از ورود بهواحد مراقبت، تمیز می شود و اندكی روغن روانساز به آن زده می شود تا برای استفادهدر شیرها و جك بادی آماده گردد. در ابتدای مسیر خروجی باد از واحد مراقبت، یك شیركنترل فشار نصب شده تا در صورت افت فشار خط از یك میزان قابل تنظیم، جریان را بهكمك سیم پیچ مغناطیسی و محور متحركش قطع نماید. بدین ترتیب كه پیچ تنظیم آن را برروی فشار دلخواه (كمترین مقدار مجاز) قرار می دهیم. اگر فشار باد از این میزان كمترشود، یك سیگنال به كنترل كننده فرستاده می شود و متعاقباً سیگنال دیگری به شیر بازبرمی گردد كه جریان را در سیم پیچ برقرار می نماید. در اثر تشكیل میدان مغناطیسی درسیم پیچ، هسته، فریتی (محور متحرك) به جلو رانده می شود و جلوی عبور هوا را می گیردتا مدار باد، بسته شود.

مداردرونی باد:
پس از عبور از شیر كنترل فشار، باد ازطریق شلنگ به بالای روبات كه محل نصب صفحه نگهدارنده شیرها است، هدایت می شود و بهورودی مشترك شیرهای فرمان می رسد.
در این موضع در گان هایدو مرحله ای به ترتیب (4) حركت دهنده مرحله یكم یا حركت MX شیر (5) حركت دهنده،مرحله دوم یا حركت Gun Action و شیر (6) تامین كننده فشار لازم برای بازگشت سریع یا Back – Pressure Remove قرار دارند. در گانهای یك مرحله ای فقط دومین شیر (شیرشماره 5) نصب شده است. برای كاستن از صدای نامطلوب باد به هنگام تخلیه از شیرها نیزدو عدد صدا خفه كن (7) در محل خروجی های مشترك شیرها به كار گرفته شده اند. لازم بهذكر است كه در برخی گان های جوشكاری، از دو شیر فرمان كه بر روی خود گان جای دادهشده اند، همراه با شیرهای تخلیه سریع (8) كه در مجراهای ورودی و خروجی جك نصب شدهاند، استفاده شده است تا حركت سریع پیستون جك، در رفت و برگشت تامینشود.

چگونگی عملكرد گانجوشكاری:
عملكرد این وسیله، بسته به این كهنیروی محرك آن باد باشد یا الكتریسیته، متفاوت است. در نوع بادی، با هدایت جریانهوا به ابتدا و انتهای سیلندر یا جك، حركت خشن رفت و برگشتی پیستونی جك انجام میپذیرد كه می توان با استفاده از شیر تناسبی نیروی اعمالی میان دو سر الكترودها راتنظیم نمود ولی كنترل سرعت حركت این الكترودها نیازمند به كار بردن دو قطعه، كنترلدبی هوا در مجراهای ورودی و خروجی جك است. البته سرعت حركت پیستون با این روش درتمام طول مسیر، به صورت یكنواخت باقی می ماند و تنظیم سرعت های مختلف حركتی در خلالفرایند باز شدن یا بسته شدن جك امكان پذیر نیست. در مواردی كه چنین نیازی وجودداشته باشد، از تفنگ جوشكاری با محرك سرو ـ موتور استفاده می شود. در این دسته ازابزارهای جوشكاری می توان با تغییر جریان الكتریكی، سرعت حركت الكترودها را تنظیمنموده و در هر نقطه از مسیر رفت و برگشت الكترودها را متوقف نمود. این قابلیت سببمی گردد تا زمان مورد نیاز برای پوشاندن یك چرخه كاری، به كمترین مقدار خود برسد. چرا كه پس از اعمال هر نقطه جوش ، برای اعمال نقطه جوش بعدی بر روی قطعه كار،الكترودها به اندازه كمترین مقدار لازم از هم باز می شوند و نیازی نیست كه تاانتهای كورس خود ، از هم دور شوند. بدین ترتیب ، زمان اتلافی برای موضع گیری ابزاربه هنگام اعمال هر نقطه جوش جدید كاهش می یابد. این صرفه جویی زمانی، در برخی مواردكه چرخه كاری زمانی یك روبات برای اعمال كلیه نقطه جوش های آن ایستگاه، فشرده استمی تواند بسیار راهگشا واقع گردد. از دیگر مزایای این گونه گان های جوشكاری، كم صدابودن آنها در مقایسه با گونه بادی است. چون هم از صدای تخلیه هوا خبری نیست و همالكترودها بدون ضربه به هم برخورد می كنند. چرا كه با كاهش شتاب حركت الكترودها درانتهای مسیرشان، از كوبیده شدن نوك الكترودها برهم جلوگیری می شود و بر خلاف گانهای بادی، حركت در این دستگاه ها نرم و بدون ضربه است. این ویژگی علاوه برآن كه عمرالكترودها را افزایش می دهد، سبب می گردد تا جوش با كیفیتی نیز حاصل شود، چونفرورفتگی در موضع جوش برای یك جوش خوب با توجه به ضخامت ورق ها نباید از میزانمشخصی بیشتر شود. این دستاورد با تنظیم جریان گیرش به هنگام نزدیك شدن نوكالكترودها به همدیگر و در نتیجه تنظیم نیروی اعمالی، مضاعف می گردد. به دلیل عدماتلاف هوای فشرده در مقایسه با گان های بادی، بازده انرژی در این دستگاه ها 75% بیشتر از مورد مشابه بادی است كه رقم بسیار قابل توجهی است.

ویژگی آب:
آب بایداز هرگونه ذرات معلق و رسوبات عاری باشد، در صورت وجود رسوب، باعث كاهش سطح مقطععبوری و ایجاد عایق و سوزاندن ترانس ها می شود.
دمای آبورودی و خروجی، اختلاف فشار بین ورودی وخروجی، میزان دبی عبوری، سختی آب، تركیبشیمیایی و آلودگی های فیزیكی از جمله نكاتی هستند كه چنانچه مورد دقت قرار نگیرندآسیب جدی به دستگاه ها وارد خواهد شد
الكترودها درجوشكاری مقاومتی نقطه ای:
الكترود در فرآیندهایمختلف مقاومتی می تواند به اشكال گوناگونی باشد كه دارای چندین نقش است از جملههدایت جریان الكتریكی به موضع اتصال، نگهداری ورق ها بر روی هم و ایجاد فشار لازمدر موضع مورد نظر و تمركز سریع حرارت در موضع اتصال. الكترود باید دارای قابلیتهدایت الكتریكی و حرارتی بالا و مقاومت اتصالی یا تماسی (contact resistance) كم واستحكام و سختی خوب باشد، علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاًبالا ضمن كار نیز حفظ كند. از این جهت الكترودها را از مواد و آلیاژهای مخصوص تهیهمی كنند كه تحت مشخصه یا كد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیرگداز تقسیمبندی می شوند، در جداول صفحه بعد مشخصات این دو گروه درج شده است. مهمترین آلیاژهایالكترود مس ـ كروم، مس ـ كادمیم و یا برلیم ـ كبالت ـ مس می باشد. این آلیاژهادارای سختی بالا و نقطه آنیل شدن بالایی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتینرم نشوند، چون تغیر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترك الكترود با كار می شود كه ایجاداشكالاتی می كند. قسمت هایی كه قرار است به یكدیگر متصل شوند
باید كاملاً بر روی یكدیگر قرار داشته و در تماس با الكترود باشند تا مقاومتالكتریكی تماسی R2, R1 كاهش یابد. مقاومت الكتریكی بالا بین نوك الكترود و سطح كارسبب بالارفتن درجه حرارت در محل تماس می شود كه اولاً مرغوبیتجوش را كاهش می دهد ثانیاً مقداری از انرژی تلف می شود.
روش های مختلفی برای اعمال فشار پیش بینی شده است كه دو سیستم آن معمول تراست:
الف) سیستم مكانیكی همراه با پدال، فنر و چنداهرم
ب) سیستم هوای فشرده با درجه های اتوماتیك مخصوص كه درزمان های معین هوای فشرده وارد سیستم می شود. این فشار و زمان قابل تنظیم و كنترلاست.
درسیستم اول به علت استفاده از نیروی كارگر ممكن استفشار وارده غیر یكنواخت و در بعضی موارد كه دقت زیادی لازم است مناسب نباشد ولی درسیستم هوای فشرده دقت و كنترل میزان فشار بیشتر است.
جوشمقاومتی برای اتصال فلزات مختلف بكار گرفته می شود. مسئله مهم این است كه چگونگیخواص فیزیكی این فلزات ممكن است بر روی خواص جوش یا موضع اتصال تأثیر بگذارد. همانطور كه اشاره شد حرارت برای بالا بردن درجه حرارت موضع اتصال توسط عبور جریانالكتریكی و مقاومت الكتریكی به دست می آید و یا به بیان دیگر مقاومت الكتریكیبزرگتر در زمان و شدت جریان معین تولید حرارت بالاتری می‌كند و برعكس. مقاومتالكتریكی یك هادی بستگی به طول و نسبت عكس با سطح مقطع دارد. البته جنس هادی هم كهمیزان ضریب مقاوت الكتریكی است مهم می باشد.
بنابراینخصوصیت جوشكاری مقاومتی با تغییر ضخامت ورق، تغییر مقطع تماس الكترود با قطعه و جنسقطعه تغییر می كند.
البته چگونگی حالت های تماس الكترود باقطعات و تماس خود قطعات عوامل دیگر هستند كه فشار الكترودها و ناخالصی ها در بیناین سطوح می توانند بر روی این مقاومت ها موثر باشند.

مواد الكترودها :
مس وآلیاژهای آن موادی هستند كه عموما برای الكترودهای جوش نقطه ای انتخابمی شوند .انواع مختلف این مواد در جدول زیر آمده است :
انتخاب یك آلیاژ برای الكترود بطوریكه برای تمام موادی كه جوش می شوند قابلاستفاده باشند بدلایل مختلف امكانپذیر نیست .برای مثال آلومینیوم كه دارای ضریبهدایت بالایی می باشد احتیاج به الكترودی با ضریب هدایت بالا دارد تا از چسبیدنجلوگیری شود و مس سخت كشیده شده
Hard drawn ) ) یا مستلوریوم دار علیرغم سختی پایین آن برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد .مستلوریوم دار دارای این خاصیت است كه براحتی ماشینكاری و پولیش میگردد و سطح تمامشده خوبی را پدید می آورد .مس كرومدار برای جوشكاری همه نوع فولاد مناسب است .زیرااز آلیاژ مس- كادمیوم سخت تر است ودارای یكنواختی دمایی بیشتری است بدون آنكه ازهدایت آن زیاد كاسته شده باشد .دلیل اینكه مس-كادمیوم برای جوشكاری ورقهای نازكپیشنهاد میشود این است كه ارزان تر از مس-كروم است و قادر است كه گرمای كمتری را كهدر جوشكاری ورقهای نازك بیرون داده میشود را تحمل كند .ورق های ضخیم تر باعث گرمشدن بیشتر نوك الكترود میشوند .اگر دما به 250 درجه سلسیوس برسد دیگر آلیاژمی-كادمیوم مناسب نمیباشد .آلیاژ مس-تنگستن معمولا بصورت بوش مورد استفاده قرارمیگیرند كه مساحتی بزرگتر از مقدار لازم برای تامین دانسیته جریان صحیح جوشكاریدارد .دانسیته جریان برای ایجاد نقطه جوش با یك الكترود معمولی در یك طرف اتصال وبوش مس-تنگستن با مساحت بزرگتر در طرف دیگر قرار دارد .نمونه هایی از الكترودها ینقطه جوش و انبر دستگاه نقطه جوش (گان) در شكل زیر آمده است
فلزات و آلیاژهایی كه در ساخت الكترودها بكار میروند به گروههای زیر كلاسهمیشوند :

كلاس 1 :
در این مواد عملیات حرارتی انجام نگرفته و بوسیلهكار سرد استحكام پیدا كرده اند .اینكار روی هدایت الكتریكی و گرمایی اثری ندارد .مواد این كلاس برای فولادهای كم كربن كه با لایه نازك سرب و كروم و یا روی پوشیدهشده –فولادهای نورد گرم شده و بعضی از فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و منیزیومتوصیه میشود .

كلاس 2 :
این مواد دارای خواص مكانیكی بالاتر از كلاس 1هستند ولی هدایت حرارتی و الكتریكی آنها كمتر از كلاس 1 میباشد .خواص فیزیكی ومكانیكی اپتیمم با عملیات حرارتی یا تركیبی از عملیات حرارتی و كار سرد پدید می آید .مواد كلاس 2 بهترین ماده برای الكترودهایی برای كارهای عمومی با یك رنج وسیعی ازمواد و شرایط مختلف می باشد .این مواد در الكترودهای نقطه جوش فولادهای كم كربننورد سردشده و فولادهای ضد زنگ و فولاد با پوشش نیكل و غیره استفادهمیشود.
همچنین برای شافتها-بازوها-قالب و بندكها-فكهایتفنگی دستگاه جوش و بقیه اعضا عبور دهنده جریان در تجهیزات جوشكاری مقاومتی مناسباست .

كلاس 3 :
مواد این كلاس آلیاژهای سختی پذیر با خواص مكانیكیبهتری از مواد كلاسهای 1 و 2 میباشد اما دارای هدایت الكتریكی و حرارتی پایین تریمیباشد .سختی بالا-مقاومت به سایش خوب و دمای آنیل شدن بالای الكترودهای كلاس 3همراه با هدایت الكتریكی متوسط آن باعث میشود كه این مواد برای الكترودهاییكه درنقطه جوشهایی كه در آنها فشار مقاومت قطعات بالا است استفاده میشود .این مواد برایفولادهای كم كربن با سطح مقطع بالا و فولادهای ضد زنگ بكار میرود .

انواع الكترود و شكل آنها :
نوك الكترودهای نقطه جوش باید پروفیل خود راتا آنجا كه ممكن است در شرایط تولید حفظ كند .
پروفیل صحیحباعث عمر طولانی الكترود میشود .دو شكل استاندارد در موارد عمومی وجود دارد .این دونوع عبارتند از :

1. نوك تخت به شكل یك مخروط وارونه
2. نوك گنبدی شكل

واضح است كه نوكهایگنبدی لازم نیست كه دقیقا با سطح كار همراستا قرار گیرند .بنابراین برای جاهاییكهالكترود بر روی سطح منحنی در قطعه كار قرار میگیرند مناسبند و معمولا در جوشكاریآلومینیوم بكار میروند .نوع نوك تخت در مواردیكه بتواند با قطعه كار همراستا گرددترجیح داده میشود .زیرا ماشینكاری و شكل دادن و بازرسی آن در ضمن بكارگیری آسان است .پروفیلهای الكترود در شكل زیر نشان داده شده است
معمولاالكترود را بصورت یك میله استوانه ای شكل با قطر مورد نظر نمیسازند بلكه آنرابزرگتر ساخته و نوك آن را با زاویه 30 درجه بصورت مخروطی می تراشند .
افزایش مساحت نوك الكترود در اثر فشار وارده باعث كاهشفشار الكترود و دانسیته جریان می گردد كه هر دو از اهمیت حیاتی برخوردار هستند .پهنشدن الكترود را میتوان با استفاده از سختترین ماده مناسب و بكارگیری ضربه كوتاه ویا به بیان دیگر كاهش بارهای ضربه ای و با خنك كردن مؤثر الكترود در كمترین مقدارخود نگه داشت .پروفیل ساده الكترود نشان داده شده در شكل 6-2 برای بسیاری ازكاربردها مناسب است اما همواره قابل انتخاب برای جوشكاری در گوشه ها نمیباشد .انواعدیگر الكترود برای اینگونه از كاربردها قابل دسترس میباشند و در موارد بخصوص میتوانآنها را ساخت تا احتیاجات استفاده كننده را مرتفع سازد

روش تعویض نوك الكترودها:
به علت گرما دیدن نوك الكترودها در هنگام جوشكاری و زیر فشار بودن این ناحیهگرما دیده، پس از زدن چند نقطه جوش، قطعه نامبرده تغییر شكل می دهد. در نتیجه سطحمشترك نوك الكترودها بزرگتر و ناصافتر می شود. بنابراین پس از حدود 250 بار نقطهجوش زدن، لازم است كه نوك الكترودها تراشیده شود تا شكل اولیه شان بازیابی شود. اینقطعات در اثر تراشیده شدن، كوتاه تر می شوند. بنابراین لازم است پس از آن كه هرقطعه به اندازه مشخصی رسید با قطعه نو تعویض شود. این جایگزینی بسته به شكل قطعه،جنس آن و نیز روش ساخت آن (تراشكاری شده یا آهنگری شده) ممكن است پس از اعمال 1200یا 2500 نقطه جوش، مورد نیاز باشد.
برای تعویض این قطعه (نوك الكترود) روش های گوناگون وجود دارد:
یك روش آناست كه با نصب تجهیزات تمام خود كار، كل فرآیند تعویض قطعه بدون دخالت انسان انجامپذیرد. روش دیگر استفاده از یك ابزار ساده دستی است كه كاربر با اهرم كردن شاخك هایآن در زیر قطعه و در محل شیار موجود می تواند آن را از جایش درآورد و پس از جازدنقطعه نو به كمك گردی سطح زیرین ابزار، قطعه را درمحل خود محكم كند. روش سوم استفادهاز شكل هندسی مخروطی نگهدارنده نوك الكترود است بدین معنی كه سطح تماس قطعه نوكالكترود با نگهدارنده آن، سطح جانبی یك مخروط ناقص است. این ویژگی هندسی باعث میگردد تا با اعمال چند ضربه آرام در دو سوی قطعه نوك الكترود، این قطعه به تدریجدرموضع خود لق شود تا این كه به راحتی و با دست از جای خود بیرون آید. پس از نصبقطعه نو، با اعمال چند ضربه آرام به سر قطعه، می‌توان آن را در جای خود محكمكرد.
زمانی كه كارگر متوجه شود كه گان خوب جوش نمی‌زند،شاید یكی از علت‌های آن احتیاج بهTip dress نوك الكترود باشد. در این روش نوكالكترود بوسیلهTip dress برای جوشكاری آماده می شود البته نحوه Tip dress خیلی مهممی‌باشد و نیاز به مهارت و آموزش دارد.
Tip dress در دو نوعبادی و برقی می باشد كه در گان ها از نوع برقی آن استفاده می شود و این نوع،محدودیت فشاری دارد (با هر فشار و نیرویی نمی توان استفاده كرد) البته در این نوع Tip dress یك لوله برای باد هم وجود دارد. یكی دیگر از كارهایی كه برای بهتر شدنكیفیت جوش بر روی الكترود انجام می‌شود سمباده زدن آن می‌باشد.
تكنیك های جوشكارینقطه ای:
نكاتی را در عملیات جوشكاری نقطه ایباید در نظر داشت كه اهم آنها عبارتند از:

الف) تمیزی سطوح تماس:
سطح كار و سطح الكترودها باید همواره تمیز نگهداشته شوند. گرد و غبار رویفلز در اثر ایجاد حوزه مغناطیسی، ضمن كار، به اطراف محل جوش متمركز شده و ممكن استدر سطح مشترك دو ورق یا سطح تماس الكترودها و كار قرار گیرند، گرد و غبار و ناخالصیهای دیگر اولاً باعث بالا بردن مقدار مقاومت تماسی و اتلاف انرژی می شوند و ثانیاًدر فصل مشترك دو ورق وارد مذاب شده و خواص دكمه جوش را كاهش می دهند. تمیز كردن نوكالكترودها باید با كاغذ سمباده ظریف یا پارچه و با دقت شود تا از تلفات نوك الكترودبصورت براده جلوگیری شود.
اگر الكترودها به وسیله سیستم سردكننده آبگرد خنك می شوند باید توجه شود كه آب از الكترود به خارج نفوذ نكند. درمورد فلزاتی كه ایجاد لایه اكسیدی دیر گداز می كنند (نظیر آلومینیوم، تیتانیوم) لازم است علاوه بر تمیزكردن سطح كار، اكسیدهای سطحی نیز توسط محلول های اسیدی مخصوصحذف شده و بدیهی است كه آثار محلول یا اسید نیز باید از روی كار كاملاً تمیز شود تااز تشدید عمل خوردگی در این سطوح جلوگیری شود.

ب) تنظیم كردن ماشین و محل جوش بر رویكار:
میزان كردن محل جوش بر روی كار توسط جوشكاریا بطور خودكار با ماشین انجام می گیرد. اگر قرار است این عمل توسط كارگر انجامگیرد باید حتی الامكان از الكترود ثابت استفاده شود. ولی معمولاً در تولیدهای سری وانبوه تنظیم محل جوش بر روی كار توسط ماشین انجام می گیرد.
یكی از متداول ترین روش برای تنظیم كردن دستگاه جوش انجام چند نمونه جوشنقطه ای بر روی دو ورقه قراضه با مشخصات شبیه قطعه كار (جنس و ضخامت) می باشد. پساز انجام جوش های نمونه بر روی این ورق ها آنها را از یكدیگر جدا یا پاره كرده ومحل جوش را مطالعه می كنند، بنابراین :
1ـ اگر شدت جریانكافی نباشد دكمه جوش براحتی از ورق ها جدا شده و اثر چندانی بر روی ورق باقی نمیماند.
2ـ شدت جریان خیلی زیاد باعث نفوذ دكمه جوش تا سطحكار می شود كه در این حالت نیز استحكام جوش ایده آل نخواهد بود. اصولاً عمق نفوذدكمه جوش نباید از 60 درصد ضخامت ورق بیشتر باشد.
البته عدمتنظیم صحیح زمان نیز منجر به اثر گذاشتن جوش در سطح كار می شود و چنانچه جریانالكتریكی قبل از فشرده شدن كامل ورق ها عبور كند جرقه ای در سطح تماس الكترود و كارایجاد می شود.
آزمایش جوش را از طریق استانداردهایی نیز میتوان انجام داد از جمله دو قطعه به پهنای 5/7 سانتی متر و طول 10 سانتیمتر بریده ولبه های آنها را به اندازه 5/2 سانتیمتر بر روی هم سوار كرده و سه نقطه جوش در مركزمربع های مبانی مطابق شكل ایجاد می كنند. سپس جوش اول كه جریان الكتریكی فقط از آنعبور كرده و دارای شرایط متفاوتی با آنچه كه در عمل اتفاق می افتد است را جدا كردهو جوش های دوم و سوم را به صورت نواری به پهنای 5/2 سانتیمتر و طول 5/17 سانتیمترجدا كرده و تحت آزمایش كشش قرار می دهند. نیروی لازم برای پاره كردن جوش محاسبه شدهو با جداول مخصوص كه نشان دهنده استاندارد مشخصات فنی جوش اتس مقایسه می شود . ازجداول عملی بعنوان راهنما نیز برای انتخاب و تنظیم شرایط كار، اندازه الكترود وپارامترهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.

ج) ظاهر جوش:
معمولاً ظاهر جوش شامل یك فرورفتگی و یك حلقه رنگی حرارتی در اطراف تماسالكترود و كار می باشد در مواردی كه سطح كار باید تمیز باشد فرورفتگی های محل جوشنقطه ای را می توان از طریق استفاده الكترود مسطح نوع C و مخروط نوع E اهش داد. واضح است كه الكترود مسطح را در طرفی كه نیاز به تمیزی فوق العاده است قرار میدهند. استفاد از یك الكترود مسطح و یك الكترود مخروط ناقص در جوشكاری ورق های نازكبه كلفت نیز مفید است، در این شرایط الكترود مسطح بر روی ورق نازك قرار می گیرند. در حالت های معمولی جوشكاری مقاومتی نقطه ای فاصله جوش ها نباید از میزان معینیكمتر باشد چون مدار بسته ای با جوش مجاور ایجاد كرده و جریان الكتریكی به اندازهكافی از موضع جوش در بین الكترودها نمی گذرند.

بهسازی در جوشكاری مقاومتی نقطه‌ای:
بنا به نیاز و شرایط كار، بهسازی و تغییراتی در نحوه جوشكاری نقطه ای سادهبعمل آمده است كه به چند نمونه آن در زیر اشاره می شود:

الف) جوش با الكترود چندتایی Multiple Electrode:
همانطور كه از نام آن استنباط می شوددر این فرآیند از چندین الكترود استفاده می شود و همزمان چندین جوش نقطه ای بر رویكار انجام می گیرد. در این فرآیند از دو نوع طرح برای تامین انرژی استفاده می شود. مستقیم (موازی) و غیر مستقیم (سری). در سیستم مستقیم از یك ترانسفورماتور استفادهمی شود كه مدار ثانویه بصورت های مختلف مطابق شكل می تواند چندین جوش را همزمانانجام دهد. در سیستم سری از تعدادی ترانسفورماتور استفاده می شود كه مطابق شكل باطرح های مختلف می تواند همزمان چندین نقطه جوش را بر روی كار بوجود آورد. مزیت روشدوم آنست كه می توان ولتاژ بالایی رادر موضع جوش بوجود آورد و یا برای ایجاد ولتاژمعین از ترانسفورماتورهای كوچكتری استفاده كرد. اما در مقابل باید شرایطترانسفورماتورها و مقاومت ها در الكترودها و كیفیت سطوح كاملاً یكسان باشد تا خواصجوش هایی كه همزمان ایجاد شده مشابه باشد.

ب) جوش دكمه ای یا دیسكی Button or disk welding:
در جوشكاری ورق های سنگین و كلفت، بهفشار و انرژی الكتریكی زیادی نیاز است، با استقرار قطعات كوچك فلزی بین سطح مشتركورق ها، عبور جریان الكتریكی را موضعی تر كرده و سطح تماس را كاهش می دهند و با ذوباین دكمه ها دو ورق با انرژی الكتریكی و فشار كمتری به همدیگر متصل میشوند.

ج) جوش پل واره Bridge welding:
مطابق شكل از ورق های اضافی برای بالابردن استحكام اتصال دو قطعه استفاده می شود.

د) جوش له كردنی Mash welding:
این روش درتولید شبكه های سیمی نظیرسبد یا محافظ های توری لامپ های مختلف یا اسكلت مفتولی برای بتن های مسلح و یا سیمبه ورق نظیر چرخ های بعضی از انواع اتومبیل به میزان فراوان بكار گرفته می شود. سیمها با طرح لازم بر روی فك ها با الكترودی كه به صورت مسطح با شكاف های پیش بینی شدهقرار می گیرند و با یك فشار و پایین آوردن الكترود جریان الكتریكی از محل تماس سیمهای روی هم قرار داده شده عبور كرده و بر اساس جوش مقاومتی ذوب موضعی در این محل هابوجود آمده و پس از پایان عبور جریان الكتریكی عمل اتصال انجام میگیرد.

پارامتر های دستگاه٫ مؤثربر جوش نقطه‌ای:
PRSO:مدت زمان بر حسب سیكل كه دو الكترود بر قطعه مماسگردند.
SQ:مدت زمانی است كهقطعه توسط دو الكترود به هم فشرده می‌شود تا نیروی وارده بر قطعه كار تثبیتگردد.
Weld1:مدت زمان انجامپبش‌جوش می‌باشد. مدت زمانی است كه جریان متناسب با Heat1 و یا Current1 از قطعهعبور می‌كند.
Cool:فاصلهزمانی بین Weld1 و Weld2 است كه در آن دو سر الكترودها خنكمی‌گردد.
Up Slope:مدتزمانی است كه طول می‌كشد جریان (Heat) از صفر به مقدار تعیین شده در Current2 (Heat2) برسد.
Weld2:مدتزمانی است كه جریان جوش اصلی از قطعه متناسب با Current2 و یا Heat2 از قطعه عبورمی‌كند.
PU:تعداد تكرار جوشاصلی می‌باشد.
Down Slope:مدت زمانی است كه طول می‌كشد جریان از مقدار اصلی خود در Weld2 به مقدار صفربرسد.
Hold:مدت زمانی استكه دو قطعه بعد از پایان عمل جوش توسط دو الكترود به هم فشردهمی‌شود.
Off:مدت زمانی استكه طول می‌كشد الكترودها از یكدیگر فاصله گرفته و به حالت اولیه خود بازگردند.
Heat:كه بر حسب درصدبیان می‌گردد و نشان دهنده درصد توان خروجی از ترانس می‌باشد.
Current:پارامتری بر حسب كیلو آمپر است كهمقدار جریان در پیش جوش و جوش اصلی را تعیین می‌كند.

تأثیر پارامترهای جوش بركیفیت:
PRSO:این پارامترها بایستی به گونه‌ای تنظیم شود كه بعد ازپایان زمان PRSO با تنظیم SQ دو الكترود به هم برسند، در غیر این صورت جرقه خواهیمداشت.
SQ:جهت تأمین نیرویمورد نیاز جوش بایستی این پارامتر به درستی تنظیم شود. با افزایش نیروی الكترودها،سطح تماس دو فلز در نقطه اعمال نیرو افزایش می‌یابد و افزایش سطح تماس منجر به كاهشمقاومت الكتریكی در نقطه تماس می‌شود.
نكته:زمان SQ بایستی به حدی باشد كه نیروی الكترودها قبل از زمانشروع Weld به یك حد ثابتی رسیده باشد. اگر مقدار SQ كم باشد، با پاشش مذاب یا جرقهمواجه خواهیم بود.
Weld1:این پارامتر مخصوصاً در مواردی كه ورق پوشش (Coating) داشته باشد و یا ضخامت ورقزیاد باشد، حائز اهمیت است.
در مورد ورق‌های پوشش دار، درصورتی كه Weld1 استفاده نشود، باعث جرقه و چسبیدن سره‌ها خواهد شد.
در مورد ورق‌های با ضخامت زیاد، عدم استفاده از Weld1 موجب چسبیدن سره و عدمجوش مناسب می‌گردد.
Cool:درصورت عدم استفاده از Cool، مقاومت سطحی روی سره و ورق مقابل، مقاومت سطحی بینورق‌ها قابل ملاحظه بوده و باعث تلفات بیشتر در ناحیه بین ورق و سره می‌شود كهنهایتاً موجب چسبیدن سره خواهد شد. در ضمن استحكام جوش مناسب نخواهدبود.
Up Slope:به منظوررسیدن به جوش‌های با كیفیت بالا استفاده می‌شود. در صورت اعمال جریان ناگهانی،ورق‌ها خواص اصلی خود را ازدست می‌دهند و استحكام مناسبی حاصل نخواهد شد. به همیندلیل از Up Slope استفاده می‌شود.
Weld2:در مورد اثر زمان جوش به نكات زیر می‌توان اشارهكرد:
در صورتی كه زمان Weld2 ازحد مورد نیاز بیشتر گردد،دمای ناحیه بین دو ورق از نقطه جوش بالاتر می‌رود و باعث پدید آمدن حباب‌های گاز دراین ناحیه می‌شود كه درنتیجه موجب انفجار و پاشیدن ذرات فلز و یا جرقه زدنمی‌شود.
در صورت زیاد بودن زمان Weld2 از حد مورد نیاز،عدسی جوش به سمت سطوح الكترود رشد كرده و باعث آسیب شدید به الكترودهامی‌شود.
طبق رابطه Q = RTI2 تولید حرارت تابعی از جریانمی‌باشد. به این معنی كه تغییر در میزان حرارت می‌تواند با تغییر جریان یا با تغییرزمان تأمین شود.
باید توجه داشت كه نمی‌توان در قبال افزایشجریان، زمان را خیلی كوتاه كرد. اولین اثر زمان ناكافی این است كه تولید حرارت سریعدر سطوح تماس، باعث تولید جرقه، فرورفتگی و سوختگی سطح مخصوصاً سطوح الكترودهامی‌شود.
PU:وقتی ورق‌هایضخیم جوش داده می‌شوند، از جوش چند مرحله‌ای استفاده می‌شود. مزیت اصلی این روش ایناست كه در خلال زمان سرد شدن، بین مراحل تكرار، به كمك الكترودها كه با آب خنكمی‌شوند و قابلیت هدایت گرمایی بالایی دارند، می‌توان حرارت بیشتری را از سطوحخارجی قطعه كار پراكنده كرد.

[ghasem motamedi]

سازه فولادی و جوشکاری آن
عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی
براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند.با توجهبه منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است.هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند . اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد.در زلزله منجیل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند.استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد .درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بودکه در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است. در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری ازساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک ویا بعضا شکست شد . بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.
صنعت جوشکاری ساختمان در ایران
با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر (80-1370 ) از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید. در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایران به ناگهان سر از زمین برآورد . گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروی انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :
1-عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
2-کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
3-نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
4-عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

1-عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد. این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:
الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها وجزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدمتوانایی در تمیز دادن حالات مختلف ازیکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه 2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد . در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تا هیچ کدام تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند . برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار است.
2-کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
یکی از مهمترین اشکالات موجود در اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد . عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند . استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عوامل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد. در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکه روی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود . گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتن گل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.
عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد . بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخورداراست و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمحل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .
3-نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود. البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.
4-عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند.از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.

[ghasem motamedi]

جوشکاری
جوشکاری یکی از روش‌های تولید می‌باشد. هدف آن اتصال دایمی مواد مهندسی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت) به‌یک‌دیگر است؛ به‌گونه‌ای که خواص اتصال، برابر خواص مادهٔ پایه باشد.
پیشینه

• موسیان در ۱۸۸۱ قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
• اسلاویانوف الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری به‌کار گرفت.
• ژول در ۱۸۵۶ به‌فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
• لوشاتلیه در ۱۸۹۵ لولهٔ اکسی‌استیلن را کشف و معرفی کرد.
• الیهو تامسون از جوشکاری مقاومتی در سال ۱۸۷۶ استفاده کرد.
• در جریان جنگ‌های جهانی اول و دوم، جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به‌اتصالات مدرن، سبک، محکم و مقاوم در سال‌های اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر، سبب توسعهٔ سریع این فن شده‌است.

فرآیندهای جوشکاری
فرآیندهای جوشکاری با قوس الکتریکی
جریان الکتریکی از جاری‌شدن الکترون‌ها در یک مسیر هادی به‌وجود می‌آید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا(گاز)ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنان‌چه شکاف هوا به‌اندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزه‌شده و قوس الکتریکی برقرار می‌شود. از قوس الکتریکی به‌عنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده می‌شود. روش‌های جوشکاری با قوس الکتریکی عبارت‌اند از:

• جوشکاری با الکترود دستی پوشش‌دار (SMAW)
• جوشکاری زیرپودری (SAW)
• جوشکاری با گاز محافظ (GMAW یا MIG/MAG)
• جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی (GTAW یا جوشکاری TIG)
• جوشکاری پلاسما

جوشکاری زیرپودری
تاریخچه
در دهه ۱۹۳۰ تلاشهای زیادی جهت مکانیزه کردن فرآیند جوشکاری قوسی انجام گردید. با توجه به محدودیتهای زیر استفاده از الکترودهای پوشش دار ناممکن تشخیص داده شد.
۱- با توجه به نارسانا بودن پوشش محافظ، تماس الکتریکی بین منبع تغذیه الکتریکی و الکترود غیر ممکن است.
۲- رول کردن الکترود موجب جدا شدن پوشش آن می‌گردد.
۳- تماس پوشش الکترود با قرقره‌های تغذیه کننده الکترود باعث خرد شدن پوشش می‌شود.

در سال ۱۹۳۲ در ایالات متحده آمریکا با مدفون ساختن قوس الکتریکی و الکترود کربنی در زیر پوششی ضخیم از پودر محافظ، روش جوشکاری زیرپودری اختراع گردید. و در میانه دهه ۱۹۳۰ به روشی اقتصادی جهت جوشکاری بدل گردید.
در روش امروزی جوشکاری زیر پودری، اتصال فلزات توسط گرمای حاصل از قوس الکتریکی بین الکترود فلزی بدون روکش و قطعه کار انجام میگیرد. اتصال دو فلز به یکدیگر بدون اعمال فشار بوده وماده پرکننده از ذوب الکترود، سیم جوش ویا پودر فلزی تامین می شود.
پودر گدازآور محافظ در این روش سه نقش مهم دارد
۱- پایداری قوس
۲- اثرگذاری بر خواص مکانیکی و شیمیایی
۳- کیفیت جوش به نجوه مراقبت و نگهداری پودر وابسته‌است.
روشهاي جوشكاري زير پودري
جوشكاري زيرپودري مي¬تواند به 3 روش نيمه خودكار، خودكار و ماشيني انجام گيرد
روش نيمه خودكار
در اين روش جوشكاري با استفاده از تفنگ جوشكاري دستي كه وظيفه انتقال الكترود و پودر محافظ را دارد، انجام ميشود. تغذيه سيم جوش به صورت خودكار بوده و پودر محافظ تحت اثر نيروي گرانش از مخزن با ته مخروطي و يا تحت فشار هوا توسط شيلنگ به محل اتصال، انتقال مي يابد.
كاربرد اين روش در سرعتهاي متوسط و براي الكترودهاي با قطر كم مي باشد.
روش خودكار
جوشكاري به روش خودكار توسط دستگاه و كنترل كننده هاي خودكار، بدون دخالت كاربر انجام ميگيرد.
روش ماشيني
جوشكاري توسط ماشين انجام گرفته ولي شروع، پايان، نظارت بر جوشكاري، كنترل سرعت و تنظيم متغيرهاي جوشكاري توسط كاربر انجام مي گيرد.
برتريها
جوشكاري بدون دود و تشعشع
كيفيت بالاي جوش
جوش با سطح هموار و بدون پاشش قطرات مذاب
رسوب الكترود با بازدهي بالا
جوشكاري با سرعت بالا
بي نيازي از جوشكار ماهر
کاربردها
جوشکاری مخازن تحت فشار
خطوط لوله
مخازن ذخیره
سازه‌های سنگین
کشتی سازی
ساخت واگن‌های راه آهن
منابع
1. Ador Welding Limited, “Modern Arc Welding Technology”, Oxford & IBHPublishing Co. Pvt. Ltd., Pp. 187-261,2005.
2. R. M. Nugent, R. J. Dybas, J. F. Hunt, D. W. Meyer, Submerged Arc Welding, AWS Welding Hand Book Vol. 2 Ch.6, Pp 192-231, 1990
3. http://www.twi.co.uk/j32k/twiimages/jk5f3.gif
4. http://www.weldguru.com

[ghasem motamedi]

جوشکاری قوسی با گاز محافظ
اساس روش GMAW بر برقراری قوس الکتریکی میان الکترود (سیم‌جوش) مصرف شدنی و قطعه کار می‌باشد و قوس و حوضچه جوش توسط گاز بی اثر محافظت می‌گردد. این روش به دو صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک قابل انجام می‌باشد.تمام فلزات و آلیاژهای مهم صنعتی مانند فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ، فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای آلومینیم، مس، نیکل، در تمام وضعیتها بااستفاده ازاین روش قابل جوشکاری می‌باشند.
تاریخچه فرایند
روشهاي معمول در تكنولوژي جوشكاري را مي‌توان به صورت زير دسته‌بندي كرد: الف) جوشكاري ذوبي ب) جوشكاري فشاري
الف: جوشكاري ذوبي شامل روشهايي همچون قوس الكتريكي، الكترود دستي زيرپوردي، MIG/MAG ، TIG ، پلاسما، جوشكاري گاز، الكترواسلاگ، اشعه الكتروني و اشعه ليزري مي‌شود.
ب: جوشكاري فشاري جوشكاري فشاري نيز خود شامل جوش مقاومتي، اصطكاكي، مافوق صوتي، انفجاري و نفوذي مي‌باشد. جوشكاري TIG همان جوشكاري آرگون مي‌باشد كه از يك الكترود غير مصرفي كه معمولاً از جنس تنگستن است (به علت دماي ذوب بالاي آن) جهت ايجاد قوس به كار مي‌رود و گاز خنثي كه همان آرگون است جهت محافظت از جوش استفاده مي‌شود. جوشكاري MIG/MAG يا گاز محافظ: جوشكاري قوس الكتريكي با گاز محافظ شامل دو روش MIG و MAG مي‌باشد. تفاوت بين اين دو روش در نوع گاز مصرفي بوده كه براي محافظت جوش بكار مي‌رود. در روشMIG گاز محافظ از نوع گاز خنثي (آرگون يا هليوم) بوده، در حاليكه در روش MAG گاز محافظ فعال بوده (نظير CO2 يا تركيبي از آن با آرگون). جوشكاري پلاسما يا همان PAW . واژه پلاسما به معناي گاز يونيزه شده بوده و حال چهارم وجودي ماده مي‌باشد. چنانچه هوا يا گاز محافظ در قوس الكتريكي شرايط گذر به حالت پلاسما را بيابند، قوس الكتريكي مربوطه داراي انرژي حرارتي زيادي خواهد شد به طوري ‌كه درجه حرارت قوس به بيش از 20000 درجه سانتيگراد مي‌رسد.
تجهیزات و مواد
منبع نیرو POWER SOURCE
جریان متناوب به ندرت در روش GMAW بکار می‌رود. بیشترین استفاده از جریان مستقیم با وضعیت REVERSE-POLARITY می‌باشد. البته گاهی اوقات که که ضرورت ایجاب کند که نفوذ کم باشد از وضعیت STRAIGHT-POLARITY استفاده می‌گردد. انتخاب بین ژنراتور و ترانس رکتیفایر بستگی به قابلیت دسترسی به برق دارد. اگر در زمینه دسترسی به خطوط نیرو مشگلی وجود نداشته باشد. ترانس رکتیفایر ترجیح داده می‌شود زیرا هم ارزانتر است هم تعمیر نگهداری آن آسانتر می‌باشد.در GMAW هم از منابع قدرت ولتاژ ثابت استفاده می‌گردد هم از جریان ثابت.
مشعل جوشکاری welding gun
سیستم تغذیه کننده WIRE-FEED SYSTEM
این سیستم تشکیل گردیده است از یک موتور الکتریکی، غلتکهای متغییر، و تجهیزات نگهدارنده و هدایت کننده سیم جوش. انواع مختلقی از سیستمهای تغذیه کننده سیم وجود دارد، که با توجه به ضخامت الکترود و جنس آن و هم چنین شرایط کار قابل استفاده هستند. این سیستم می‌تواند به صورت جدا از واحد کنترل کننده سرعت باشد یا می‌تواند با آن یکپارجه باشد. برای بعضی از کاربردهای خاص می‌توان سیستم تغذیه کننده را بر روی مشعل نیز تعبیه نمود.در هنگامی که از سیم جوش با آلیاژ نرم استفاده می‌شود، مناسب است از تغذیه کننده أی با حالت PUSH-PULL استفاده گردد. در تغزیه کننده‌ها با توجه به سختی سیم جوش از غلتکهایی با اشکال مختلف مانند V,U یا مســــطح استفاده می‌گردد.
فناوری فرایند
مزایا و محدودیتها
مزایا

• سرعت جوشکاری در این روش بالاست.
• نرخ رسوب بالاتر از روش زیر پودریSMAW است.
• استفاده از سیم جوش امکان جوشکاری طویل و بدون توقف را فراهم می‌سازد.
• امکان نفوذ بیشتر از روش زیرپودری فراهم است که در این صورت امکان ایجاد گرده کوچکتر با استحکام مشابه فراهم است.
• احتیاج به توانایی های شخصی کمتری برای جوشکاری دارد.
• به دلیل عدم وجود سرباره احتیاج به تمیزکاری کمی دارد.

محدودیتها

• تجهیزات این روش به نسبت گران و حمل و نفل آن مشکل تر از SMAW است.
• استفاده ار این روش برای مقاطعی که دسترسی به آنها مشگل است با محدودیت در زمینه محافظت گاز مواجه است.
• استفاده از این روش در فضای باز به دلیل امکان وزش باد و اخلال در محافظت گاز با محدودیت مواجه است.
• به دلیل عدم وجود گل جوش وبه تبع آن عدم کاهش نرخ انجماد در فولادهای سختی‌پذیر امکان ترک خوردن در فلز جوش وجود دارد.

جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی
در این فرایند برای ایجاد قوس الکتریکی از الکترود مصرف نشدنی تنگستن استفاده می‌شود و الکترود و حوضچه مذاب به‌وسیله گاز خنثی محافظت می‌شود. این روش با نام جوش آرگون نیز نامیده می‌شود که اشتباه است. چون می‌توان برای مثال از هلیوم نیز به عنوان محافظ استفاده کرد.
تاریخچه

در طول جنگ جهانی دوم برای جوشکاری فلزات غیر آهنی مانند آلومینیم و منگنز بکار گرفته شد.

مواد و تجهیزات

در فرایند جوشکاری TIG از یک مبدل جریان-کپسول گاز-تورچ-تنگستن الیاژی-ومتریال -فیلر استفاده می‌شود.

مزایا و محدودیتها

کاربرد در همه حالات جوشکاری-الودگی کم-پیوند همه الیاژها

ديگر منابع اطلاعاتي فارسي

• الکترود
• [۱] سايت تخصصي مهندسي جوش http://www.weldeng.net

جوشکاری TIG

درمیان انواع فرآیندهای اتصال فلزات،فناوری جوشکاری و روشهای مختلف آن به دلیل قابلیتهای خاص و تنوع در عملکرد،جایگاه خاصی را به خود اختصاص داده‌است.بطوریکه از نظر کیفی قابل قیاس با سایر روشهای اتصال نیست.در استانداردهای مطرح و مرتبط این رشته،از فناوری جوشکاری به عنوان فرایند خاص (Special Process) یاد شده‌است.فرایند خاص به فرایندی اطلاق می‌شود که کیفیت و نتیجه آن وابستگی بسیاری به مهارت اپراتور آن داشته و جهت اجرای آن به دستورالعمل‌های تایید شده نیاز باشد.جوشکاری TIG یا همان جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ که در کشور عزیزمان ایران بیشتر با نام اختصاری و متداول جوش آرگون شناخته می‌شود(دلیل نامگذاری به این نام بیشتر به خاطر استفاده از گاز آرگون در فرایند جوشکاری می‌باشد)،یکی از مهمترین روشهای جوشکاری در صنایع مختلف کوچک و بزرگ پتروشیمی،نظامی،دریایی،هوایی،نیروگ اههای برق و ...می باشد. از فرایند جوشکاری TIG می‌توان برای جوشکاری فلزات سخت و غیر سخت،آهنی و غیر آهنی در تمام ضخامتها استفاده کرد.با استفاده از این نوع جوشکاری می‌توان جوشکاری صفحات نازک و ظریف (به عنوان مثال:آلومینیومی) تا لوله‌های تحت فشار را انجام داد. در این روش قوس و حوضچه مذاب کاملا آشکار و قابل مشاهده می‌باشد. در دهه ۱۹۲۰ کوشش شد تا قوس و حوضچه مذاب را در مقابل اتمسفر محافظت کنند تا جوشکاری کاملا ایده آل انجام گیرد.ظهور الکترودهای روپوش دار در آن دهه مسئله محافظت را منتفی کرد.اما بدلیل بوجود آمدن برخی مشکلات در دهه ۱۹۳۰،جوشکاری با گاز خنثی و الکترود تنگستن (TIG)ابداع شد که شروع روش جوشکاری با محافظت گاز بود.این روش با وجود اینکه بسیارکند پیشرفت کرد ولی در دهه ۱۹۴۰ توسعه پیدا نمود.

(TIGor Tungsten Inert Gas) اصول جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ
در این فرایند عمل جوشکاری توسط حرارت ناشی از قوس الکتریکی ما بین یک الکترود مصرف نشدنی از جنس تنگستن (یا آلیاژ آن) و قطعه کار صورت می‌پذیرد. الکترود،قوس الکتریکی و منطقه حوضچه مذاب توسط یک گاز محافظ (آرگون،هلیم،مخلوط هر دو گاز و یا مخلوط هر یک از دو گاز با گاز هیدروژن) در برابر اتمسفر محافظت می‌شود. استفاده از گازهای آرگون و هلیم به علت خاصیت خنثی بودن این گازها می‌باشد.گازهای خنثی با عناصر دیگر قابلیت واکنش ندارند پس به منظور حذف گازهای فعال مانند اکسیژن و نیتروژن از اطراف قوس و حوضچه مذاب ، اکسیدها و نیتریدهای فلزی (Porosity)ایده آل می‌باشند بدین ترتیب می‌توان از شکل گرفتن تخلخلهای گازی جلوگیری نمود. تخلخلهای گازی ، اکسیدها و نیتریدهای فلزی ، عیوبی هستند که باعث کاهش خواص مکانیکی جوش از جمله مقامت به ضربه و استحکام کششی می‌شوند.

قوس الکتریکی
قوس الکتریکی یک منبع حرارتی است که در اکثر فرایندهای جوشکاری از آن استفاده می‌شود .به دلیل اینکه تولید آن ساده و ارزان بوده و انرژی حرارتی آن نسبت به سایر منابع دیگر است ،کاربرد گسترده‌ای دارد.
قوس ، تخلیه بار الکتریکی بین دو الکترود در توده‌ای از گاز یونیزه شده‌است . این توده گاز، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد یعنی جریان الکتریکی بوسیله این گاز هادی شده ، عبور می‌کتد و یک حوزه حرارتی را تشکیل می‌دهد. در جوشکاری با الکترودهای پوشش دار ایجاد توده گاز یا پلاسما ممکن است در اثر تجزیه عناصر موجود در پوشش الکترود باشد . در پوشش الکترودها عناصری وجود دارد از قبیل سدیم و پتاسیم که ولتاژ یونیزاسیون این عناصر پایین است به عبارت دیگر با انرژی کمتری یونیزه می‌شوند.هنگام تماس الکترود با قطعه کار یک اتصال کوتاه رخ داده و مقداری انرژی حرارتی تولید نی گردد بنابراین جزئی از سدیم یا پتاسیم موجود در پوشش الکترود یونیزه شده و با دور کردن الکترود از قطعه کار به ترتیب اولین ، دومین ، سومین ، وn امین اتم سدیم یا پتاسیم یونیزه می‌شوند .
در این حالت مقدار بیشتری انرژی حرارتی تولید می‌گردد که می‌تواند گازهای موجود در اتمسفر مثل اکسیژن و ازت را نیز تجزیه کرده و بعد یونیزه کند . بدین ترتیب می‌توان گفت در یک لحظه معین ، در این محیط کوچک ، احتمال وجود هر چهار شکل ذره (مولکول ، اتم ، یون و الکترون ) وجود دارد که جهت حرکت الکترونها از قطب منفی به قطب مثبت و جهت حرکت یونها از قطب مثبت به قطب منفی است .
مولکولها و اتمها نیز جهت حرکت مشخصی ندارند ولی بدلیل اینکه در یک محیط پر انرژی قرار دارند ، تحرک و شتاب زیادی دارند در نتیجه انرژی حرارتی تولید شده در قوس در اثر دو عامل است : اول اینکه الکترونها در هنگام حرکت ، انرژی خود را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند و دوم اینکه در اثر تصادم این ذرات با یکدیگر مقداری انرژی تولید می‌گردد و در نهایت در قوس الکتریکی در فشار یک اتمسفر درجه حرارتی حدود ۶۰۰۰ درجه سانتیگراد (در بخار آهن) تا ۲۰۰۰۰ درجه سانتیگراد (برای قوس تنگستن) ایجاد می‌شود .
تجهیزات مورد نیاز در جوشکاری TIG
·

• • منبع قدرت (Power Source):

در فرایند جوشکاری TIG می‌توان از هر دو نوع مولد جریان برق : مستقیم (DC) و متناوب (AC) بهره جست. منابع قدرت عمدتا ترانسفورماتور – رکتیفایر و یا ژنراتور هستند .
·

• • سیلندر گاز محافظ : کپسول فلزی حاوی گاز محافظ است . فشار گاز داخل کپسول در هنگام پر بودن حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ bar می‌باشد.

·

• • رگولاتور و فلو متر:

برای کاستن از فشار خروجی گاز از کپسول و تنظیم شدت خروجی گاز محافظ از تورچ مورد استفاده قرار می‌گیرد.معمولا بین ۳ تا ۷ bar فشار خروجی از تورچ ، جوشکاری انجام می‌پذیرد .
·

• • شیلنگ و بستهای گاز:

برای هدایت گاز محافظ از سیلندر به تورچ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
·

• • تورچ جوشکاری :

تورچ جوشکاری در واقع جریان برق را که از رکتیفایر بوسیله کابل می‌آید را به الکترود تنگستن و گاز محافظ را به محدوده قوس و حوضچه مذاب هدایت می‌کند.تورچها عموما بوسیله آب و یا بوسیله هوا خنک می‌شوند. تورچهایی که کاربرد آنها در شدت جریانهای کم (زیر ۲۰۰ آمپر) و کوتاه مدت است ، بوسیله هوا و جریان گاز محافظ خنک می‌شوند.ولی تورچهایی که درجریانهای بالا و بلند مدت مورد استفاده قرار می‌گیرد ، سیستم خنک کننده آنها گردش آب می‌باشد زیرا به علت گرمای بسیار زیاد که در جوشکاری با آمپراژ بالا پدید می‌آید ، گاز محافظ به تنهایی قادر به خنک کردن تورچ نیست .
·

• • کابلهای اتصال

·

• • الکترود تنگستن :: الکترودهای تنگستن که در فرایندTIG به کار می‌روند ، در گروه الکترودهای

ذوب نشدنی قرار دارند و طبق استاندارد AWS A۵٫۱۲،ترکیب شیمیایی آنها به صورت زیر است :
·

• • EWP: الکترود تنگستن خالص
  • EWTH : الکترود تنگستن – توریم (حاوی ۱ تا ۲ درصد اکسید توریم یا توریا )
  • EWZR : الکترود تنگستن – زیر کونیم (حاوی ۰٫۱۵ تا ۰٫۴ درصد اکسید زیرکونیوم یا زیرکونیا)
  • EWLA-۱: الکترود تنگستن – لانتانیوم (حاوی ۱ درصد اکسید لانتیوم یا لانتیا)
  • EWCE-۲: الکترود تنگستن – سریم (حاوی ۲ درصد اکسید سریم یا سریا)

الکترودهای تنگستن معمولا در قطرهای ۰٫۲۵ تا ۶٫۳۵ میلیمتر و طول ۷۶ تا ۶۱۰ میلیمتر ساخته می‌شوند.الکترودهای تنگستن خالص نسبت به سایر الکترودها ارزانتر بوده ، ظرفیت حمل الکتریسیته کمتری می‌دارند ، عمر آنها کوتاهتر بوده و فقط قابل استفاده با جریان ACباشند.از این الکترودها در مواردی که حساسیت کار کمتر است استفاده می‌شود.اگر از الکترود تنگستن خالص در شدت جریانهای بالااستفاده شود امکان تحلیل رفتن تدریجی آن وجود دارد . الکترودهای تنگستن توریم دار ، ظرفیت حمل الکتریسیته بالاتری دارند و عمر آنها طولانی می‌باشد . شروع قوس با این الکترودها راحتتر بوده و ثبات قوس بیشتری ایجاد می‌کنند ( چون خروج الکترونهاراحتتر صورت می‌گیرد ). از این الکترودها غالبا در جریان DC استفاده می‌شود. الکترودهای زیر کونیوم دار بهترین نوع الکترود برای جوشکاری آلومینیوم و منیزیم هستند.این الکترودها تقریبا مزایای هر دو الکترود قبلی را دارا هستند . زمانی که از این الکترودها در جریان AC استفاده می‌شود ،پایداری قوس الکترودهای EWP در جریان AC ، به همراه ظرفیت حمل جریان و شروع قوس خوب در الکترودهای EWTH مشترکا فراهم می‌آید . الکترودهای تنگستن با رنگهای یک سر آنها طبق طبقه بندی زیر شناخته می‌شوند :
·

• • سبز : تنگستن خالص .........................AWS Classification: EWP
  • نارنجی : تنگستن با ۲ درصد سریم...........AWS Classification: EWCE-۲
  • سیاه : تنگستن با ۱ درصد لانتانیوم .......AWS Classification: EWLA-۱
  • زرد : تنگستن با ۱ درصد توریم ............AWS Classification: EWTH-۱
  • قرمز : تنگستن با ۲ درصد توریم ...........AWS Classification: EWTH-۲
  • قهوه‌ای : تنگستن با ۱ درصد زیر کونیوم...AWS Classification: EWZR-۱
  • خاکستری : غیر از عناصر بالا................. AWS Classification: EWG

در جوشکاری TIG انتخاب صحیح قطر الکترود ، بستگی کامل به شدت جریان و نوع جریان(AC or DC) خواهد داشت.
·

• • سیم جوش (Filer Metal):اکثر فلزات و آلیاژها را می‌توان با روش TIG جوشکاری نمود بنابراین

انتخاب سیم جوش یکی از عمده ترین مسائل می‌باشد .در زیر سیم جوشهای مختلف در فرایند TIG مطابق با استاندارد AWS طبقه بندی شده‌اند. برای هر گروه در AWS به طور کافی درباره طریقه کاربرد ،ترکیب شیمیایی ، نوع جریان و مقدار آن ، قطر سیم جوش و غیره داده شده‌است . طول سیم جوشها معمولا ۶۱ سانتی متر یا ۹۱ سانتی متر است و برای دستگاههای نیمه اتوماتیک و اتوماتیک به صورت کلافی موجود می‌باشد.

• طبقه بندی انواع سیم جوش مطابق استانداردAWS در فرایند TIG :
  
  • سیم جوش و الکترود مس و آلیاژهای مس ............... AWS Specification Number: A۵٫۷
  • برای فولادهای کرمی و کرم نیکلی مقاوم به خوردگی .. AWS Spesification Number: A۵٫۹
  • سیم جوشهای مخصوص آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم......AWS Specification Number: A۵٫۱۰
  • سیم جوشهایی که برای عملیات سطحی به کار می‌روند.. AWS Specification Number: A۵٫۱۳
  • سیم جوشهای مخصوص نیکل و آلیاژهای نیکل.............AWS Specification Number: A۵٫۱۴
  • سیم جوشهای مخصوص تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم.....AWS Specification Number: A۵٫۱۶
  • سیم جوش برای فولادهای کربنی .................. AWS Specification Number: A۵٫۱۸
  • سیم جوشهای مخصوص آلیاژهای منیزیم ..................AWS Specification Number: A۵٫۱۹
  • سیم جوشهای مخصوص آلیاژهای زیرکونیم ...............AWS Specification Number: A۵٫۲۴

عیوب متداول در جوشکاری TIG

• ناخالصی تنگستن (TungestanInclusion)

زمانی که از تکنیکهای نا مناسب جوشکاری استفاده شود احتمال حبس ذرات تنگستن در فلز جوش وجود دارد. علل اصلی بوجود آمدن این عیب عبارتند از:
·

• • تماس نوک الکترود تنگستن با حوضچه مذاب .
  • تماس سیم جوش با الکترود تنگستن داغ .
  • عبور شدت جریان بیش از اندازه از الکترود تنگستن .
  • آلوده شدن نوک الکترود از طریق جرقه‌های ساتع شده از حوضچه مذاب .
  • زیاد بودن طول موثر الکترود (فاصله نوک الکترود تا کولت) که موجب داغ شدن بیش از حد الکترود می‌شود.
  • ناکافی بودن دبی گاز محافظ یا وزش باد در محیط جوشکاری و در نتیجه اکسید شدن نوک الکترود .
  • نامر غوب بودن الکترود تنگستن .
  • استفاده از گاز محافظ نامناسب مانند آرگون + CO2

• عیوب ناشی از محافظت نامناسب گاز

عیوبی که در اثر محافظت ناقص گاز بوجود می‌آید عبارتند از : ناخالصی تنگستن – خلل وفرج(Porocity) -فیلمهای اکسیدی در نتیجه ذوب ناقص و حبس ناخالصیهای اکسیدی . کلیه عیوب فوق موجب کاهش خواص مکانیکی از جمله کاهش استحکام کششی و مقاومت به ضربه می‌شوند . برخی از علل بوجود آمدن Porocity در جوش عبارتند از :
·

• • کم بودن دبی گاز محافظ .
  • زیاد بودن بیش از اندازه گاز محافظ ، در نتیجه جریان گاز از حالت آرام یا لمینار به متلاطم یا توربولانس

تبدیل می‌شود .
·

• • وزش باد در محیط جوشکاری و اختلال در محافظت گاز .
  • کوچک بودن دهانه شعله پوش.(قطر شعله پوش باید حداقل 1.5 برابر پهنای سطح جوش باشد .)
  • زیاد بودن طول قوس یا زیاد بودن فاصله شعله پوش تا حوضچه مذاب .

• ناخالصیهای اکسیدی (OxideInclusion)

ناخالصیهای اکسیدی در بطن جوش ، محل تمرکز تنش بوده و موجب کاهش استحکام و مقاومت به ضربه جوش می‌شوند . در فرایند TIG قبل از شروع به جوشکاری باید لایه‌های اکسیدی را از روی محل اتصال و سیم جوش برطرف کرد . این امر مخصوصا در آلومینیوم و آلیاژهای آن به علت نقطه ذوب بالای اکسید آلومینیوم(2050c )از اهمیت ویژه‌ای بر خوردار است .
·

• • تمیز نبودن درز جوش ، وجود لایه‌های اکسید روی سیم جوش و عدم تمیز کاری بین پاسی .
  • خارج نمودن نوک داغ سیم جوش از محدوده حفاظتی گاز محافظ در هنگام جوشکاری .
  • اکسیداسیون از طرف ریشه جوش ( محافظت از ریشه جوش هنگام جوشکاری فلزات حساس مانند فولادهای زنگ نزن الزام است . ) یعنی از طرف پشت قطعه کار هم باید بوسیله گاز محافظ ، حفاظت شود .

• عدم ذوب (Lake Of Fusion)

برخی از علل عیوب کمبود ذوب عبارتند از :
·

• • کوچک بودن زاویه پخ قطعه کار که موجب عدم ذوب در ریشه اتصال می‌شود (Lack OfPoot Fusion)
  • زیاد بودن پاشنه جوش (Root Face) وایجاد عدم ذوب در ریشه اتصال .
  • کوچک بودن فاصله بین دو لبه در ریشه جوش که موجب عدم ذوب در ریشه اتصال می‌شود .
  • عدم ذوب کافی در دیواره‌های اتصال به علت سرعت جوشکاری بالا و عدم تمرکز قوس در مرکز اتصال .
  • نامناسب بودن توالی پاس های جوشکاری و ایجاد عدم ذوب بین پاسی (Lack Of InterRun Fusion)

منابع

• AmericanWelding Society
• سایت تخصصی جوشکاری

[ghasem motamedi]

جوشکاری پلاسما

جوشکاری پلاسما یکی از روش‌های جوشکاری است که در آن با کاربرد گازهای خنثی درجه حرارت به بالای ۲۰۰۰۰ هزار درجه سانتیگراد می‌رسد و و انرژی قوس بسیار متمرکز تر و پایدار تر از روش جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنیTIG است.
پلاسما به معنی گازیونیزه شده می‌باشد. به دلیل اینکه این گاز در این درجه حرارت و حالت از قانون گازها پیروی نمی‌کند، حالت چهارم وجود ماده به آن گفته می‌شود (جامد، مایع، گاز، پلاسما) چنانچه هوا یا گاز در قوس الکتریکی شرایط گذار به حالت پلاسما را بیابد قوس مربوط دارای انرژی حرارتی بسیار زیادی خواهد شد

فرآیندهای جوشکاری مقاومتی
در جوشکاری مقاومتی برای ایجاد آمیزش از فشار و گرما استفاده می‌شود. گرما به‌دلیل مقاومت الکتریکی قطعات کار و تماس آن‌ها در فصل مشترک به‌وجود می‌آید. پس از رسیدن قطعه به‌دمای ذوب و خمیری فشار برای آمیخته دو قطعه به‌کار می‌رود. در این روش فلز کاملاً ذوب نمی‌شود. گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات به‌دست می‌آید. روش‌های جوشکاری مقاومتی عبارت‌اند از:

• جوش نقطه‌ای
• درز جوشی
• جوش تکمه‌ای
• با استفاده از قالب

فرآیندهای جوشکاری حالت جامد
دسته‌ای از فرآیند‌های جوشکاری هستند که در آن‌ها عمل جوشکاری بدون ذوب‌شدن لبه‌ها انجام می‌شود. در واقع لبه‌های تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له می‌شوند. فرآیندهای این گروه عبارت‌اند از:

• جوشکاری اصطکاکی

در این روش به‌جای استفاده از انرژی الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیاز ذوب فلزات از انرژی مکانیکی استفاده می‌گردد. به‌این ترتیب که یکی از دو قطعه که با سرعت درحال دوران است به‌قطعهٔ دوم که ثابت نگه داشته‌شده تماس داده می‌شود. در اثر اصطکاک بین دو قطعه و تولید حرارت، محل تماس دو قطعه ذوب‌شده و لبه‌های تحت فشار با حرارت در همدیگر له می‌شوند.

• جوشکاری نفوذی
• جوشکاری با امواج مافوق صوت

جوشکاری با امواج مافوق صوت
جوشکاری اولتراسونیک جوشکاری اولتراسونیک روشي متداول و فراگير در كشورهاي پيشرفته و صنعتي براي جوشكاري عمدتا قطعات پلاستيكي و بعضا قطعات فلزات بوده و در دسته بندي روشهاي جوش كاري زير مجموعه روش جوشكاري با گرم كردن داخلي مكانيكي مي باشد. همچون ساير روشهاي جوشكاري مراحل پنجگانه جوشكاري در اينجا نيز وجود دارد: 1)آماده سازي سطح يا Surface Preparation شامل تميز كاري و براده برداري: وجود آلودگي و لبه هاي اضافي باعث افت كيفيت جوشكاري خواهد شد . 2) گرم كردن يا Heating: از انرژي امواج فراصوت با فركانس هاي بالا 20 تا 70 كيلوهرتز براي اين منظور استفاده مي گيرد . 3) فشردن يا Pressing: وقتي دو قطعه كار به قدر كافي گرم شوند بايد به يكديگر فشرده شوند. اين فشار با كمك سيستم پنوماتيك و هورن (شيپوره) دستگاههاي جوشكاري تامين مي شود . 4) آميزش بين مولكولي يا IntermolecularDiffusion: تماس دو قطعه كار گرم شده و در آستانه ذوب با يكديگر و فشار وارده بر آنها فرصت را براي آميزش مولكولهاي دو قطعه كار در يكديگر فراهم مي آورد . 5) خنك كردن يا Cooling: انجماد و سرد شدن محل جوشكاري آخرين مرحله بوده كه در اين مرحله پليمرهاي نيمه كريستالي ساختار كريستالي خود را و پليمرهاي آمورف نيز ساختار خاص خود را در قبل از عمليات جوشكاري به دست خواهند آورد . در اين مرحله تنشهاي پسماند و اعوجاج در قطعه كار محتمل است . در اين روش مراحل 2 و 3 و 4 تقريبا همزمان و در كسري از ثانيه صورت مي گيرد و قطعه كار بلافاصله سرد مي شود . موفقیت جوش به طراحی مناسب اجزا و مناسب بودن موادی که جوش داده می‌شوند بستگی دارد. از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است (کمتر از ۱ ثانیه) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می‌شود. برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است. با طراحی مناسب از این روش می‌توان در تولید انبوه استفاده کرد.
تجهیزات
یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است: یک منبع تغذیه، یک مبدل، یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر، یک وسیله هدايت امواج فراصوت به نام شیپوره (horn) منبع تغذیه فرکانس برق شهر ۵۰-۶۰ هرتز را به ۲۰-70 کیلو هرتز می‌رساند. این انرژی به مبدل می‌رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک موج الکتریک با فركانس بالا به ارتعاشات مكانيكي (امواج اولتراسونیک )با فركانس بالا تبدیل میشود. اغلب ماشین‌های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از ۲۰ کیلو هرتز کار می‌کنند و صدایی تولید می‌کنند که شبيه يك سوت بوده كه مي تواند براي اوپراتور در دراز مدت توليد مزاحمت و اذيت كند لذا توجه به ميزان دسي بل صداي اين دستگاهها بسيار مهم است . امروزه شركتهاي معتبر اروپايي هزينه هاي بسيار زيادي را صرف تحقيق و توسعه محصولات خود نموده اند تا علاوه بر افزايش راندمان و كيفيت جوشكاري دستگاههاي خود اين صداهاي مزاحم را در حد بسيار زيادي كاهش دهند.امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می‌کند و سپس در شیپوره (که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می‌شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد ناشي از جنبش مولكولي سطوح دو قطعه كار این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و به وجود آمدن شرايط جوشكاري می‌شود.
مزایا و محدودیتها
مزایای این روش عبارت‌اند از :
- راندمان بالا - تولید بالا با قیمت پایین (با توجه به سرعت زياد هر سيكل جوشكاري امكان افزايش توليدات به راحتي مهياست) - سهولت در اتوماسیون - سرعت جوش بالا - تمیز بودن آن
مهم‌ترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره (کمتر از ۲۵۰ میلی متر) است و در نتیجه طول جوشی که به وجود میآید کوچک است. موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک‌ها : - جوشکاری ساده یک اتصال - جاسازی یک قطعه در قطعه‌ای دیگر همراه با اتصال بین آن دو - جوش نقطه‌ای ورق‌ها و صفحات پلاستیکی - كاشت مغزي هاي فلزي در داخل قطعات پلاستيكي - دوخت پارچه‌ها و فيلمهاي با پايه پلاستيكي

صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد : - استفاده در صنعت الكتريك و الكترونيك - استفاده در صنعت بسته بندی - استفاده در صنعت اتومبیل سازی - استفاده در صنعت پزشکی و تجهيزات پزشكي - استفاده در صنعت اسباب بازی - صنایع مرتبط دیگر
--213.207.247.160 ‏۷ سپتامبر ۲۰۰۹، ساعت ۰۸:۰۱ (UTC)امير حسين حسامي - شركت مهندسي تصكو نماينده شركت رينكو آلتراسونيك سوئيس در ايران

[ghasem motamedi]

جوش گاز

جوش گاز.
گروه فرآیندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوب‌شدن توسط یک یا چند شعلهٔ گاز، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پرکننده یا بدون آن انجام می‌شود.
فرآیند جوشکاری با لیزر
در این روش از پرتوی لیزر برای جوشکاری استفاده می‌شود. در جوشکاری لیزری دانسیتهٔ انرژی فراهم‌شده، بسیار بیش‌تر از جوشکاری با قوس آرگون یا با مشعل‌های اکسی‌اسیتیلن است.
از لیزر‌های مختلفی مانند «لیزر گاز کربنیکی» (لیزر یاقوت) برای جوشکاری می‌توان استفاده کرد. ولی باید دقت کرد که انرژی پرتو، آن‌قدر زیاد نباشد که باعث تبخیر فلز شود.
فرآیند جوشکاری با اشعه الکترونی
کاربرد جریانی از الکترون‌ها است که با ولتاژ زیاد شتاب داده شده‌اند و به‌صورت باریکه‌ای متمرکز به‌عنوان منبع حرارتی جوشکاری به‌کار می‌روند. به‌دلیل دانسیتهٔ بالای انرژی در این پرتو، منطقه تفدیده بسیار باریک می‌باشد و جوشی با کیفیت مناسب به‌دست می‌آید. این فرآیند به‌عنوان اولین فرآیند جوشکاری به‌کاررفته برای ساخت بدنهٔ جنگنده‌ها استفاده شد.
الکترودهای جوشکاری
الکترود مفتولی فلزی است که دورتادور آن با مواد شیمیایی پوشش داده شده‌است. قطر الکترود عبارت است از قطر مغزی آن و جنس روپوش الکترود معمولاً از مقداری آهک، اکسید سدیم، سلولز، روتیل، آسپست، خاک رس و مقداری دیگر از مواد گوناگون تشکیل شده‌است.
الکترود معمولاً از دو نظر تقسیم‌بندی می‌گردند:

• تقسیم‌بندی الکترودها از نقطه‌نظر روپوش.
• تقسیم‌بندی الکترودها از نقطه‌نظر جنس مغزی.

کنترل کیفیت و بازرسی
طبق طبقه‌بندی استانداردهای مدیریت کیفیت (ایزو 9000)جوشکاری جزء فرآیندهای ویژه طبقه‌بندی شده‌است که این نشان‌دهندهٔ این است که برای کنترل کیفیت و تضمین کیفیت این فرآیند ویژه می‌باید پیش‌بینی‌های خاصی انجام داد. به‌همین دلیل از وسایل کالیبره‌شده و مطمئن می‌بایست استفاده گردد.
منابع

• ALTHOUSE, ANDEREW DANEL MODERN WELDING, 1976
• METAL HANDBOOK 8th EDITION VOL.۶ WELDING&BRAZING, 1987

[ghasem motamedi]

جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب از زمان جنگ جهانی دوم هنگامی که کشتی‌های خسارت دیده باید سریعاً در آب تعمیر می‌شدند به وجود آمد. بیرون آوردن کشتی برای تعمیر کردن آن، هم اکنون هم بسیار هزینه بر است و صرفه اقتصادی ندارد.
بسیاری از مردم جوشکاری زیر آب را بسیار عجیب می‌دانند، چون ماهیت جوشکاری را از آتش می‌دانند.
ولی جوشکاری ماهیت قوس الکتریکی دارد و روشن شدن آن زیر آب کار عجیبی نیست. برای جوشکاری در خشکی، هوا یونیده می‌شود و در آب، بخار آب یونیزه می‌شود.

انواع جوشکاری زیر آب
جوشکاری زیر آب به دو صورت انجام می‌شود:
1. جوشکاری خشک
2. جوشکاری مرطوب.
آثار منفی جوشکاری مرطوب عبارت‌اند از ترک خوردگی هیدروژنی، افت شدید دما که باعث تغییرات ساختاری و متالورژیکی می‌شود و همچنین اکسیژن با عناصر آلیاژی ترکیب می‌شود و اکسید این آلیاژها در آب حل می‌شوند. جوشکاری خشک در یک اتاقک در داخل آب انجام می‌گیرد و داخل اتاقک هوای فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس می‌کند. اتاقک‌ها را دو تکه می‌سازند و داخل آب، و روی قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل می‌کنند. یک لوله رابط بین کشتی و اتاقک است و وسایل مورد نیاز را به وسیله این لوله به اتاقک می‌فرستند. این روش برای اولین بار در آمریکا انجام گرفت اما چون بسیار پرهزینه و وقت گیر است دانشمندان سعی می‌کنند مشکلات جوشکاری مرطوب را حل کنند چون سریعتر و ارزانتر است. وسایل ایمنی همان وسایل ایمنی جوشکاری روی خشکی است بعلاوه تجهیزات غواصی.
جوشکاری زیر آب با صنعت نفت و گاز گره خورده‌است.
الکترودهای جوشکاری زیر آب
الكترودهاي مورد مصرف در جوشكاري قوسي زير آبي از انواع اصلاح شده الكترودهاي دستي معمولي هستند. سيستم كدگذاري خاصي براي اين الكترودها وجود ندارد و اغلب آنها بر اساس نام تجاري شناخته شده و بر اساس قابليت و سهولت استفاده براي جوشكاران كاربرد يافته اند. پرمصرف ترين اين الكترودها، الكترودهاي مورد مصرف براي فولادهاي كربني/منگنزي هستند. خواص مكانيكي جوش زيرآبي به شدت به عمق جوشكاري وابسته بوده و با افزايش عمق محل جوشكاري، اين خواص كاهش مي يابند. با افزايش عمق، فشار افزايش مي يابد. اين امر باعث ورود اكسيژن ناشي از تجزيه آب و افزايش مقدار آن و درنتيجه كاهش منگنز و سيليكون و افزايش كربن در حوضچه جوش و ايجاد تخلخل در جوش هنگام سرد شدن آن ميگردد. همچنين ممكن است مقدار هيدروژن افزايش يابد كه نتيجه آن ازدياد تخلخل و كاهش پايداري قوس است چرا كه در عمق هاي زياد بدليل پتانسيل يونيزاسيون بالاي هيدروژن، پايداري قوس كاهش ميابد. يكي ديگر از مشكلات قابل توجه در جوشكاري زيرآبي احتمال ايجاد تركهاي هيدروژني در اثر حضور آب و رطوبت ميباشد كه ريسك اين پديده نيز با افزايش عمق، افزايش مي يابد. اين موضوع در حالتي كه از الكترودهاي با روكش اسيدي استفاده ميشود از حساسيت بيشتري برخوردار است چراكه قابليت جذب رطوبت در اين نوع پوشش بيشتر بوده و هيدروژن تجزيه شده از اين رطوبت براحتي جذب فلز جوش مذاب ميگردد. به همين دليل در جوشكاري زيرآبي استفاده از الكترودهاي نوع روتيلي ترجيح داده ميشود. روكش اين الكترودها حاوي مواد مختلفي براي بهبود شرايط جوشكاري و خواص جوش ميباشد. بعنوان مثال فرومنگنز به منظور جذب اكسيژن و كاهش تخلخل و تيتانيوم و بور بدليل تشكيل ساختار فريت سوزني و بهبود خواص مكانيكي، به مواد پوشش الكترود افزوده ميگردد. همچنين گاهي نيكل به منظور بهبود چقرمگي به مواد پوشش افزوده ميشود. جوشكاري زيرآبي فولادهايي با استحكام بالاتر معمولا با استفاده از الكترودهاي زنگ نزن آستنيتي انجام ميگيرد تا احتمال ايجاد ترك هيدروژني كاهش يابد. اما در اين حالت بايد احتياطهاي لازم صورت گيرد تا از ايجاد ترك در ناحيه متاثر از حرارت (HAZ) پيشگيري شود. در الكترودهاي دستي معمولا بدليل كمتر بودن سرعت سوخت پوشش الكترود نسبت به ذوب مغزي آن، يك چاله در سر الكترود تشكيل ميگردد كه قوس، درون آن گودي كه از اطراف توسط فلاكس پوشش احاطه شده، ايجاد ميشود. اين پديده به حفاظت از ذرات مذاب جدا شده از الكترود و همچنين كنترل انتقال آنها كمك ميكند. چاله سر الكترود در بحث جوشكاري زيرآبي بسيار حائز اهميت است.ار آنجايي كه اين پديده باعث پايداري قوس و كنترل طول آن ميگردد، بدون حضور آن دستيابي به يك جوش زيرآبي قابل قبول و مناسب بسيار مشكل خواهد بود. بنابراين با استفاده از اين تكنيك جوشكاران ميتوانند حتي درصورت عدم وجود ديد كافي با وارد آوردن كمي فشار به الكترود، بدون نياز به كنترل طول قوس، با يك نرخ تغذيه ثابت جوشكاري را انجام دهند. يكي از وظايف پوشش الكترود توليد اتمسفر محافظ در اطراف حوضچه جوش است. در جوشكاري زيرآبي نيز اين پديده وجود دارد و بدليل وجود آب، از اهميت بسيار بالاتري برخوردار است. يكي از تفاوتهاي قوس زير آب با قوس در هوا ايجاد حبابهاي گاز در ناحيه قوس است. رفتار اين حبابها در جوشكاري زيرآبي از اهميت بالايي برخوردار است. اين حبابها علاوه بر ناپايدار كردن قوس ميتوانند باعث تلاطم حوضچه جوش نيز شوند.
شكل 1- محافظت حوضچه جوش در جوشكاري زيرآبي

با توجه به موارد مطرح شده، بايد تدابير ويژه اي در انتخاب مواد فلاكس پوشش الكترود توسط سازندگان اتخاذ گردد تا جوش حاصل از آنها كيفيت و خواص مورد نظر را تعبيه كند. بسته به خواص مورد نياز و نيز عمق آب، ممكن است الكترود خاصي بهترين نتيجه را ايجاد نمايد. براي تاييد كيفيت دستورالعمل و همچنين تاييد الكترودهاي مورد استفاده بايد آزمونهاي خاصي انجام شود. اين آزمونها در كد AWS D3.6 تشريح شده اند. مهمترين تفاوت ظاهري الكترودهاي دستي معمولي با الكترودهاي جوشكاري زيرآبي، پوشش ضد آب الكترودهاي زيرآبي است. الكترودهاي مورد مصرف در جوشكاري قوسي زيرآبي توسط يك موم يا پلاستيك ضد آب پوشش داده ميشوند تا فلاكس روكش الكترود را تا زمان مصرف از تماس با آب محافظت كرده و يا حداقل نفوذ رطوبت را محدود سازد. كيفيت اين پوشش بسيار مهم است. درصورتيكه پوشش ضد آب بطور يكپارچه سطح الكترود را نپوشانده باشد، آب از طريق درزهاي موجود درآن نفوذ كرده و باعث مرطوب شدن فلاكس الكترود و در نتيجه كاهش كيفيت جوش ميگردد. همچنين در جوشكاري در اعماق زياد بدليل بالا بودن فشار هيدروستاتيك، آب ميتواند از پوششهاي نامناسب عبور كرده و فلاكس الكترود را مرطوب نمايد. پوششهاي ضدآب علاوه بر موارد مطرح شده بايد بدون جاگذاشتن مواد مضر بسوزند و همچنين خللي در شرايط قوس و انتقال قطرات مذاب ايجاد ننمايند. نگهداري و محافظت از پوشش ضدآب اين الكترودها بايد به دقت صورت گيرد تا از آسيب رسيدن به آنها جلوگيري گردد. همچنين بدليل اهميت اين موضوع بايد روشهاي جابجايي و نگهداري الكترودها در زير آب در دستورالعمل جوش (WPS) قيد شده باشد. اين پوششها سرتاسر الكترود را فرا گرفته اند و امكان ايجاد اتصال الكتريكي نيز در اين حالت وجود ندارد. لذا براي برقرار گردن جريان و شروع جوشكاري، جوشكار بايد با فشردن دندانه هاي انبر جوشكاري بر روي انتهاي الكترود، خراشي در پوشش ايجاد نمايد. براي ايجاد قوس نيز بايد نوك الكترود را با فشار بر روي سطح بكشد تا پوشش آن ناحيه نيز برداشته شده و قوس برقرار گردد. سازندگان الكترود پيشرفت قابل ملاحظه اي در توسعه سيستمهاي ضد آب براي الكترودهاي جوشكاري زيرآبي داشته اند. جزئيات و اطلاعات اين سيستمها مختص سازندگان آنهاست، اما درهرحال نتيجه حاصل از مجموع تلاشهاي اين سازندگان، توليد نسل جديد از الكترودهاي جوشكاري زيرآبي با قابليت ايجاد جوش با كيفيت بالاتر بود. تعدادي از معروفترين اين الكترودها در جدول شماره 1 آورده شده كه براي جوشكاري در تمام وضعيتها كاربرد دارند. در صورت مناسب بودن دستورالعمل و تجهيزات، جوش حاصل از اين الكترودها داراي ظاهري خوب و خواص مكانيكي مناسب خواهد بود.
جدول شماره 1- ليست تعدادي از معرفترين الكترودهاي جوشكاري زيرآبي


در جوشكاري زيرآبي معمولا از جريان DCEN استفاده ميگردد كه باعث افزايش طول عمر انبر الكترود ميشود. البته اين انتخاب جنبه اقتصادي دارد و ممكن است در مواردي استفاده از جريان DCEP جوش با كيفيت بالاتري را ايجاد نمايد. درهر صورت بهترين حالت تنظيم جريان و ولتاژ استفاده از مقادير پيشنهادي سازنده ميباشد. جدول 2 جريان و ولتاژ پيشنهادي براي استفاده از الكترودهاي معرفي شده در جدول يك را تا عمق 50 پايي زير آب نشان ميدهد.
جدول 2- جريان و ولتاژ پيشنهادي براي جوشكاري تا عمق 50 پايي

منابع

• پایگاه اطلاع‌رسانی مهندسی ساخت و تولید ایران
• وبلاگ مهندسی جوش

[ghasem motamedi]

جوشکاری انفجاری

جوشکاری انفجاری (به انگلیسی: Explosion welding) فرایندی است که در آن ماده منفجره روی یک یا دو قطعه کار گذاشته شده و نیروی فشاری لازم جهت جوشکاری را تأمین می‌کند. موج ضربه‌ای که در اثر انفجار به وجود می‌آید، کلیه اکسیدها و آلودگی های سطحی را از بین می‌برد. این روش کاربرد گسترده‌ای در جوشکاری فلزات غیر همجنس و جوشکاری های زیر آب دارد.

ماهنامه صنعت جوش

وب‌گاه تخصصی مهندسی جوش

http://fa.wikipedia.org
بهسازی در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای
بنا به نیاز و شرایط كار، بهسازی و تغییراتی در نحوه جوشكاری نقطه‌ای ساده بعمل آمده است كه به چند نمونه آن در زیر اشاره می‌شود:

الف) جوش با الكترود چندتایی Multiple Electrode:

همانطور كه از نام آن استنباط می‌شود در این فرآیند از چندین الكترود استفاده می‌شود و همزمان چندین جوش نقطه‌ای بر روی كار انجام می‌گیرد. در این فرآیند از دو نوع طرح برای تامین انرژی استفاده می‌شود. مستقیم (موازی) و غیر مستقیم (سری). در سیستم مستقیم از یك ترانسفورماتور استفاده می‌شود كه مدار ثانویه بصورت های مختلف مطابق شكل می‌تواند چندین جوش را همزمان انجام دهد. در سیستم سری از تعدادی ترانسفورماتور استفاده می‌شود كه مطابق شكل با طرح های مختلف می‌تواند همزمان چندین نقطه جوش را بر روی كار بوجود آورد. مزیت روش دوم آنست كه می‌توان ولتاژ بالایی رادر موضع جوش بوجود آورد و یا برای ایجاد ولتاژ معین از ترانسفورماتورهای كوچكتری استفاده كرد. اما در مقابل باید شرایط ترانسفورماتورها و مقاومت ها در الكترودها و كیفیت سطوح كاملاً یكسان باشد تا خواص جوش هایی كه همزمان ایجاد شده مشابه باشد.

ب) جوش دكمه‌ای یا دیسكی Button or disk welding:

در جوشكاری ورق های سنگین و كلفت، به فشار و انرژی الكتریكی زیادی نیاز است، با استقرار قطعات كوچك فلزی بین سطح مشترك ورق ها، عبور جریان الكتریكی را موضعی تر كرده و سطح تماس را كاهش می‌دهند و با ذوب این دكمه‌ها دو ورق با انرژی الكتریكی و فشار كمتری به همدیگر متصل می‌شوند.

ج) جوش پل واره Bridge welding:

مطابق شكل از ورق های اضافی برای بالا بردن استحكام اتصال دو قطعه استفاده می‌شود.

د) جوش له كردنی Mash welding:


این روش درتولید شبكه‌های سیمی نظیر سبد یا محافظ های توری لامپ های مختلف یا اسكلت مفتولی برای بتن های مسلح و یا سیم به ورق نظیر چرخ های بعضی از انواع اتومبیل به میزان فراوان بكار گرفته می‌شود. سیم ها با طرح لازم بر روی فك ها با الكترودی كه به صورت مسطح با شكاف های پیش بینی شده قرار می‌گیرند و با یك فشار و پایین آوردن الكترود جریان الكتریكی از محل تماس سیم های روی هم قرار داده شده عبور كرده و بر اساس جوش مقاومتی ذوب موضعی در این محل ها بوجود آمده و پس از پایان عبور جریان الكتریكی عمل اتصال انجام می‌گیرد.


پارامتر های دستگاه٫ مؤثر بر جوش نقطه‌ای:

PRSO: مدت زمان بر حسب سیكل كه دو الكترود بر قطعه مماس گردند.

SQ: مدت زمانی است كه قطعه توسط دو الكترود به هم فشرده می‌شود تا نیروی وارده بر قطعه كار تثبیت گردد.

Weld1: مدت زمان انجام پبش‌جوش می‌باشد. مدت زمانی است كه جریان متناسب با Heat1 و یا Current1 از قطعه عبور می‌كند.

Cool: فاصله زمانی بین Weld1 و Weld2 است كه در آن دو سر الكترودها خنك می‌گردد.

Up Slope: مدت زمانی است كه طول می‌كشد جریان (Heat) از صفر به مقدار تعیین شده در Current2 (Heat2) برسد.

Weld2: مدت زمانی است كه جریان جوش اصلی از قطعه متناسب با Current2 و یا Heat2 از قطعه عبور می‌كند.

PU: تعداد تكرار جوش اصلی می‌باشد.

Down Slope: مدت زمانی است كه طول می‌كشد جریان از مقدار اصلی خود در Weld2 به مقدار صفر برسد.

Hold: مدت زمانی است كه دو قطعه بعد از پایان عمل جوش توسط دو الكترود به هم فشرده می‌شود.

Off: مدت زمانی است كه طول می‌كشد الكترودها از یكدیگر فاصله گرفته و به حالت اولیه خود باز گردند.

Heat: كه بر حسب درصد بیان می‌گردد و نشان دهنده درصد توان خروجی از ترانس می‌باشد.

Current: پارامتری بر حسب كیلو آمپر است كه مقدار جریان در پیش جوش و جوش اصلی را تعیین می‌كند.


تأثیر پارامترهای جوش بر كیفیت:

PRSO: این پارامترها بایستی به گونه‌ای تنظیم شود كه بعد از پایان زمان PRSO با تنظیم SQ دو الكترود به هم برسند، در غیر این صورت جرقه خواهیم داشت.

SQ: جهت تأمین نیروی مورد نیاز جوش بایستی این پارامتر به درستی تنظیم شود. با افزایش نیروی الكترودها، سطح تماس دو فلز در نقطه اعمال نیرو افزایش می‌یابد و افزایش سطح تماس منجر به كاهش مقاومت الكتریكی در نقطه تماس می‌شود.

نكته: زمان SQ بایستی به حدی باشد كه نیروی الكترودها قبل از زمان شروع Weld به یك حد ثابتی رسیده باشد. اگر مقدار SQ كم باشد، با پاشش مذاب یا جرقه مواجه خواهیم بود.

Weld1: این پارامتر مخصوصاً در مواردی كه ورق پوشش (Coating) داشته باشد و یا ضخامت ورق زیاد باشد، حائز اهمیت است.
در مورد ورق‌های پوشش دار، در صورتی كه Weld1 استفاده نشود، باعث جرقه و چسبیدن سره‌ها خواهد شد. در مورد ورق‌های با ضخامت زیاد، عدم استفاده از Weld1 موجب چسبیدن سره و عدم جوش مناسب می‌گردد.

Cool: در صورت عدم استفاده از Cool، مقاومت سطحی روی سره و ورق مقابل، مقاومت سطحی بین ورق‌ها قابل ملاحظه بوده و باعث تلفات بیشتر در ناحیه بین ورق و سره می‌شود كه نهایتاً موجب چسبیدن سره خواهد شد. در ضمن استحكام جوش مناسب نخواهد بود.

Up Slope: به منظور رسیدن به جوش‌های با كیفیت بالا استفاده می‌شود. در صورت اعمال جریان ناگهانی، ورق‌ها خواص اصلی خود را ازدست می‌دهند و استحكام مناسبی حاصل نخواهد شد. به همین دلیل از Up Slope استفاده می‌شود.

Weld2: در مورد اثر زمان جوش به نكات زیر می‌توان اشاره كرد:

در صورتی كه زمان Weld2 ازحد مورد نیاز بیشتر گردد، دمای ناحیه بین دو ورق از نقطه جوش بالاتر می‌رود و باعث پدید آمدن حباب‌های گاز در این ناحیه می‌شود كه درنتیجه موجب انفجار و پاشیدن ذرات فلز و یا جرقه زدن می‌شود.

در صورت زیاد بودن زمان Weld2 از حد مورد نیاز، عدسی جوش به سمت سطوح الكترود رشد كرده و باعث آسیب شدید به الكترودها می‌شود.

طبق رابطه Q = RTI2 تولید حرارت تابعی از جریان می‌باشد. به این معنی كه تغییر در میزان حرارت می‌تواند با تغییر جریان یا با تغییر زمان تأمین شود.

باید توجه داشت كه نمی‌توان در قبال افزایش جریان، زمان را خیلی كوتاه كرد. اولین اثر زمان ناكافی این است كه تولید حرارت سریع در سطوح تماس، باعث تولید جرقه، فرورفتگی و سوختگی سطح مخصوصاً سطوح الكترودها می‌شود.