جوشکاری در مهندسی مواد

[ghasem motamedi]

جوشکاری سرب

در این نوعجوشکاریبیشتر از گازهیدروژنواکسیژناستفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار راقبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاببسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیاردشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.
جوشکاری مس با گاز

بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری بااکسیژناست( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً میتوان جوشکاریمسرا با قوس الکتریک یا جوش برقنیز انجام داد.

ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برایجوشکاریآماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و درصورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارتمسزیادتر است باید مقدارآمپررا قدری بیشترگرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیمجوشکاریرا انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانندجوشکاریفولاداست. طولقوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد، برای جوشکاریمسمی توان از الکترودهایذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس وقلعوفسفرساخته شده اند وگاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده میکنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر درحدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنهکار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس راجوش داد و معمولاً از برعکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تاتولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم وبا سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتریکافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آنچکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.
خطرات جوشکاری

در موقعجوشکاریاز عوامل فیزیکی مورد تاثیر یا حاصله از عمل جوشکاری ممکن است خطراتی متوجه جوشکارشود که در:

دسته اولبرقگرفتگی

دسته دومسوختگی

و دسته سوم ورود اجسام خارجی به داخل چشم

را می توان نام برد.
برق گرفتگی و عوارض حاصل از تاثیرات جریان برق

مسلم است اگر نقصی در سیمکشی وسائل برقی که برای جوشکاری با برق به کار می روند وجود داشته باشد یا جوشکارنکات ایمنی لازم مربوط به برق را مراعات ننماید خطر برق گرفتگی برای او وجود خواهدداشت و چنانچه جوشکار در ارتفاع مشغولجوشکاریباشد، مخاطرات حاصله از سقوط و در نتیجه شوک (ضربه الکتریکی) نیز بر ضایعات حاصل ازبرق گرفتگی افزوده خواهد شد. نشانه های حاد و فوری برق گرفتگی از مور مور شدن و یاشوک خفیف تا شوک شدید و قطع تنفس و متزلزل شدن ضربان قلب و عاقیت به مرگ منجر میشود.

هنگامی که برق گرفتگی ایجاد شوک نماید و شخص در ارتفاع مشغول کار استخطر سقوط و افتادن از ارتفاع روی زمین و روی وسایل و ماشین و غیره باعث پیدا شدنجراحات شدید شده و وضع مصدوم را وخیم خواهد ساخت.بنابراین پیشنهاد می شود حتیالمقدورجوشکاریرا در سطح پایین انجام داد.

شدت ضایعات و مخاطرات حاصل از برق گرفتگی بستگیبه عوامل زیر دارند:

الف) نوعجریان برق: اصولاً در هرولتاژیدر جریانبرق متناوب AC خطرناکتر از جریان برق DC مستقیم می باشد و یا به عبارت دیگر خطر شوکالکتریکی در جریان متناوب بیشتر است.

در حالی که خطر سوختگی در جریانمستقیم نیز بیشتر است.

ب) تاثیر ولتاژ : شدت شوک الکتریکی حاصل از برقگرفتگی بستگی به میزان ولتاژ برق مربوطه دارد و هرچه ولتاژ بیشتر باشد شدت شوکحاصله بیشتر خواهد بود. در هر صورت ولتاژ بین 200 تا 250 ولت که ولتاژ معمولی برقشهر است خطرناک بوده اغلب ضایعات شدید به وجود آورده و ممکن است سبب مرگ شود.

ج) شدت جریان : شدت جریان 15 تا 20 میلیآمپربا فرکانس HZ 50 ولتاژ بالا ممکن است باعث چسبیدن دست مصدوم به سیمبرقشده و مانع رهائی ویگردد. و این امر تا موقع رسیدن نجات دهنده ادامه یابد در این جریان ممکن است ضایعاتکشنده ای ایجاد شود.

د) فرکانس : در تواتر بین HZ 50 تا HZ 80 هرتز شوک یا ضربه الکتریکی ممکن است به وجود آید. ولیدر فرکانسهای بالا بین 30000 تا 100000 هرتز خطر کمتری وجود دارد زیرا به وسیلهپرتاب، شخص را از منبع خطر دور می کند.

هـ) مقاومت بدن انسان : مقاومت بدنانسان بین 500 تا 50 متغیر است ( = اهم ) هر چه مقاومت در سر راه تماس منبع الکتریکبا بدن ( پوست خشک – ضخامت کف پا – بیشتر باشد خطر شوک وارده کمتر است و یا بالعکس . )

د- مدت تماس : تماس برق با بدن در مدت زمان بین 1 تا 3 ثانیه ممکن استتوقف قلب و فوت مصدوم را همراه داشته باشد، در هر صورت چنانچه شخصی دچار برق گرفتگیشد از ضایعات و عوارض ذکر شده در بالا جان سالم بدر برد. معمولاً بهبود کامل مییابد و عوارض دیررس نادر می باشد.
آزمایش جوشکاری مخازن تحت فشار
برای آزمایشدرزهای جوشداده شده مخازن تحت فشار مقداریگچ روی درزهای جوشکاری شده می مالند و پس از آنکه خشک شد آن را به وسیله هوا یا گازاکسید کربن که غیر قابل احتراقند تحت فشار قرار می دهند هر جا که گچ پوسته از رویدرز کنده شد، ترک وجود دارد. این آزمایش را می توان با کفصابونهم انجامداد. کف صابون محل ترکها یا شکافهای نازک را به صورت حبابهائی نشان می دهد. گاهیمخازن را از مایعاتی نظیر آب پر می کنند و تا حدی که مخزن باید فشار را تحمل کند بهوسیله پمپ آن را تحت فشار قرار می دهند و ایجاد رطوبت در اطراف گرده جوش نشان دهندهمحل ترک یا خلل و فرج می باشد.
آزمایش جوشکاری به روش اشعه

قطعه جوش داده را مقابلاشعهایکس X قرار داده و پشت محل جوش داده شده را کاغذ عکاسی قرار می دهند (مانندعکسبرداری های طبی) در موقع عبور اشعه از محل جوش چنانچه ترک یادرزوجود داشته باشد رویکاغذحساسعکاسیکاملاًمشخص می شود زیرا اشعه X از غالب اشیاء عبور می نماید. برای این منظور دستگاهی مفصلپیش بینی شده است که یک نمونه آن در کارگاهجوشکاریدانشگاه فنی و مهندسی تهران پارس مشغول کار بود و مخارج زیاد و عملکرد صحیح دارد ومعمولاً مراکز آزمایش به وسیله اشعه ایکس در هر شهر وجود دارد و قطعات را برایآزمایش به آن مرکز رادیولوژیفلزاتمی فرستند .

در موقع کار بادستگاه اشعه X خطراتمحافظتیدر برابر تشعشات اشعه وجود دارد که بایستی با مراجعه به دستور العملهای دقیق محافظت در برابر تشعشع عمل نمود. آزمایش به وسیله اشعه X بسیار دقیق بودهولی چنانچه مراکزی وجود نداشته باشد دسترسی به آن مشکل است.

[ghasem motamedi]

آزمایش جوشکاری مخازن تحت فشار

برای آزمایشدرزهای جوشداده شده مخازن تحت فشار مقداریگچ روی درزهای جوشکاری شده می مالند و پس از آنکه خشک شد آن را به وسیله هوا یا گازاکسید کربن که غیر قابل احتراقند تحت فشار قرار می دهند هر جا که گچ پوسته از رویدرز کنده شد، ترک وجود دارد. این آزمایش را می توان با کفصابونهم انجامداد. کف صابون محل ترکها یا شکافهای نازک را به صورت حبابهائی نشان می دهد. گاهیمخازن را از مایعاتی نظیر آب پر می کنند و تا حدی که مخزن باید فشار را تحمل کند بهوسیله پمپ آن را تحت فشار قرار می دهند و ایجاد رطوبت در اطراف گرده جوش نشان دهندهمحل ترک یا خلل و فرج می باشد.
آزمایش مغناطیسی جوش

براده یا پودرآهنرا با پارافین مخلوط کردهروی گرده جوش می مالند. قطعه کار را در یک حوزه مغناطیسی قوی قرار می دهند. چنانچهسطح جوش ترک خوردگی داشته باشد ذرات ریز براده های آهن در لبه های ترک جمع شده ومانند تارموئی سیاه به چشم می خورند.

گاهی از پودرهای مخصوص برای آزمایشمغناطیسی استفاده می کنند. باید دقت کرد که سطح جوش کاملاً صاف و تمیز باشد تا ازآزمایش نتیجه خوب به دست آید.

روش دیگر آزمایش مغناطیسی این است که موم راتوسطکاغذمومی روی کار مالیده و براده های آهنرا روی کار می پاشند. مغناطیس را به آن نزدیک کرده تمرکز براده های آهن محل ترک یاتفاله محبوس شده را نشان می دهد.

مزیت این روش نسبت به روشهای قبل این استکه سطح کار احتیاج به صاف کردن گرده جوش ندارد. آزمایش مغناطیسی فقط ترکهای سطحی رانشان می دهد و برای فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند استفاده می شود.
آزمایش به وسیله نفوذ مایعات در درز جوش

این روش برای ترکهای زیر سطحی که به چشم نمی آیند مورد استفاده قرار می گیرد. رویدرز جوش را با قلم مو آغشته به مایع رنگینی که خاصیت نفوذ زیادی داشته باشد، مینمایند. این مایع حتی در ترکهای خیلی ریز و سطوح متخلخل نیز نفوذ می کند.

مدتی قطعه مورد آزمایش را به حال خود می گذارند تا مایع در تمام سوراخها وترکهای گرده جوش خوب نفوذ کند. بعداً اضافه مایع را پاک می کنند، چنانچه گرد یا گچرا روی سطح بپاشیم ترکها و سوارخها بهتر دیده می شوند. ضمناً چون مایع قابلیت نفوذخوبی دارد از ترکها و سوراخها نفوذ کرده و نقاطی را در طرف دیگر جوش نشان می دهد. این آزمایش را می توان برای تمامفلزاتانجام داد.
آزمایش قیاسی جوش
قبل از شروع به عملجوشکاریمی توان نمونه ای را با مقدار آمپر و سرعت جوشکاری مشخص و الکترود مناسب جوشکارینمود و آن را به طور دقیق آزمایش کرده و با جوشکاری قطعه اصلی مقایسه می نمائیم. درموقع مقایسه باید نفوذ ریشه جوش، ارتفاع قوس الکتریکی و صاف و زنجیره ای بودن جوشرا در نظر گرفت.
اگر جوشکاری در شرایط صحیح انجام نشود گرده جوش دارای مقاومتکافی نبوده و شکننده می شود. با خم نمودن گرده جوش مقدار نرمی و مقاومت قطعه جوش رابه طور تقریب تعیین می نمائیم.

در صورتی که نتوان قطعه جوش داده شده را جدانمود می توان آزمایش را با قطعه ای با همان مشخصات انجام داد . قطعه کار را به گیرهبسته و با اهرم آن را خم می کنیم تا اولین ترک در جوش به وجود آید چنانچه مقاومتجوش با مقاومت قطعه کار یکسان باشد قطعه روی خود خم می شود . در این حالجوشکاریخوب انجام شده است . گاهی نمونه جوش را در دستگاه کشش قرار داده و به وسیله نیروییکه به آن وارد می شود مقاومت دقیق کشش جوش را تعیین می کنند.
آزمایش قیاسی جوش
قبل از شروع به عملجوشکاریمی توان نمونه ای را با مقدار آمپر و سرعت جوشکاری مشخص و الکترود مناسب جوشکارینمود و آن را به طور دقیق آزمایش کرده و با جوشکاری قطعه اصلی مقایسه می نمائیم. درموقع مقایسه باید نفوذ ریشه جوش، ارتفاع قوس الکتریکی و صاف و زنجیره ای بودن جوشرا در نظر گرفت.
اگر جوشکاری در شرایط صحیح انجام نشود گرده جوش دارای مقاومتکافی نبوده و شکننده می شود. با خم نمودن گرده جوش مقدار نرمی و مقاومت قطعه جوش رابه طور تقریب تعیین می نمائیم.

در صورتی که نتوان قطعه جوش داده شده را جدانمود می توان آزمایش را با قطعه ای با همان مشخصات انجام داد . قطعه کار را به گیرهبسته و با اهرم آن را خم می کنیم تا اولین ترک در جوش به وجود آید چنانچه مقاومتجوش با مقاومت قطعه کار یکسان باشد قطعه روی خود خم می شود . در این حالجوشکاریخوب انجام شده است . گاهی نمونه جوش را در دستگاه کشش قرار داده و به وسیله نیروییکه به آن وارد می شود مقاومت دقیق کشش جوش را تعیین می کنند.
روکشی فلزات

قطعات ماشین آلات پس از مدتی کار شکستگی های مختصر یا سائیدگی های کمی پیدا مینمایند به طوری که نمی توان با آنها کارکرد یا تولرانس لازم برای کار را ندارند وچنانچه به کار گرفته شوند سبب صدمات بیشتر به ماشین آلات شده و چنانچه دور ریختهشوند از نظراقتصادیتهیه آنها مقرون به صرفه نمی باشد لذا می توان با سیستم پا شش فلزات قشر نازکی درروی آنها ایجاد نمود که مانع لق خوردن شده یا شکستگی حاصله را تصحیح نماید- دستگاههای مختلفی برای پا شش فلزات در صنایع مدرن وجود دارد.
فلز پاشی


رشته جدیدی ازجوشکاریکه به تازگی متداول شده پاشیدنفلزاتمذاب مایع روی سطوح قطعات فلزی است ازاین شیوه جدید جوشکاری که بنام فلزپاشی معروف شده است می توان برای مرمت سطوحفرسوده و اصلاح قطعات ماشین که اندازه آنها کوچک شده (مثلاً میل لنگ های موتورهایاحتراق داخلی) و نیز برای پوشانیدن سطوح اشیاء با هر نوع فلز و بمنظور محافظت یاتزئین از آنها استفاده کرد نحوه عمل بدین ترتیب است که سیمی از جنس فلزی که بایدپاشیده شود بتدریج از مقابل شعله می گذرد و در اثر گرمای آن ذوب شده و بحالت مایعدر می آید و در همین حال بوسیله هوای فشرده شده روی قطعه کار پاشیده می شود عبورسیم از برابر شعله بطور خودکار انجام می گیرد تا جریان مداوم و ثابتی از بخار فلزایجاد شود. برای ایجاد حرکت خودکار سیم جوش از موتور هوائی کوچکی استفاده می کنند.

سرب و آلیاژهای سرب – روی و آلیاژهایروی – مس – قلع – آلومینیومکادمیوم – نیکل – نقره – فلز موئل – برنزفسفری را می توان فلزپاشی نمود.
طریقه فلزپاشی

سطح کاری را که می خواهند فلزپاشی کنند باید با دقت بسیارتمیز نموده و اندکی رویه آن را خش سازند و برای اینکار بهتر است از پاشیدن جریان شناستفاده نمود. باید مراقبت کرد که مواد خارجی بکار نچسبد.

در موقع تمیزکردن اشیاء به وسیله شن باید آنها را در اطاقک مخصوصی که برای این منظور ساخته شدهدارای بادبزنهای تهویه بزرگ است قرار دهند.

کارگر باید دستکش بدست کند ونقاب مخصوص تنفس در حین انجام کار بصورت بزند هوائی که در طپانچه شن پاش مصرف میشود باید خشک و فاقد ذرات روغن باشد و برای این امر سر راه جریان هوا خشک کنی وصافی مخصوص قرار می دهند.
موفقیت در عمل فلزپاشی بمیزان قابل ملاحظه ای بهتنظیم مشعل فلزپاشی بستگی دارد و لازم است تنظیم های زیر صورت گیرد.
1. تنظیم مقدار گازی که از احتراق شعله ایجاد می شود.
2. تنظیم سرعت ورود سیم بداخل محفظه مشعل
3. تنظیم فاصله مشعل از سطحی که باید فلزپاشی شود. مقدار این فاصله در کیفیت محصولتمام شده تأثیر بسیار دارد.
در نتیجه آزمایش میکروسکپی وشیمیاییمعلوم شده استکه سطح فلزپاشی شده خشن و اکسید فلزی آن از فلزاتریختگریو یا نورد شده بیشتر است. اما دوامو استحکام آنها باندازه ای که انواع مختلف میل لنگ ها و سایر سطوح فرسوده که با اینشیوه تمیز و اصلاح گشته اند به اندازه حالتی که نو بوده اند مقاومت کرده اند.
مشخصات دستگاه فلزپاشی از نظر گازهای گرم کننده و هوا


در مشعل فلزپاشباید فشار استلین و اکسیژن تقریباً یک آتمسفر و فشار هوا در حدود 4 تا 5/4 آتمسفرباشد. با این مشعل باید سیمی به قطر 5/1 میلمیتر را بکار برد.
مشعل های فلزپاشیبزرگتری که بنام «مغون» معروف است سریعتر کار می کند. در این مشعلها فشار استلینتقریباً Alo 1/75 و فشار اکسیژن Ato 1/85 و فشار هوا در حدود 6 آتمسفر است مشعلاخیر در هر ساعت تقریباً 7/1 متر مکعباکسیژنو 7/1 متر مکعب هوای فشرده مصرف می کند. قطر الکترود این مشعل 5/2 میلیمتر است.

بهای فلزپاشی اشیاء از روی مساحت سطح فلزپاشی شده ی آنها محاسبه می گردد.

معمولاً ضخامت قشر فلز پاشیده شده روی سطح کار در حدود 3/0 تا 4/0 میلیمتراست اما چنانچه بخواهند رویه فلز پاشی شده را بعداً پرداخت و صیقلی کنند باید ضخامتقشر فلزی که روی آن پاشیده می شود به 75/0 میلیمتر برسد.

ضریب بهره درفلزپاشی سطوح هموار تقریباً 100% و در سطوح منحنی 75% است یعنی اگر سطح کار هموارباشد تمام فلز خارج شده از مشعل فلز پاشی روی آن می چسبد ولی اگر سطح دارای انحناءباشد احتمالاً 75% از فلز پاشیده شده روی آن خواهد چسبید.
مقدار فلزی که در مدتیکساعت بوسیله مشعل متوسط پاشیده می شود بنوع آن بستگی دارد مثلاً فولاد ضد زنگ رابا سرعت 1 کیلوگرم در هر ساعت ولی برنز را با سرعت 2 کیلو گرم در ساعت می توانفلزپاشی کرد.
روکشی سخت فلزات به وسیله الکترود

برای استفاده بیشتر از ابزار و وسائلفنی روی قطعات را با الکترودهای مخصوص روکش می دهند که با این عمل می توان سطوح ولبه های سائیده شده را تعمیر نموده و مجدداً مورد مصرف قرار داد.
انواع روکش سخت


انواع روکش نسبت به نوع مصرف قطعات متفاوت است. مثلاًروکش قطعاتی که در مقابل سایش قرار می گیرند در برابر سایش مقاوم می باشند. گاهیروکش در مقابل ضربه باید مقاومت داشته باشد(مانند لبه های تیز قطعات مختلف و نیزنوک دستگاههای مخصوص خاک برداری) که در این حالت فلز باید در مقابل ترک برداشتن یاله شدن شکل خود را از دست ندهد.
الکترودهای روکش سخت بسته به موارد استفاده آنها به دو گروه تقسیم می شوند:

1. الکترود هائی که در مقابل سایش مقاوم هستند.
بعضی از این نوعالکترودها به صورت پودر می باشند که با روانساز مخلوط شده اند و با این نوعالکترودها می توان با قوس برق و یا الکترود ذغالی و دستگاه مخصوص جوش داد.
1. الکترودهائی که در مقابل ضربه مقاوم هستند . روکش با این الکترودها مشکل نیست واستحکام زیادی در مقابل ضربه از خود نشان می دهد.
سطح خارجی با اینروکشها خیلی سخت می شود . و در صورتی که فلز روکش شده نرم باشد امکان شکستن روکشبسیار کم است ولی اگر فلز سخت باشد روکش زود می شکند.
روکش سخت برای ابزارهایسنگ شکنی، زنجیرها و تیغهای تراشنده به کار می رود.
الکترودهای زنگ نزن در بعضیمواقع برای روکش سخت قطعاتی که بایستی در مقابل ضربه مقاومت داشته باشند به کاربرده می شود این روکش در برابرخوردگیمقاوم است.

[miaad]

سلام
موضوع و محتوی مطالب واقعا عالیه
ولی اگر منابع مطالب عنوان بشه بهتره
خیلی ممنون

[فرزاد عبدی]

سلام با تشکر از مقالاتت