جوشکاری بوسیله یfws

[M.A.A.H.R]

این نوع جوشکاری(Palasma Arc Welding )در زمره جوشکاری های قوسی قرار دارد که در آن قوس بین الکترود تنگستن و قطعه کار برقرار می شود .
روش جوشکاری قوس پلاسما هر فلز قابل جوش دادن را جوش خواهد داد. روش جوشکاری PAW یا همان قوس پلاسما شباهت بسیار زیادی به روش GTAW دارد. در این روش از یک نگهدارنده الکترود استفاده شده است که یک الکترود جنس پرمنگنات تگنستن ، یک پرکننده یکنواخت میله ای و از یک سیم که در روش GTAW کاربرد دارد و یک گازمحافظ بدون جنبش یکنواخت استفاده می شود.
روش برشکاری قوس پلاسما، تقریباً مشابه فرایند جوشکاری است ، البته با چند تفاوت در برش شعله ای و محل طراحی آن و همچنین ولتاژ جریان بیشتری را مصرف می کند.
تفاوت اساسی بین PAW , GTAW تا حدی کم است که کاربران نگران هستند زیرا شکل نگهدارنده الکترود نازل و شکل پلاسمای قوس به شدت از این تفاوت تبعیت می کند روش پلاسمای TIG یک قوس پلاسمای باز دارد. پلاسمای جوشکاری و برشکاری مجهز دارای قوس پلاسمای محصور می باشد که معنای آن این است که شما طول قوس بلندتری در روش PAW نسبت به روش GTAW خواهید داشت همچنین قوس PAW دارای شکل استوانه ای تری نسبت به شکل زنگوله ای GTAW است و زمانی که با آن کار می کنید متوجه می شوید. آن روش که قوس PAW می باشد با تمرکز قوس عمل می کند.
مشابه TIG ، پلاسمای جوشکاری و شعله برشکاری متناسب با خواص منبع تغذیه متداول آن می باشد . تغذیه متداول برای روش PAW توسط به کارگیری یک جعبه کنترل که شروع قوس را نشان میدهد ، گازها و آب با سیستم خنک کننده با آب از میان سایر مواد عبور می کنند. PAC علاوه بر نیاز اساسی به منبع تغذیه باید یک مدار باز با ولتاژ خیلی بالا و توانمند برای تولید جریان الکتریکی بالا نسبت به منبع تغذیه TIG استفاده کند.

چگونگی کارکرد PAW
PAW به این علت به این نام لقب گرفته است که قوس پلاسمای متراکم تر ، مقدار زیادی غلیظ تر و خیلی بیشتر گرم تر نسبت به قوس های الکتریکی متداول گازهای محافظ فرایند جوشکاری از قبیل MIG , TIG می باشد. دمای قوس حدود 21000 درجه فارنهایت یعنی 11650 درجه سلیسوس است که در PAW و مشعل قوس الکتریکی متداول نیست.


دونوع از قوس ها

مشعل قوس تنها با استفاده از پلاسمای تغییر شکل و جوشکاری فلزات با گازهای محافظ شروع به تولید قوس کرده است . پس استفاده از HF شروع به تولید قوس الکتریکی می کند، فقط مشابه TIG و یک شعله قوس بین دو الکترود گسستنی و مشعل نازل یا بین الکترود و قطعات ایجاد می شود. تفاوت چیزهایی فراتر از یک خلاصه درباره آن خواهیم گفت.
قوس الکتریکی به عنوان یک قوس الکتریکی انتقال نیافته شروع به کار می کند. که دارای یک شعله مشهود در آن طرف انتهای نازل و نگهدارنده الکترود است. مشعل وقتی به منظور اتصال توسط یک عمل روش شده است ، در سرتاسر کارها اتصال برقرار می کند.
یک مسیر باریک ارتباطی توسط گازهای یونیزه شده که در جوشکاری قوسی بکار می رود. به طور کامل انتقال یافته اند و در مقابل قطعه کار قرار گرفته اند.
مزایای جوشکاری پلاسما
در این نوع مزیت های بسیار روشن وجود دارد که PAW دارای اتصال قوی تری نسبت به GTAW است.
پلاسمای قوس بهبود یافته پلاسمای مستقیم وچگالی به شما کنترل آسان تر گرمای ورودی جهت کار بدون نگرانی در مورد آن را فراهم میکند.
جوشکاری "great stand off distane" مشکلات کمتری از جهت حداکثر جریان بریا مشعل در روش TIG برای شما ایجاد می کند.
اندازه حفره جوشکاری ،تأثیر زیادی بر حساسیت کمتر در تغییر در طول قوس دارد. پلاسمای جوشکاری حتی برای حرکت دادن های متغیر که ناشی از حرکات است می باشد جای بیشتری دارد به این معنا که شما در این جوشکاری یکنواختی بیشتری نسبت به جوش های TIG خواهید داشت .
شما دسترسی آسان تری جهت تغذیه میله پرکننده یا سیم و مشعل دستی "greater stand off distance" در PAW نسبت به روشی GTAW خواهید داشت "stand off distance"معمولاً از حدود 16/3 تا 2/1 اینچ از نازل تا قطعه کار می باشد.
همچنین شما می توانید قطر ضخیم تری از میله پرکننده یا سیم با حداقل خطر آسودگی فلز جوش یا الکترود تنگستن استفاده کنید خصوصاً این مطلب درباره جوش دادن فولادهای زنگ نزن، آلومینیوم و تیتانیوم در کارهای حساس که در انرژی هسته ای ، لوله کشی مواد شیمیایی و هوا فضا کاربرد دارند بارز است .
چون که پلاسمای قوس داغ تر از پلاسمای قوس GTAW است . سرعت جوشکاری بالاتر است و ناحیه تحت تأثیر کنار فلز جوش که منجمد می شود بسیار باریک است.





________________________________________

جو شکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW)
نویسنده : محسن جمالی - ساعت ۱:٥٢ ‎ق.ظ روز جمعه ۱۸ امرداد ۱۳۸٧
جوشکاری حالت جامد، fsw، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، twi


مقدمه
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اولین بار برای آلیاژهای AL ابداع گشت و یک روش جوش کاری حالت جامد است . چون روش های جوشکاری فعلی برای جوش دادن آلیاژهای آلومینیوم که در هوا فضا کاربرد دارند، کفایت نمی کند . آلومینیوم های سری 2xxx و 7xxx را به عنوان آلومینیوم های غیر قابل جوش می شناسند ، به خاطر ساختار میکروسکوپی ضعیف و خلل و فرج های که در منطقه FZ باقی می ماند و خواص منطقه جوش با فلز پایه قابل مقایسه نیست . بعضی آلومینیوم ها قابلیت جوشکاری دارند ولی در عوض با اکسیدهای سطحی مشکل بزرگی دارند که بر طرف کردن آن نیز گران می باشد . مجموع این عوامل دست به دست هم داد که در سال 1991 The welding institute (TWI) روش FSW را اختراع کرد.(Friction Stir Welding)

ایده اصلی جوشکاری اصطکاکی بسیار ساده می باشد. یک وسیله دوّار مصرف نشدنی (یک پین ویژه همراه با دندانه) را در نظر بگیرید. دو فلزی را که می خواهند جوش بدهند در کنار هم محکم قرار می دهند و پین وارد خط اتصال این دو فلز می شود و همراه با چرخش ، طول خط اتصال را طی می کند. پین دو عمل اصلی را انجام می دهد:
•• گرم کردن قطعه توسط اصطکاک
• حرکت دادن مواد به منظور اتصال
گرما به کمک اصطکاک بین پین و قطعه کار و تغییر فرم پلاستیک قطعه به دست می آید. حرارت متمرکز شده باعث نرم شدن مواد اطراف پین و به همراه حرکت دوار پین، باعث حرکت مواد از جلوی پین به عقب پین می گردد و بر اثر این پروسه اتصال در حالت جامد اتفاق می افتد به علت ساختار هندسی پین ، موادی که در اطراف پین حرکت می کنند به خوبی با یکدیگر ترکیب می شوند . در جوشکاری FSW مواد در گرمای بالا تغییر شکل زیادی می دهند و ساختار نهایی ، دانه های کریستالی هم محور و خوبی دارد و همچنین دارای خواص مکانیکی مطلوبی است.
مزایای جوشکاری FSW
FSW به عنوان مهم ترین پیشرفت در اتصال فلزات در دهه ی اخیر مطرح بوده است و تکنولوژی "سبز" است که بازده انرژی بالا دارد و در مقام مقایسه با سایر روش های جوشکاری متداول ، FSW انرژی بسیار کمتری مصرف می کند و هیچ گاز محافظ یا سرباره ای استفاده نمی شود به همین علت دوست محیط زیست نامیده می شود و اتصال شامل هیچگونه فلز پر کننده ای نمی باشد و همچنین هر نوع آلومینیومی بدون دلواپسی از سازش پذیری ساختارش می توان به کار برد و هر نوع آلومینیومی و کامپوزیتی می توانند به یکدیگر با سهولت وصل شوند و در مقایسه با روش جوش کاری اصطکاکی قدیمی ، که معمولا بر روی قطعات قرینه و کوچک که می چرخیدند و فشار داده می شدند تا جوش بخورند ، جوش کاری اصطکاکی فعلی در انواع مختلف اتصالات مانند اتصال زیر، اتصال لب به لب ، اتصال T و اتصالات فیلت به کار می رود.
اخیرا به وسیله Mishra روش FSP) Friction Stir Process) ابداع شده است به عنوان وسیله ای که ساختار میکروسکوپی را اصلاح می کند و بر پایه قوانین FSW بنا شده است برای مثال میزان ابر پلاستیکی در نرخ تنش های بالا در AL7075 مشاهده شده است ، علاوه بر این از FSP برای تولید سطح کامپوزیتی روی آلومینیوم و هموژن کردن پودرهای آلومینیوم و اصلاح ساختار کامپوزیتهای فلزی و بهبود خواص در آلیاژهای ریخته گری کاربرد دارد.
پارامتر های جوشکاری
در جوشکاری FSW دو پارامتر بسیار مهم وجود دارد:
1-سرعت چرخش پین (w, rpm) ساعت گرد و یا غیر ساعت گرد بدون آن .
2-سرعتی که پین خط اتصال را طی می کند (v, mm/min) .
حرکت گردش پین موجب به جنبش درآمدن و مخلوط شدن مواد به دور پین می شود و این کار باعث حرکت مواد از جلوی پین به عقب پین می شود. سرعت چرخش بالاتر پین موجب تولید دمای بالاتر می شود زیرا همان گونه که قبلاً گفته شد موجب گرمای اصطکاکی بیشتر و مخلوط شدن و جنبش شدیدتر مواد می شود و در نتیجه گرمای بیشتری تولید می کند هر چند گرمای تولیدی توسط میزان جفت شدن سطح ابزار (سطح Shoulder) با قطعه کار کنترل می شود.
بنابراین، با افزایش سرعت چرخش پین نبایستی انتظار داشت که گرمای تولیدی نیز به طور یکنواخت افزایش یابد با وجود این که ضریب اصطکاک در سطح با افزایش سرعت چرخش پین تغییر می کند علاوه بر سرعت چرخش پین و سرعت انتقال آن بر روی قطعه، زاویه بین پین و قطعه نیز دارای اهمیت می باشد. یک خمش (زاویه) مناسب بین پین و قطعه کار در حین پیمودن مرز جوشکاری موجب می شود که مطمئن شویم Shoulder مواد حرکت داده شده را می پوشاند (مانع از ائتلاف حرارت می شود) به کمک دندانه های پین و حرکت موثر مواد از جلوی پین به پشت پین.
و همچنین عمق نفوذ پین درون قطعه کار (که اصطلاحاً target depth گفته می شود) برای بدست آوردن جوشی بی نقص با سطح Shoulder صیقلی، پارامتری حائز اهمیت است. عمق نفوذ توسط طول پین تعیین می گردد. هنگامی که عمق نفوذ بسیار کم باشد و Shoulder با سطح در تماس نباشد. بنابراین، بر اثر چرخش، مواد به صورت موثر نمی توانند از جلوی پین به عقب پین حرکت کنند در نتیجه جوش با کانالهای داخلی و یا سطحی شیار دار حاصل می شود و هنگامی که عمق نفوذ بسیار زیاد باشد. موجب فرورفتن Shoulder درون قطعه کار و ایجاد flash (گرمایی یا جرقه زدن) بیش از حد می شود و در این مورد، یک جوش کاملاً مقعر بدست می آید که موجب نازکی موضعی ورق های جوش داده می شود و بایستی اشاره کرد که به لطف پیشرفت در طراحی Shoulder، Shoulder های ساخته شده که همواره زاویه خمش آنها با سطح صفر می باشد [همواره عمود بر سطح هستند] که این Shoulder ها در جوشکاری سطوح منحنی شکل کاربرد دارند.
پیش گرم کردن و یا سرد کردن می تواند برای بعضی از جوش کاری های FSW مهم باشد.
برای موادی با دمای ذوب بالا مانند فولاد و تیتانیم یا مواد با ضریب رسانایی حرارتی بالا مانند مس، گرمای تولید شده به کمک اصطکاک و جنبش برای بدست آوردن موادی نرم و پلاستیکی شده در اطراف پین کافی نمی باشد. و در این صورت بدست آوردن جوش بی نقص بسیار مشکل است. دراین مواد پیش گرم کردن و یا استفاده از منبع گرمایی
خارجی به material flow و افزایش process window [قابلیت جوش کاری فلزات] کمک می کند و در طرف دیگر، موادی با دمای ذوب پایین مانند آلومینیوم و منگنز هستند که سرد کردن آنها موجب کاهش رشد دانه ها و انحلال تنش های پس ماند می شود.

پیشرفتهای جوشکاری FWS
امروزه باتوجه استفاده گسترده از این روش جوشکاری در دنیا پیشرفتهای گسترده ای در آن به وقوع پیوسته است از جمله استفاده از سیستمهای رباتیک برای انجام این نوع جوشکاری که سرعت انجام این نوع جوشکاری را بالا برده است. کاربرد جدید دیگر از این نوع جوشکاری در صنایع خودرو سازی است که امروزه از این نوع جوشکاری در این صنایع استفاده گسترده می شود .