جوشکاری

تاریخچه جوشکاری

چون احتیاجات بشر ، اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده است، لذا مثلاً از رومی‌های قدیم ، فردی به نام "پلینی" از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریم استفاده می‌کرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.


دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیم‌الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء می‌کنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش می‌دهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:

  • "برناندوز" روسی در 1886 ، قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
  • "موسیان" در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
  • "اسلاویانوف" الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بکار گرفت.
  • "ژول" در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
  • "لوشاتلیه در 1895 لولهاکسی‌استیلن__ را کشف و معرفی کرد.
  • "الیهو تامسون" آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.br>

چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند. مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را از یکدیگر مخفی نگه می‌دارند. در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه‌گذاری‌های عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت‌های انسانها در علوم هسته‌ای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.

 

گروههای مختلف جوشکاری

  1. لحیم کاری
  2. جوشکاری فشاری و پرسی
  3. جوشکاری ذوبی
  4. جوشکاری زرد

چون مواد و فلزات تشکیل‌دهنده و جوش‌دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟


آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.


تکرار می‌شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد.


گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند.

 

 

مشکلات و گرفتاریهای صنعت جوشکاری

جوشکاری در حقیقت ایجاد کارخانه ذوب آهن و فلزات در مساحتی حداکثر 2×2 متر و نقطه حساس جوشکاری چند سانتیمتر است، زیرا همان درجه حرارت کارخانه ذوب آهن در محل جوشکاری در یک نقطه ایجاد می‌گردد. مسلم است که چنین کار عظیمی احتیاج به ابتکار و تخصص و مواد و متخصص و وسائل مدرن دارد تا بتوان از این ذوب آهن چند سانتیمتری استفاده صحیح نمود                        .

شاید اضافه گوئی نباشد که در هیچیک از رشته‌های فنی تا این اندازه احتیاج به سرمایه‌گذاری و رعایت جوانب فنی و غیر فنی ضروری و لازم نباشد.

 

عوارض و سوانح ناشی از عوامل فیزیکی مربوط به جوشکاری

در موقع جوشکاری ، از عوامل فیزیکی مورد تاثیر یا حاصل از عمل جوشکاری ممکن است خطراتی متوجه جوشکار شود که در                                  :

  • دسته اول: برق گرفتگی
  • دسته دوم: سوختگی
  • دسته سوم: ورود اجسام خارجی به داخل چشم

را می‌توان نام برد.

برق گرفتگی و عوارض حاصل از تاثیرات جریان برق

مسلم است اگر نقصی در سیم‌کشی وسائل برقی که برای جوشکاری با برق بکار می‌روند، وجود داشته باشد یا جوشکار نکات ایمنی لازم مربوط به برق را مراعات ننماید، خطر برق‌گرفتگی برای او وجود خواهد داشت و چنانچه جوشکار در ارتفاع مشغول جوشکاری باشد، مخاطرات حاصله از سقوط و در نتیجه شوک - ضربه الکتریکی نیز بر ضایعات حاصل از برق‌گرفتگی افزوده خواهد شد                                     
نشانه‌های حاد و فوری برق‌گرفتگی از مور مور شدن و یا شوک خفیف تا شوک شدید و قطع تنفس و متزلزل شدن ضربان قلب و عاقبت به مرگ منجر می‌شود. هنگامی که برق‌گرفتگی ، ایجاد شوک نماید و شخص در ارتفاع مشغول کار است، خطر سقوط و افتادن از ارتفاع روی زمین و روی وسایل و ماشین و غیره ، باعث پیدا شدن جراحات شدید شده ، وضع مصدوم را وخیم خواهد ساخت. بنابراین پیشنهاد می‌شود حتی‌المقدور جوشکاری را در سطح پایین انجام داد                          .

شدت ضایعات و مخاطرات حاصل از برق‌گرفتگی ، بستگی به عوامل زیر دارند        :

  • نوع جریان برق: اصولاً در هر ولتاژی ، جریان برق متناوب AC ، خطرناکتر از جریان برق DC مستقیم می‌باشد و یا به عبارت دیگر ، خطر شوک الکتریکی در جریان متناوب بیشتر است. در حالیکه خطر سوختگی در جریان مستقیم نیز بیشتر است.
  • تاثیر ولتاژ: شدت شوک الکتریکی حاصل از برق گرفتگی ، بستگی به میزان ولتاژ برق مربوط به آن دارد و هرچه ولتاژ بیشتر باشد، شدت شوک حاصله بیشتر خواهد بود. در هر صورت ولتاژ بین 200 تا 250 ولت که ولتاژ معمولی برق شهر است، خطرناک بوده ، اغلب ضایعات شدید بوجود آورده ، ممکن است سبب مرگ شود.
  • شدت جریان: شدت جریان 15 تا 20 میلی‌آمپر با فرکانس HZ 50 ولتاژ بالا ممکن است باعث چسبیدن دست مصدوم به سیم برق شده ، مانع رهائی وی گردد. این امر ممکن است تا موقع رسیدن نجات‌دهنده ادامه یابد. در این جریان ممکن است ضایعات کشنده ای ایجاد شود.
  • فرکانس: در تواتر بین HZ 50 تا HZ 80 هرتز شوک یا ضربه الکتریکی ممکن است بوجود آید. ولی در فرکانس‌های بالا بین 30000 تا 100000 هرتز ، خطر کمتری وجود دارد، زیرا بوسیله پرتاب ، شخص را از منبع خطر دور می‌کند.
  • مقاومت بدن انسان: مقاومت بدن انسان بین 500 تا 50 متغیر است ( اهم ). هر چه مقاومت در سر راه تماس منبع الکتریک با بدن ( پوست خشک – ضخامت کف پا ) بیشتر باشد، خطر شوک وارده کمتر است و یا بالعکس.
  • مدت تماس: تماس برق با بدن در مدت زمان بین 1 تا 3 ثانیه ممکن است توقف قلب و فوت مصدوم را همراه داشته باشد. در هر صورت چنانچه شخصی دچار برق گرفتگی شود، از ضایعات و عوارض ذکر شده در بالا جان سالم بدر برد. معمولاً بهبود کامل می‌یابد و عوارض ، نادر می‌باشد.

 

مسائل مهم جوشکاری

تربیت متخصص و کاردان و کارشناس

 

جوشکاری ، یکی از رشته‌های پرهزینه در صنعت و آموزش ابتدائی و عالی است. انتخاب افراد و جوانان در هر سن و مدارج تحصیلی و کارخانه‌ای ، با داشتن قدرت تحمل کار با آتش ، قدرت تحمل خطرات و آموزش تخصصی به این جوانان بسیار مشکل است. زیرا سرمایه‌های عظیم آموزشی احتیاج دارد تا یک متخصص به تمام معنی یا یک مهندس جوشکار واقعی تربیت شود.

تهیه ماشین‌آلات مخصوص

تهیه ماشین‌آلات مدرن و مفصل جوشکاری احتیاج به بودجه‌های عظیم دارد تا بتوان از انواع ماشین‌آلات مدرن بهره‌گیری نمود، مخصوصاً در آموزش که باید همه جانبه باشد. بعضی اوقات تمام وسایل کارخانجات شهر و مراکز آموزشی ، کافی برای ارائه کل تخصص نمی‌باشن. و اشکال‌تراشی و نبودن بودجه و خرید و کمک به ساخت نیز گرفتاری دیگری است.

 

رعایت نکات ایمنی

رعایت نکات ایمنی و تخصصی ایمنی ، خود یکی دیگر از مشکلات عظیم جوشکاری است، بطوری‌که فرضاً انفجار یک کپسول مانند یک بمب می‌تواند جان صدها نفر را به خطر اندازد، در حالیکه مثلاً در کارگاه تراش و ریخته گری ،خطرها تا این حد بالا نیستند و کوچکترین بوی گاز ناشی از عدم اتصالات صحیح و اصولی ، ممکن است جان عده ای را به خطر اندازد. همان طوریکه تربیت متخصص ، احتیاج به بودجه‌های عظیم آموزشی برای خرید وسائل و کتب بطور همزمان دارد، هزینه های دیگر جوشکاری جهت جلوگیری از هر نوع انفجار و احتراق در کارگاهها و صدمه به بدن و چشم جوشکار و افراد حاضر در کارگاه می‌باشد.


بدین جهت جوشکاری را رشته ای پر خرج نام نهاده‌اند. مسلم است که این مخارج عظیم در استفاده از اتصالات جوش حذف خواهند شد. یعنی اینکه اتصالات پر خرج و مفصل پیچ و پرچ وقتی با جوشکاری جایگزین شوند، مخارج عظیم تشکیلات را در مدت کوتاهی تامین خواهند کرد.

 

هدف جوشکاری و برشکاری

بریدن قطعات ماشینی به ضخامتهای زیاد ، یکی از وظایف مهم برشکاری است. بطور کلی ، اتصال قطعات مختلف از یک نوع فلز یا انواع فلزات و آلیآژها و بالا بردن استحکام و سرعت عملیات و کاهش هزینه‌ها از مهمترین اهداف جوشکاری است.

ابزار مورد نیاز برای جوشکاری عبارتند از:

 

ماسک جوشکاری

جوش برق به علت جرقه قوی و اشعه ماوراء بنفش بشدت به چشم صدمه زده و چندین مرتبه نگاه کردن با چشم غیر مسلح کافی است که عوارض و درد چشم را به همراه داشته باشد. که می توان از کمپرس آب سرد و غیره استفاده کرد. شیشه های عینکی در جوشکاری برق شماره گذاری شده و بر طبق جدول بایستی انتخاب شوند و طوری باشند که به سختی بتوان دور یک چراغ را تشخیص داد وبه صورت انواع ماسک های دستی – صورتی و کلاهی ساخته شده اند. برای راحتی کارکردن و نیز کار در محلهای سخت انواع ماسک ها با تجهیزات مختلف استفاده می گردد.

 

عینک جوشکاری

نور شدیدی که به وسیله شعله اکسی استیلن تولید می شود چنانچه با چشم غیر مسلح به آنها نگاه کنیم سبب صدمه زدن به بافتهای چشم می گردد بنابراین باید همیشه یک عینک مناسب با شیشه رنگی که مورد تائید متخصص است به کار برد و مقدار تیرگی عینک باید طوری باشد که نور به اندازه لزوم جهت دیدن کار از آن عبور کند و چنانچه پس از برداشتن عینک از چشم نقاط سفیدی در حال جنب و جوش در برابر چشم دیده شوند. شیشه همه نورهای مضر را جذب نمی کند.

 

الکترود گیرو اتصال

اتصالات و الکترودگیرها نیز با ساختمانهای متفاوت طراحی گردیده اند و فنر الکترودگیر را نباید حرارت داد و بهتر است وقتی الکترود تا طول 5 سانتی متر باقیمانده آن را تعویض نمود که صدمه به انبر گران قیمت جوشکاری نزند            .
گیره های مختلف اتصال به میز، اتصال تمیز و صحیح برای عبور جریان یکی از موارد مهم در جوشکاری برق می باشد. در دنیای صنعتی فعلی مسئله وسائل اندازه گیری دقیق بسیار مهم می باشد و حتی وسائل اندازه گیری الکترونیکی ساخته شده اند. قبل از هر چیز بایستی جوشکار توجه کند که عدم دقتهای قدیمی را به کنار گذارده و هر طرح و ساخته وی بایستی – مقاوم متناسب با وضع درخواستی و با حداقل مواد گران مصرفی باشد.

 

دستکش ها و لباسهای حفاظتی جوشکاری

استفاده از دستکش و پیش بند چرمی در هر نوع جوش برق و گاز ضروری است و پیشنهاد می شود زیرا ذرات مذاب فلز بر روی بدن و سر و صورت جوشکار پرتاب شده و سبب سوختگی بدن می گردد. توجه نمائید بهیچ وجه در حین جوشکاری از لباسهای پشمی استفاده نکنید و نیز برای جلوگیری از صدمات جرقه در حین جوشکاری از کلاه جوشکاری یا ماسک کلاه دار جوشکاری استفاده می گردد که سر و صورت را در مقابل ضربات احتمالی حفظ می نماید.

 

چکش جوش

برای برطرف نمودن شلاکه (گل جوش) می باشد و برس برای تمیز نمودن سطح جوش از شلاکه جهت جوشکاری بعدی است.

 

دلر دستی و سنگ سنباده

وسائل مورد نیاز در کارگاههای جوشکاری – انتخاب صحیح و دقیق آنها یکی دیگر از مسائل است که در آموزش و در طرز کار و پیشرفت کار مهم می باشند. سنگ سنباده دستی و دلردستی از آن جمله می باشد                     .
دلرها و سنگ سنباده ها با طرحهای متفاوت و متعدد از طرف کارخانجات ساخته شده اند آنچه که درآموزش بیش از همه باید توجه کرد نکات ایمنی است.

 

جعبه مشعل و وسائل

جعبه مشعلهای جوشکاری معمولاً کلیه وسایل لازم برای جوشکاری را دارا می باشند. و مشعلهای جوشکاری را می توان به دسته بک سوار نمود و پیچ کرد و نیز در مواقع ضروری مشعل برش نیز به دسته بک سوار می شود – قرقره و بازو و سوزن برای تمیز نمودن معمولاً در این جعبه ها قرار دارد. شماره مشعل در قسمت سرمشعل حک شده است.

 

مشعل های جوشکاری

وظیفه مشعل تنظیم اختلاط گاز سوخت و اکسیژن به اندازه معین می باشد که آن را با سرعت کمی بیشتر از سرعت احتراق از دهانه خود خارج نماید.
مشعل ها بر دو نوع می باشند

  1. مشعل فشار مساوی
  2. مشعل انژکتوری یا فشار ضعیف

در مشعل انژکتوری اکسیژن با فشار 3 آتمسفر از سوراخهای ریز انژکتور مانند و دایره ای خارج شده و گاز سوخت را که در روزنه وجود دارد با خود بدرون محفظه اختلاط می کند و پس از مخلوط شدن به نسبت مساوی از سر مشعل خارج می شود که به مشعل فشار ضعیف یا انژکتوری معروف می باشد. در نوع دیگر مشعل فشار مساوی اکسیژن و گاز سوخت با فشار مساوی وارد محفظ اختلاط گردیده و با هم مختلط می شود و هر دستگاه چند لوله اختلاط کننده با سر مشعل مربوطه دارد که از استیلن موجود در لوله های فشار قوی استفاده میگردد و با تعویض سر مشعل شعله های مختلف ایجاد می نمایند در روی لوله های اختلاط قطر ورقهای فولادی از 3/0 تا 30 میلیمتر و فشار گاز نوشته شده است و برای جوش دادن ورق فولادی به ضخامت 1 میلیمتردر هر ساعت حدود 100 لیتر اکسیژن و 100 لیتر نیز استیلن مصرف می گردد که در شرایط مساوی با هم مخلوط شده اند.


درموقع کار با مشعل جوشکاری باید به نکات مخصوص دقت شود:

برای پاک کردن سر مشعل از سوهان استفاده نکنید و اکثراً این کار را در کارگاهها انجام می دهند. این عمل سبب خواهد شد که سوارخ آن گشاد شود و بهتر است با تکه ای چرم پاک کنید و برای بازکردن قطعات مشعل از آچار مخصوص استفاده نمائید و انبردست به کار نبرید و سعی شود که سرمشعل سرد به مشعل گرم نپیچانید و لوله های اختلاط را عوض نکنید هر گاه اختلاط در کار مشعل روی داد فوراً شعله را خاموش نموده و علت آن را پیدا کنید.


سوراخهای مشعل را باید با سوزن مخصوص همان شماره پاک کنید و از وسائل دیگر استفاده نکنید. بازکردن و بستن شیر مشعل باید کاملاً آهسته انجام گیرد و موقع روشن و خاموش کردن اول شیر استیلن و سپس شیر اکسیژن را باز کنید و مشعل روشن را هرگز روی زمین قرار ندهید. از زدن روغن با مشعل کاملاً جلوگیری کنید و هرگز روغن نزنید و برای بازکردن یاچرب کاری از کف صابون یا گلیسیرین استفاده نمائید.
چنانچه سرعت خروج مخلوط استیلن و اکسیژن از سر مشعل کمتر از سرعت احتراق آن باشد شعله بداخل مشعل پس می زند و در این حال بایستی مقدار هر دو گاز را زیاد کنید به رعایت نکات فوق کاملاً توجه فرمائید که باعث خطرات جانی نشود.

 

رگلاتور

به طوری که قبلاً ذکر شد فشار گاز در کپسول اکسیژن 150 آتمسفر و در کپسول آستیلن 15 آتمسفر می باشد و جوشکاری با این فشارهای زیاد امکان پذیر نیست. بدین جهت بایستی فشار کپسول را کاهش داده و به فشار گاز تبدیل نمود فشار گاز با بزرگی و کوچکی سرمشعلی که برای جوشکاری به کار می رود تغییر می کند و مقدار آن معمولا برای اکسیژن 5/0 الی 4 اتمسفر و برای آستیلن 2/0 الی 1 آتمسفر می باشد فشار گاز در تمام مدت جوشکاری ثابت و یکسان می باشد . عمل کاهش و تنظیم فشار گاز کپسولها به وسیله رگلاتور انجام می گیرد بنابراین رگلاتور دو وظیفه دارد:

  1. فشار گاز داخل کپسول را به فشار کار تبدیل می نماید.
  2. فشار کاررا همیشه ثابت نگه می دارد.

رگلاتور از لحاظ ساختمان مکانیکی بر دو نوع است                          :
الف – رگلاتور انژکتوری                                      
ب – رگلاتور سوپاپی                     

رگلاتورهای انژکتوری بیشتر متداول بوده که بدنه آن از برنج ساخته شده و به وسیله مهره ای به سوپاپ کپسول و دیگری برای نشان دادن فشار کار می باشد و به وسیله پیچ به بدنه وصل شده است داخل رگلاتور از چند فنر و یک دیافراگم و انژکتور تشکیل شده است اگر پیچ تنظیم فشار در جهت عقربه های ساعت پیچانده شود فشار کار و در نتیجه مدار گاز زیاد می گردد و اگر گاز مصرف نگردد جریان آن به خودی خود قطع می گردد و هم چنین فشار کپسول هر مقدار باشد رگلاتور وظیفه خود را به نحو احسن انجام می دهد.

فنرهای رگلاتور از بهترین فولاد و دیافراگم آن از برنز فسفردار و یا از ورقه های نازک فولادی و یا از لاستیک و انژکتور آن از برنز و نشیمن انژکتور از کائوچو یا از فیبر ساخته می شود رگلاتور سوپاپی نیز اصول کار آن مانند رگلاتور پستانکی می باشد با این تفاوت که به جای پستانک (انژکتور) سوپاپ به کار رفته است اجزا مختلف این رگلاتور نیز مانند رگلاتور انژکتوری می باشد و میله سوپاپ آن از فولاد بسیار عالی ساخته شده است.


رگلاتور ها از لحاظ دفعات کاهش فشار به دو نوع تقسیم می شوند:

  1. رگلاتور یک مرحله ای که فشار کپسول را در دو مرحله به فشار مطلوب تبدیل می نماید.
  2. رگلاتور دو مرحله ای که فشار کپسول در دو مرحله به فشار مطلوب تبدیل می گردد.

مرحله اول معمولاً مرحله ثابت است یعنی فشار گاز در محفظه رگلاتور به وسیله دیافراگم غیر قابل تنظیم به مقدار ثابت و معین کاهش می یابد این فشار ثابت اکسیژن 5 اتمسفر و برای آستیلن 3 آتمسفر است. با استفاده از رگلاتور دو مرحله ای نوسان فشار گاز به کلی از بین می رود . هر رگلاتوری با وسیله اطمینانی مجهز شده است که دیافراگم و سایر اجزاء آن را در مقابل آسیبهای وارده و خرابی محافظت می نماید. وسیله اطمینان معمولاً پولکی است که به محافظ فشار ضعیف رگلاتور متصل است و در فشار بین 6 و 15 آتمسفر که کمتر از فشار ترکیدن دیافراگم است ترکیده و گاز را به هوای آزاد هدایت می نماید. مهره اتصال رگلاتور اکسیژن راست گرد و مهره اتصال رگلاتور گاز استیلن چپ گرد می باشند.

فشار سنج ها

یکی از حساس ترین قسمتهای جوشکاری دستگاههای فشار سنج برای اکسیژن و هیدروژن می باشد در انواع مختلف فشار سنجها برای اکسیژن- استیلن و سایر گازها پیش بینی شده اند که در روی کپسولها نصب می گردند.


فشار گاز استیلن در مخازن حداکثر تا 30Kp/cm2 مربع و فشار مصرف تا 5Kp/cm2 حداکثر می باشد ولی معمولاً با فشار خیلی کمتر مخزن و حدود 5/1 تا 3 کیلو پوند بر سانتی متر مربع استیلن کار می شود.

/ 0 نظر / 7 بازدید