دانلود تحقیق جوشکاری(بریزینگ)

امروزه بریزینگ بعنوان یکی از روشهای موثر در اتصال فلزات مختلف ‘ در سطح وسیعی توسط مهندسا ن مورد تحقیق وبرسی قرار گرفته است.
نتیجه عملی آن گسترش انواع روشهای بریزینگ ‘ انواع فیلر متالها ‘ انواع فلاکسها و بکارگیری
آنها در توسعه فرایند بریزینگ در اتصال فلزات مختلف بوده است .
ازجمله فلزاتی که کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله صنایع نظامی و غذایی دارد
خانواده فولادهای زنگ نزن می باشد که در نتیجه ساخت ابزارها و وسایل مختلف در این زمینه‌ها نیاز به فرایند ها ی اتصال بوجود خواهد آمد .
اهمیت موضوع فوق و در این مورد پایین بودن سطح مطالعات ‘ در کشور ما سبب شد تا
موضوع پروژه فارغ التحصیلی خود را به "بریزینگ فولادها ی زنگ نزن" اختصاص دهم .
در این پروژه به ارایه راهکارها یی در زمینه انواع روشهای بریزینگ‘ وبریزینگ انواع فولادهای زنگ نزن پرداخته شده است.
در پایان بر خود لازم می دانم تا از زحمات تمامی اساتید و بویژه استاد راهنما ‘مهنس والفی
که در به ثمر رسیدن این پروژه مرا یاری نموده اند کما ل تشکر وقدردانی را داشته باشم.
اصول بریزینگ
١.١ تعریف بریزینگ:
بریزینگ فرآیند اتصالی است که درآن فلزات جامد بافاصلهء بسیار کم توسط یک فلزمایع که
دردمای بالای C’450 ذوب می شود به یکدیگر متصل می شوند.

یک اتصال بریز محکم‘ معمولا" زمانی حاصل می شود که انتخاب آلیاژ فیلرمتال مناسب باشد
‘ سطح فلز پایه تمیز باشد ودرهنگام اعمال حرارت وجریان یافتن فیلرمتال مذاب نیز ‘ تمیز باقی
بماند وطرح اتصال مناسبی انتخاب شود .

همانند سایر فرآیندهای اتصال ‘ بریزینگ نیز یک ترتیب عملی گسترده ای رادر برمی گیرد .

بریزینگ توسط انجمن مهندسین پذیرفته شده است وهم اکنون به موفقیتها وشرایط پایا‘ بایک
زمینه جذاب رسیده است.
این شرایط در نتیجه عوامل زیر حاصل شده است :
• توسعه انواع فیلرمتالهای بریزینگ
• قابل دسترس بودن فرمها واشکال جدید فیلرمتالها
• گسترش استفاده ازبریزینگ کوره ای تحت خلاء ‘ گاز خنثی یا گاز فعال
٢.

١قواعد فیزیکی :
جریان موینگی یک پدیده فیزیکی غالبی است که عمل برزینگ وقتی سطوح اتصال توسط فیلرمتال ذوب شده خیس می شوند بخوبی ومطمئن صورت می گیرد.

فاصله اتصال باید مناسب درنظر گرفته شود تا اجازه دهد عمل موینگی وامتزاج بطور موثری
انجام پذیرد .

اساسا" موینگی حاصل جذب نسبی مولکولهای مایع نسبت بهم ونسبت به مولکولهای جامد است .

درحالت واقعی ‘ خصوصیات جریان فیلرمتال متاثر ازشرایط دینامیکی است که شامل سیالیت ‘ ویسکوزیته ‘فشاربخار ‘ جاذبه و بویژه تاثیرات عکس العملهای متالوژِیکی بین فیلرمتال وفلزپایه می باشد .هنگامی که محل اتصال بخوبی طراحی شده باشد جذب موینگی به تنهایی‘ سبب جریان یافتن فیلرمتال بداخل درز اتصال می شود وهیچگونه خلل وفرجی تحت اتمسفر محافظ پدید نمی آید .

جذب موینگی یک نیروی فیزیکی است که برعکس العمل بین مایع وسطوح جامد درنواحی محدود وکوچک غلبه می کند .

شاید بتوان پدیده خیس کنندگی را با مثال زیر بهتر توضیح داد.اگر جامدی در وان که حاوی یک سیال است غوطه ور سازیم و خیس کنندگی اتفاق بیفتد ‘پس از آنکه انرا خارج می کنیم یک لایه نازک و پیوسته ای از مایع روی سطح جامد قرار می گیرد (شکل شماره 1-1 ).

شکل1-1:شماتیکی از اصول حاکم بر جذب مویینگی
.a زمانی که لوله داخل آب قرار داده شده است.
مایع داخل ظرف جیوه است.

b

طبق اصول فنی نیروی چسبندگی بین جامد ومایع بیشتر از نیروی کشش سطحی مایع است.
عملا" در رابطه با بریزینگ ‘ پدیده خیس کنندگی است که بجای آنکه فیلر متال مایع روی سطح جامد بغلتد سبب می شود به درون فلز پایه حرکت کند.

نشان داده شده است که خیس کنندگی عملا" بستگی به آلیاژ فلز پایه وفیلرمتال بریزینگ دارد.به عنوان مثال سرب باآهن تشکیل آلیاژ نمی دهد وآنرا خیس نمی کند.

در عوض قلع آهن را خیس میکند وبا آن تشکیل آلیاژ می دهدومی توان لحیم کاری قلع – سرب را انجام داد.

بطور تجربی مشاهده شده است که وقتی مایعات روی سطح جامد قرار می گیرند آنرا بطور کامل خیس نمی کنند .

بلکه مانند یک قطره باقی می ماند که یک زاویه تماس مشخصی بین فازهای مایع وجامد می سازد .
این وضعیت درشکل شماره ( 1-2 ) نمایش داده شده است.

شکل1-2اثر انرژی سطحی بر روی قطرات شکل 1-3: جهت فلشها نشانگر جهت انرژی سطحی سیستم است a:زمانی که زاویه تماس بزرگتر از 90 است ‘در این حالت هیچ خیس کنندگی وجود ندارد.

b:زاویه تماس کوچکتر از 90 ‘خیس کنندگی حاصل میشود معادله یانگ و دوپر (معادله1) نشان دهنده تغییرات انرژی آزاد سطحی ‘‘به همراه تغییرات کوچک در سطح جامد پوشیده شده است.

بنابراین: (معادله 1 ): در صورتیکه : : انرژی سطحی بین مایع و بخار : انرژی سطحی مایع وجامد :انرژی سطحی جامد وبخار (معدله 2) (معدله 3) (معدله 4) (معدله 5) درمعادله 4 و 5 دیده می شود که وقتی بزرگتر است از مقدار نیز از90 بیشترمی شود وهمان طور که درشکل 2 دیده می شود قطرات مایع بسمت کروی شدن تمایل پیدا می کنند.

دراین حالت کمترین میزان خیس کنند گی وجود دارد .وبالعکس زمانی که زاویه کوچکتر از90 است قطرات مایع پهن تر می شوند ومیزان‌خیس کنندگی جامد افزایش می یابد ( در صفر درجه رادیان ) بیشترین میزان خیس کنندگی‌وجود دارد .

این موضوع نشان دهندهء اهمیت انرژی سطحی دربریزینگ است .

اگرفیلرمتال بریزینگ‌بخواهد یک اتصال خوبی را شکل دهد باید بتواند ماده ء جامد راخیس کند .

تعادل انرژی سطحی باید به گونه ای باشد که زاویهء تماس تراز90 باشد .

معادلهء انرژی نشان می دهد که اگر کمتر از90 باشد ( آنگاه باید بیشتراز باشد .

این موضوع درجدول شماره یک نشان داده شده است که درآن زاویه تماس چندفلز مایع برروی برلیم دردماهای آزمایشی مختلف تحت اتمسفر آرگن وخلاء آمده است .

جدول 1-1:زاویه تماسی که چند فلز مایع مختلف روی فلزبریلیم در اتمسفر آرگن وخلا میسازند.

اگرچه درطول دورهء زمانی تست تغیرات کوچک درزاویه مورد توجه قرار گرفت ‘ اما بطورکلی باافزایش زمان دردمای آزمایش زاویهء تماس کاهش می یافت .

باانجام چند آزمایش ازمواد مختلف برروی برلیم مشخص شد که دربعضی ازفلزات مایع که باید برلیم راخیس کند.

این عمل اتفاق نمی افتد .

این مشکل بسیار پیچیده تر ازآن است که درمرحلهء اول به نظر می‌رسد .

براساس آخرین مطالعات درژاپن وامریکا نشان داده است که تاثیرات ناشی ازعکس العملهای بین فلز پایه وفیلر متال‘ برروی خیس کنندگی نیترید سیلیکون ( ) وفیلرمتالهای فعالی که تیتانیم به آنها اضافه شده است .

همان طور که بانوع ترکیبات لایه انفعالی فرق می کند باضخامت وسا ختار متالوژی نیزلایه انفعالی نیزفرق می کند .

می توان گفت که خیس کنندگی عبارتست ازتوانایی فیلرمتال مذاب درچسبیدن به سطح فلز جامد وایجادیک باند قوی ازفلز هنگامی که به زیردمای ذوب می رسد .

خیس کنندگی خاصیت طبیعی فیلرمتال نیست بلکه تابعی است ازفعالیت بین فلزاتی که باید بهم متصل شوند .

مدرک مهمی وجود دارد که نشان می دهد اگرخیس کنندگی بخواهد بخوبی انجام پذیرد فلز ذوب شده باید قادر باشد درمقداری ازفلزی که روی آن جریان می یابد حل شود ویاباآن بصورت آلیاژی درآید.

خیس کنندگی به تنهایی‘ یکی ازعوامل فرآیند بریزینگ است .

عامل دیگری که بروی خیس کنندگی موثراست تمیزی سطحی است که می خواهد خیس شود .

لایه های اکسیدی ‘ گریس ‘ کثیفی ‘ وسایرآلودگی ها مانع ازخیس شدن وگسترده شدن می شوند.

وازتماس مناسب بین فیلرمتال وفلزپایه ممانعت بعمل می آورند .

یکی ازوظایف فلاکس برداشتن ودور کردن لایهء اکسیدی ازمنطقه اتصال ودرنتیجه تمیز کردن فلز پایه است .

خیس کنندگی مناسب وگسترده شدن فیلرمتال مذاب برروی فلز پایه ازملزومات بریزیگ است زیرا مکانیک مورد نیاز فرآیند‘ آنست که فیلرمتال بطور یکنواخت وپیوسته وسریع در درز اتصال جریان یابد .

اگر موقعیت فضای موئینگی باعث بهبود عمل خیس کنندگی نشود فیلرمتال براساس جذب موئینگی به درون فضای اتصال حرکت نخواهد کرد .

باگسترش فولادهای جدید ومطالعهء گسترده دربارهء خیس کنندگی فیلرمتالهای معمول برروی فولادزنگ نزن نوع 304 ‘ فولادهای معروف آستینیتی مانند نوع 316 که معمولا" اگرمقاومت به خوردگی بیشتری مدنظرباشد جایگزین نوع 304 می شود و9- 6- 21 که یک‌فولاد زنگ نزن پرمنگنزاست انجام شده است .

ازآنجایی که خیس کنندگی بالا بدان معنا که جذب موئینگی گرمایی است که درز اتصال را بخوبی پر می کند ‘خیس کنندگی جزء کارایی های بریز است .

٣.١ شاخص خیس کنندگی : شاخص خیس کنندگی ( WI ) که توسط فدوسکا تعریف شد بعنوان میزان خیس کنندگی استفاده می شود .

( WI ) عبارتست از سطحی که توسط فیلرمتال بریزینگ پوشیده شده است ‘ضرب درکسینوس زاویهء تماس بین بریز وفلز پایه.بنابراین WI بیشتر به این معناست که فیلرمتال می تواند فلز پایه رابهتر خیس کند .

باید تاکید شود که WI همانطور که ازتعریف آن پیداست یک مقدارنسبی است وبستگی به حجم فیلرمتالی دارد که مورد استفاده قرار می گیرد.مقدار WI براساس نوع فیلرمتال ودمابرای فولاد زنگ نزن نوع 316 ‘ نوع 304 ‘ ونوع 9- 6- 21 درجدول شماره 4 آمده است .

شاخص خیس کنندگی ( WI ) بیشتراز 0.05 نشان دهندهء عملکرد خوب آنها درفرایند بریزینگ است درحالیکه WI های بامقادیر بیشتر از 0.1 نشانگر عملکرد عالی آنها هنگام بریزینگ است .

باانجام یک مقایسه از WI مربوط به فیلرمتالهای بریز برروی سه فولادزنگ نزن نتایج زیر بدست آمده است : فیلرمتالها معمولا" فولاد زنگ نزن نوع 316 رابهتر ازفولاد زنگ نزن نوع 304 خیس می کنند ومعمولا" نوع 316 رابهتر ازنوع 9- 6- 21 خیس می کنند .

درجه خیس کنندگی دراغلب فیلرمتالهای بریز برروی فولادزنگ نزن نوع 9- 6- 21 بهتریابرابر نوع 304 است.

خیس کنندگی فیلرمتالها روی فولادزنگ نزن نوع 316 اینگونه تصور می شود که اطرحضور مولیبدن دراکسید سطحی است ‘ درصورتی که خیس کنندگی بالا درنوع 9- 6- 21 برخلاف نوع 304 بخاطرمقادیر بیشترمنگنز دراکسید سطحی آنست .

جدول1-2:خصوصیات خیس کنندگی فیلرمتالهای مختلف بر روی فولاد زنگ نزن.

اصولا" ‘ اتصال موفقیت آمیز بین قطعات توسط فرآیند بریزینگ بستگی به نوع فیلرمتالی که انتخاب می شود با نقطه ذوب بالای 450 ( 840 ) وخیس کنندگی فلز پایه بدون ذوب آن دارد .

علاوه براین ‘ اتصال باید طوری طراحی شود که سطوحی که باید کنار هم جفت شوند مطمئنا" به اندازه کافی به هم نزدیک شوند تاجذب موئینگی درآن بهتر انجام شود .

٤.

١ اجزای فرآیند بریزینگ : یک مهنس درطراحی یک اتصال بریز باید به هزینه تمام شده وقابل اطمینان بودن آن توجه کند .

استحکام اتصال ‘ مقاومت به خستگی ‘ مستعدبودن آن دربرابرخوردگی ‘ وپایداری آن دردمای بالا ازدیگر نکات مهمی است که مشخص کنندهء انتخاب نوع اتصال ‘ نوع فیلرمتال وپارامترهای فرآیند است .

یک ارزیابی آگاهانه وبادقت ازعوامل زیر به منظور تولید یک اتصال بریز رضایت بخش مورد نیاز است : جریان فیلرمتال خصوصیات فلز پایه خصوصیات فیلرمتال آمادگی سطح طراحی اتصال ودرز اتصال زمان ودما منبع حرارت ونرخ گرما انجام محافظت توسط فلاکس یاگاز ٢ انواع روشهای بریزینگ بریزینگ شعله ای : دراین روش منبع حرارت ازشعلهء یک گاز سوختنی تامین می شود.

این گازهم با هوا وهم بااکسیژن مخلوط شده وشعله حاصله به قطعه کار اعمال می شود تابه درجه حرارت مناسب جهت انجام بریزینگ برسد .

پس ازاین‘ فیلرمتالی که ازقبل جایگزین شده یابطور دستی خورانده می شود ذوب می شود .

شکل 2-1: نمایی از بریزینگ شعله ای.

مزایا ومحدودیتها : تورچ بریزینگ درقطعات‘ بااندازه های مختلفی استفاده می شود این روش مزایای زیادی دارد که موارد زیرراشامل می شود : قابل انعطاف بودن یک مشعل باچندین سرمشعل که قطعات متفاوتی رامی توان با آن بریز کرد .

هزینه تجهیزات اصلی آن پایین است .

نیازی به گرم کردن تمام قطعه نیست وفقط آن قسمتی که می خواهد بریز شود گرم می شود .

دربسیاری ازموارد اتوماسیون آن امکانپذ یر است .

محدودیتهای آن عبارتنند از : اکسیداسیون و تغییر رنگی که درسطح قطعه زمانی که بافلاکس پوشیده نمی شود اتفاق می افتد زیرا این فرآیند درهوا انجام می شود.

ضایعات فلاکس نیاز به تمیز کاری بعد ازبریزینگ دارد.

فلزات با اکتیواسیون بالا مانند تیتانیوم وزیرکانیوم نمی توانند تورچ بریز شوند زیرا فلاکس مناسبی وجود ندارد.

گرم کردن قطعات درسایزهای بزرگ به دلیل مشکل بودن تمرکز شعلهء طبیعی مشکل است.

کاربردها : بریزینگ شعله ای معمولا" روی مس ‘ برنج وسایر آلیاژهای مس‘ فولادهای زنگ نزن ‘ آلومینیوم ‘ کاربیدها وسایر مواد مقاوم دربرابر گرما استفاده می شود بیشتر ترکیبات ازاین نوع مواد همچنین می توانند تورچ بریز شوند.

استفاده ازفلاکس دربریزینگ این مواد ضروری است به جز وقتی که آلیاژ بریزینگ فسفری جهت بریزینگ قطعات مس خالص مورد استفاده قرار می گیرد .

دراین مورد فسفرها مانند فلاکس عمل می کنند فیلر متالهایی ازجنس پایه نقره – مس – فسفر بادمای ذوب پایین معمولا" در بریزینگ شعله ای مورد استفاده قرار می گیرند فیلر متالهای‌پایه مس وپایه طلا همچنین دراین فرآیند می توانند استفاده شوند بریزینگ شعله ای معمولا" برای اتصال مس وقطعات لوله های فولادی در سیستم تهویه هوا وصنایع یخچال سازی استفاده می شوند .

همچنین وقتی که بریزینگ رادیاتورها‘ دوچرخه ها ‘ ساخت لوازم منزل ‘ ابزارهای کاربیدی‘ قطعات لوله کشی‘ تجهیزات پزشکی ‘وانواع دیگری از قطعات مطرح باشد از روش بریزینگ شعله ای استفاده می شود.

رنج وسیعی از قطعات مانند اتصالات کوچک در زیورآلات ‘ لوله های با قطر بزرگ ‘ وبند وبستها را میتوان به این روش بریز کرد .

تجهیزات : تجهیزات بریزینگ شعله ای چندین قسمت دارد‘ یک عدد مشعل مشخص که برای بریزینگ دستی نیاز است اگرچه می تواند چندین تورچ دریک سیستم اتومات مورد استفاده قرار بگیرد.

ترکیب گاز واکسیژن درمشعل جریان می یابد وقابل تنظیم است.

ترکیبات گاز – هوا می تواند درمشعل مخلوط شود یا به طور مداوم یک سیستم ترکیب کنندهء مرکزی چندین تورچ را تغذیه کند به ویژه درموارد اتومات شده .

بیشترین گازی که در این روش استفاده می شود عبارت است از استیلن ‘ پروپان‘ ومتان .

لیستی از شعله ها با دماهای مختلف در جدول شماره2-1 آورده شده است .

جدول 2-1:گازهای سوختنی مورد استفاده در تورچ بریزینگ تکنیکها : کلید بریزینگ شعله ای ‘ همانند همه روشهای گرم کردن آن است که قطعاتی که می خواهند بریز شوند بطور یکسان حرارت داده شوند .

بدین منظور ابتدا باید شعله رابه قسمت وسیعتری ازقطعه وسپس بخش کوچکتری ازآن راحرارت داد زیرا سیم جوش درقسمتهای داغ ترجریان خواهد یافت بنابراین شعله باید طوری اعمال شود که جریان سیم جوش نیاز است درآن جهت حرکت کند وهنگامی که سیم جوش ازقبل جایگذاری می شود بریزینگ شعله ای باید بدانیم که کجا وچه مقدار گرما باید بدهیم .

بریزینگ کوره ای : بریزینگ کوره ای یک روش تولید انبوه برای انجام اتصال درقطعات و مجموعه های کوچک است که توسط یک مرز متالوژیکی که ماده مرزی آن یک فلز غیر مغناطیسی است ویک کوره به عنوان منبع حرارت انجام می شود .

(شکل شماره 2-2) شکل شماره2 -2: سطح مقطعی ازیک مجموعه سه قطعه ای است که برای فرایند بریزینگ کوره ای آماده شده اند .فیلرمتال بتدریج به درون فضاهای خالی بین سه بخش مجموعه نفوذ کرده وپس از سردشدن تشکیل یک قطعه یکپارچه میدهد بریزینگ کوره ای درحدود سال 1920 مورد استفاده قرار گرفت ودرسال 1930 بطور اقتصادی برای اولین بار درتولید‘بعنوان یک فرآیند بریزینگی که درآن نیازی به فلاکس نبود مورد استفاده قرار گرفت نتیجه آن حذف مشکلات ناشی از حبس سرباره بود امروزه بریزینگ کوره ای بطور وسیع درصنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

خصوصیات اتوماتیک بودن این فرآیند وعدم نیازبه نیروی ماهر رامی توان از ویژگیهای این فرآیند برشمرد .

دربریزینگ کوره ای قطعات تمیز شده و با فیلرمتال روی هم سوار شده وسپس درکوره قرار داده می گیرند وتادمای بریزینگ حرارت داده می شوند .

بریزینگ کوره ای هنگامی عملی خواهد بود که فیلرمتال بتواند قبل ازبریزینگ درمحل اتصال قرار داده شود ودرطول عمل بریزینگ درموقعیت خودش نگهداشته شود .

نرخ حرارت دادن ‘ دماوزمان بریزینگ ‘ ونرخ سرد کردن کنترل شود .

علاوه براین دربیشترموارد عمل بریزینگ دراتمسفرکنترل شده انجام می شود که ممکن است احیایی خنثی یا خلاء باشد .

مزایای فرآیند : حداقل پنج مزیت دراستفاده ازفرایند بریزیگ کوره ای وجود دارد .

دراین روش بسیاری ازمتغیرها مانند دمای بریزینگ و زمان انجام پروسه که شامل نرخ گرم کردن وسرد کردن است می توانند براحتی کنترل شوند تابه یک کیفیت اتصال بالا ومطمئنی دست یابیم .

علاوه بر این اتمسفر بریزینگ نیزمی تواند براحتی کنترل شود .

هنگامی که همه پرامترها تنظیم شد یک اپوراتور غیر ماهر نیز خواهد توانست عملیات تولید راانجام دهد .

عدم استفاده ازفلاکس این امکان رامی دهد تادرطراحی محل اتصال انعطافپذیری بیشتری داشته باشیم وتمیز کاری بعد ازبریزینگ نیازی نیست .

چون دراین روش تمام قطعه حرارت داده می شوند ‘ پیچش به حداقل رسیده ویااصلا" بوجود نمی آید .

همچنین در بعضی از موارد ‘حین بریزینگ هم عملیات حرارتی می تواند روی قطعه انجام شود .

دریک سیکل بریزینگ بیش ازیک درز اتصال می تواند بریز شود .

چندین مجموعه مختلف که دارای شرایط بریزینگ یکسان هستند بطور همزمان میتوانند بریز شوند .

محدودیتها : سرمایه گذاری اولیه فراهم کردن تجهیزات در این روش بالاست .

همچنین هزینه نگهداری این تجهیزات بسیار گران است .

چون تمام قطعه گرم می شود هزینه حرارت دادن نسبت به سایرروشها بالاتر است .

از آنجاکه این روش درکوره انجام می شود نیاز به فیکسچر است که خود نیزهزینه برمی باشد .

کوره ها و ابزارهای کنترلی : کوره های بریزینگ میتوانند با حرارت یک گاز سوختنی ویا گرمای االکتریکی کار کنند .

اگر چه گرمای تولیدی در آنها میتواند بصورت مستقیم یا غیر مستقیم باشد اما در هر دوحالت باید دمای کاری یکنواخت ویکسانی اعمال شود .

بعنوان مثال دربریزینگ آلیاژهای بالا مانند پایه نیکلها دردمای ( F 2000 ) C1095 وبالاتر معمولا" منطقه حرارتی بایکنواختی نیازاست .

دربریزینگ آلیاژهای آلومینیوم این یکنواختی دما باید باشد .

بنابراین کنترل دما بطور دقیق باید انجام شود باحداقل دو ترموکوپل که داخل یا روی قطعاتی که باید بریز شوند تعبیه شده باشند .

اساسا" سه نوع کوره وجود دارد : پیوسته ‘ نیمه پیوسته ‘ وتک محموله .

انتخا ب نوع کوره بستگی به موارد کاربرد آن دارد .

یک مثال از کوره مدل پیوسته کوره نوار نقاله است ( شکل شماره 2-3 ) شکل.

2-3 :کوره بریزینگ از نوع پیوسته که از یک ژاکت آبی جهت خنک کاری استفاده میکند شرایط بریزینگ توسط سرعت حرکت نوار وانتخاب درجه حرارت کنترل می شود .

ازآنجایی که باهربار روشن کردن این کوره چندین روز کار می کند این شرایط بطور ثابت باقی می مانند .

کوره ها بندرت خاموش می شوند ودرشرایط غیرکاری دردمایی که حدودا" چندصددرجه پاینتر ازدمای کاری است نگه داشته می شود.

بنابراین هزینه کارکرد کوره ها بسیار بالاست در صورتی که از تمام ظرفیت آن بطور کامل استفاده نشود .

کوره برای موارد انبوه کاربرد دارد .

( حدودا" چند هزار قطعه درساعت ).

خصوصا" وقتیکه ازیک گاز احیایی درمحفظه بریزینگ استفاده شود .

دراین صورت زمانی که ازکوره بطور مدام کارکشیده شود هزینه به ازای هرواحد تولید کاهش می یابد .

کورهء خلاء اصولا " درفرآیند مجموعه ای ودسته ای کاربرد دارد ( شکل 2-4 ) همچنین نوع نیمه پیوسته نیز استفاده می شود .

کوره خلاء مجهز به یک پردازنده کامیوتری است .

پردازنده کامپیوتری قابل برنامه ریزی است که کنترل کننده فرآیند های بریزینگ ‘ نرخ حرارت دادن ‘ دما و زمان بریزینگ ‘ نرخ خنک کردن وگاز ورودی است.

ازآنجایی که چندین سیکل مختلف بریزینگ می تواند درحافظه ء کامپیوتری آن ذخیره شود کوره خلاء کاملا" متنوع وچند بعدی خواهد بود.

علاوه براین پردازنده دارای سیستم هشدار دهنده ای است که هرگونه رفتار غیر عادی را در سیکل فرآیند بریزیگ تشخیص داده ودرهر زمان می تواند ادامهء عملیات رامتوقف نماید .

شکل 2-4: نمونه ای از ساختمان کوره خلا ‘ که برای بریزینگ قطعات کوچک بسیار ایده آل است.

کاربردهای صنعتی : فرآیند بریزینگ کوره ای دربسیاری ازصنایع کاربرد دارد زیراکیفیت ونرخ تولید آن بالاست .

صنایع سازنده ابزارهاووسایل خلاء ‘ موتورجت ‘ و اتومبیل سازی سه مثال از موارد استفاده آن است .

درصنعت سازنده وسایل مکنده ‘یک لوله خلا با پوشش سرامیک آلومینا نیاز است که تولید شود .

طبیعتا تمام مجموعه باید حرارت داده شود.

کنترل نرخ گرم و سرد شدن برای جلوگیری از ترک سرامیک آلومینا بسیار مهم است.

یک مورد کاربرد دیگر بریزینگ کوره ای می تواند درصنعت موتور جت باشد درجاهایی که اتصال بریز ازنظر کیفیت وکنترل اندازه ء ابعادی مجموعه های تحت بریز بسیار حیاتی‌وبهرانی است .

صنایع خودروسازی بیشترین استفاده رااز بریزینگ کوره ای آنهم بروش نوار نقاله می برند زیرا براحتی اتوماتیک می شود وازنظر اقتصادی مقرون به صرفه است ‘ درفرایند اتصال قطعاتی که ازجنس فولادکربنی ‘فولادزنگ نزن ‘ وآلومینیم است بصورت تولید انبوه کاربرد دارد.

نکات ایمنی وبهداشتی : اگرچه هرروز روش تولید ساده تر وبدون مشکل می شود امااپراتور کوره باید نکات ایمنی دراستفاده ازتجهیزات رارعایت نموده ‘ خطرات ناشی ازگازهای اتمسفری واهمیت روش استفاده درست را مد نظر قراردهد .

یک سیستم هشدار باید نصب شده تاباکنترل پارامترهای کوره در شرایط بحرانی ازصد مه رسیدن به دستگاه و تجهیزات جلوگیری نموده وبه اپراتور هشدار دهد.

سرویس ونگهداری دوره ای کوره وتجهیزات جانبی ان جهت جلوگیری ازحوادث ازاهمیت زیادی برخوردار است .

برزینگ القایی : بریزینگ القایی روشی است که درآن قطعات فلزی با یک حرارت مشخص درمحدودهء اتصال باانرژی الکتریکی حاصل ازیک القاء گرواسطه به هم اتصال داده می شوند .

حرارت ناشی از مقاومتی است که در برابر جریان القایی ( ) عبوری ازقطعه حاصل می شود.

این اتفاق زمانی حاصل می شود که قطعات هادی جریان الکتریکی درمعرض میدان حاصل ازجریان متناوبی قرارمی گیرد که بسرعت توسط واسطه گرالقایی بوجود می آید .

( شکل2-5) شکل2-5:جریان القایی توسط یک میدان الکترو مغناطیسی در یک سیم پیچ عایق تولید می شود.

باطراحی مناسب کویل ‘ حرارت بسرعت درمحل اتصال اتفاق می افتد که سبب ایجاد دمای موضعی بریزینگ می شود .

میدان الکترومغناطیسی حاصله بستگی به فرکانس جریان متناوب وطبیعت موادی دارد که باید حرارت داده شوند.

مانند شکل قطعات وطراحی کویل .

مواد غیرمغناطیسی مانند مس وبرنج بدلیل مقاومت الکتریکی پائینی که دارند زمان بیشتری طول می کشد تا حرارت داده شوند نسبت به مواد مغناطیس شونده ‘ موادبامقاومت بالا وفلزات‌آهنی مانند فولاد .

درحالیکه یک میدان مغناطیسی قوی و باچگالی توان بالا ( ) می تواند یک دمای موضعی ایجادکند ‘ دربیشترموارد کاربردی ازدانسیته توان پائینی استفاده می شود () تامطمئن شویم که ناحیه اتصال بطور یکسانی به دمای بریزینگ رسیده است .

انتقال حرارت نقش مهمی را ایفا میکند .

از آنجایی که طرحهای اتصال متفاوتند ‘ انتخاب طراحی کویل یاالقاگر واسطه دررسیدن به‌دمای بریزینگ مناسب درمحل اتصال وهمچنین قراردادن قطعه بداخل القاگر مساله مهمی است .

بعضی ازنمونه های این کویل ها که ازلوله های مسی ساخته شده اند وازآب جهت خنک کاری آن استفاده می شود درشکل ( 2-6 ) نشان داده شده است .

شکل2- 6:چند نمونه کویل با اشکال مختلف که در بریزینگ ا لقایی استفاده می شود.

کاربردهای فرآیند : این روش مواقعی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به اتصال با استحکام بالا وجود دارد .

استحکام حاصله بستگی به طراحی اتصال ‘ آلیاژ بریزینگ‘ استحکام قطعه‘ وفاصله درز اتصال ( to 0.050 0.038 ) دارد.

مزایا : دراین روش قطعه درچندثانیه بسرعت گرم می شود زیراتمام قطعه درمعرض میدان الکترومغناطیسی قرار دارد .

لبه های اتصال بسیار صاف وقابل اطمینان هستنند نیاز به پرداخت قطعه بعداز عملیات وجود ندارد محدودیتها : حرارت دادن مجموعه های پیچیده مشکل است فاصله درز اتصال نسبتا" باید درتمام قطعه یکسان باشد هزینه اولیه تجهیزات بالاست نیاز به معلومات ویژه جهت راه اندازی وطراحی سیستم است .

طراحی اتصال : شکل شماره ( 2 -6) چند طرح اصلی به همراه چندنمونه کویل که دربریزینگ القایی درموارد مختلف کاربرد دارد نشان می دهد .

این اشکال شماتیکی از قرار گرفتن آلیاژهای بریزینگ درمحل اتصال وهمچنین ترتیب قطعات فویل رانشان می دهد.

پارامترهای اتصال : پارامترهای ذیل دربریزینگ القایی باید مورد توجه قرار گیرند : الگوی حرارتی روش جایگذاری آلیاژهای اتصال فاصله بین قطعاتی که کنارهم جفت وجور شده اند انتقال حرارت وویژگیهای انبساط موادی که باید بهم متصل شوند تاثیر انبساط حرارتی برروی تنش : تمرکزتنش وتنش های پسماند قوی دراتصال هنگامی که اعضای اتصال محکم تراز فیلرمتال بریزیگ باشند می تواند بعنوان یک فاکتور بحرانی قلمداد شوند یاوقتی که اختلاف درسرعت انقباض درمواد غیر همجنس پدید می آید.اختلاف انبساط حرارتی مشخص بین کاربید تنگستن ( ) وفولادکربنی ( ) ممکن است هنگامی که کاربید تحت تنش قرار می گیرد بطور ویژه مسبب بعضی ازعیوب باشد .این عمل بطور متناوب سبب ایجاد ترک درکاربید می شود .

فاکتورهای انسانی مهندسی ایمنی: دربریزینگ القایی ‘ تابع حرارت اساسا" بستگی به اپراتور دارد که چه نوع ژنراتور ‘ کویل وبرنامه حرارتی را انتخاب کرده باشد .

میزان کارانجام شده روی قطعات ومجموعه ها ‘ اثروکارایی آلیاژ بریزینگ ‘ وفلاکس بستگی‌به درجه اتوماسیون مورد استفاده دارد .

درسیستم تمام اتوماتیک اپراتور برکارکرد دستگاه نظارت می کند وازمکانیزم تغذیه ورودی وجایگذاری فیلرمتال وفلاکس اطمینان حاصل پیدا می کند.در سیستم نیمه اتوماتیک ‘ اپراتور قطعات را درفیکسچر قرار می دهد .

فیلر متال و فلاکس را در محل جایگذاری کرده وبرروی نوارنقاله قرار می دهد دراین حالت نیازی به اپراتور ماهردرزمینه دستگاه نیست .اتصالات با طراحی خوب به گونه ای هستنند که‌مجموعه تحت بازرسی ساده قرار بگیرد تاازجریان آلیاژ از سطح تالبه های اتصال اطمینان حاصل شود.

حضور یک لایه پیوسته وصاف مشخص کننده اتصال موفقیت آمیز است.روشهای پیچیده بازرسی مانند رادیوگرافی یا آلتراسونیک درموارد حساس مورد استفاده قرار میگیرد .

بریزینگ غوطه ای: بریزینگ غوطه ای ( Dip Brazing ) یکی ازروشهای بسیارقدیمی است .

دراین روش قطعاتی که باید بریز شوند درمذابی ازفیلرمتال که یک لایه ازسطح آن رافلاکس تشکیل‌می دهد غوطه ورمی شوند .

این روش درمقایسه باسایر روشهای مدرن بریزینگ‘ تجهیزات بسیارساده ای دارد.

مشکل این روش این است که یک پوششی ازفلاکس یا آلیاژ بریز‘ روی سطح رچیزی را می پوشاند .

فلاکس برای فیکسچرها وسازه های فلزی که آنها رادربرگرفته است وتجهیزات آن می تواند نقش خورنده داشته باشد .

حتی درمقایسه باروشهای بسیارپیشرفته اعمال حرارت ‘سرعت حرارت دادن دراین روش بسیارپائین است .

بااین وجود تابه امروز بعنوان یک فرآیند معمول ادامه پیدا کرده است.

ساختارکوره : سیستمهای بریزینگ غوطه ای می تواند توسط نوع ظرف مذاب ‘ روش گرم کردن وسیکلهای حرارت دادن تشریح شود .

ساختارظرف ومذاب می تواند ازسرامیک‘ مواد نسوز یاریختگی باشد .

شکل ( 2-7 ) یک مخزن فلزی ازآلیاژ مناسب نیز می تواند استفاده شود اعمال حرارت می تواند توسط گاز یا جریان الکتریکی انجام شود.

حمام فلاکس بهتراست توسط جریان الکتریکی حرارت داده شود بدلیل مقاومت خوبی که درحالت مذاب پیدا می کند .

شکل 2-7:انواع کوره هایی که در بریزینگ غوطه ای مورد استفاده قرار میگیرند.(a) و ( b) بطورخارجی حرارت داده می شوند ; (c) و (d)بصورت داخلی حرارت داده می شوند.

جزئیات فرآیند : فرآیند بریزینگ درفلاکس مذاب فرایند مشخصی است .

برای انجام بریزینگ اپراتور باید مراحل زیرراانجام دهد : تمیز کاری قطعه کار سوارکردن قطعات وقراردادن فیلرمتال نصب فیکسچر عمال حرارت یکنواخت برای جلوگیری ازپیچش سپس قطعات بافیکسچرمخصوص درکوره قرار می گیرند وتادمایی بالاترازفلاکس مذاب موجود درحمام غوطه وری وپایین ترازدمای مضر برای قطعات فیکسچر حرارت داده می شوند .

سپس قطعات به حمام مذاب انتقال داده می شوند وتایک دوره زمانی مشخص که برای رسیدن به دمای بریزینگ مناسب است درآن باقی می ماند .

سپس خارج می شوند واجازه داده می شوند تامذاب اضافه خارج وقطعه خنک شود.

وقتی قطعه به اندازه ای خنک شد که فاکتور پیچیدگی در آن ناچیزشددرآب داغ کوئینچ می شود .سپس فلاکس برداشته می شودوقطعات بریز شده تمیز می شوند .

نگهداری تجهیزات : نگهداری یک بخش مهم دراین فرآیند است که می تواند به سه بخش تقسیم شود : کنترل حرارت کنترل مذاب نگهداری مخزن یک نمونه بریزمناسب برای ثبت کارکرد مناسب همه موارد‘ هرروزه انجام می شود .

هرسی روز یک بازرسی ازسیستم الکترونیکی برای اطمینان ازدقت آن ویک بازرسی ازدمای حمام توصیه می شود .

ترکیبات داخل حمام تمایل به تغییر آرام دارند .

اگرچه زمان بازدید دوره ای بین تستها بر این اساس که چگونه حمام مورد استفاده قرار می گیرد وهمچنین طبیعت آن مشخص می شود .

این تست بصورت دوره ای می تواند بین یک هفته تایک ماه دوام داشته باشد .

برای کارایی موثرتر‘ ظرف مذاب باید بطور روزانه تمیز شود .

موادی که درته مخزن جمع شده اند در زمان کوتاه نرم هستنند وباید بطور منظم برداشته شوند .

درغیراین صورت اگررسوبات افزایش یابند ازکیفیت قطعات بریز کاسته شده ویا به ظرف مذاب آسیب می رسد .

کاربردها : استفاده ازبریزینگ غوطه ای دریک حمام فیلرمتال مذاب محدود به بریزینگ قطعات کوچک و سیم می باشد درحالیکه انجام بریزینگ غوطه ای در حمام نمک مذاب (بعنوان فلاکس ) بیشتر برای بریزینگ آلومینیم ‘ مس ‘ وآلیاژهای آهن کاربرد دارد .

(جدول شماره 2-2) جدول 2-2:پارامترهایی که در بریزینگ غوطه ای برای نمک مذاب باید در آلیاژهای زیر باید رعایت شود این روش از تولید را نمی توان در تولید انبوه قطعات بکار برد .

این پروسه تولید میتواند دستییا اتوماتیک انجام شود .همچنین برای تمام فلزاتی که میتوانند بریز شوند و بویژه برای آلومینیم و دیگر آلیاژهایی که نقطه ذوب خیلی نزدیکی به دمای بریزینگ دارند مناسب می باشد.

عمل بریزینگ همچنین می تواند بطور همزمان بعنوان منبعی برای عملیات حرارتی یا کربورایزینگ ایفای نقش کند.

نکات ایمنی هنگامی که کوره های بریزینگ غوطه ای محتوی فلاکس هستند خوردگی در اطراف کوره بعنوان یک مشکل مطرح است .

خروج گازها یک نکته مهمی است وحفاظت از فلزی که در معرض دودها قرار می گیرد یک اصل است .

بعضی اوقات نیاز به تمیز کننده هایی است که هوا را از روی مذاب حذف کند.

بریزینگ نفوذی : بریزینگ نفوذی فرآیندی است که عمل اتصال وآمیختگی بین دوفلز صورت می گیرد باحرارت دادن فلزات تارسیدن به دمای مناسب بریزینگ بطوری که فیلرمتال قرار داده شده دردرز اتصال ذوب شده وتوسط خاصیت موئینگی بین دوسطح اتصال جریان می یابد .

درچنین حالتی فیلرمتال به داخل فلز پایه نفوذ کرده بطوری که خواص فیزیکی ومکانیکی اتصال تقریبا" شبیه خواص فلز پایه می شود .

فشاراعمالی ممکن است وجود داشته باشد .

" باند نفوذ" ‘ واژه ای است که می تواند به بریزینگ نفوذی یاجوشکاری نفوذی ارجاع داده شود وبنابراین امروزه یک واژه استانداردی نیست .

جایی که نیاز به بریزینگ نفوذی است آن باید دقیقا" مشخص شود .

اگرچه درصنایع هوا فضا ‘ بریزینگ نفوذی هنوز بطور معمول به نامهای تجاریی مانند باند نفوذی فعال شده ( ADB ) ‘ نفوذ فعال بهبود یافته ( ADH) ‘ وباند فاز مایع رسوبی ( TLP ) اطلاق می شود .

درهمه موارد ‘ فرآیند همان فرآیند بریزینگ نفوذی است .

دوویژگی مهم در DFB عبارتست از : فیلرمتال مایع باید شکل بگیرد ودرناحیه اتصال فعال شود گسترش نفوذ ذرات فیلرمتال بداخل فلزپایه باید اتفاق بیافتد این فرآیند نفوذ اغلب سبب کمرنگ شدن هویت اتصال اصلی بریز می شود .

(شکل 2-8)