دانلود تحقیق جوش قوس الکتریکی و جوشکاری با لیزر

تاریخچه ی مختصراز جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W)
قوس برقی در سال 1807توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از ین کشف ، یعنی در سال 1881 اتفاق افتاد.

فردی به نام آگوست دیمری تنز در ین سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نمید.بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ی عیق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد.

وی در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.ین قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فریند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهی 1880و1890در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (100 تا 300ولت)و آمپر زیاد (600تا 1000آمپر)در ین فریند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهای کربنی شکننده بود همه باعث می شد ین فرایند با اقبال صنعت مواجه نشود.

جهش ازا ین مرحله به مرحله فریند جوشکاری با الکترود فلزی در سال 1889 صورت گرفت.درا ین سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکیی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمیند.

در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد.

علیرغم یرادهی فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لخت که داری روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهی مفتول قبل از کشیده شدن نهیی بود استفاده می شد و گاهی ین مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت بتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقی اسکار کجل برگ سوئدی را بید پدر الکترودهی روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشینهی جوشکاری با فعالیت هی فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهی 1880 مجموعه ی از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین هی جوشکاری به کار گرفته شد.تا ینکه در سال 1907 نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا ک عرضه شد.

جوش کاری با گاز یا شعله
جوشکاری با گاز یا شعله یکی ازاولین روشهی جوشکاری معمول در قطعات آلومینیومی بوده و هنوز هم در کارگاههی کوچک در صنیع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیرات بکارمیرود.

در ین روش فلاکس یا روانساز یا تنه کار بری برطرف کردن لیه اکسیدی بکار میرود.

مزیا:سادگی فریند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسیل
محدوده کاربرد:ورقهی نازک 8/0تا 5/1میلیمتر
محدودیتها:باقی ماندن روانساز لابلی درزها و تسریع خوردگی - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .

قطعات بالاتر از 5/2میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بین روش جوش نمیدهند.

حرارت لازم در ین روش از واکنش شیمییی گاز با اکسیژن بوجود می اید.

حرارت توسط جابجیی و تشعشع به کار منتقل می شود.

قدرت جابجیی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد.

لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم بری احتراق و گرمی ویژه و حجم محصول احتراق(گازهی تولید شده) بستگی دارد.

اگر از هوا بری احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود.بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه یجاد شعله بادرجه حرارت بالاست.

گازهی سوختنی نظیر استیلن یا پروپان یا هیدروژن و گاز طبیعی نیز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و در نتیجه درجه حرارت شعله نیز متفاوت خواهد بود.

در عین حال معمولترین گاز سوختنی گاز استیلن است.

تجهیزات و وسیل اولیه ین روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار بری گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاری است.

استیلن با فرمول C2H2 و بوی بد در فشار بالا ناپیدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعیت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها ین فشار را تا زیر psi 15 پیین می آورند.و به سمت مشعل هدیت می شود.(در فشارهی بالا یمنی کافی وجود ندارد).توجه به ین نکته نیز ضروری است که اگر بیش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر استن بیرون خواند زد که خطرناک است.

بعضی اوقات از مولدهی استیلن بری تولید گاز استفاده می شود.

بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود.

CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2
روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود.

1-روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.

2-روشی که کاربید با سطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی کند.

رگولاتورها(تنظیم کننده هی فشار) هم داری انواع گوناگونی هستند و بری فشارهی مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند.رگولاتورها داری دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند.

رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ی و دو مرحله ی تقسیم میشوند که ین تقسیم بندی همان مکانیزم تقلیل فشار است.

کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن سپس مخلوط کردن آنها و هدیتشان به سوی نازل است تا شعله مورد نظر را یجاد کند.

اجزا مشعل:
الف-شیرهی تنظیم گاز سوختنی و اکسیژن
ب-دسته مشعل
ج-لوله اختلاط
د-نازل
قابل ذکر ینکه طرحهی مختلفی درقسمت ورودی گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزیمم حرکت اغتشاشی به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسیر در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ی آرام بوجود ا ید.

جوش قوس الکتریکی
یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود.

باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است.

بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.

در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود.

دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد.

دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.

در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.

طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد.

برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژ.

انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید.

ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند.

که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.

انتخاب صحیح الکترود( از نظر قطر) بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند.

این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.

همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد.

چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد.

در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.

1- ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی 2- ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار 3- آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری 4- عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری اطلاعات پاکت الکترود مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند.

در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است.

هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی از استانداردهای مهم بیان نماید.

برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره .

شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده می شود.

قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.

نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود.

حالت یا حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود.

درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است.

وزن الکترودها یا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود.

نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است.

همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.

انواع الکترودها الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوند مفتولهای مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند.

شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود.

الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است.

علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.

مشخصات الکترودها در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند.

اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.

E 60 10 E = جریان برق 60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع 1 = حالات مختلف جوشکار ی 0 = نوع جریان می باشد.

علامت اول در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود.

( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری