جوشکاری در گاز محافظ: حالت‌ها، فناوری، کاربرد، GOST

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

تکنولوژی‌های اجرای عملیات جوشکاری در رابطه با قطعات فلزی امروزه دستیابی به سطح بالایی از سازماندهی فرآیند را از نظر ایمنی، ارگونومی و عملکرد ممکن می‌سازد. این امر با گسترش تجهیزات نیمه اتوماتیک و رباتیک برای انجام مراحل اصلی فناوری در اتصال حرارتی قطعات نشان می دهد. به موازات این، الزامات برای کیفیت درزها نیز در حال رشد است. در این راستا، بیشترین موفقیت را می توان با جوشکاری در گاز محافظ به دست آورد، که امکان جداسازی منطقه کار از اثرات منفی هوای اتمسفر را فراهم می کند.

جوهر فناوری

فرایند جوشکاری در محیط گاز محافظ مشتقی از ترکیب چندین روش عمل حرارتی بر روی فلزات با امکان اتصال ساختاری قطعات کار است. اول از همه، این روش مبتنی بر روش جوشکاری قوس الکتریکی است که به خودی خود کنترل بهینه بر روی الکترودها و سطوح قطعات هدف با سازه را فراهم می کند. در این فرمت کاربر می تواند هر فضایی را اشغال کندموقعیت ها با استفاده از تجهیزات سیار و فشرده. همه اینها به ارگونومی سازمانی رویداد کاری مربوط می شود و ماهیت فرآیندهای الکتروشیمیایی جوشکاری در گاز محافظ با ویژگی های محیطی که در آن عملیات انجام می شود آشکار می شود. برای شروع، لازم است بر اهمیت حفاظت از حوضچه جوش در برابر اثرات منفی هوای جو تأکید شود. تماس مستقیم مذاب بیلت با اکسیژن منجر به تشکیل سرباره روی سطح، اکسید شدن پوشش و آلیاژ شدن کنترل نشده ساختار فلز می شود. بر این اساس، برای حذف چنین اثراتی، از عایق های ویژه - پوشش ها، مواد حجیم مانند شار و گاز استفاده می شود که با تجهیزات ویژه وارد منطقه کار می شود. آخرین روش حفاظتی ویژگی های روش در نظر گرفته شده برای تولید جوش را تعیین می کند.

قوانین عمومی برای جوشکاری طبق GOST 14771-76

با توجه به GOST مشخص شده، می توان از این روش جوشکاری برای انجام درزهای یک طرفه و دو طرفه با استفاده از اتصالات لب به لب، گوشه، سه راهی و همپوشانی استفاده کرد. در مورد پارامترهای اصلی فرآیند، آنها شامل موارد زیر هستند:

• ضخامت قطعات - محدوده از 0.5 تا 120 میلی متر.
• خطای مجاز در جوشکاری قطعات با ضخامت 12 میلی متر - از 2 تا 5 میلی متر.
• شیب سطح درز فقط در صورتی مجاز است که انتقال صاف از یک قطعه کار به قطعه دیگر تضمین شود.
• هنگام جوشکاری قطعات با اختلاف ضخامت قابل توجه، ابتدا یک اریب در جهت قطعه کار بزرگتر به قطعه کوچک انجام می شود.
• تقعر و تحدب جوش های فیله با توجه بهتلورانس های GOST 14771-76 نباید بیش از 30٪ از پایه زاویه تشکیل شده باشد، اما در عین حال در 3 میلی متر مناسب باشد.
• میزان جابجایی مجاز لبه ها قبل از جوشکاری نسبت به یکدیگر به ضخامت قطعات بستگی دارد. به عنوان مثال، در مورد عناصر تا 4 میلی متر ضخامت، این رقم حدود 0.8-1 میلی متر است، و اگر ما در مورد 100 میلی متر خالی صحبت می کنیم، فاصله افست باید به 6 میلی متر برسد.

گازهای جوشکاری استفاده شده

از نظر جوشکاری، تمام محیط های گازی به دو دسته بی اثر و فعال تقسیم می شوند. از آنجایی که وظیفه اصلی مخلوط گاز عملکرد عایق است، با ارزش ترین آنها رسانه هایی هستند که بر فلز در حال پردازش تأثیر نمی گذارند. چنین مخلوط هایی شامل مواد تک اتمی بی اثر مانند هلیوم و آرگون است. اگر چه، مطابق با GOST، جوشکاری در گازهای محافظ باید در محیط دی اکسید کربن انجام شود و ترکیب با مخلوط های اکسیژن نیز مجاز است. در مورد گازهای فعال، آنها می توانند فلز را هم در حالت مذاب و هم در حالت جامد تحت تأثیر قرار دهند. وجود گازها در ساختار مولکولی یک فلز به طور کلی نامطلوب تلقی می شود، اما به دلیل ویژگی های چنین ترکیباتی در شرایط مختلف استثناهایی وجود دارد.

ماهیت تأثیر محیط گاز بر فلز

فوراً باید بر تأثیرات منفی گاز در حین جوشکاری قوس الکتریکی بر روی قطعات تأکید کرد. در هنگام سرمایش و گرمایش قوی، مواد گازی حل شده در ساختار مولکولی می توانند باعث ایجاد منافذ شوند که به طور منطقی کاهش می یابد.خواص مقاومتی محصول از سوی دیگر، اتم های هیدروژن و اکسیژن می توانند در عملیات دوپینگ آتی مفید باشند. و این ناگفته نماند مفید بودن گاز محافظ فعال در جوشکاری آلیاژهای آستنیتی و فولادها که در صورت استفاده از مخلوط های عایق خنثی، ذوب آنها دشوار است. در نتیجه، مشکل تکنولوژیست ها بیشتر در انتخاب مخلوط گاز مناسب نیست، بلکه ایجاد شرایطی است که می تواند اثرات مضر گاز فعال را بر حوضچه جوش به حداقل برساند و در عین حال اثرات مثبت حلالیت را حفظ کند.

تکنیک فرآیند جوش

منبع جریان الکتریکی به قطعه کار و الکترود عرضه می شود که بعداً برای ایجاد و حفظ قوس جوش استفاده می شود. از لحظه احتراق قوس، اپراتور باید فاصله بهینه بین الکترود و حوضچه جوش تشکیل شده را با در نظر گرفتن شاخص های دما و منطقه تحت پوشش اثرات حرارتی حفظ کند. به موازات آن، گاز با استفاده از مشعل از یک سیلندر متصل به محل کار عرضه می شود. عایق گاز در اطراف قوس تشکیل شده است. شدت تشکیل درز به پیکربندی محل لبه ها و ضخامت محصولات بستگی دارد. به عنوان یک قاعده، نسبت فلز پایه در ساختار جوش، که در حین جوشکاری در یک گاز محافظ تشکیل می شود، 15-35٪ است. عمق منطقه کار در این مورد می تواند به 7 میلی متر برسد و شاخص های طول و عرض آن - از 10 تا 30 میلی متر.

تجهیزات جوشکاری گاز

مجموعه ای از دستگاه ها برای چنیننوع عملیات بستگی به حالت ها و فرمت تولید جوش دارد. پایه فنی به طور مستقیم توسط دستگاه های نیمه اتوماتیک، سرهای جوش معلق، منابع برق، یکسو کننده ها و ماژول های پیچیده اتوماتیک با نگهدارنده الکترود تشکیل می شود که حداکثر اپراتور را از انجام دستکاری های معمولی نجات می دهد. امروزه تاکید بر جوش مکانیزه در گاز محافظ است که زیرساخت آن نیز توسط خط گاز، مشعل ها، دستگاه هایی برای قرارگیری راحت تجهیزات در موقعیت های مختلف و غیره تشکیل شده است. پست های ویژه در صنایع بزرگ با مجموعه فنی لازم سازماندهی شده است. تجهیزات برای جوشکاری برعکس، یک فرمت بهینه برای انجام چنین کارهایی در خانه فقط به استفاده از یک اینورتر فشرده با مبدل و یک سیلندر گاز با تجهیزات کنترل جریان نیاز دارد.

لوازم جانبی

وسایل و دستگاه های فنی اضافی عمدتاً ارتباط بین تجهیزات اصلی را انجام می دهند و همچنین امکان حل کارهای ثانویه را که مستقیماً به جوشکاری مرتبط نیستند را می دهد. این دستگاه ها عبارتند از:

• زیرساخت سیلندر گاز، که شامل کویل، کاهنده، بخاری، پوشش و غیره است.
• ابزار تمیز کردن و جداکننده های طراحی شده برای حذف محصولات احتراق در منطقه کار. این امر به ویژه برای عملیات جوشکاری در گازهای محافظ با الکترود غیر مصرفی، که مذاب آن مستقیماً در ساختار محصول وجود ندارد، صادق است. هم در حین و هم بعد از عملسنباده زدن درز ممکن است مورد نیاز باشد.
• خشک کن. رطوبت موجود در دی اکسید کربن را از بین می برد و تنظیم می کند. نوعی خشک‌کننده که در فشارهای بالا یا پایین کار می‌کند.
• دستگاه های فیلتراسیون. جریان های گاز را از مواد جامد ناخواسته پاک می کند، همچنین از یک جوش تمیز اطمینان می دهد.
• تجهیزات اندازه گیری. معمولاً از گیج‌های فشار برای ردیابی نشانگرهای فشار و جریان گاز یکسان استفاده می‌شود.

حالت های جوشکاری و پارامترهای آنها

رویکردهای سازماندهی فرآیند جوشکاری در این مورد با توجه به معیارهای مختلفی متفاوت است، که در نهایت به ما اجازه می دهد در مورد تخصیص حالت های مختلف عملیات صحبت کنیم. به عنوان مثال، روش ها بر اساس اصل اجرای فنی کار متفاوت است - دستی، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک. در محاسبه دقیق‌تر حالت‌های جوشکاری در گازهای محافظ، پارامترهای زیر در نظر گرفته می‌شوند:

• جریان - محدوده بین 30 تا 550 آمپر
• ضخامت الکترود - از 4 تا 12 میلی متر.
• ولتاژ - به طور متوسط 20 تا 100 وات.
• سرعت جوش - از 30 تا 60 متر در ساعت.
• مصرف مخلوط گاز - از 7 تا 12 لیتر در دقیقه.

انتخاب نشانگرهای خاص تا حد زیادی به نوع فلز، ضخامت قطعه کار، شرایط عملیات و الزامات اتصال تشکیل شده بستگی دارد.

جوشکاری دستی

نقش کلیدی در این فرآیند توسط مهارت اپراتور و ویژگی های الکترود ایفا می شود. تقریبا تمام جوشکارهافرآیند را تحت کنترل خود نگه می دارد، قوس را نسبت به سطح کار جهت می دهد و پارامترهای تامین مخلوط گاز از سیلندر را نظارت می کند. از نظر عملکرد، چگالی و استحکام جریان و همچنین طول مسیر جوشکاری به منصه ظهور خواهد رسید. در جوشکاری دستی در گاز محافظ، بیشتر اوقات چندین پاس انجام می شود، به خصوص اگر قطعه کار ضخیم در حال ماشینکاری باشد. در موارد دیگر، افزایش تعداد پاس‌ها با نیاز به اصلاح جوش، تغییر طول آن و ویژگی‌های روکش همراه است.

جوشکاری نیمه اتوماتیک

امروزه، این محبوب ترین حالت تولید جوش در یک محیط محافظ است. تفاوت اصلی این روش با روش دستی وجود عناصر مکانیزاسیون با یکسو کننده و امکان تغذیه اتوماتیک سیم از یک کویل مخصوص است. با جوشکاری نیمه اتوماتیک در گاز محافظ، اپراتور برای تعویض مواد مصرفی نیازی به قطع شدن ندارد، اما تکنیک برهمکنش قوس با سطح قطعه کار هنوز به عهده کاربر است. اپراتور فرآیند تشکیل اتصال جوش، اصلاح پارامترهای جریان، تغییر زاویه شیب و غیره را نظارت می کند.

جوشکاری خودکار

فرایند جوشکاری کاملاً مکانیزه که در آن کاربر فقط می تواند به طور غیرمستقیم بر پارامترهای عرضه مواد مصرفی، مخلوط گاز و شار پودر تأثیر بگذارد. از نظر فنی، این عملیات توسط ایستگاه ها و سکوهای چند منظوره با تجهیزات رباتیک ارائه می شود. در تاسیسات تولید مدرن بسیار تخصصی برای جوشکاری اتوماتیک در گاز محافظبه اصطلاح تراکتور استفاده می شود که طراحی آن تمام واحدهای کاربردی لازم را فراهم می کند. این یک دستگاه متحرک است که در طول فرآیند جوشکاری در امتداد خط تشکیل درز حرکت می کند و در عین حال مخلوط محافظ را به منطقه جوش هدایت می کند. یک جزء اجباری چنین ماژول‌هایی واحد کنترل است که در ابتدا شامل مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها با اقدامات برای هر دستگاه اجرایی است.

نتیجه گیری

استفاده از روش هایی برای محافظت از حوضچه جوش در برابر اکسیژن باعث می شود، اگر به طور کامل از بین نرود، عیوب مشخصه در تشکیل درز به حداقل برسد. این امر در مورد عدم نفوذ، ترک، سوختگی، افتادگی و سایر عیوب است که ممکن است در اثر تماس سطح مذاب قطعه کار با هوای آزاد رخ دهد. از مزایای جوشکاری در گازهای محافظ نسبت به تکنیک استفاده از شار می توان به عدم نیاز به حذف لجن در محل کار اشاره کرد. در عین حال، سایر ویژگی های مثبت فرآیند مانند امکان مشاهده بصری کیفیت ترکیب تشکیل شده حفظ می شود. اگر در مورد کاستی های روش صحبت کنیم، عوامل منفی آن تابش حرارتی و نور قوس است که نیاز به تدارک اقدامات ویژه برای محافظت فردی جوشکار دارد.