جوشکاری مس و آلیاژهای آن: روش‌ها، فناوری‌ها و تجهیزات

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

مس و آلیاژهای آن در بخش های مختلف اقتصاد استفاده می شود. این فلز به دلیل خواص فیزیکوشیمیایی آن، که پردازش ساختار آن را نیز پیچیده می کند، مورد تقاضا است. به طور خاص، جوشکاری مس نیاز به شرایط خاصی دارد، اگرچه این فرآیند بر اساس فناوری‌های نسبتاً رایج تصفیه حرارتی است.

جوش اختصاصی بلنکهای مسی

برخلاف بسیاری از فلزات و آلیاژهای دیگر، محصولات مس با رسانایی حرارتی بالا مشخص می شوند که افزایش قدرت حرارتی قوس جوش را ضروری می کند. در عین حال، حذف متقارن گرما از محل کار مورد نیاز است که خطر نقص را به حداقل می رساند. یکی دیگر از معایب مس سیالیت است. این خاصیت مانعی در ایجاد سقف و درزهای عمودی می شود. با حوضچه های جوش بزرگ، چنین عملیاتی به هیچ وجه امکان پذیر نیست. حتی حجم کم کار مستلزم سازماندهی شرایط خاص با استفاده از آسترهای محدود کننده بر اساس گرافیت استو آزبست.

تمایل فلز به اکسید شدن همچنین مستلزم آن است که از مواد افزودنی خاصی مانند ژل های سیلیکون، منگنز و فسفر در برخی حالت ها با تشکیل اکسیدهای نسوز استفاده شود. ویژگی های جوشکاری مس شامل جذب گازها - به عنوان مثال، هیدروژن و اکسیژن است. اگر حالت بهینه قرار گرفتن در معرض حرارت را انتخاب نکنید، درز کیفیت پایینی دارد. به دلیل تعامل فعال با گاز، منافذ و ترک‌های بزرگ در ساختار آن باقی می‌مانند.

برهم کنش مس با ناخالصی ها

باید ماهیت برهمکنش مس با ناخالصی های مختلف و به طور کلی عناصر شیمیایی را در نظر گرفت، به این دلیل که در فرآیند جوشکاری این فلز اغلب از الکترودها و سیم هایی از مواد مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، آلومینیوم می تواند در مذاب مس حل شود و خواص ضد خوردگی آن را افزایش دهد و قابلیت اکسید شدن را کاهش دهد. بریلیم - مقاومت مکانیکی را افزایش می دهد، اما هدایت الکتریکی را کاهش می دهد. با این حال، اثرات خاص به ماهیت محیط حفاظتی و رژیم دما نیز بستگی دارد. بنابراین جوشکاری مس در دمای 1050 درجه سانتی گراد با ضریب حدود 3.5 درصد ورود آهن به ساختار قطعه کار را تسهیل می کند. اما در یک رژیم حدود 650 درجه سانتیگراد، این رقم به 0.15٪ کاهش می یابد. در عین حال، آهن به شدت مقاومت در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی و حرارتی مس را کاهش می دهد، اما استحکام آن را افزایش می دهد. از فلزاتی که روی چنین قطعات کاری تأثیر نمی گذارند، سرب و نقره را می توان تشخیص داد.

روشهای اساسی جوشکاری مس

همه روشهای رایج جوشکاری، از جمله دستی و اتوماتیک، در پیکربندی های مختلف مجاز هستند. انتخاب یک یا روش دیگر با توجه به الزامات اتصال و ویژگی های قطعه کار تعیین می شود. از جمله مولدترین فرآیندها می توان به جوشکاری با قوس الکتریکی و زیر آب اشاره کرد. اگر برنامه ریزی شده است که در یک عملیات یک درز با کیفیت بالا به دست آورید ، توصیه می شود به فناوری گاز روی آورید. این رویکرد برای جوشکاری مس و آلیاژهای آن در گرادیان دمای پایین، شرایط مطلوبی را برای اکسید زدایی و آلیاژسازی قطعه کار ایجاد می کند. در نتیجه، درز به طور مثبت اصلاح شده و بادوام است. برای مس خالص می توان از تکنیک های جوشکاری قوس الکتریکی با الکترودهای تنگستن و گازهای محافظ استفاده کرد. اما، اغلب آنها با مشتقات مس کار می کنند.

چه تجهیزاتی استفاده می شود؟

محصولات پیش مسی را می توان در ماشین های تراشکاری، آسیاب و فرز پردازش کرد تا بتونه های بعدی برای جوشکاری تشکیل شود. این صنعت همچنین از تکنیک برش قوس پلاسما استفاده می کند که امکان برش با لبه های برش تقریباً عالی را فراهم می کند. جوش مستقیم مس توسط تاسیسات قوس آرگون، دستگاه های نیمه اتوماتیک و همچنین دستگاه های اینورتر انجام می شود. قدرت فعلی تجهیزات بسته به اندازه قطعه کار می تواند از 120 تا 240 آمپر متغیر باشد. ضخامت الکترودها معمولاً 2.5-4 میلی متر است - باز هم به پیچیدگی و حجم کار بستگی دارد.

جوشکاری آرگون مس

یکی از محبوب ترین روش ها. به طور خاص، از روش جوشکاری قوس آرگون که شامل استفاده از الکترودهای تنگستن است، استفاده می شود. در حین حرارت دادن، مس با اکسیژن برهمکنش می کند و یک پوشش دی اکسیدی روی سطح قطعه کار ایجاد می کند. در این مرحله قطعه کار انعطاف پذیر می شود و نیاز به اتصال یک الکترود غیر مصرفی دارد. به عنوان مثال، میله های نام تجاری MMZ-2 هنگام جوشکاری مس با آرگون با محیط محافظ، کیفیت جوش بهینه را ارائه می دهند. اگر وظیفه نفوذ قوی قطعه کار تعیین نشده باشد، می توان از یک نسخه سبک وزن از جوشکاری در محیط نیتروژن استفاده کرد. این روش خوبی برای عمل حرارتی در ولتاژهای پایین است، اما با استفاده از گازهای ترکیبی می‌توان به تأثیر بیشتری از نظر کیفیت جوش دست یافت. برای مثال، جوشکاران باتجربه اغلب از مخلوط هایی استفاده می کنند که 75% آرگون دارند.

جوشکاری گاز

در این مورد از محیط اکسیژن-استیلن استفاده می شود که به دلیل آن دمای شعله به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در فرآیند کار از مشعل گازی استفاده می شود. این دستگاه عملکرد خوبی دارد، اما گزینه‌های تنظیم محدود آن به شما اجازه نمی‌دهد تا پارامترهای حوضچه جوش را تنظیم کنید.

اغلب استفاده می شود و روش تقسیم قرار گرفتن در معرض حرارتی با اتصال دو مشعل. یکی برای گرم کردن منطقه کار و دومی - به طور مستقیم برای جوشکاری گاز قطعه کار مورد نظر. این روش برای ورق های ضخیم 10 میلی متر توصیه می شود. اگر مشعل دوم وجود نداشته باشد،سپس می توانید گرمایش دو طرفه را در امتداد خط درز آینده انجام دهید. اثر آنچنان با کیفیت نیست، اما وظیفه اصلی تحقق یافته است.

به روش جوشکاری گاز و تزریق شار اجازه می دهد تا ساختار مفصلی تمیز به دست آید. به طور خاص، شارهای گازی مانند محلول های آزئوتروپیک متیل اتر بور با متیل استفاده می شود. بخارات فعال چنین مخلوط هایی به مشعل فرستاده می شود و ویژگی های حوضچه جوش را اصلاح می کند. شعله در این نقطه رنگ سبزی به خود می گیرد.

ویژگی های جوشکاری الکترود کربن

روش جوشکاری قوس الکتریکی که برای آلیاژهای مس بهینه است. ویژگی اصلی متمایز آن را می توان ارگونومی و تطبیق پذیری نامید - حداقل در هر چیزی که مربوط به مکانیک انجام اقدامات فیزیکی توسط اپراتور است. به عنوان مثال، یک جوشکار می تواند دستکاری را مستقیماً در هوا با استفاده از حداقل مجموعه ای از تجهیزات حفاظتی کمکی انجام دهد. این به دلیل این واقعیت است که الکترودهای کربن در طول فرآیند گرمایش مقدار کافی انرژی حرارتی را از خود خارج می کنند که روی آن مس کم مصرف جوش داده می شود. معلوم می شود که این فرآیند ناکارآمد است، اما اتصال تمام ویژگی های مکانیکی لازم را به دست می آورد.

جوشکاری قوس دستی

فناوری این روش جوشکاری شامل استفاده از الکترودهای پوشش داده شده است. این بدان معنی است که اتصال ویژگی های مقاومت مناسبی را دریافت می کند، با این حال، ترکیب ساختار محصول در نهایت با قطعه کار اولیه متفاوت است. پارامترهای اصلاحی خاص توسط خواص اکسید زداهای آلیاژی تعیین می شوند.که در پوشش الکترود وجود دارد. به عنوان مثال می توان از اجزایی مانند فرومنگنز کم کربن، فلورسپار، پودر آلومینیوم و … در ترکیب فعال استفاده کرد.این تکنولوژی جوشکاری مس و تولید مستقل پوشش ها اجازه می دهد. معمولاً برای این کار از مخلوط خشک استفاده می شود که در شیشه مایع خمیر می شود. چنین پوششی درز را متراکم تر می کند، اما هدایت الکتریکی سازه به طور قابل توجهی کاهش می یابد. فرآیند عمومی جوشکاری با الکترودهای پوشش داده شده با پاشش زیاد مشخص می شود که برای مس نامطلوب است.

جوشکاری زیرپوستی

خود شار برای جوشکاری با مس به عنوان تثبیت کننده قوس و از همه مهمتر به عنوان یک مانع محافظ در برابر اثرات منفی هوای جو مورد نیاز است. این فرآیند با استفاده از گرافیت یا الکترودهای کربن غیر مصرفی و همچنین با میله های مصرفی تحت شار سرامیکی سازماندهی می شود. اگر از مواد مصرفی کربن استفاده شود، الکترودهای جوشکاری مس تیز می شوند تا نوک صافی به شکل کاردک ایجاد شود. یک ماده پرکننده ساخته شده از تومباک یا برنج نیز از کنار به محل کار عرضه می شود - این برای اکسید زدایی ساختار درز ضروری است.

عملیات بر روی جریان مستقیم با گرمایش انجام می شود. چندین مانع حفاظتی ساختار اصلی قطعه کار را حفظ می کنند، اگرچه جوشکاران باتجربه اغلب به دنبال بهبود ترکیب مواد با سیم آلیاژی هستند. مجدداً، برای جلوگیری از جریان های مذاب ناخواسته، توصیه می شود در ابتدا یک بستر گرافیت تهیه شود.که به عنوان فرمی برای شار نیز عمل خواهد کرد. دمای عملیاتی بهینه برای این روش 300-400 درجه سانتیگراد است.

جوش با قوس محافظ

رویدادهای جوشکاری با اتصال اینورترها و سایر دستگاه های نیمه اتوماتیک در رسانه های گازی با تغذیه سیم انجام می شود. در این حالت علاوه بر آرگون و نیتروژن، هلیوم و همچنین ترکیبات مختلف مخلوط گازی می توان استفاده کرد. از مزایای این تکنیک می توان به امکان نفوذ موثر قطعات کار ضخیم با درجه بالایی از حفظ خواص مکانیکی قطعه کار اشاره کرد.

اثر حرارتی قدرتمند با جریان های پلاسما بسیار کارآمد در یک محیط گازی در حال سوختن توضیح داده می شود، اما این پارامترها نیز با ویژگی های یک مدل اینورتر خاص تعیین می شوند. در عین حال، روش جوشکاری آرگون-قوس مس در رابطه با قطعات کار با ضخامت 1-2 میلی متر ارجحیت بیشتری دارد. در مورد عملکرد حفاظتی محیط گازی، نمی توان به طور کامل به آن اعتماد کرد. خطر اکسیدها، تخلخل و اثرات منفی مواد افزودنی از سیم وجود دارد. از طرف دیگر، محیط آرگون به طور موثر از قطعه کار در برابر قرار گرفتن در معرض اکسیژن در هوا محافظت می کند.

نتیجه گیری

مس دارای ویژگی های بسیاری است که آن را از سایر فلزات متمایز می کند. اما حتی در گروه کلی آلیاژهای آن نیز تفاوت های زیادی وجود دارد که در هر مورد جستجو برای یک رویکرد فردی برای انتخاب فناوری بهینه برای تشکیل یک درز را ضروری می کند. به عنوان مثال، جوشکاری گاز در مواردی که نیاز به اتصال قوی در یک قطعه کار بزرگ دارید، مناسب است. با این حال، تازه وارداناین روش به دلیل الزامات ایمنی بالا برای کار با مشعل و سیلندر گاز توصیه نمی شود. عملیات جوشکاری با فرمت کوچک با دقت بالا به ماشین های نیمه اتوماتیک راحت و مولد سپرده می شود. یک اپراتور بی تجربه نیز می تواند چنین تجهیزاتی را کنترل کند و پارامترهای گردش کار را به طور کامل کنترل کند. اهمیت رسانه های گازی را فراموش نکنید. آنها می توانند نه تنها به عنوان عایق قطعه کار در حین جوشکاری، بلکه به عنوان راهی برای بهبود برخی از خصوصیات فنی و فیزیکی مواد استفاده شوند. همین امر در مورد الکترودها نیز صدق می کند، که می توانند اثر آلیاژی مثبت داشته باشند.