ساخت جوش تولیدکنندگان

I. اصول اصلی جوشکاری

• جوشکاری فیوژن: فلز پایه به صورت موضعی ذوب می شود و در صورت نیاز می توان از مواد پرکننده استفاده کرد. درز جوش از انجماد فلز مذاب تشکیل می شود.
• جوشکاری تحت فشار: فشار برای اطمینان از تماس محکم بین سطوح قطعه کار اعمال می شود. پیوند اتمی از طریق تغییر شکل پلاستیک حاصل می شود و برخی از فرآیندها نیاز به گرمایش کمکی دارند.
• لحیم کاری: فقط فلز پرکننده لحیم کاری بدون ذوب فلز پایه ذوب می شود. فلز پرکننده مذاب سطح فلز پایه را خیس می کند و شکاف ها را از طریق عمل مویرگی پر می کند تا اتصال ایجاد شود.

II. طبقه بندی و ویژگی های روش های جوشکاری رایج

1. جوشکاری فیوژن (بیشتر مورد استفاده)

2. جوشکاری تحت فشار

• جوشکاری مقاومتی: از گرمای مقاومتی تولید شده توسط جریان الکتریکی عبوری از سطوح تماس قطعه کار با اعمال فشار همزمان برای تکمیل جوش استفاده می کند. این به جوش نقطه ای، جوش درز و جوش لب به لب تقسیم می شود. جوش نقطه ای به طور گسترده ای در جوشکاری بدنه خودرو استفاده می شود. جوشکاری درز برای اجزای آب بندی شده مانند مخازن سوخت اعمال می شود.
• جوش اصطکاکی: از طریق اصطکاک با سرعت بالا بین قطعات کار گرما ایجاد می کند. هنگامی که سطوح تماس به حالت پلاستیکی می رسند، برای جوشکاری فشار وارد می شود. دارای کیفیت اتصال پایدار است و برای جوشکاری فلزات غیر مشابه، به عنوان مثال، جوش لب به لب قطعات شفت، مناسب است.

3. لحیم کاری

• لحیم کاری مشعل: از شعله اکسی استیلن برای گرم کردن استفاده می کند که عملکرد ساده ای دارد. لحیم کاری خلاء: در محیط خلاء برای جلوگیری از اکسید شدن، مناسب برای اجزای دقیق و پیچیده مانند تیغه های موتور هوا انجام می شود.
• مزیت لحیم کاری حداقل تغییر شکل جوش است، در حالی که نقطه ضعف آن این است که استحکام اتصال به طور کلی کمتر از فلز پایه است.

III. مواد جوشکاری

1. جوشکاری Electrodes: Exclusive for SMAW, consisting of a core wire (filler metal) and a coating. The coating functions to stabilize the arc, form slag, deoxidize and alloy the weld metal.
2. جوشکاری Wires: Used in gas-shielded welding and submerged arc welding, divided into solid wires and flux-cored wires. Flux-cored wires have built-in protective components and offer stronger adaptability.
3. جوشکاری Flux: Applied in submerged arc welding, categorized into fused flux and non-fused flux. It plays roles in protecting the weld pool, deoxidizing and improving weld formation.
4. فلزات پرکننده لحیم کاری: مخصوص لحیم کاری، با نقطه ذوب کمتر از فلز پایه. انواع متداول شامل فلزات پرکننده لحیم کاری بر پایه مس و بر پایه نقره است.

IV. عناصر کلیدی تکنولوژی جوشکاری

1. جوشکاری Parameters: Including welding current, voltage, welding speed, shielding gas flow rate, etc. Parameters directly affect the weld penetration, formation and quality. For example, excessive current may cause burn-through, while insufficient current leads to insufficient penetration.
2. طراحی شیار: برای جوشکاری صفحات ضخیم، شیارها (مانند شیار V، شیار X) باید از قبل پردازش شوند تا از نفوذ کامل جوش اطمینان حاصل شود و عیوب نفوذ ناقص کاهش یابد.
3. پیش گرم کردن و پس از گرم کردن: برای مواد حساس به ترک مانند فولاد با استحکام بالا و چدن، پیش گرم کردن قبل از جوشکاری می تواند سرعت خنک شدن را کاهش دهد و از ترک سرد جلوگیری کند. گرمایش پس از جوشکاری می تواند تنش باقیمانده را از بین ببرد و ریزساختار و خواص را بهبود بخشد.

V. بازرسی کیفیت جوش

بازرسی بصری: شکل گیری جوش، ابعاد و عیوب سطح (مانند تخلخل، ترک، زیر بریدگی) را با چشم غیرمسلح یا با کمک ذره بین بررسی می کند.

1. تست غیر مخرب (NDT): به قطعه کار آسیب نمی رساند، از جمله تست اولتراسونیک (UT، برای تشخیص عیوب داخلی)، تست رادیوگرافی (RT، برای تشخیص تخلخل داخلی و گنجاندن سرباره)، تست ذرات مغناطیسی (MT، برای تشخیص عیوب سطحی مواد فرومغناطیسی).
2. آزمایش مخرب: نمونه های جوش را برای آزمایش کشش، خمش و ضربه می گیرد تا خواص مکانیکی اتصال جوش داده شده را ارزیابی کند.

VI. ایمنی و حفاظت از جوش

• حفاظت در برابر تابش نور قوس: اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز در جوشکاری نور قوس می تواند پوست و چشم ها را بسوزاند و نیاز به استفاده از کلاه ایمنی جوشکاری و لباس های محافظ دارد.
• حفاظت از گازهای مضر: ازن، اکسیدهای نیتروژن و سایر گازهای مضر در حین جوشکاری تولید می شوند، بنابراین باید از تهویه مناسب در محیط کار اطمینان حاصل شود.

حفاظت در برابر شوک الکتریکی: تجهیزات جوشکاری باید به زمین باشد و اپراتورها باید از دستکش و کفش عایق استفاده کنند.

VII. سوالات متداول

Q1: چرا برخی از فلزات (به عنوان مثال، آلومینیوم) سخت تر از فولاد جوش می شوند؟

• A: آلومینیوم دارای هدایت حرارتی بالا و اکسیداسیون سریع است. گرما را چنان سریع دفع می کند که تشکیل یک حوضچه مذاب پایدار دشوار است. علاوه بر این، لایه اکسید آلومینیوم ($Al_2O_3$) دارای نقطه ذوب بیش از 2050 درجه سانتیگراد است که بسیار بالاتر از خود فلز (660 درجه سانتیگراد) است. این معمولاً به AC TIG یا جوشکاری تخصصی پالس MIG نیاز دارد.

Q2: منطقه متاثر از گرما (HAZ) چیست و چرا حیاتی است؟

• A: HAZ ناحیه ای از فلز پایه است که ذوب نشده، اما ریزساختار آن در اثر حرارت تغییر کرده است. این ناحیه ممکن است به دلیل چرخه حرارتی شکننده شود یا قدرت خود را از دست بدهد. بیشتر خرابی‌های سازه‌ای، مانند ترک‌ها، در داخل HAZ رخ می‌دهند.

Q3: اعوجاج جوش چگونه ایجاد می شود و چگونه می توان از آن جلوگیری کرد؟

• A: اعوجاج ناشی از انبساط و انقباض حرارتی ناهموار است. روش های پیشگیری عبارتند از:

  • پیش تنظیم: قبل از جوشکاری، قطعات را در جهت مخالف قرار دهید.

  • جوش متقارن: جوشکاری از مرکز به بیرون یا در یک توالی متعادل.

  • کاهش حرارت ورودی: استفاده از فرآیندهای با چگالی انرژی بالا مانند جوشکاری لیزری.

Q4: چرا پس گرم کردن یا "آزاد شدن هیدروژن" ضروری است؟

• پاسخ: اتم های هیدروژن می توانند باعث ایجاد ترک تاخیری در جوش شوند. پس از گرم شدن به هیدروژن اجازه می دهد تا از فلز خارج شود، که برای فولادهای با استحکام بالا و صفحات ضخیم بسیار مهم است.

Q5: آیا جوش رباتیک می تواند به طور کامل جایگزین جوش دستی شود؟

• • پاسخ: در حالی که ربات‌ها در تولید استاندارد و حجم بالا (مثلاً خودرو) برتری دارند، جوشکاران انسانی برای کارهای میدانی، اتصالات فضایی پیچیده، کارهای سفارشی یکباره، و کارهایی که نیاز به تنظیم حسی در زمان واقعی دارند، غیرقابل جایگزین باقی می‌مانند.