مقاله بررسی جوشكاري با اكسي استيلن

مقاله بررسي جوشكاري با اكسي استيلن در 14 صفحه ورد قابل ويرايش

تعريف جوشكاري

جوشكاري يكي از فرآيندهاي فلز كاري است كه به وسيله آن فلزات را بهم جوش مي‌دهند. فلزات را تا نقطه ذوب حرارت مي دهند تا قسمتهاي ذوب شده بهم متصل شوند.
روشهاي مختلف جوشكاري و برشكاري

معمول ترين انواع جوشكاري: جوشكاري با گاز، جوشكاري با برق، جوشكاري با برق و گاز و جوشكاري مقاومتي است. اقسام ديگر آن جوشكاري با هيدروژن اتمي، جوشكاري با ترميت، جوشكاري سرد، جوشكاري با ماوراء صوت، جوشكاري با اشعه الكترون، جوشكاري با ليزر و جوشكاري با پلاسما است.

دو نوع معمول برش، برش با گاز و برش با برق است. در اينجا جوشكاري با استيلن را شرح مي دهيم زيرا:

1. اصول جوشكاري با استيلن كه شامل اصول مهم انواع ديگر جوشكاري نيز هست.

2. جوشكاري بااستيلن معمولترين جوشكاري دستي است، آهسته تر انجام مي شود و تنظيم آن ساده تر از اقسام ديگر است.
جوشكاري با گاز

يكي از معمولترين اقسام جوشكاري استفاده از گاز براي توليد حرارت است. در اينجا از احتراق گاز در مجاورت اكسيژن هوا استفاده مي شود. در مورد استفاده از اكسيژن مي توان از اكسيژن كپسول و يا از اكسيژن هوا استفاده نمود. در اين روش اكسيژن به سه طريق ممكن است با گاز تركيب شود.

1. از هواي اطراف كه:

الف. در آن درجه حرارت پايين است.

ب. كار كاملاً تميز نيست.

ج. خود مقدار حرارت هم كم است.

2. هوا از سوراخهاي مشعل وارد آن شده كه:

الف. در آن درجه حرارت بالاتر است.

ب. كار تميزتر از روش اول است.

ج. خود مقدار حرارت بيشتر است.

3. اكسيژن كپسول با فشار وارد گاز قبل از احتراق مي شود كه:

الف. درجه حرارت بسيار بالاتر است.

ب. خيلي تميز است.

ج. بيشترين مقدار حرارت را پس مي دهد.
شعله هاي جوشكاري

جوشكاري با گاز هنر اتصال فلزات مختلف بهم است و با آن سطوح مجاور را ذوب نموده و بهم مي‌چسبانند.

يك شعله متمركز خيلي شديد در نقطه اي روي فلز وارد مي كنيم تا ذوب شده و حوضچه مايع درست شود. دو قسمت مايع بهم متصل شده، كنار دو قطعه بهم وصل مي‌شود. اين عمل بايد طوري انجام شود كه دو فلز صدمه نبينند.

شعله جوشكاري بايد داراي خواص زير باشد:

الف. درجه حرارت شعله بايد باندازه كافي بالا باشد تا فلز ذوب شود.

ب. مقدار حرارتيكه تلف مي شود توسط شعله تامين مي گردد.

ج. شعله نبايد فلز را بسوزاند (آنرا اكسيده كند).

د. شعله نبايد ناخالصي هائي روي فلز رسوب دهد.

هـ. شعله نبايد فلز را با دوده بپوشاند.

و. شعله نبايد توليد گازهاي مسموم نمايد.

مقدار حرارت توليد شده با تنظيم حجم گاز مصرف شده، تعيين مي شود. براي اينكه حرارت بيشتري توليد شود سوراخ سر مشعل را گشادتر و فشار گاز را بيشتر انتخاب مي كنيم. در نتيجه گاز بيشتري از سوراخ خارج خواهد شد. هرچند اگر از سر مشعل بزرگتر يا كوچكتر استفاده كنيم، درجه حرارت تغيير نخواهد كرد.

بايد خاطر نشان كرد كه مقدار حرارت توليد شده و در نتيجه ضخامت فلزي كه مي‌خواهيم جوش دهيم به مقدار گاز سوختي در واحد زمان بستگي دارد. پس مقدار حرارت باندازه سوراخ سر مشعل بستگي خواهد داشت.

در صنعت چند نوع جوشكاري و برش كاري با گاز معمول است:

1. استيلن- اكسيژن 2. هيدروژن- اكسيژن 3. گاز طبيعي يا صنعتي- اكسيژن 4. گاز مايع- اكسيژن.
شعله اكسي استيلن

شعله ممكن است داراي اكسيژن زياد يا كم باشد كه خوب نيست و در آن صورت نسبتهاي مخلوط دو گاز اكسيژن و استيلن نامناسب است. اگر اكسيژن خيلي زياد باشد، شعله اكسيد كننده و اگر استيلن زياد مصرف شود، شعله احيا كننده خواهد شد.

شعله‌ي صحيحي را كه به فلز حرارت مي دهد و آنرا اكسيده يا احياء نكند شعله خنثي مي نمامند. شعله خنثي وقتي حاصل مي شود كه نسبت گاز استيلن و اكسيژن متناسب باشد. در شعله خنثي دو گاز با هم تركيب شده، اكسيژن با كربن و هيدروژن گاز استيلن ممزوج و حرارت لازم توليد مي شود. لازم به يادآوري است كه گازهاي حاصل بي ضرر هستند.

مي توان به زبان شيمي چنين نوشت: استيلن+ اكسيژن= گاز كربنيك+ آب+ حرارت

دو گاز توليد شده يعني گاز كربنيك و بخار آب سمي نيستند.

اكسيژن موجود در هواي اطراف شعله براي تكميل احتراق مصرف مي شود و اين بدان معني است كه وقتي در شكاف يا گوشه ها بخواهيم جوشكاري كنيم، بطوريكه هوا نتواند به شعله برسد، اكسيژن بيشتري از كپسول را بايد بشعله برسانيم. اگر نسبت مخلوط دو گاز مناسب نباشد فرم ظاهري شعله اين اشكال را روشن خواهد كرد. آخر سر نيز، شعله خنثي را از وضع فلز ذوب شده مي توان امتحان كرد.

مواد زائد از دو راه وارد شعله جوشكاري مي شوند:

الف. ممكن است گازها مواد اضافي داشته باشند.

ب. دستگاه تميز نباشد.

گاز بايد هميشه از كيفيت خوبي برخوردار باشد. خلوص گاز را كارخانه سازنده مشخص كرده و بايد در نظر داشت كه گرماي شعله استيلن- اكسيژن خنثي به 5600 درجه فارنهايت مي رسد. اگر اكسيژن زيادتر باشد درجه حرارت به كمي بالاتر هم ممكن است برسد.
دستگاه جوشكاري اكسي استيلن

قبل از بحث در طرز كار جوشكاري، بهتر است اطلاعاتي درباره دستگاههاي جوشكاري پيدا كنيم تا امكانات و حدود كار اين دستگاه‌ها مشخص شود.

در اصل، دستگاه جوشكاري اكسي استيلن شامل وسايل زير است:

يكي منبع تامين دو گاز اكسيژن و استيلن و دستگاهي كه در آن، دو گاز بدون خطر با هم مخلوط شده و به مشعل مي رسند. در آنجا گازهاي مزبور مشتعل شده و درجه حرارت زيادي ايجاد مي شود. در اينجا دستگاهي را كه بيشتر بكار مي رود توضيح مي‌دهيم:

الف. كپسولهاي گاز: يكي كپسول اكسيژن و ديگري كپسول استيلن.

ب. تنظيم هاي فشار و فشارسنج ها: تنظيم فشار اكسيژن و تنظيم فشار استيلن.

ج. لوله اكسيژن و لوله استيلن.

د. مشعل جوشكاري.

معمولاً دو نوع مشعل جوشكاري استيلن و اكسيژن به كار مي رود:

1. مشعل از نوع فشار مساوي 2. مشعل از نوع تزريقي در نوع اول همانطور كه از اسم آن پيداست گازهاي اكسيژن و استيلن هر دو فشاري مساوي يا تقريباً نزديك بهم دارند. اين نوع مشعل ها خيلي بيشتر بكار مي روند. در مشعل نوع تزريقي، فشار گاز استيلن نسبتاً كم و فشار اكسيژن خيلي بالاتر است.
تنظيم مشعل

بطور كلي و با استفاده از خصوصيات شعله، مشعل را مي‌توان با توجه به موارد زير تنظيم نمود:

1- شعله خنثي

2- شعله احياء كننده

3- شعله اكسيد كننده

بطور كلي شعله مطلوب، شعله خنثي است. اگرچه در جوشكاري آلومينيم، لحيم سخت و برخي عمليات ديگر كه امكان اكسيداسيون فلز در داخل جوش وجود دارد، بهره‌گيري از شعله‌اي كه كمي حالت احياء كنندگي داشته باشد، معمول است. با وجود آنكه در بعضي موارد شعله بايد كمي احياء كننده باشد ولي شعله خنثي در همه جا بخوبي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، در مدت زمان طولاني بعلت اينكه فشار گازها كمي تغيير مي‌كند مشكل بتوان شعله كاملاً خنثي در دسترس داشت. امكان دارد شعله خنثي كمي اكسيد كننده يا احياء كننده شود. بنابراين براي اينكه شعله اكسيد كننده نشود بهتر است كمي احياء كننده باشد.

در حال جوشكاري ممكن است گاهگاهي مشعل، برگشت سوخت داشته باشد. اين انفجار كوچك شعله ممكن است در اثر شرايط مختلفي ايجاد شود كه مي‌توان از آن جلوگيري كرد. علت عمده آن در اثر اشتعال پيشرس گازها است. البته علل ديگري هم ممكن است وجود داشته باشد كه عبارتند از:

1- خروج گازها از سوراخ سر مشعل خيلي آهسته بوده و فشار گازها خيلي كم و متناسب با قطر سوراخ سر مشعل نيست. انتشار شعله در گازها بيشتر از سرعت خروج گاز بوده كه اين عيب را مي‌توان با افزايش جزئي فشار گاز اكسيژن و استيلن از بين برد.

2- اثر افزايش زمان جوشكاري، يا اگر جوشكاري در گوشه انجام شود و يا مشعل خيلي نزديك جوش باشد، سر مشعل گرم مي‌شود. براي رفع اين عيب سر مشعل را خنك مي‌كنيم.

3- داخل سر مشعل ممكن است دوده گرفته يا ذره‌اي از فلز، داخل سوراخ سر مشعل شده باشد. اين تكه‌ها گرم شده و باعث اشتعال گاز مي‌شوند. براي رفع اين عيب بدقت سر مشعل را پاك كنيد.

علت ديگر كه خيلي كم اتفاق مي‌افتد، اين است كه مخروط داخلي در فلز مذاب قرار مي‌گيرد. اشتعال عكس وقتي است كه اشتعال برگشت كرده بدستگاه تنظيم برسد. در اين حال لوله‌ها، مشعل و دستگاههاي تنظيم خراب شده بايستي تعويض يا تعمير شوند.

دو نوع اشتعال عكس وجود دارد:

1- اشتعال عكس در لوله استيلن، در صورتيكه اكسيژن در جهت عكس جريان استيلن وارد لوله استيلن گردد، مخلوط قابل اشتعال درست شده و انفجار مهيبي ايجاد مي‌شود. اگر مسير عبور مخلوط اكسيژن و استيلن گرفته شود و فشار گاز اكسيژن زياد باشد، امكان چنين انفجاري فراهم مي‌گردد.

2- در داخل لوله اكسيژن، اكسيدهاي آلي تشكيل مي‌شود. اگر درجه حرارت لوله بنقطه اشتعال برسد ممكن است انفجاري رخ دهد.
خاموش كردم مشعل

اگر جوشكار بخواهد فقط براي چند دقيقه از دستگاه استفاده نكند كافي است شيرهاي مشعل را به بندد و مشعل را كنار بگذارد تا دوباره بتواند از آن استفاده كند. در صورتيكه بخواهيم از دستگاه براي مدتي نسبتاً طولاني استفاده نكنيم، توصيه مي‌شود دستگاه را كلا مسدود كنيم. روش خاص خاموش كردن دستگاه بترتيب زير است:

1- شيرهاي دستي روي مشعل برا به بنديد. بهتر است اول شير استيلن را به بنديد (با اين عمل از ايجاد دوده در اثر شعله استيلن جلوگيري مي‌شود).

2- شيرهاي كپسول را محكم به بنديد.

3- شيرهاي دستي روي مشعل را باز كنيد تا گازها خارج شوند.

4- صبر كنيد تا فشار سنج‌هاي فشار زياد و كم روي دستگاه تنظيم اكسيژن و استيلن هر دو صفر را نشان دهند.

5- پيچهاي تنظيم روي دستگاه تنظيم اكسيژن و استيلن هر دو را كاملاً به بنديد.

6- هر دو شير دستي روي مشعل را به‌بنديد (نه محكم) و مشعل را در محل مناسبي آويزان كنيد.

مراحل فوق را بريا كليه دستگاه‌هاي جوشكاري (هر نوع مشعل از نوع فشار مساوي و نوع تزريقي) يكسان عمل كنيد.