گزارش كارآموزي جوشكاري و انواع آن

گزارش كارآموزي جوشكاري و انواع آن در 50 صفحه ورد قابل ويرايش

مقدمه

از ابتداي خلقت بشر مساله اتصال و به هم بستن و ضرورت دستيابي به شيوه هاي آسانتر براي ايجاد اتصالات مطرح بوده است . ايجاد اتصال در شكلهاي پيشين خود از به هم بستن شاخه هاي درختان و تكه هاي چوب و دوختن تكه هاي پوست حيوانات براي مصارف گوناگون آغاز شد و متناسب با تكامل نياز هاي انسان ،هنر اتصال و به هم پيوستن اجسام نيز رو به تكامل نهاد .

پيدايش فلزات و آلياژ هاي فلزي وتلاش مستمر در يافتن راههاي اتصال آنها به هم موجب ابداع روشهاي مختلف اتصال شد كه اتصال پيچ و مهره اي ، اتصالات پرچي و اتصالات جوشكاري شده از آن جمله اند .

در دنياي امروزه ، صنعت جوشكاري از نظر وسعت كار و تنوع بالاترين مرتبه را در علم اتصال و بريدن و جدا سازي قطعات فلزي و ساير مواد صنعتي دار است و طراحان و مهندسان خطوط توليد مصنوعات فلزي با بهرگيري از فرايند هاي مختلف و متنوع جوشكاري به بالاترين سرعت و كيفيت دست يافته اند . در عين حال ، وزن سبك مصنوعات و صرف هزينه هرچه كمتر ، از ديگر دستاوردهاي آنان بوده است .


تاريخچه :

جوشكاري كوره اي يا آهنگري و جوشكاري با شعله ، نخستين روشهاي شناخته شده جوشكاري به شمار مي روند .

مصريها ، يونانيها و روسها براي جوشكاري و لحيمكاري فلزات قيمتي يا زود ذوب از نوعي مشعل ابتدايي استفاده مي كردند كه در آنها الكل يا مايع مشابه به عنوان سوخت به كار مي رفته است .

از قرن نوزدهم كه كار اختراعات و اكتشافات رونق گرفت ، نوآوري و خلاقيت در ميدان تكنولوژي جوشكاري نيز ظهور كرد و روشهاي مختلف جوشكاري يكي پس از ديگري ابداع گرديد .

جوشكاري با قوس الكتريكي و استفاده از خاصيت حرارتي جريان برق در امر اتصالات فلزي ، با وجود اينكه چندين دهه قبل شناخته شده بود ، كاربردي نداشت .

سرانجام مردي روسي به نام( برنادوس) اين پديده را كشف كرد و در سال 1887 توانست جوشكاري با قوس الكتريكي و الكترود زغالي را اختراع كرد . در سال 1891 يك امريكايي به نام (كوفين) توانست به جاي الكترود زغالي از الكترود فلزي استفاده كند و اين روش به نام خود به ثبت برساند .

در آن زمان ، جوشكاري با الكترود لخت فلزي بسيار دشوار بود زيرا قوس بين الكترود فلزي و قطعه كار بي ثبات بود و كنترل انتقال قطره مذاب از الكترود به قطعه بسختي انجام مي گرفت .

كشف الكترود روپوش دار به وسيله يك مخترع سوئدي به نام اسكار كيليرگ در سال 1905 باعث ثبات قوس و بهبود كيفيت جوش شد .

پژوهشهاي مختلف براي افزايش مرغوبيت و كيفيت اين روش ادامه يافت و همچنان ادمه دارد . جوشكاري با قوس الكتريكي و الكترود روپوش دار در رديف جوشكاريهاي ذوبي است كه امروزه به طور گسترده در صنايع مختلف به كار گرفته مي شود . در زمان حاضر ، جوشكاري قوس دستي (SMAW) يكي از متداولترين روشهاي جوشكاري است كه به طور گسترده در صنايع فلزي ايران كاربرد دارد و به عنوان پديده اي ارزشمند در امر توليد و تعمير در كارخانه ها و كارگاههاي مختلف صنعتي ايفاي نقش مي نمايد . به دليل وابستگي اين فن به علوم و فنون و گستردگي دامنه علمي آن متخصصان و كارشناسان ورزيده همواره در حال پژوهش هستند و دستاورد هاي خود را به صورت استانداردهاي جوشكاري انتشار مي دهند .

در عمليات اجرائي نيز كاردانان با تجربه همكاري دارند و با تلاش و پشتوانه غني علمي چرخهاي عظيم و پيچيده صنعت را به طور اصولي و اقتصادي به حركت در مي آورند .
























تعريف جوشكاري

تاكنون تعاريف زيادي براي جوشكاري بيان شده است ، ولي بطور كلي حذف فاصله و ايجاد جاذبه مولكولي يا كريستالي بين قطعات گوناگون را جوشكاري گويند . براي تحقق اين امر روششهاي زيادي به ذهن مي رسد كه اكثرا عملي شده است و نتايج كارائي آنها در ارتباط با وسايل و تجهيزات مورد لزوم به لحاظ سادگي و پيچيدگي مورد مطالعه قرار گرفته است .

عمليات جوشكاري كه امروزه در صنايع به كار گرفته ميشوندعبارتند از :

1- جوشكاري فشاري 2- جوشكاري ذوبي

هر كدام تقسيم بنديهاي گوناگون و گسترده اي دارد كه تاكنون بيش از 85 روش در جوشكاري و برشكاري ابداع شده است و اجرا مي شود بعضي از روشها نيز منسوج شده ، جاي خود را به روشهاي نوين جوشكاري داده اند .
جوشكاري فشاري

تعريف : جوشكاري فشاري فرآيندي كه در آن لبه هاي مورد اتصال ، تحت فشار ، و با استفاده از حرارت يا بدون آن در هم ادغام مي شوند و قطعات به هم اتصال مي يابند .

جوشكاري آهنگري يا پتكه اي ، جوشكاري مقاومتي ، جوشكاري اصطكاكي ، جوشكاري مافوق صوت (اولتراسونيك) و جوشكاري سرد از آن جمله اند .
جوشكاري آهنگري

يكي از فرايند هاي قديمي جوشكاري است و روش كار چنين است كه قطعات مورد جوشكاري را در كوره اي تا مرحله خميري شدن گرم مي كنند . سپس آنها را از كوره خارج و اكسيد ها را از سطح مورد اتصال پاك مي كنند . آنگاه آنها را رويهم روي سندان قرار مي دهند و ضربات پتك دستي يا برقي ميكوبند تا دو قطعه در هم ادغام شوند و جوش بخورند .
جوشكاري مقاومتي

جوشكاري مقاومتي يكي از روشهاي جوشكاري فشاري است كه در شاخه هاي مختلف صنعت خصوصاً در صنايعي كه با ورقها و مفتول فلزي سر و كار دارند كاربرد فراوان دارد . در اين روش سطوح اتصال با اعمال حرارت و فشار بهم جوش مي خورند .

فلزات به دليل داشتن مقاومت الكتريكي ، دراثر عبور جريان برق از آنها ، گرم مي شوند و به حالت خميري و حتي به دماي ذوب مي رسند . حرارت حاصل در اين روش با مجذور شدت جريان و مقاومت در زمان عبور جريان رابطه مستقيم دارد . شدت زمان عبوري و زمان از طريق دستگاه قابل كنترل و تنظيم است ، اما مقاومت الكتريكي به عوامل مختلف از جمله جنس و ضخامت قطعات كار ، اندازه سطح الكترود ها ، چگونگي سطح تماس و فشار اعمال شده به كار مربوط مي شود .

جوشكاري مقاومتي در صنعت به صورتهاي گوناگون مورد استفاده است كه مهمترين و متداولترين آنها به ترتيب زير است : 1- جوش نقطه اي يا نقطه جوش 2- جوش قرقره اي يا درز جوش 3- جوش واژگون يا سر به سر 4- فلاش جوش يا جوش جرقه اي
جوشكاري ذوبي

تعريف : جوشكاري ذوبي روشي است كه در آن لبه هاي مورد اتصال پس از ذوب شدن به كمك فلز پر كننده يا بدون آن در هم آميخته و منجمد ميگردند به اين ترتيب قطعات به يكديگر متصل مي شوند .

براي ذوب كردن لبه هاي مورد اتصال از انرژيهاي مختلف استفاده مي شود : انرژي شميايي : جوشكاري با شعله گاز ، جوشكاري ترميت

انرژي الكتريكي : جوشكاري با قوس الكتريكي

انرژي نوراني : جوشكاري با اشعه ليزر

در جوشكاري با قوس الكتريكي حرارت لازم براي ذوب لبه هاي مورد اتصال و مفتول پر كننده درز از طريق ايجاد و برقراري قوس الكتريكي بين الكترود و فلز مورد جوشكاري تامين مي شود .
قوس الكتريكي و چگونگي تشكيل آن

چنانچه قطبهاي مثبت و منفي يك منبع انرژي الكتريكي را با هم تماس داده و سپس در فاصله كمي از يكديگر قرار دهند ، در اثر اختلاف پتانسيل الكتريكي موجود ميان آنها جرقه هاي ايجاد مي شود . اين جرقه ها موجب يونيزه شدن اتمسفر بين دو قطب و عبور الكترونها از فاصله هوايي ميان دو قطب مي شود .

ادامه جرقه ها و به هم پيوستن آنها در فضايي يونيزه شده ، موجب تشكيل قوس الكتريكي مي شود . با وجود يونيزه شدن فضاي بين الكترود وكار ، باز هم مقاومت الكتريكي زيادي در اين منطقه وجود دارد و همين مقاومت سبب تبديل انرژي الكتريكي به انرژي حرارتي مي شود و حرارت در حدود 6000-5000 درجه سانتيگراد ايجاد مي گردد كه مي تواند در زمان كوتاهي فلزات را به دماي ذوب برساند .





نقش فلاكسها (پوشش الكترود)

پوشش شيميايي الكترود بسيار متنوع است و نوع آن به شرايط فلز مبنا بستگي دارد .

تركيب شيميايي الكترودها به طور وسيعي كمپلكس است و محتوي مواد معدني و آلي است كه درصدي از آن مشخص و درصدي هم از نظر مصرف كننده پوشيده است و جزء مسائل سري هر كارخانه سازنده به حساب مي آيد . هر جزء تركيبي پوشش چه در حالت مذاب بودن و چه در حين انجماد داراي وظايفي براي بهبود بخشيدن شرايط مكانيكي جوش هستند مانند ثبات قوس الكتريكي ، تشكيل سرباره ، ايجاد گاز ، رساندن عناصر مطلوب به مذاب وغيره . پوشش داراي سه نقش اساس است :

- نقش الكتريكي

- نقش فيزيكي

- نقش متالورژيكي

نقش الكتريكي پوشش : وجود يك قوس با شرايط يونيزه شدن گازهاي بين كاتد و آند ارتباط دارد . قوسهاي فلزي به علت خاصيت منفي بودنشان ناپايدارند و به عبارت ديگر ، با افزايش آمپر بر سطح مقاومت الكتريكي قوس كاهش يابد و بدين علت ، از ثبات بي بهره مي شود . براي رفع اين نقيصه لازم است كه در مدار يعني در ناحيه قوس يك رزيستانس و يا راكتانس به كار برده شود ( رزيستانس از تغييرات ناگهاني شدت جريان جلوگيري مي كند ) در عمل فلزي را نمي توان يافت كه بتواند اين وظيفه را در قوس انجام دهد زيرا درجه حرارت بالاي قوس آن را منهدم مي كند .

فاكتورهايي كه مي توانند جايگزين يك رزيستانس گردند ، عبارتند از :

- استفاده از مدار باز در جريانهاي AC با ولتاژ زياد

- سطح يا درجه يونيزاسيون

- خارج كردن الكترون از الكترود به وسيله انرژي حرارتي

- شرايط هدايت حرارتي

در جريان AC فاكتورهاي گفته شده را مي توان از طريق پوشش كه محتوي سديم- پتاسيم باشد ، عملي كرد يا اينكه از مواد ديگر مانند سيليكاتها ، كربناتها اكسيدها و غيره استفاده نمود .

نقش فيزيكي پوشش : الكترود بايستي شرايط ساده اي را براي عمل جوشكاري فراهم كند براي مثال ، مي توان در حالت قائم يا بالا سر عمل جوشكاري را انجام داد (حركت مذاب بر خلاف جاذبه زمين ) .

دو طرح براي اجرا وجود دارد كه عبارتند از :

- نوع پوشش كه تعيين كننده ويسكوزيته سرباره باشد

- ضخامت يا كلفتي پوشش

جوشكاري در حالتهاي مختلف : (سطحي- افقي- قائم- بالاي سر) فقط در صورتي مسير است كه اولا ًگازهايي ايجاد شود و فشار آنها بتواند ذرات مذاب را در جهت جاذبه يا بر خلاف آن پرتاب كند در ثاني ويسكوزيته سرباره به حدي باشد كه بتواند مذاب را در بطن خود نگه دارد بعلاوه كشش سطحي مذاب فلز و سرباره نيز بايد هماهنگ باشد .

ضخامت يا كلفتي پوشش : ممكن است اكسيژن به سطح بيروني سرباره كه با هوا در تماس است ، وارد شود ولي انتشار آن به طرف فلز جوش آهسته و كند است زيرا اولا ًسرباره داراي ضخامت كافي است ثانيا سرعت انجماد در جوشكاري زياد است و اكسيژن تا بخواهد به سطح مذاب برسد ، در لابلاي سرباره منجمد مي شود و محبوس مي گردد .

نقش متالورژيكي پوشش الكترود : علاوه بر اينكه پوشش در ثبات قوس ، تشكيل سرباره ، ايجاد گاز براي حفاظت وغيره موثر است ، محتوي موادي است كه مي تواند عناصر تجزيه شده در جوش را كه در اثر حرارت زياد بوجود مي آيند ، جبران كند در غير اين صورت ، فلز جوش از نظر مكانيكي ضعيف خواهد شد و نيز نرخ سرد شدن را در جوش كاهش دهد .

حفاظت و ايمني

يكي از مسائل مهمي كه همه دست انداركاران شاخه صنعت (اعم از طرحان كارشناسان ، مديران اجرائي ، تكنسينها و كارگران ) بايد با دقت به آن توجه كنند ، نكات ايمني است كه از نظر معنوي و مادي حائز كمال اهميت است .

آسيب رسيدن به كارگران ، خسارت جاني ، نقص عضو و عواقب آن را نمي توان با معيارهاي مادي سنجيد زيرا اين گونه زيانها جبران ناپذيرند . بعلاوه انسان به عنوان اشرف مخلوقات عالم در مقابل خالق خود مسووليت دارد كه اعضاي بدن و جان خودكه امانتي در نزد اوست ، به نحوي شايسته و درست استفاده كند .

در كشورهاي صنعتي مختلف استانداردها و دستورالعملهاي ايمني در دو دسته تدوين و ابلاغ مي شوند :

1- ايمني فردي

2- ايمني گروهي

به طور كلي حوادث و وقايع ناگوار در صنعت دو دليل عمده دارد :

1- نبود آگاهي- آشنايي و دانش شخصي نسبت به رعايت نكات ايمني

2- سهل انگاري و بي توجهي به رعايت نكات ايمني

بنابراين ، آموزش نكات ايمني الزامي است و اجراي دقيق آنها از واجبات است .

مهمترين توصيه در تمام موارد اين است كه :

با وسيله اي كه روش كار آن را نمي دانيد و آموزش نگرفته ايد ،كار نكنيد .

ايمني و حفاظت در جوشكاري با قوس الكتريكي

قبل از آغاز آموزش عملي جوشكاري با قوس الكتريكي ، بايد با دقت نكات ايمني و دستور العملهاي مربوط به ايمني و حفاظت مورد مطالعه و بررسي قرار گيرد .

هنگام جوشكاري با قوس الكتريكي ، اگر دستگاهها و لوازم ايمني مناسب به كار برده شود و احتياط لازم در كار باشد ، خطر جدي وجود ندارد وجود ندارد وشخص جوشكار مي تواند با آسودگي خاطر به كار جوشكاري بپردازد .

خطرات اصلي جوشكاري را مي توان به صورت زير دسته بندي كرد :

- تشعشع پرتوهاي مختلف

- پاشيدن جرقه از مذاب

- برق گرفتگي

- استشمام دود و گازهاي مختلف

تجهيزات جوشكاري اكسي- استيلن

تجهيزات جوشكاري اكسي- استيلن عبارت است از :

يك مشعل جوش و يك سري سربك با اندازه هاي مختلف , دو عدد شيلنگ , (يكي قرمز براي استيلن و ديگري سبز يا سياه رنگ , براي اكسيژن) , دو رگولاتور , دو كپسول (يكي شامل گاز استيلن و ديگري گاز اكسيژن ) , به انضمام يك عينك ويژه جوشكاري با گاز همراه با شيشه هاي رنگي .

هنگامي كه ميزان جوشكاري زياد است از نظر صرفه جويي بهتر است به جاي استفاده از كپسول استيلن , ژنوراتور استيلن را به كار برند .

معمولا كپسولها را بر روي يك ارابه دو چرخ با زنجير مي بندند تا بتوانند تجهيزات جوشكاري را به مكانهاي لازم حمل كنند . چنانچه كپسولها در موقعيت ثابتي و نزديك ميز كار مي خواهند قرار گيرند , بايد با زنجير نمودن آنها به پايه يا كنار ديوار , از افتادن و صدمه خوردن رگولاتور ها و نيز انفجار احتمالي جلوگيري نمايند .

در كارخانجات و موسساتي كه واحدي به نام بخش جوشكاري دارد و در آن محل همواره عمليات جوشكاري زيادي صورت مي گيرد , كپسولهاي اكسيژن را در خارج از محيط كارگاه به وسيله جمع كننده يا كلكتور به يكديگر متصل نموده با لوله گاز را به محل جوشكاري هدايت مي كنند .

مشعلهاي جوشكاري

مشعل جوشكاري ابزاري است كه در آن گازهاي اكسيژن و استيلن را با نسبت صحيح مخلوط شده و از انتهاي بك به محلي كه بايد سوزانيده شود جريان مي يابد .

عموم مشعلهاي جوشكاري شامل : 1- شير ها 2- دسته مشعل 3- لوله اختلاط

4- پستانك و ساير ملزومات مي باشند .

مشعلها را در صنعت با طرحهاي مختلفي مي سازند ولي اساس كار آنها كنترل كامل شعله ضمن عمليات جوشكاري مي باشد . مهمترين انواع مشعلهاي جوشكاري عبارتند از :

مشعل انژكتوري (فشار ضعيف ) : در اين مشعل استيلن با فشار معمولي وارد لوله اختلاط شده و جريان اكسيژن به داخل محفظه اختلاط كشيده مي شود . از مشعل انژكتوري براي گاز استيلن با فشار كم ( حدود 07/0 bar و كمتر) استفاده مي شود .

مزيت مشعل فشار ضعيف در اين است كه چنانچه تغييراتي در جريان اكسيژن به وجود آيد , اين تغييرات در جريان استيلن اثر گذاشته در نتيجه نسبت اختلاط گازهاي اكسيژن و استيلن در حين جوشكاري ثابت خواهد ماند . انژكتور مشعلهاي مزبور سوراخ كوچك و ريزي به نام شيپوره (نازل ) دارد كه اطراف آن روزنه اي به شكل تاج دايره تعبيه شده است اكسيژن با فشار 1 تا 3 bar از سوراخ انژكتور خارج شده گاز استيلن را به درون محفظه اختلاط مي مكد .

مشعل فشار مساوي (فشار قوي ) : در اين نوع مشعلها گازهاي اكسيژن و استيلن (هيدروژن در جوش اكسي- هيدروژن ) با فشار مساوي وارد لوله اختلاط گرديده سپس از دهانه مشعل براي احتراق خارج مي شوند به عبارت ديگر , هر دو گاز به طور مستقل وارد محفظه اختلاط مشعل مي گردند . در مشعلهاي فشار قوي به گاز استيلن با فشار بالاتر نسبت به نوع انژكتوري نياز دارند كه آن را از كپسول استيلن تامين خواهند كرد و ضمنا استيلن به دست آمده از مولدهاي فشار متوسط نيز براي اين منظور مي تواند مورد استفاده قرار گيرد در صورتي كه مشعل انژكتوري را بايد در ژنراتورهاي استيلن با فشار پايين به كار گرفت .

هر دو نوع مشل جوشكاري تشريح شده مجهز به دو شير سوزني شكل مي باشند يكي براي تنظيم جريان اكسيژن و ديگري براي استيلن. در انتهاي مشعل دو عدد پيچ براي اتصال شيلنگها وجود دارد . به منظور جلوگيري از هر گونه خطري كه به سبب اشتباه بستن پيچها ممكن است پيش آيد پيچ مربوط به اكسيژن را راست گرد و پيچ مربوط به استيلن را چپ گرد تعبيه مي كنند .

قدرت مشعلهاي جوشكاري

چون در اكثر جوشكاريهاي اكسي- استيلن , گاز و استيلن با فشار مساوي از مشعل خارج مي شوند بدين سبب حدودا حجم گاز اكسيژن مصرفي را به ميزان 10% بيشتر , نسبت به حجم گاز استيلن در محاسبات كارگاهي دخالت مي دهند. در اين گونه موارد با استفاده از شماره سربك كه در محل مناسبي بر روي سر مشعل حك شده است عملا به نتيجه مطلوب كه همانا بر آورد حجم گاز اكسيژن مصرفي بر هر ساعت است دسترسي پيدا مي كنند .

مراقبت از مشعلهاي جوشكاري : هنگامي كه جوشكاري تمام شد مشعل را بايد به گونه اي مطمئن آويزان كنند تا به زمين نيفتد . شير هاي سوزني روي مشعل جوش ساختماني ظريف داشته كه در اثر اصابت با زمين امكان وارد شدن صدمه به آنها وجود دارد . گاهي شيرهاي سوزني مشعلهاي جوشكاري آزاد باز وبسته مي شوند و در چنين مواردي بايد با آچار مخصوص مهره حفاظ را كه روي ميله شير سوزني است تا حدي محكم كنند .