دستگاه جوشکاری میلر اصل آمریکا

دستگاه جوشکاری میلر اصل آمریکا

جریان AC. DC آب خنک

لطفا درخواست خود را در واتساپ اعلام کنید.

شماره واتساپ و تلگرام :۰۹۱۲۹۵۶۵۸۹۹   

مدیر فروش: وهاب ترکاشوند

جوشکاری قوسی فلز پوشش‌دار

روش جوشکاری دستی که در آن از یک الکترود با پوشش فلاکس استفاده می شود
جوشکاری قوس الکتریکی فلز پوشش دار یا GMAW که در ایران به آن به صورت خلاصه «جوش برق» گفته می‌شود.
جوشکاری قوسی فلز پوشش‌دار (به انگلیسی: SMAW، ⁦Shielded Metal Arc Welding⁩) که از آن با نام جوش برق نیز یاد می‌شود، نام یک فرایند جوشکاری دستی است که در آن از یک میله فلزی پوشش دار مصرف شونده به نام الکترود، برای عبور جریان الکتریکی استفاده می‌شود.[۱] این جریان الکتریکی باعث ایجاد قوس الکتریکی در فاصله بین انتهای الکترود و قطعه کار می‌گردد. قوس ایجاد شده گرمای زیادی تولید کرده و باعث ذوب شدن انتهای الکترود و قطعه کار می‌شود. فلز مذاب ایجاد شده از الکترود به داخل حوضچه مذاب روی قطعه کار ریخته و در آنجا با آن مخلوط می‌شود. ابر گازی ایجاد شده و روکش مذاب شده، ناحیه حوضچه مذاب و انتهای الکترود را پوشانده و آن را از آلودگی و اکسید شدن محافظت می‌کند. با عبور قوس الکتریکی از آن ناحیه، حوضچه مذاب مخلوط منجمد شده و تبدیل به یک واحد یکپارچه می‌شود. در همین حین، فلاکس مذاب نیز منجمد شده و باعث شکل‌گیری گِل جوش می‌شود.
از جوش برق، به دلیل مقرون به صرفه بودن آن، انعطاف‌پذیری، قابلیت جابجایی آسان، و قابلیت تطبیق در شرایط مختلف به‌طور گسترده‌ای در دنیا استفاده می‌شود.
دمای یک قوس الکتریکی به ولتاژ، طول قوس، و محیطی که از آن عبور می‌کند (گاز یا بخار) بستگی دارد. دمای این قوس می‌تواند از ۳۰۰۰ درجه تا ۲۰۰۰۰ درجه سلسیوس متغیر باشد، اما معمولاً اکثر قوس‌های الکتریکی در عمل دمایی در حدود ۶۱۰۰ درجه سلسیوس دارند. ولتاژ و طول قوس نسبت نزدیکی با یکدیگر دارند، چرا که با افزایش طول قوس، مقاومت جریان افزایش یافته و در نتیجه برای حفظ جریان الکترون‌ها از این فاصله هوایی به ولتاژ بیشتری نیاز است. هر چه فاصله کمتر باشد به ولتاژ کمتری برای حفظ قوس نیاز است.انواع منبع تغذیه جوشکاری
یک منبع تغذیه قوی که می‌توان از آن در فرایندهای جوشکاری با برق متنوعی از قبیل جوشکاری با فلز پوشش دار، جوشکاری تیگ، جوش CO2 استفاده کرد.

برق تغذیه جوشکاری می‌تواند به اشکال زیر باشد:

ولتاژ ثابت: ولتاژ قوس در میزان تنظیم شده ثابت باقی می‌ماند، حتی اگر طول قوس یا جریان الکتریکی افزایش یا کاهش پیدا کند.
ولتاژ قوس بالارونده: ولتاژ قوس با افزایش آمپر، افزایش می‌یابد.
جریان ثابت: جریان جوشکاری کل (وات) ثابت می‌ماند. به این نوع برق، ولتاژ قوس افت کننده نیز گفته می‌شود، چرا که با افزایش آمپر، ولتاژ افت می‌کند.
در جوشکاری قوسی با الکترود پوشش‌دار، به برقی با ولتاژ قوسی با جریان الکتریکی ثابت نیاز داریم. ولتاژ خروجی دستگاه‌های جوشکاری الکترود دستی با افزایش جریان کاهش می‌یابد. این منبع تغذیه برای اینکه قوس ایجاد شود ولتاژ مدار باز (open circuit) نسبتاً بالایی ایجاد می‌کند. این ولتاژ مدار باز به سرعت قوس را پایدار می‌کند. پس از ایجاد قوس، ولتاژ به سرعت به سطح مدار بسته کاهش می‌یابد. پس از این شوک ابتدایی، توان دستگاه (بر حسب وات) فارغ از تغییر طول قوس نسبتاً ثابت باقی می‌ماند.

انواع جریان الکتریکی در جوش برق

در جوش برق از سه نوع جریان الکتریکی مختلف می‌توان استفاده کرد:

۱- جریان متناوب (AC)،

۲- جریان مستقیم الکترود منفی (DCEN)،

۳- جریان مستقیم الکترود مثبت (DCEP).

در از بعضی الکترودها فقط می‌توان از یک نوع جریان الکتریکی استفاده کرد. در بعضی دیگر امکان استفاده از دو یا سه نوع جریان نیز وجود دارد. استفاده از هر کدام از این جریان‌ها تأثیر به خصوصی بر روی جوشکاری می‌گذارد.
جریان مستقیم الکترود منفی (DCEN)
در جوشکاری با جریان مستقیم الکترود منفی، الکترود به قطب منفی دستگاه و قطعه کار به قطب مثبت دستگاه متصل می‌شود. الکترون‌ها از داخل الکترود عبور کرده، با جهش در طول قوس به قطعه کار می‌رسند. این اتفاق باعث می‌شود که تقریباً یک سوم حرارت قوس بر روی الکترود و دو سوم حرارت بر روی قطعه کار ایجاد گردد.

جریان مستقیم الکترود مثبت (DCEP)
در جوشکاری با جریان مستقیم الکترود مثبت، الکترود به قطب مثبت دستگاه و قطعه کار به قطب منفی دستگاه متصل می‌شود. الکترون‌ها با جهش در طول قوس از قطعه کار به الکترود می‌رسند. این اتفاق باعث می‌شود که تقریباً دو سوم حرارت قوس بر روی الکترود و یک سوم حرارت بر روی قطعه کار ایجاد گردد.

جریان متناوب (AC)
در جوشکاری با جریان متناوب، جهت حرکت الکترون‌ها در هر ثانیه ۵۰ بار عوض می‌شود. سمت مثبت یک قوس الکترود، آند و سمت منفی آن کاتد نامیده می‌شود. این عوض شدن متناوب آند و کاتد باعث توزیع یکنواخت حرارت بین الکترود و قطعه کار می‌شود. گرمایش یکنواخت باعث ایجاد توازنی بین نفوذ جوش و نرخ پر کردن می‌شود.

جوشکاری CO2 یکی از روش های پایه ای در صنعت جوشکاری کشورمان محسوب می شود. شاید در تصور اول گمان کنید که این جمله غلوی بیش نیست! اما کافی است نگاهی به کاربرد این روش در صنایع مختلف داشته باشید تا متوجه شوید که بدون این روش، بسیاری از صنایع تولیدی مقاطع فلزی متوقف خواهند شد. به همین جهت تلاش داریم تا در این مقاله، شما را با این روش کمی بیشتر آشنا کنیم. مطمئنا در مواقعی که به جوش هایی دقیق و سریع لازم داشته باشید، گذرتان به کارگاه های جوش CO2 خواهد خورد…

جوشکاری CO2چیست؟

جوشکاری CO2 بهترین روش برای جوشکاری صفحات نازک و نیمه ضخیم فولادی است.

به نوعی از جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW) که در آن از گاز محافظِ کربن دی اکسید استفاده شود، جوش CO2 می گویند. از آن جا که CO2 یک گاز فعال است، این نوع جوشکاری در طبقه بندی Metal Active Gas یا MAG قرار می گیرد.

گاز CO2 علاوه بر خواص محافظتی عالی، ده برابر قیمت پایین تری نسبت به گاز محافظ آرگون دارد! بنابراین یکی از متداول ترین روش های جوشکاری در صنایع متالورژی وابسته به فولاد است.

جوشکاری CO2 بهترین روش برای جوشکاری صفحات نازک و نیمه ضخیم غیر سخت فولادی است. این روش اتصال دهی، در شرکت ایران خودرو بعد از جوش مقاومتی، بالاترین میزان کاربرد را در بدنه سازی خودروها دارد.

جوشکاری CO2به چه صورتی انجام می شود؟

در جوشکاری قوسی با گاز محافظ CO2، الکترود (سیم جوش) در سیم ‌پیچ اولیه جمع آوری شده است. این الکترود به وسیله موتور تغذیه به طور خودکار و مداوم، وارد مشعل جوش (تورچ) می ‌شود.

با ایجاد جریان الکتریکی در سیم جوش، قوس الکتریکی میان نوک الکترود و فلز پایه ایجاد می شود. حرارت قوس، سیم و فلز پایه را ذوب می ‌کند تا اتصال مطلوب در شکاف مورد نظر ایجاد شود. به منظور این که فلز جوش توسط اکسیژن و نیتروژن اتمسفر تحت‌ تاثیر قرار نگیرد، گاز CO2 از نازل مشعل جوشکاری برای محافظت از حوضچه جوش تامین می‌ شود.

آمپر و ولتاژ جوشکاری CO2 زمانی با هم همخوانی دارند که ریزترین و مداوم ترین صدای ریزش قطرات سیم جوش در هنگام کار شنیده شود. پس از تنظیم ولتاژ و آمپراژ دستگاه، باید خروجی کابل اتصال منفی روی دستگاه جوش به درستی تنظیم شود. این تنظیم، نسبت به ضخامت قطعه و میزان گرمای لازم انتقالی به قطعه انجام می گیرد. اگر ولتاژ و آمپراژ دستگاه به خوبی تنظیم نشوند، پاشش و جرقه جوشکاری زیاد خواهد بود.

بررسی واکنش های شیمیایی در جوش CO2مقاطع فولادی

وقتی آهن با نیتروژن ترکیب می‌ شود، تا حدود زیادی ترد می‌ شود. همچنین گاز اکسیژن مولکولی (O2) با ترکیب شدن با فلز مذاب، ترکیبات اکسیدی سرامیکی را تولید می کند که اکثرا خواص جوش را کاهش می دهند.

در جوش SMAW، فلاکسی که روی الکترود جوش وجود داشت، نقش ایجاد سرباره محافظ در برابر گازهای محیطی را ایفا می کرد. در جوشکاری CO2، دمش گاز کربن دی اکسید این وظیفه را دارد.

در این فرایند، گاز CO2 می ‌تواند با حرارت بسیار بالا به CO و O در نزدیکی قوس تجزیه شود. هر چند این گازها پس از خنک شدن مجددا به CO2 تبدیل می شوند.

CO2 ↔️ CO + O

اکسیژن تجزیه شده با آهن مذاب ترکیب می‌شود تا FeO را تولید کند.

Fe + O ↔️ FeO

عنصر کربن که در فولاد وجود دارد، با اکسیژن آسان ‌تر واکنش می دهد. بنابراین با گرفتن O از FeO گاز CO را تولید می کند. وجود این گاز در فلز جوش، باعث تولید حفرات Blowhole می شود.

FeO + C ↔️ Fe + CO

برای بهبود خواص جوش، لازم است از این واکنش جلوگیری شود. بنابراین از یک سیم جوش دارای عناصر سیلیسیم و منگنز استفاده می شود. این عناصر، توانایی واکنش بسیار بیشتری نسبت به کربن دارند. این عناصر پس از واکنش با اکسیژن و تشکیل SiO2 و MnO روی سطح مذاب جوش شناور می‌ شوند. این سرباره باعث می شود تا تشکیل blowhole ها تا حدود زیادی کاهش یابد.

FeO + Mn ↔️ Fe + MnO
۲Fe + Si ↔️ ۲Fe + SiO2

چرا کربن دی اکسید؟!

در ابتدا لازم است ذکر کنیم گاز CO2 معمولا به عنوان گاز محافظ در جوشکاری فولادهای کربنی کاربرد دارد. استفاده از این گاز برای اتصال دیگر فلزات، احتمال اکسیداسیون فلز جوش را افزایش داده و سبب آسیب به خواص متالوژیکی مقاطع می شود. در این بخش، علل اصلی استفاده از CO2 به عنوان گاز محافظ در فرایند جوشکاری MAG را بر خواهیم شمرد:

کاهش تنش سطحی

جوشکاری با گاز کربن دی اکسید می تواند تنش سطحی را تا حد زیادی کاهش دهد. تنش سطحی به ویژه در جوشکاری کربن استیل باعث نفوذ کمتر جوش می شود. این تنش سطحی بالا را نمی توان با گازهای بی اثر مانند هلیوم یا آرگون کاهش داد و گاز CO2 تنها گازی است که در این موضوع موثر واقع می شود و نفوذ پذیری در کربن استیل را بهبود می بخشد.

افزایش نفوذ جوشگاز محافظ CO2
با متمرکز کردن حرارت قوس، باعث بهبود نفوذ جوش می شود. این موضوع، احتمال ایجاد یکی از مرسوم ترین عیوب فرایند جوشکاری مگ یعنی نفوذ ناقص (LOP) را به شکل قابل ملاحظه ای کمتر می کند.

کاهش هزینه

همان طور که ذکر کردیم، مزیت مهم این گاز در مقایسه با آرگون و هلیم، قیمت کمتر آن است. این امر می تواند با کاهش هزینه جوشکاری، صرفه اقتصادی استفاده از فرایند جوشکاری مگ را بیشتر کند.

کاهش اکسیداسیون

پیش تر گفتیم که به علت درجه حرارت بسیار بالای قوس جوشکاری CO2 ، این گاز به مونوکسید کربن و اکسیژن تجزیه می شود و از اکسیداسیون فلز جوش جلوگیری می کند. همین موضوع، می تواند به صورت موازی سبب بهبود در برخی از خواص فلز جوش (مانند استحکام، سختی و چقرمگی) در فولادهای کربنی شود.

عدم ایجاد گِل جوش

جوشکاری CO2 گل جوش ایجاد نمی کند. این مزیت به اپراتور اجازه می دهد نقطه جوش های دقیق و سالم تری را ایجاد کند. این موضوع، نیاز به فرزکاری را نیز برطرف می کند. همچنین در نوسانات دمایی گرما و سرما و در مکان های مرطوب، به علت نبود گل جوش، بخش های اتصالی زنگ نمی زنند. این موضوع تا حدود زیادی سبب زیبایی بصری مقاطع می شود.

امکان ترکیب با سایر گازها

طبق گزارشات صنعتی، در برخی موارد کاربرد گاز دی اکسید کربن به تنهایی، سبب پاشش (Spatter) فراوان جوش می شود. اما ترکیب این گاز با آرگون، می تواند به قوسی آرام و پایدارتر منجر شود. البته باید توجه شود که این ترفند، به همراه ولتاژ جوشکاری پایین قابل اجراست.

جلوگیری از بعضی عیوب

گاز دی اکسید کربن به دلیل چگالی مناسب، محافظت خوبی از حوضچه مذاب به عمل می آورد. این امر در کنار دمای قوس بالاتر، سبب جلوگیری از ایجاد عیوبی مانند سوختگی کنار جوش (Undercut) می شود. این ممانعت باعث شکل دهی مناسب خط جوش (good Profile Weld Bead) می شود.

افزایش چقرمگی

در یک فرایند جوشکاری با کیفیت، جهت ایجاد چقرمگی مناسب در فلز جوش نیاز به ترکیب مناسبی از گاز محافظ و مواد پرکننده (Filler Metal) است. دی اکسید کربن در ترکیب مناسب با دیگر گازهای محافظ، می تواند به بهبود چقرمگی مجموعه جوشکاری شده (Weldment) منجر شود. بهبود چقرمگی و افزایش نرمی جوش باعث می شود حتی بر اثر تکان های شدید، مقاطع از هم جدا نشوند.

اگر به دنبال دستگاه جوش CO2هستید، این قسمت را حتما بخوانید:

اگر به دنبال دستگاه جوش CO2 باشید، ممکن است برندهای مختلفی را در بازار بیابید. اما اکثر این دستگاه ها تکنولوژی یکسانی دارند. این دستگاه ها دارای طراحی سیستم وایرفیدر (تغذیۀ سیم) و پاور سورس (منبع قدرت) یکپارچه هستند. معمولا امکان کنترل ولتاژ و شدت جریان جوشکاری به طور پیوسته در ماشین های جوش CO2 وجود دارد.

اکثر ماشین های جوشکاری مگ CO2 مجهز به کابل و انبر جوش و اتصال هستند. این دستگاه جوشکاری با گاز کربن دی اکسید کار می‌کند و از تکنولوژی IGBT در برد دستگاه استفاده شده است. نام این تکنولوژی، مخفف عبارت Insulated-Gate Bipolar Transistor است. در این فناوری از سه ترمینال قدرت نیمه رسانا، برای افزایش سرعت سوئیچینگ استفاده می شود.

برای نحوه شروع و پایان فرایند جوشکاری با این ماشین ها، حق انتخاب وجود دارد. اکثر اپراتورها فرایند آغاز و پایان را با یک یا دو بار فشردن شستی تورچ تنظیم می کنند. دستگاه های مدرن جوش CO2 در حفظ پایداری پارامترهای جوشکاری، حتی با دخالت نوسانات برق شهر عملکرد خوبی دارند.

با این دستگاه ها امکان جوشکاری فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آن ها وجود دارد و کیفیت جوش مطلوبی حتی برای فلزات با ضخامت کم ایجاد خواهد شد.

بهتر است در ماشین جوشکاری CO2 تزریق الکترود در لحظه شروع قوس با سرعت پایین انجام شده و رفته رفته سرعت به حد مطلوب برسد. سرعت تغذیه الکترود در این دستگاه ها حدودا ۲٫۵ تا ۱۳ متر در دقیقه است.

از دیگر ویژگی های مورد انتظار دستگاه های جوش CO2 می توان موارد زیر را نام برد:

• کاهش سنگینی و اندازه دستگاه با استفاده از تکنولوژی اینورتر
• شاسی و موتور پر قدرت با ۲ حلقه محرک
• کنترل سرعت سیم با فیدبک و ترمز
• دارای شستی تست سیم
• تولید و تست بر اساس استاندارد ملی ISIRI
• دارای دوره مطلوب ضمانت

از جوشکاری CO2برای چه کاربردهایی استفاده می شود؟

مطمئنا محافظ های شاخ گوزنی را روی دیوار خانه ها دیده اید! اگر چه این مقاطع، به نوعی نماد بی اعتمادی به دیگر شهروندان به حساب می آیند، اما جلوه بسیار زیبایی را در کنار حفاظت از ساختمان به وجود می آورند.

می توان گفت در صنایع تولید حفاظ و اتصال شاخه ها، جوشکاری CO2 حرف اول را می زند. این روش در هر دو حالت اتوماتیک و غیر اتوماتیک، در هر متر حفاظ، حدودا ۲۰۰ نقطه اتصال ایجاد می کند. جوش CO2 درصد ضعف خواص در نقاط اتصال را بسیار کمتر می کند، زیرا این فرایند گل جوش ایجاد نمی کند.

جوش مگ با دی اکسید کربن، به علت ایجاد جرقه کمتر برای جوشکاری فلزات مغناطیسی و غیر مغناطیسی پیشنهاد می شود.

به طور کلی کاربردهای اصلی جوشکاری CO2 را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• ساخت و تعمیرات حفاظ های نرده ای درب، پنجره و بالکن
• اتصال قطعات بدنه در صنایع خودرو و کشتی سازی
• ساخت انواع دروازه ساده
• ساخت انواع اسکلت های طرح دار با زوار
• جوشکاری مقاطع با سرعت بالا

مزایای جوشکاری CO2

میزان جرقه زنی در این روش کم است.

قابلیت تغذیه سیم جوش به طور مستمر وجود دارد. بنابراین زمانی برای تعویض الکترود صرف نمی شود.

این فرایند به آسانی می تواند در تمام وضعیت های جوشکاری استفاده شود.

حوضچه مذاب و قوس الکتریکی در جوش CO2 به وضوح قابل مشاهده است.

در این روش سرباره ای وجود ندارد یا میزان آن بسیار کم است.

در این روش از سیم جوشی با قطر نسبتاً کم استفاده می شود. این موضوع سبب افزایش چگالی جریان می شود.

درصد بالایی از سیم جوش در منطقۀ اتصال رسوب می کند.

معایب جوشکاری CO2

تجهیزات و ادوات جوشکاری نسبت به روش های دیگر بیشتر است.

جوشکاری به کیفیت و خلوص گاز CO2 و تمیزی سیم جوش بسیار حساس است.

در جوشکاری ورق های گالوانیزه، فلز روی از طریق پوشش وارد مذاب می شود و باعث افزایش تردی و کاهش مقاومت در برابر ترک می شود.

ایجاد گاز CO2 ممکن است آثار مخربی روی سلامتی داشته باشد.

اگر از جوش CO2استفاده می کنید، این نکات را جدی بگیرید!

بهتر است از گازوئیل برای شستشوی دستگاه و ابزار استفاده نکنید.

هر ۲۰۰ ساعت ۱ بار موتور تغذیه دستگاه را چک کنید.

در هنگام جوشکاری فاصله ایمنی را رعایت کنید و از ماسک جوشکاری استفاده کنید.

دقت داشته باشید که کابل های دستگاه باید روکش پلاستیکی داشته باشند.

از رعایت فاصله ایمنی کابل با منبع اطمینان داشته باشید.

اندازه شیار قرقره کشنده وایر فیدر را با قطر سیم جوش مصرفی به درستی تنظیم کنید.

میزان دمش گاز محافظ با قطر سیم جوش را به درستی تنظیم کنید. (میزان گاز محافظ عبوری ۱۰ برابر قطر سیم جوش باشد).

دقت داشته باشید که فنر تورچ دستگاه باید به لحاظ عملکرد سالم باشد.

فاصله نوک نازل الکترود تا نوک شعله هنگام دمش CO2 را به میزان ۲ میلی متر تنظیم کنید.

در هنگام جوش کاری، نباید زاویه جوش را نسبت به خط عمود بر کار بیشتر از ۲۵ درجه تنظیم کنید، چرا که این کار باعث می شود گاز محافظ کاملا روی حوضچه جوش نریزد.

بهتر است برای ممانعت از چسبیدن جرقه ها به داخل شعله جوش و اطراف نازل سیم جوش، در فواصل بین کار و بعد از تمیز کردن آثار جرقه ها از اسپری ضد جرقه استفاده کنید.

ایمنی را در جوشکاری CO2رعایت کنید!

پیش از این گفتیم که استفاده از گاز دی اکسید کربن در فرایند جوشکاری MAG کمترین خطر را به دنبال دارد. برای مثال، مزیت کاهش جرقه، خود عاملی در حفظ ایمنی محیط کار است. اما، نمی توان از تولید گاز مونو اکسید کربن در فرایند جوشکاری مگ با گاز CO2 جلوگیری کرد!

افزایش این گاز در کارگاه های بسته می تواند سبب بروز مشکلاتی شود. تنفس گاز CO به مقدار زیاد ممکن است باعث خفگی و آسیب جدی به دستگاه تنفسی شود. برای حل این مشکل حتما باید از ماسک تنفسی در هنگام جوشکاری در فضای بسته استفاده کنید. همچنین محیط کاری شما باید دارای تهویه مطبوع باشد.

برای جلوگیری از آسیب های حرارتی احتمالی و افزایش ضریب امنیت در جوشکاری، لازم است تا از دستکش محافظ استفاده کنید. این روش برای اتصال قطعات فولادی به طور گسترده ای استفاده می شود. در این حالت افزایش شدید دما در منطقه جوش مقاطع فولادی طبیعی است و ممکن است باعث سوختگی شدید دستان شما شود!

جمع بندی

جوشکاری CO2 یکی از روش های جوشکاری با گاز محافظ است که از گاز CO2 برای محافظت از حوضچه جوش استفاده می کند. استفاده از این گاز، فرایند جوشکاری CO2 را بسیار مقرون به صرفه کرده و کاربردهای بسیار زیادی به خصوص در جوشکاری مقاطع فولادی برای آن به ارمغان آورده است. با این حال، تاثیرات مخرب بر سلامتی، یکی از بزرگترین چالش هایی است که این روش به همراه می آورد. بنابراین توصیه می شود در هنگام استفاده از این روش، نکات با دقت عمل کنید و نکات ایمنی ذکر شده در مقاله را به درستی اجرا نمایید.