اصول فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني

فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني يك فرآيند اتصال ذوبي است كه در طي آن قطعه كار توسط جرياني متراكم از الكترون هاي داراي سرعت بالا بمباران شده و كل انرژي جنبشي الكترون ها،در اثر برخورد با قطعه كار به حرارت تبديل ميشود. اين حرارت موجب ذوب لبه هاي قطعات واتصال دو قطعه پس از انجماد مي شود.
اين جوشكاري معمولا در يك محفظه خلا با استفاده از يك سيستم توليد و تمركز پرتو الكتروني انجام ميشود.

متغيرهاي فرآيند

انرژي ورودي به قطعه كار
ولتاژ شتاب دهنده
چگالي توان
جريان پرتو
فاصله بين كاتد و آند
سرعت جوشكاري
فلز پر كننده
انرژي ورودي به قطعه كار
Energy input(H.I.P)[j/in] E.I/s P/s
ولتاژ شتاب دادن پرتو
جريان پرتو
قدرت پرتو
سرعت جوشكاري
ولتاژ شتاب دهنده
با افزايش ولتاژ شتاب دهنده نفوذ جوش افزايش مي يابد.

چگالي توان

با افزايش ولتاژ وكاهش قطر پرتو ،چگالي توان افزايش مي يابد.
مقدار حرارت توليد شده در نقطه جوشكاري تابع چگالي توان است.
افزايش بيش از حد چگالي توان سبب بخار شدن فلزات مي شود.

جريان پرتو

با افزايش جريان پرتو نفوذ جوش افزايش مي يابد.
شدت جريان با توجه به ولتاژ ورودي كه با شدت پرتو ارتباط دارد تغيير مي كند.

فاصله بين آند وكاتد

توان وشدت جريان پرتو در سطح قطعه كار مي تواند با تغيير فاصله كاتد وآند تغيير يابد

سرعت جوشكاري

چنانچه سرعت جوشكاري افزايش يابد،پهناي گرده و همچنين نفوذ جوش كاهش مي يابد.
فلز پر كننده
محيط جوشكاري
جوشكاري در خلا بالا
جوشكاري در خلا متوسط
جوشكاري بدون استفاده از خلا
تجهيزات فرآيند
ولتا‍ژ بالا
ولتاژ پايين
تجهيزات افزودن سيم جوش

اجزا ماشين جوشكاري پرتو الكتروني

يك تفنگ الكتروني كه پرتو كنترل شده الكتروني توليد ميكند
يك محفظه خلا با تجهيزات و پمپ هاي مربوطه
يك دستگاه كه پرتو را در امتداد خط اتصالحركت مي دهد يا قطعه كار رازير تفنگ الكتروني جابه جا مينمايد
تجهيزات ولتاژ بالا
ستون ديد الكترون
ستون ديد الكترون شامل تفنگ الكتروني ،چشمي الكترون و سيستم ديد ميباشد. تفنگ الكتروني خود شتاب دهنده است.
الكترونها از فيلمان تنگستن حرارتي يا كاتد تابش مي يابند وبه صورت الكتروستاتيك توسط يك شبكه انحراف دهنده،به پرتو تبديل ميشود و توسط آند شتاب مي يابند.
آند و ديگر اجزاي زير آن شامل قطعه كاردر پتانسيل زمين هستند.ولتاژ كاتد تا 150000ولت قابل تغيير است.بنابراين يك ولتاژ شتاب دهنده مثبت براي الكترون ها توليد مي كند.جريان پرتو وابسته به ولتاژشتاب دهنده با كنترل خروجي ولتاژمورد نياز براي شبكه شتاب دهنده كنترل مي شود.

منبع قدرت

منبع قدرت با ولتاژ بالا در يك كابين جدا قرار دارد،اما كنترل ها در ايستگاه اپراتور قرار دارند.
ولتاژ خطي در حالت عادي 440 ولت،سه فاز و 60 سيكل است،اما ولتاژ متناوب 220 ولت نيز مي تواند استفاده گردد.

محفظه كار

جداره محفظه كار معمولا به منظور تميز بودن و حداقل بودن عبور گاز از جداره آن از فولادهاي زنگ نزن ساخته مي شود ودر قسمت هاي از آن از سرب استفاده مي شود تا از عبور پرتو ايكس جلوگيري شود.
يك پنجره با شيشه سربي در جلوي محفظه در منطقه ديد اپراتورويك لامپ فلورسنت دروني براي روشن كردن قرار داده ميشود.
ستون تفنگ الكتروني معمولا در مركز محفظه قرار مي گيرد ولي مي تواند در يك انتها قرار گيرد.در ماشين مي توان يك ميز كار قرار داد كه به صورت دستي يا اتوماتيك در جهت هاي x&y حركت نمايد.

تجهيزات ولتاژ پايين

واژه ولتاژ پايين يك واژه نسبي است و معمولا براي تجهيزاتي كه در ولتاژ كمتر از60000ولت كار مي كنند،به كار ميرود.
تفنگ الكتروني در داخل محفظه قرار داده ميشود و مي تواند در طول محورها حركت كند وديواره فولادي محفظه براي ممانعت از تابش پرتوكافي است.

تجهيزات افزودن سيم جوش

تجهيزات اضافه كردن سيم جوش يا شبيه فرايند سيستم تغذيه سيم جوش در فرايند جوشكاري قوس تنگستن ساخته مي‌شود يا اينكه به طور خاص جهت محفظه خلا طراحي مي‌گردد. قطر سيم جوش عموما كوچك و 0.02 اينچ يا كمتر است. سيستم تغذيه سيم بايد قابليت تغذيه يكنواخت سيمهاي با قطر كوچك را داشته باشد تا سيم را به طرف لبه‌ها وحوضچه مذاب كوچك هدايت نمايد.

نكات تكنيكي فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني

الكترون داراي بار منفي است و بر اثر برخورد به قطعه ، بار منفي به نمونه انتقال مي‌يابد. اين بار منفي در قسمتهاي مختلف دستگاه و نمونه مي‌تواند باعث اثر دافعه بر پرتو شود.براي جلوگيري از اين مشكل، نمونه و دستگاهها به اتصال زمين وصل مي‌شوند.مسئله ديگر اثرات مغناطيسي است كه بايد كنترل شوند و قطعه از مغناطيس خالي شود تا موجب انحراف پرتو نگردد.

روش هاي آماده سازي در فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني

آماده‌سازي و سرهم كردن قطعه كار و قيد و بندهاي جوشكاري كه شامل تميزكازي و احتمالا مغناطيس‌زدايي ،پيشگرم كردن و خال جوش زدن مي‌باشد.
قرار دادن قطعه به همراه قيد و بند درون محفظه خلا
شروع تخليه محفظه و سپس متمركز شدن روي قطعه و تنظيم متغيرهاي فرايند
هم‌خط كردن راستاي اتصال با راستاي حركت پرتو و انجام فرايند
دادن فرصت كافي جهت سرد شدن قطعه و سپس وارد كردن هوا به محفظه و خارج كردن مجموع

مزاياي جوشكاري با پرتو الكتروني

1-ايجاد جوشهاي عميق‌تر و باريك‌تر نسبت به روشهاي قوسي
2-حرارت ورودي كمتر به جوش در مقايسه با روشهاي ذوبي ديگر(براي ايجاد حجم جوش ثابت)
3-نسبت عمق به عرذض بالاي جوش و عدم نياز به جوشهاي چند پاسه
4- ناحيه متاثر از حرارت جوش باريك به علت تمركز حرارتي بالاي فرايند
5-تميزي فلز جوش به دست آمده به علت استفاده از خلا در فرايند
6-امكان دست يابي به سرعت جوشكاري بالا ودر نتيجه سرعت توليد بالاتر
7-بازدهي انرژي بالا(تا حدود 95درصد)
8-پيچيدگي كم قطعه جوشكاري شده به علت تمركز حرارتي بالاي فرآيند
9-عدم نياز به عمليات حرارتي جدي قبل و بعد از فرآيند
10-.امكان اتصال قطعات وآلياژهاي حساس به حرارت
11-امكان جوشكاري فلزات دير گداز
.امكان آب بندي با كيفيت بسيار بالا در اتصالات
سهولت كنترل فرآيند به صورت رايانه اي
.امكان انجام فرآيند در طرح اتصال هاي گوناگون
عدم نياز به سيم جوش(در اغلب موارد)و عدم نياز به برطرف كردن سرباره واضافه هاي جوش
امكان جوشكاري قطعات بسيار ظريف مورد استفاده در صنايع الكترونيك و تجهيزات پزشكي وآزمايشگاهي
محدوديت هاي جوشكاري با پرتو الكتروني

قرار دادن قطعه در خلا

در اثر برخورد پرتو الكتروني با سطح فلز پرتو ايكس توليد مي شود و لذا نياز به حفاظت در برابر اين پرتو وجود دارد.
به علت آنكه پرتو الكتروني شامل اجزاي با بار منفي ميباشد،وجود ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي سر گردان باعث انحراف پرتو از مسير اصلي طراحي شده مي شود.

عدم پايداري طولاني مدت پرتو

تعمير عيوب ايجاد شده در عمق قطعه در اتصال قطعات ضخيم مشكل است.
قيمت بالاي تجهيزات وكاربرد محدودتر نسبت به روش هاي قوسي
محدوديت هاي جوشكاري با پرتو الكتروني
7.نياز به تميز كاري قطعات به شكلي بسيار خوب براي آنكه از شكل گيري عيوبي مثل تخلخل در جوش جلوگيري شود.
8.تركيدگي فلز جوش
9.وجود درز جوش و گرده جوش بسيار نازك در اين فرآيند موجب حساسيت زياد در برابر عيب ذوب ناقص مي شود كه ناشي از خطا در دنبال كردن صحيح درز اتصال توسط پرتو است.
10.چقرمگي كم در اغلب فولادها
11.نبود آزمون هاي غير مخرب تدوين شده
12.حفره انتهاي محل جوش
13.حساسيت شديد فرآيند به تغييرات جزيي متغيير هاي فرآيند
كاربرد هاي فرآيند جوشكاري با پرتو الكتروني

مهمترين فلزات وآلياژهايي كه با اين روش جوشكاري مي شوند عبارتند از:

برليم
تيتانيم
زير كونيم
موليبدن

مهمترين صنايعي كه از اين فرآيند استفاده ميكنند عبارتند از:

صنايع هوا فضا
صنايع هسته اي
صنايع الكترونيك و پزشكي
صنايع خودرو سازي
جوشکاري پلاسما
به تناسب کاربرد دستي واتوماتيک، پلاسماپيشنهادات سودمند زيادي در،توليد درمقياس کوچک ودقت جوش، حجم زياد فلز و درمجموع تجهيزات دارد. از سال 1964 که مقدمه اي براي صنعت جوشکاري بود، جوشکاري پلاسما براساس مزاياي اصلي، کنترل ودقت باتوليد جوشهايي با کيفيت بالا با استفاده از الکترودهاي بادوام در کارهايي با حجم زياد توسعه يافت. اکنون از پلاسما براي جوشکاري هر چيزي استفاده مي شود : ازوسايل جراحي وآشپزخانه ازطريق صنايع غذايي گرفته تا تعمير پره هاي موتور جت. درواقع پلاسما گازي است که در دماي خيلي زياد، گرم و يونيزه شده بطوريکه هادي جريان الکتريکي مي شود . فرايند جوشکاري قوسي پلاسما شبيه GTAW (جوشکاري باالکترود تنگستني به همراه گازمحافظ ) است که ازپلاسما براي انتقال جريان الکتريکي لازم براي ايجاد قوس به قطعه کار استفاده مي شود . قطعه کار براثر گرماي شديد قوس ،گداخته و ذوب مي شود. انواع فلزاتي که مي توانند توسط پلاسما جوش داده شوند عبارتند از : فولاد ضدزنگ فلزات ديرگداز وديگرفولاها: تيتانيم، تانتاليم ،مس، برنج ،طلا، نقره، الياژي از آهن ونيکل وکبالت (kovar )و Inconel, وzircallقوس جوشکاري TIG / GTAW ( چپ) و پلاسما ( راست )در مشعل جوشکاري پلاسما الکترود تنگستني دريک نازل مسي که در نوک آن دريچه ي کوچکي وجود دارد قرار مي گيرد . شعله قوس ابتدا ميان مشعل الکترود و نوک نازل بوجود مي آيد وسپس قوس ايجاد شده به قطعه کار منتقل مي شود. گاز پلاسما و قوس دريک مسير با يک منفذ محدود شده باهم برخورد مي کنند و مشعل يک گرماي فشرده ومتمرکز با دماي بالا به قسمت کوچکي اعمال مي کند . با اين فرايند تجهيزات جوش پلاسما کارايي بالايي دارد که قادر است جوشهايي باکيفيت خيلي خوبي توليد کند . در جوشکاري موادي که درزماني که گرم مي شوند تمايل به خروج گاز دارند، الکترودهايي که محافظت مي شوند کمتر در معرض آلودگي و فساد قرار مي گيرند . اين امر باعث طولاني تر شدن عمر الکترود و افزايش زمان نگهداري الکترود مي گردد. (معمولاً 1/8 ساعت ) گاز پلاسما معمولا از گاز آرگون است و مشعل نيز از گاز دومي ( آرگون، آرگون/ هيدروژن ويا هليم ) براي کمک در محافظت حوضچه جوش استفاده مي کند تا اکسيداسيون را کاهش دهد . سوراخ نازل با در نظر گرفتن اندازه مهره جوش انتخاب مي شود تا قطر و ضخامت قوس بر اساس آن کنترل شود . تجهيزات اضافي لازم براي جوشکاري پلاسما شامل : 1- منبع قدرت 2 – consol پلاسما ( دروني يا بيروني) 3- دستگاه گردش آب ( دروني يا بيروني) -4 مجموعه مشعل فرعي جوش پلاسما ( نوک ها، سراميک ها، گيره ودستگاه اندازه گيري نصب الکترود ) شروع و انتقال قوس پلاسما آرام و پيوسته ويکنواخت است که اين امر در جوش صفحات نازک وسيم هاي باريک و اجزاي کوچک مناسب است . شکل وطول قوس وتوزيع حرارت پلاسما، فاصله بحراني گريز جوش را نسبت به حالت GTAW کمتر مي کند . تقريباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتيک ولتاژ ( AVC ) نيازي نيست . پايداري بالاي قوس در طي جوشکاري از وزش و انحراف قوس مي کاهد واپراتور را قادر مي سازد از وسايل شروع کننده قوس در نزديکي ومجاورت محل اتصال جوش براي نفوذ بهتر حرارت استفاده نمايد . چگالي انرژي قوس در پلاسما در حدود 3 برابر انرژي قوس GTAW است که از شکستگي و تغيير شکل جوش واز H .A .Z) ) مي کاهد که اين امر باعث ريزدانه شدن جوش وافزايش سرعت جوشکاري مي شود. (اين جوش در کمتراز 0.005 ثانيه کامل مي شود) جريان اوليه کمتر از 1 آمپر مي تواند دقت جوشکاري اجزاي کوچک وکنترل بهتر جوش را در جوشکاري لبه اي شيب دار را در بر داشته باشد . در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترين صدا را توليد مي کند و پلاسما مي تواند از تجهيزات کنترل عددي (NC ) بدون دخالت الکتريکي استفاده کند .اين امر همچنين در درز گيري با جوش اجزاي الکترونيکي بر خلاف فرايند GTAW که با دخالت الکتريکي ممکن است آسيب هايي به اجزاي حساس الکترونيکي دروني وارد کند، استفاده مي شود . منبع پلاسما دامنه وسيعي از فرکانس براي کاربردهاي پالسي در اختيار ما قرار مي دهد که گاهي اوقات اين فرکانسها به بالاتر از 10 Khz مي رسد. جوشکاري پلاسما کاربردهاي فراوان و گوناگوني دارد. بطور کلي برش و تعمير قالب ها در صنعت با استفاده از پلاسما در حال رشد است . منبع قدرت ميکروقوس اين توانايي را دارد که قوسي با جريان پايين ايجاد کند و راهي موثر براي تعمير و شکافهاي کم و جزيي و گودي هاي ناشي از استفاده نادرست و فرسودگي و تعمير اصولي و عمليات حرارتي داشته باشد. براي جوش لبه هاي بيروني فرايند پلاسما به استفاده از طول قوسي بلندتر و پايدار که به مهارت زيادي در کنترل حوضچه ندارد نياز توصيه مي کند. در مواجه با گوشه هاي دروني شکاف ها، الکترود تنگستني GTAW/TIG مي تواند انجام فرايند جوش را بهتر کند. در جوشکاري تسمه ها توسط پلاسما انتقال قوس به قطعه کار با کار کردن بر روي لبه هاي اتصال بطور پيوسته صورت مي گيرد . در کاربرد هاي اتوماتيک در جوشهاي طويل و بلند نيازي به کنترل فاصله نيست و اين فرآيند نيازکمتري به تعمير اجزاي مشعل دارد . تيوب و لوله از نورد تيوب و بوسيله رولهاي فرم دهنده مواد و جوشکاري لبه اي در محل جوش توليد مي شوند . کارايي و بازده نورد تيوب به سرعت جوشکاري و مجموع زمان هاي صرف شده در جوشکاري بستگي دارد. جوشکاري پلاسما ويژگي هاي مهم و سودمندي دارد براي مثال : افزايش سرعت جوشکاري تيوب ، جوشهايي با کيفيت مناسب بخاطر پايداري و ثبات قوس و افزايش عمر نوک الکترود را مي توان نام برد.

ليست تجهيزات مورد نياز :

1- منبع قدرت 2- plasma consol (گاهي بصورت دروني يا بيروني) -3 دستگاه گردش آب (بصورت دروني يا بيروني ) -4مشعل جوشکاري پلاسما -5مجموعه لوازم فرعي مشعل ( نوک ها، سراميک ها، گيره، دستگاه اندازه نصب الکترود)
ويژگي ها ، مزايا ، کاربردها : ويژگي ها:
-1 حفاظت الکترود که زمان استفاده از آن را طولاني تر مي کند. -2 قابليت جوشکاري با آمپراژ پايين ( پايين تر از (0.05 A -3 پايداري و يکنواختي قوس وشروع آرام آن جوشهاي مستحکمي توليد مي کند. -4 پايداري قوس در هنگام شروع و آمپراژ پايين جوشکاري -5 حداقل صداي منتشره ، صداي زياد فقط در هنگام شعله اوليه قوس ونه در تمام جوشها -6 امکان بالا بردن سرعت جوشکاري و اينکه چگالي انرژي قوس به 3 برابر چگالي انرژي فرايند GTAW مي رسد. -7 زمان جوشکاري به کمتر از 0.005 ثانيه مي رسد . -8 چگالي انرژي از H .A .Z مي کاهد و کيفيت جوش را افزايش مي دهد. -9 طول قوس ، شکل و حتي توزيع حرارت آن از ويژگي هاي مهم آن است. -10 قطر وضخامت قوس از طريق سوراخ نازل انتخاب مي شود.
مزايا : دلايل زيادي براي استفاده از جوشکاري پلاسما وجود دارد . اما مي توان تمام آن را در سه قسمت اصلي خلاصه کرد : -1 دقت : معمولاً دقت جوش پلاسما نسبت به جوشهاي معمولي TIG بيشتر است . ( بخاطر داشته باشيد که افزايش منبع قدرت مي تواند قوسي متفاوت با قوس TIG بوجود آورد). پلاسما مزاياي زير را نسبت به جوشهاي TIG متداول ارائه ميدهد : ? پايداري وتمرکز قوس ? دامنه وسيع تغيير طول قوس ( TIG ± 5% ، plasma ± 15% ) -2 جوشکاري قطعات کوچک : ? قابليت استفاده از آمپراژ پايين ( در بسياري از منابع قدرت شدت جريان تا 0.1 A پايين آورده مي شود . ? پايداري قوس در شدت جريان هاي پايين ? انتقال آرام وآهسته ( شروع قوس ) بدون ايجاد صداي زياد ? امکان کاهش زمان جوشکاري (براي خال جوشها ، تيوب ها ،guid wire وغيره .) -3 توليد بالاي جوشکاري : ?در اين فرايند از الکترود هاي با دوام مي توان مدت زمان بيشتري نسبت به TIG وقبل از اينکه فاسد شوند از آنها استفاده کرد . درکل فرايند جوشکاري تمام مزاياي منحصر بفرد پلاسما قابل مشاهده است .
کاربرد ها : -1 جوشکاري قطعات کوچک : در فرايند پلاسما ، قوس مي تواند آهسته و آرام و در عين حال ثابت وپيوسته در نوک سيم ها يا ديگر اجزاي کوچک شروع شود و دوره زماني دوباره کاري جوش را بسيار کوتاه کند . اين خصوصيت در زمان جوشکاري اجزايي مانند : سوزنها ، سيم ها ، فيلامان هاي لامپها ، ترموکوپلها ، ميله و ستون ها وحتي ابزارهاي جراحي سودمند است . -2 اتصال محکم قطعات : ابزارهاي طبي و الکترونيکي اغلب بطور محکمي از طريق جوشکاري متصل مي شوند . فرايند پلاسما اين توانايي را دارد که : ?Heat in put را کاهش مي دهد . ? قطعات حساس وظريف ونزديک بهم را جوش دهد . ?قوس را بدون ايجاد صداي الکتريکي ايجاد کند ( صداي زياد ميتواند باعث آسيب هاي دروني الکتريکي شود) پلاسما در سنسورهاي فشاري و الکتريکي ، اجزاي الکترونيکي ، موتورها، باتريها، تيوب هاي کوچک در اتصالات / لبه دار کردن ، سوپاپها ،تجهيزات لبنياتي ، ميکروسوئيچ ها و غيره کاربرد دارد . -3 ابزار برش و تعمير قالب ها : در حالي که صنعت تعمير در تلاش است که به شرکتهايي که مي خواهند از اجزايي که داراي شکافها ي باريک و فرورفتگي هاي ناشي ازاستفاده نادرست و فرسودگي ، دوباره استفاده کند کمک نمايد ، منبع قدرت ميکروقوس جديد اين توانايي را دارد که قوسي آرام با جريان پايين ايجاد کند وراهي موثر براي تعميرات اصولي وعمليات حرارتي داشته باشد . از فرايند ميکروTIG و هم از ميکرو پلاسما بعنوان ابزارهاي برشي و تعمير قالب ها استفاده مي شود . براي لبه هاي بيروني، قوس در فرايند پلاسما پايداري بيشتري دارد و مستلزم داشتن مهارت زيادي در کنترل حوضچه مذاب نيست . در هنگام مواجه شدن با گوشه هاي دروني و شکافها ، الکترود تنگستني فرايند GTAW / TIG مي تواند دسترسي به آنها را راحت تر کند . -4جوشکاري تسمه هاي فلزي : فرايند پلاسما اين امکان را فراهم مي کند که انتقال قوس بين قطعه کار و با کار کردن در لبه هاي اتصال جوش ثابت و پايدار باشد. در کاربرد هاي اتوماتيک ، کنترل طول قوس در جوشهاي بلند ضروري نيست و نياز کمتري به تعمير و نگهداري اجزاي مشعل دارد. اين فرايند مخصوصاً در کارهايي با حجم بالا و در جايي که مواد گازهايي به هوا منتشر مي کنند وداراي سطوح آلوده هستند مناسب است . -5جوشکاري نورد تيوب : تيوبها و لوله ها از نورد تيوب وبا گرفتن تسمه هاي پيوسته و نزديک کردن لبه هاي آن تا در محل جوش به هم برخورد کنند توليد مي شوند . در اين نقطه فرايند جوشکاري ذوبي و گداختن لبه هاي تيوب انجام مي شود . بازده و کارايي نورد تيوب به سرعت و مجموع زمانهاي صرف شده در جوشکاري بستگي دارد . در زمان ساخت نوردها هميشه ميزان خاصي از آهن قراضه توليد مي شود . بنابراين از مهمترين موضوعات براي کاربران نورد تيوب اينها هستند : ?حداکثر سرعت قابل حصول در جوشکاري نورد تيوب ?کيفيت واستحکام مناسب جوش بخاطر پايداري قوس ?حداکثر زمان عمر نوک الکترود جوشکاري تعدادي از نوردهاي تيوب در جوشکاري پلاسما به منظور بدست آوردن توأماً افزايش سرعت جوشکاري و بهتر کردن نفوذ جوش و افزايش عمر الکترود بکار گرفته مي شوند .

جوشکاري پلاسما چيست ؟

جوشکاري قوسي پلاسما ( PAW ) نوع پيشرفته اي از فرايند جوشکاري با الکترود تنگستني با گاز محافظ ( TIG) است . جوشکاري TIG يک قوسي با سوختن آزاد که ناپايدار است و منجر به انحراف در جريانهاي پايين مي گردد. با افزايش جريان ، قدرت و قطر قوس نيز افزايش مي يابد. اين امر منجر به کاهش تمرکز قدرت در قطعه کار مي گردد که باعث بزرگتر شدن درز و افزايش H.A.Z مي شود . برخلاف مشعل هاي جوش TIG در فرايند PAW از نازل هاي باريک ودو گاز مجزا استفاده مي شود که اين امر باعث مي شود شکل قوس بصورت يک ستون باريک در مي آيد و تمرکزبالاي قوس را را ناشي مي شود. ستون پلاسما اکنون در طول الکترود پايدار شده است و نسبت به قوس TIG متراکم تر است . دماي باريکه قوس پلاسما بين 10000-24000 K است درحاليکه دماي قوس TIG بين 8000-18000 K است.
توانايي عملي ماشينهاي جوش پلاسما با تراکم قوسي 400 PW و 200 PW : وضعيت قوس در جوشکاري پلاسما -1جوشکاري دستي پلاسما معمولاً با جوشکاري که بدون نوع ذوبي جوش key hole باشد سازگار شده است -2 تقاضاهايي مثل ساخت جوشهايي از نوع key hole و يا پاسهاي پر کننده نيازمند جوشکاري پلاسماي مکانيزه مي باشد . -3 پودرهاي surfacing (PTA ) براي پوشاندن سطح کار و مقاومت در برابر خورندگي استفاده مي شود . در کارهاي وسيع و متنوع از کبالت ، نيکل،کاربيد تنگستن، آلياژهاي سخت و آلياژهاي آهن بصورت پودر استفاده مي شود
آماده سازي محل اتصال براي فرايندهاي مختلف جوشکاري:
سرعت جوشکاري :(cm/min) نمونه اي ازفولاد کربني (5 mm ) سنگ زني +سرباره زدايي 2+پاس با سرعت (15-20 cm/min ) +آماده سازي MMAW:
2 پاس با سرعت 10cm/min + آماده سازي : TIG دستي 1 پاس با سرعت 40 cm/min : پلاسما (سوراخ کليدي) پلاسما cm/min ضخامت50
3) 35-40
4 ) 25-30
6 ) 15-20
مقدار تقريبي Heat in put در فرايند هاي مختلف جوشکاري :
بيشترين ضخامت صفحاتي را که بااستفاده از فرايندپلاسما در يک پاس و بدون آماده سازي مي توان جوشداد :فولاد کربني و ضد زنگ وآستنيتي بيشتر از 8mm تيتانيم بيشتر از 10mm هزينه جوشکاري با TIG / Plasma جوشکاري پلاسما (پايين دستي يا عمودي – افقي )در ضخامت هايي بين 2.5 – 10 mm در جهت بهبود جوش مزاياي زير را دارد : ?کاهش زمان آماده سازي (جوشکاري بدون آماده سازي ، لب به لب گونيايي بدون شکاف ) ?کاهش زمان جوشکاري ( تک پاس ) ?کاهش پرداخت کاري و زمان تمييز کردن ?حذف مرحله دوباره کاري بخاطر نداشتن عيب کاربرد در صنايع : در صنايع هوايي و هوا فضا ، در صنايع غذايي و شيميايي ، در ساختمان ماشين ها ، اتومبيل ، راه آهن در ساختن کشتي ها، تانک و تجهيزات ساختماني و خطوط لوله و...
خصوصيات آرگون وهليم:( Characteristics of Argon and helium)
عمده ترين فاکتور تاثيرگذار روي کارايي گاز محافظ چگالي (دانسيته )گاز است. آرگون تقريبا3/1 برابر از هواو10 برابر از هليم سنگين تراست .آرگون ،پس ازاينکه ازنازل تورچ خارج شد، پوششي روي منطقه جوشکاري ايجاد مي کند، درحالي که هليم،به اين خاطر که ازآرگون سبک تراست ،تمايل به افزايش منطقه محافظت نازل دارد.تجريه اکيدانشان مي دهد که براي ايجاد اثرات حفاظتي معادل،جريان هليم بايد 2تا3 برابر جريان آرگون باشد. اين رابطه درترکيبات آرگون – هليم که ميزان هليم بيشراز ميزان آرگون است نيزصادق است.خصوصيات مهم اين گازها رابطه ولتاژ – جريان قوس تنگستن درهليم وآرگون مي باشد.درهمه سطوح جريان،براي قوس هاي معادل ،ولتاژ قوس حاصله ازهليم،به ميزان قابل توجهي بيشتراز آرگون است .ازآنجا که گرماي قوس تقريباتوسط ميزلن جريان وولتاژ توليدي (نيروي قوس ) اندازه گيري مي شود،هليم گرماني بيشتري نسبت به آرگون ايجاد مي کند.مزيت اين گرما،آنجايي مورد توجه قرارمي گيرد که موادضخيم جوشکاري مي شود وفلزات داراي رساناي گرمايي بالا يادرجه ذوب نسبتابالاهستند،ليکن بايد اشاره شود درجريان هاي ضعيف تر،منحني هاي ولت – آمپر ازميان ولتاژ مينيم درسطح جرياني حدود 90 آمپر،بعدازآنکه باکاهش جريان،ولتاژ افزايش پيدامي کند ،عبور مي نمايند.درهليم،اين افزايش ولتاژ دررنج 50 تا 150 آمپرهنگاميکه بيشترعمليات جوشکاري موادنازک انجام شده است ،صورت مي پذيرد.ازآنجاکه افزايش ولتاژ درآرگون ،زيرجريان 50 آمپر صورت مي گيرد،بااستفاده از آرگون دررنج جريان 50 تا150 آمپر،اپراتور هنگام جوشکاري کنترل بيشتري روي طول قوس دارد.واضح است که هنگام کارباآرگون ،براي ايجاد ولتاژ مساوي ،بايد ازجريان بسياربالاتري نسبت به هليم استفاده شود .ازآنجا که درجريان هاي مساوي سوختگي کناره جوش درهردونوع گازروي مي دهد،لذا هليم درسرعت هاي بالاتر،باعث ايجاد جوشهايي بهترمي شود .ديگر شاخه تاثيرگذر،پايداري قوس است.هردوگاز باجريان مستقيم قوس پايدار ايجادمي کنند.هنگام کار باجريان متناوب که درجوشکاري آلومينيوم ومنيزيم کاربرد وسيعي دارد،آرگون باعث ايجاد قوس پايدارتر وعمليات تميزکنندگي بهتري مي شود که دراين مورد برتري آرگون نسبت به هليم کاملا مشهوراست.
منابع:
1- http://www.iran-eng.com
2- http://www.iranwelding.blogfa.com
3- كتاب تكنولو‍ژي جوشكاري ، مولف دكتر كوكبي ، انتشارات دانشگاه صنعتي شريف
/الف