پایان نامه جوشکاری فلزات رنگی و جوش لیزری

چکیده:

اغلب خواص جوش به دلیل تفاوت بین ترکیب و مراحل حرارتی با خواص فلز مادر فرق دارد این مسئله لزوماً یک نقطه ضعف نیست به عنوان مثال در جوشکاری لب به لب استحکام بهتر جوش معمولاً مفید است البته به شرطی که از نرمی و شکل پذیری خوبی بهرهمند باشد. پس با عنوان این مسئله به این نکته خواهیم رسید که جوشکاری فلزات نرم مانند مس و AI و Ni و به طور کلی فلزات رنگی همانگونه که نسبت به سایر فلزات آسان‏تر است احتیاج به دقت بالاتری دارند.

در این پژوهش به چند مسئله پرداخته شده است که سر فصل مطالب به عنوان روش‏های جوشکاری فلزات رنگین همچنین جوشکاری با گاز محافظ و جوشکاری با ماشین لیزر می‏باشد و می‏توان با مطالعه هر فصل اطلاعات کاملی راجع به موضوع مورد نظر به دست آورد.

مقدمه:

همواره در ایران صنعت دستخوش تحولاتی بوده است. که بعضی مثبت و برخی منفی بوده است. صنعت جوشکاری و جوش یا به عبارتی بهتر علم جوش نیز همواره دچار تغییر و تحول شده است و امروز از صورت سنتی خود به یک علم پیشرفته تبدیل شده است. آنچه در این مقاله مورد بحث قرار می‏گیرد بیان گوشه‏ای از پیشرفت این علم می‏باشد که در قالب جوشکاری فلزات رنگی و غیر فولادی و جوشکاری لیزری مورد بحث قرار می‏گیرد. جوش لیزری باعث شده که امروز کیفیت جوشکاری به طور فزاینده‏ای بهبود یابد و امروز بیشترین کاربرد را در صنعت داشته باشد. با امید به اینکه این مقاله بتواند کمکی هر چند کوچک در این زمینه باشد .

فصل اول

1-خواص حرارتی مس و آلیاژ آن:

مس فلزی است قرمز رنگ با جلای فلزی- قابلیت جوشکاری و هدایت الکتریسیته و حرارت مس خوب است. نقطه ذوب مس 1084 درجه سانتی گراد است و آن را از سنگ معدن استخراج می‏کنند.

مس و آلیاژ‏های آن ردیف گسترده‏ای از مواد مهندسی می‏باشند که کاربرد فراوان در صنایع مختلف دارند. به جز آلیاژ مس با مقدار زیادی سرب بقیه آلیاژ مس در صورت رعایت کفایت و پیش بینی هخای لازم جوش‏پذیر هستند.

2-نکاتی در مورد جوشکاری مس و آلیاژ‏های آن:

قبل از شرح روش‏های مختلف جوشکاری مس و آلیاژ‏های آن بهتر است که نکاتی را برای به دست آوردن یک اتصال بهتر داشته باشیم که در زیر به شرح آنها می‏پردازیم:

1-2-3انتخاب روش یا فرآیند:         

مناسب‏ ترین فرآیند جوشکاری را باید بر اساس نکات زیر انتخاب کرد:

الف-طرح اتصالات: تعداد اتصالی که باید در واحد زمان انجام شود.

برای قطعات زیاد و تکراری باید تدابیری در مورد وضعیت دهنده‏ها، نگهداری‏ها، گیره‏ها و تجهیزات دیگر برای قرار دادن اجزاء قطعات در کنار یکدیگر پیش‏بینی شود. در این موارد روش‏های خودکار با نیمه خودکار با قوس محفوظ در گاز(MAG) ترجیح داده می‏شود. در مقابل برای قطعات تعمیراتی و تعداد محدود ممکن است فرآیند جوشکاری با اشعه اکسی استلن مناسب تر می‏باشد.

ب-ضخامت قطعه: عموماً فرآیند اکسی استیلن و TIG بشتر برای ضخامت نازک تا4/1 اینچ مناسب‏تر است در حالی که روش MIG برای قسمت‏های ضخیم تر کار برد دارد. ایبته استثنای نیز وجود دارد.

ج-وضعیت و حالت جوشکاری: اگر امکان باشد که قطعات در حالت مسطح و پایین Down hand جوشکاری شود به کمک نگهدارندهFixture می‏توان فرآیندهMIG  و در صورتی که نیاز است تا در وضعیت های دیگر مثلاً بالای سر عملیات جوشکاری را انجام داد.از این روTIG ارجعیت دارد.

2-2 نگه داشتنFixture:

چون ضریب انبساط مس تقریباً5/1 برابر آهن است احتمال وقوع مسئله پیچیدگی و تاب برداشتن بیشتر است. برای مسیرهای نسبتاً کوتاه نگهدارندهای گیره‏ای کفایت می‏کند.برای مسیرهای طولانی نظیر جوش طولی برای یک مخزن بزرگ دقت زیادی برای جلوگیری از این مشکل باید به کار گرفت. در این موارد حال جوشهای متناوب باید در سرتاسر مسیر با طول معین و فواصل مشخص به همان دقت در جوش پاس نهایی انجام داد.

استفاده از گیره‏های مخصوص با جوشکاری در طول‏های معین از نقاط خاصی و جهت امتداد مشخص می‏تواند تدابیر مفیدی باشد. در جوش‏های چندین پاسه، جوش ریشه‏ای ممکن است (ترک) بردارد،در این مورد باید به حجم این پاس نسبت به ضخامت کار و (میزان مهارت) یا ممانعت توجه شود.

3-2 روش پشتی (BacKing methodes) :

برای دست‏یابی به عمق نفوذ کامل استفاده از میله‏های پشتیbars BacKing از جنس کربن یا مس با شکاف معمول است. گاهی اوقات از روش‏TIG برای پاس ریشه‏ای و تکنیک سوراخ کلیدی استفاده می‏شود. این تکنیک نیاز به فاصله ریشه‏ایRoot g حدود8/1 اینچ و مهارت زیادی دارد. جو شکاری باید سوراخی بین دو لبه در ریشه نگه‏داشته و پل زدن درز یا فاصله پشت این سوراخ به کمک مفتول انجام دهد. بسیاری از سازنده ها ترجیح می‏دهند از سیستم میله‏ پشتی استفاده نکنند و در صورت امکان قطعه را به وضعیتی قرار می‏دهند که بتوان دو جوشکار در دو طرف  مسیر اتصال در وضعیت قائم جوشکاری کنید.

4-2پیش گرم کردن:

درجه حرارت پیش گرم کردن برای دست یابی به ذوب کامل و نفوذ خوب به ویژه در مورد قطعات ضخیم نیاز به تجربه کافی دارد.

گرم کردن یکنواخت و تثبیت درجه حرارت پیش گرم تا پایان عملیات جوشکاری مستلزم دقت زیادی است. برای جلوگیری از تلفات حرارتی می‏توان از صفحات عایق حرارتی نظیر آزبست در زیر با اطراف قطعه استفاده کرد. افزایش شدت جریان برای جبران تلفات حرارتی صحیح نیست.

5-2 نقش فلاکس:

فالکس (روان ساز یا تنه کار) را بیشتر در فرآینده جوشکاری با شعله اکسی استیلن بکار می‏برند تا تمایل به ایجاد ذرات محبوس شده اکسید کاهش یابد. این مواد مخلوطی از بوریت‏ها، فلوریدهای می‏باشند که به صورت خمیر قبل از جوشکاری برروی درز جوش مالیده شده، یا در ضمن جوشکاری به طور متناوب از طریق فرو بردن نوک گرم مفتول به داخل روان ساز مقداری به منطقه جوش هدایت می‏شود. تنه کارها موادی، خورنده قوی بوده و باید به دقت بقای آنها پس از جوش کاری تمیز شود. ندرتاً و در مواقع خواص در فرآیندMIG نیز این موارد استفاده می‏شود

3 -جوش کاری مس با الکترد دستی یا برق:

روش الکترد دستی برای کارهای تعمیراتی کوچک به کار می‏رود. جریان یکنواخت با قطب معکوس ترجیح داده می‏شود. در ضخامت‏های بالای سه میلیمتر به پیش گرم کردن تا 260 درجه سانتی گراد و حتی بیشتر نیاز دارد.

ورق‏های مس را مانند ورقه‏های آهنی قبرای جوشکاری آماده می‏کنند ولی چون قابلیت هدایت حرارتی مس زیاد است باید آمپر را قدری بیشتر در نظر گرفت.زاویه الکترد نسبت به قطعه کار مانند جوشکاری فولاد می‏باشد. طول قوس بین 10 تا 15 میلیمتر انتخاب شود.برای جوشکاری مس می‏توان از الکتردهای زغال استفاده کرد.الکتردهای که دارای فسفره برنز، سیلیکاس یا آلومینیوم هستند، استفاده می شود. جوشکاری قوس الکتریکی همچنین برای کاربدهای که خواص مکانیکی و خوردگی خوبی نیاز است مورد استفاده قرار می‏گیرد، در این حالت باید ورق‏های مس، اکسیژن زدایی شده انتخاب شود.

4- جوشکاری مس با شعله گاز:

 روش جوشکاری با شعله با احتراق گازهای نظیر پروپان، گاز طبیعی و استیلن نیز برای اتصالات مس متداول است. ولی یه دلیل درجه حرارت زیاد حاصل از گاز استیلن بیشتر از این گاز استفاده می‏شود. شعله معمولاً خنثی یا کمی اسیدی است. نوک نازل یا افشانک باید 1تا2شماره بزرگتر از قطعه مشابه از جنس فولاد شود. جدول(3-3 )بعضی مشخصات و فاکتور‏های لازم را در جوشکاری با شعله برای مس داده شده است. مفتول از نوع مس اکسیژن زدایی شده همراه با تنه کار استفاده می‏شود.

برای ضخامت زیر 6/1 میلی متر بر گداندن لبه‏ها خال جوش زدن و جوشکاری بدون مفتول کافی است. تا ضخامت2/3 میلی متر احتیاج به پخ زدن لبه‏ها نیست و ترجیح داده می‏شود. فاصله شکاف درز جوش 6/1 میلی متر رعایت شود. ضخامت بالاتر از 4/1 میلی متر نیاز به پخ زدن جناقیV) کل دارد. هر چند ضخامت بالاتر از4/1اینچ را باید با  جوش داد اما در صورت لزوم باید در حالت پخ جناقی دو طرفه و به حالت عمومی با اکسی استین و به وسیله دو جوشکاری انجام شود برای حالت تخت یا مسطح تکنیک پس‏ ران (پس دستی) Back ward(به طرف راست Right ward) عموماً مناسب تر است، چون نتیجه‏اش فلز جوش سنگین تر و می‏نیمم احتمال دویدن یا جاری شدن مذاب از حوضچه جوش به بیرون و محبوس شدن اکسید می‏باشد.