فرايند جوشكاري ترميت؛

جوشکاری ترمیت به مجموعه فرآیندهایی گفته می شود که در آن جوش ازفلز مذابی که توسط یک کنش شیمیایی بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشکیل می شود. این نوع جوشکاری بیشتر شبیه به ریخته گری بوده و دور دو قطعه ای که باید به هم جوش داده شوند یک قالب قرار دارد که فلز مذاب ناشی از این واکنش شیمیایی به این قالب هدایت شده و  پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شکل می گیرد .

واکنش شیمیایی یا ترمیت معمولا بین اکسید یک فلز  ( معمولا آهن یا مس )  و فلز احیا کننده مانند آلومینیوم انجام می شود . برای انجام واکنش از یک پودر که به سرعت محترق شده به عنوان چاشنی استفاده می شود که گرمای لازم برای شروع واکنش را فراهم می آورد . دو نمونه از واکنش های مورد استفاده در این نوع جوشکاری :

Fe3O4 + 8 Al à 9 Fe + 4 Al2O3 (3088 ºC)۷۱۹KCal۳

3 CuO + 2 Al à 3 Cu + Al2O3 (4865 ºC ) ۲۷۵.۳ Kcal

انواع ترمیت مورد استفاده در صنعت :

-  ترمیت ساده :  شامل مخلوط  پودر های اکسید آهن و آلومینیوم

- ترمیت فولاد کم کربن : شامل ترمیت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن یا حتی مقداری پودر منگنز

- ترمیت چدن : شامل ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر فولاد سیلیسیوم دار و فولاد کم کربن

- ترمیت برای جوشکاری ریل ها : شامل ترکیبات ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر کربن ، منگنز و عناصر آلیاژی دیگر به منظور افزایش سختی فلز جوش در ریل

- ترمیت برای اتصال کابل های برق : شامل پودر های اکسید مس و آلومینیوم

جوشکاری ترمیت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقیما برای اتصال دو قطعه استفاده می شود . در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم کردن و به درجه حرارت آهنگری رساندن قطعات استفاده می شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شکل خواهد گرفت .

مراحل جوشکاری ترمیت :

1- تمیز کردن سطح قطعات ار آلودگی و اکسید

2- آماده کردن قالب ( قالب ها بصورت دستی ساخته شده یا بصورت آماده برای اشکال و قطعات خاص در بازار موجودند)

3- ایجاد فاصله مناسب بین قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات

4- پیشگرم کردن قالب

5- ریختن مواد ترمیت در محفظه احتراق

6- قرار دادن چاشنی

7- روشن کرد چاشنی به منظور احتراق ترمیت

8- باز کردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل ازواکنش

9- تمیزکردن و پرداخت کردن سطح قطعات و اتصال

مزیت جوشکاری ترمیت نیاز نداشتن به سیستم های تامین انرژی ( ماند مولد برق و ... ) برای جوشکاری است و پودر و قالب ها را در هر مکانی ( برای مثال در طول ریل راه آهن برای تعمییر ریل شکسته ) بکار برد . از محدودیت های این روش میتوان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازک اشاره کرد زیرا انرژی جوش زیاد بوده و فقط برای مقاطع کلفت مثل ریلها و میل لنگ های شکسته و کابلهای برق کاربرد دارد .

موارد استفاده از جوش ترمیت:

- جوش و تعمیر ریل های شکسته

- جوش لب به لب لوله های جدار ضخیم

- جوش و تعمیر میل لنگهای شکسته

- جوش و تعمیر شاسی ماشین ها

- جوش و اتصال قطعات ریخته گری شده که بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نمیتوانند در یک مرحله قالبگیری و ریختگری شوند .

- برای جوش کابل های ضخیم برق به یکدیگر یا یک هادی دیگر

- برای جوش و اتصال میلگردهای تقویت کننده بتن در سازه ها ساختمانی به یکدیگر

جوشکاری با اشعه الکترونی ( Electron Beam Welding EBW )

جوشکاری با اشعه الکترونی یک روش اتصال ذوبی است که در آن جوش به وسیله پرتاب یک اشعه الکترونی با انرژی زیاد به قطعه کار به وجود می آید . الکترونها از ذرات پایه اتمی با جرم خیلی کم و با بار منفی هستند که انرژی مورد نیاز جوشکاری از شتاب دادن آنها از 30-70 درصد سرعت نور بدست می آید.

یک تفنگ الکترونی شبیه لوله تصویر ساز تلویزیون است . تفاوت عمده انها در قدرت اشعه الکترونی است ، در لوله تصویر ساز تلویزیون قدرت اشعه کم است ولی در تفنگ الکترونی قدرت اشعه بسیار زیاد است . در محل جوش این انرژی بسیار زیاد الکترونها تبدیل به حرارت مورد نیاز ایجاد جوش می شود.

اشعه الکترونی در خلا تولید می شود و با استفاده از ارفیس های مناسب و چند سری محفظه می توان اشعه را به محیط غیر خلا هدایت کرد و عمل جوشکاری را انجام داد . هرچند جوشکاری در خلا بهترین کیفیت و بیشتری نسبت عمق نفوذ به عرض را دارد.

مزایای جوشکاری با اشعه الکترونی :

- با یک پاس جوش مستوان مقطع ضخیمی را جوش داد .

- پراکندگی آن بسیار کم است و متمرکز است .

- آلودگی جوشکاری آن بسیار کم است

- منطقه جوش و منطقه HAZ بسیار باریک هستند.

- میتوان بعضی از فلزات غیر مشابه را جوش داد.

- می توان از هیچ ماده فیلری استفاده نکرد.

معایب و محدودیت های جوشکاری با اشعه الکترونی :

- قسمت تجهیزات آن بسیار زیاد است.

- محفظه کاری محدود است.

- جوشکاری در خلا با تاخیر زمانی و سرعت کم صورت می گیرد.

- قیمت آماده سازی بالا است.

- در حین جوشکاری اشعه ایکس تولید میشود.

- نرخ بالای انجماد باعث ترک خوردگی در بعضی فلزات می شود

جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک ها:

جوشکاری اولتراسونیک شامل استفاده از انرژی صوتی با فرکانس بالا برای نرم کردن و ذوب کردن ترموپلاستیک ها در منطقه جوش است . قسمت هایی که باید به یکدیگر جوش داده شوند زیر فشار روی هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونیک با فرکانس 20 تا 40 کیلو هرتز قرار می گیرند. موفقیت جوش به طراحی مناسب اجزا و مناسب بودن موادی که جوش داده می شوند بستگی دارد.

از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است (کمتر از 1 ثانیه) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می شود . برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است . با طراحی مناسب از این روش می توان در تولید انبوه استفاده کرد.

یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است :

یک منبع تغذیه ، یک مبدل ، یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر ، یک وسیله تولید صدا یا شیپوره

منبع تغذیه فرکانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 کیلو هرتز می رساند . این انرژی به مبدل می رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک انرژی الکتریکی را به ارتعاش در فرکانس اولتراسونیک تبدیل می کند. اغلب ماشین های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از 20 کیلو هرتز کار می کنند و صدایی تولید می کنند که گوش انسان قادر به شنیدن آن نیست . امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می کند و سپس در شیپوره ( که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و بهوجود آمدن جوش میشود.                                                            

مزایای این روش عبارتند از :

- راندمان بالا

- تولید بالا با قیمت پایین

- سهولت در اتوماسیون

- سرعت جوش بالا

- تمیز بودن آن

مهمترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره ( کمتر از 250 میلی متر ) است ودر نتیجه طول جوشی که به وجود میآید کوچک است .

موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک ها :

- جوشکاری ساده یک اتصال

- جاسازی یک قطعه درقطعه ای دیگرهمرا با اتصال بین آن دو

- جوش نقطه ای ورق ها و صفحات پلاستیکی

- ...

صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد :

- استفاده در صنعت بسته بندی

- استفاده در صنعت اتومبیل سازی

- استفاده در صنعت پزشکی

- استفاده در صنعت اسباب بازی

جوشکاری مقاومتی در میکرو اتصال ها ( Micro Resistance Welding )

همانطور که می دانید جوشکاری مقاومتی استفاده وسیعی در صنعت به خاطر تمیز بودن و سهولت انجام کار دارد و امروزه گستره استفاده از آن به میکرو اتصال ها و اتصالات بسیار کوچک نیز رسیده است . در جوشکاری مقاومتی به وسیله عبور جریان بالا از اتصال ( همراه با اعمال فشار ) و ذوب شدن فلزات در نقطه اتصال جوش شکل می گیرد .

این نوع جوشکاری از لحاظ اصول شکل گیری جوش مانند جوشکاری مقاومتی معمولی است ( مانند نقطه جوشSpot Welding ). قطعات روی الکترود مسی پایین قرار گرفته و الکترود بالایی همراه با اعمال فشار به قطعات رسیده و با اعمال جریان بالا و ذوب شدن در نقطه اتصال جوش شکل می گیرد (شکل 3) . تفاوت این نوع جوشکاری با جوشکاری مقاومتی ساده در این است که در این نوع جوشکاری به خاطر دقت بالای مورد نیاز، کنترل فرآیند مشکل است و دیگر اینکه لایه اکسید ایجاد شده به خاطر کوچک بودن منطقه جوش درصد قابل توجهی از جوش را تشکیل می دهد .

حیاتی ترین قسمت این فرایند جریان در نقطه تماس می باشد . در جوش مفاومتی معمولی جریان توسط یک دکمه وصل و سپس طی مدت معینی قطع می شود تا جوش شکل بگیرد ولی در این نوع جوشکاری جریان به یکباره وصل نشده بلکه ابتدا یک جریان کم به اتصال اعمال شده و بعد از مدت معینی به آرامی جریان زیاد میشود ، بعد از نگه داشتن در مدت معینی دوباره به آرامی کم می شود یعنی جریان به صورت یک پروفیل اعمال می شود و دستگاه تغذیه باید توانایی ایجاد این پروفیل جریان را داشته باشد . این امر به خاطر شکستن لایه های اکسید و کم کردن آن در فلز جوش انجام می شود . برای آگاهی از پروفیل جریان و بهترین شکل آن برای فلزات مختلف به مقالات تخصصی که در این زمینه تهیه شده مراجعه کنید .

کاربرد این نوع جوشکاری بیشتر در صنایع الکترونیک ، ساخت اتومبیل ، هوا فضا و ساخت تجهیزات پزشکی می باشد . از جمله کاربرد های آن در در صنایع الکترونیک می توان به اتصال سریع یک سیم به یک سیم دیگر یا قطعه دیگر اشاره نمود مانند ساخت سنسورها ، باتری ها و سلول های خورشیدی . استفاده آن در صنعت اتومبیل ایجاد جوش و اتصال در مونتاژهای سبک مانند سنسورها ، سیستم ایر بگ و کنترل جرقه است . در صنعت پزشکی از این نوع جوشکاری در ساخت وسایلی مانند ابزارهای جراحی و سمعک ها استفاده می شود .

جوشکاری مقاومتی میکرو اتصال ها یا Micro Resistance Welding یک روش مقرون به صرفه برای قطعات کوچک است که بسیار سریع بوده ( در حد کسری از ثانیه ) ،و بسیار تمیز است و قیمت هر اتصال در آن به خاطر مصرف جریان برق ناچیز و استفاده از تجهیزاتی که خیلی گران نیستند بسیار پایین است . با توجه به مزایای فوق استفاده از این روش به سرعت گسترش خواهد یافت

جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربیت ( یا فلزات غیر آهنی):

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب

تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.

جوشکاری مس با گاز

بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.

ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.

جوشکاری سرب:

در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.

جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج:

چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.

نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

جوشکاری منگنز:

از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: