آشنایی با جوشکاری تیگ TIG (جوش آرگون)
جوشکاری تیگ TIG، یک فرآیند جوشکاری میباشد که در پناه گاز محافظ با استفاده از یک الکترود مصرف نشدنی از جنس تنگستن انجام میشود. نام جوشکاری تیگ TIG از سر واژه عبارت انگلیسی Tungsten Inert Gas گرفته شده است.
انجمن جوشکاری آمریکا AWS برای فرآیند جوشکاری تیگ، نام جوشکاری GTAW را در نظر گرفته است که از سر واژه عبارت انگلیسی Gas Tungsten Arc Welding گرفته شده است. در کشور ما گاهی نام این فرآیند با نام جوشکاری آرگون شناخته میشود که صحیح نیست که در ادامه دلیل آن را میگوییم.
فرآیند جوشکاری تیگ، یک فرآیند جوشکاری ذوبی بوده و حرارت لازم برای ذوب فلز پایه و سیم جوش مصرفی از طریق تشکیل قوس الکتریکی بین الکترود تنگستنی (غیر مصرفی) و سطح فلز مبنا ایجاد میگردد. در این فرآیند برای محافظت قوس الکتریکی، حوضچه جوش و منطقه متأثر از حرارت جوش HAZ از گاز محافظ استفاده میگردد.
جوشکاری تیگ (TIG) میتواند با اضافه کردن و یا بدون فلز یک پرکننده (سیم جوش) مورد استفاده قرار گیرد. جوشکاری تیگ TIG که گاهی اوقات با نام فرآیند جوشکاری با الکترود ذوب نشدنی تنگستن نیز شناخته میشود به عنوان یک روش مناسب برای بسیاری از صنایع ضروری شده است. زیرا جوش با کیفیت بالا ایجاد میکند و تجهیزات کمی نیاز دارد.
نکته مهم: کلمه جوشکاری آرگون که در ایران بجای جوشکاری تیگ استفاده میشود، یک کلمه نادرست است. چرا که در این فرآیند لزوماً گاز محافظ مورد استفاده آرگون نمیباشد.
تاریخچه پیدایش جوشکاری تیگ
در ابتدای دهه ۱۹۲۰ میلادی امکان استفاده از گاز هلیوم برای محافظت از قوس الکتریکی و حوضچه جوش مطرح شد [انواع گازهای محافظ برای جوشکاری را مطالعه کنید] که در آن زمان هیچ پیشرفتی در این روش انجام نشد. در جنگ جهانی دوم وقتی که نیاز زیادی به توسعه صنعت هواپیمایی احساس شد به جای پرچ کردن اتصالات فلزاتی نظیر آلومینیوم و منیزیم از جوشکاری تیگ (TIG) استفاده شد. با استفاده از الکترود تنگستنی و ایجاد قوس با جریان مستقیم الکترود منفی (DCEN) یک منبع گرمایی مؤثر و با ثبات ایجاد شد که با جوشهای عالی میتوانست ایجاد شود.
بعد از جنگ جهانی دوم با توسعه آلیاژهای خاص و نیاز به جوشکاری آن روش جوشکاری GTAW توسعه پیدا کرد. به طوریکه در صنایع مختلف مانند: هستهای، هوافضا، نظامی، نفت و گاز و غیره این فرآیند کاربرد دارد. از فرآیند جوشکاری TIG، برای جوشکاری انواع فلزات مانند فولاد ساده کربنی، فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای نیکل، کبالت، تیتانیم، زیرکونیم، تانتالیوم و هافنیم استفاده میشود. همچنین از این فرآیند میتوان برای اتصال فلزات غیرمشابه و نیز جوشکاری تعمیراتی استفاده کرد.
فرآیند جوشکاری TIG، به دلیل ایجاد جوش با کیفیت، امکان جوشکاری طیف وسیعی از مواد، سهولت استفاده از آن، قیمت تجهیزات مناسب، سرعت بالای جوشکاری خودکار و غیره در صنعت بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
تجهیزات مورد استفاده در فرآیند جوشکاری تیگ (جوشکاری آرگون)
در فرآیند جوشکاری تیگ از یک الکترود تنگستنی (تنگستن خالص یا آلیاژهای تنگستن) که مصرف نشدنی است و داخل یک مشعل (تورچ جوشکاری) قرار گرفته است، استفاده میگردد. از گاز محافظ که از سر نازل خارج میشود برای حفاظت از الکترود از اکسید شدن و حوضچه جوش مذاب از تأثیر مخرب عناصر موجود در هوا استفاده میگردد. در اثر عبور جریان الکتریسیته، گاز محافظ یونیزه و رسنا شده و قوس الکتریکی ایجاد میگردد. قوس بین نوک الکترود و سطح قطعه کار ایجاد میگردد و فلز پایه به وسیله گرمای قوس ذوب شده و حوضچه مذاب ایجاد میگردد.
تجهیزات اصلی مورد استفاده در فرآیند جوشکاری تیگ (جوشکاری GTAW)، شامل ۴ مورد هستند که به شرح زیر میباشد.
ا- منبع نیرو
۲- مشعل (تورچ جوشکاری)
۳- الکترود تنگستنی
۴- گاز محافظ
مزایای جوشکاری تیگ TIG
۱- فرآیند جوشکاری تیگ، میتواند جوشهای با کیفیت بسیار بالا تولید کند.
۲- در فرآیند جوشکاری تیگ پاشش جرقه بسیار کمتر از فرآیندهای رایج جوشکاری دیگر میباشد.
۳- در این فرآیند قطعات را میتوان با استفاده از فیلر جوشکاری و یا بدون آن جوشکاری نمود.
۴- جوشکاری تیگ TIG، دارای نفوذ قابل ملاحظه است در نتیجه برای جوشکاری پاس ریشه و هات پاس مناسب میباشد.
۵- جوشکاری ورقهای نازک را میتوان با سرعت بالا انجام داد.
۶- فرآیند جوشکاری تیگ TIG، اجازه کنترل دقیق بر روی شکل گرده جوش را میدهد.
۷- این فرآیند میتواند برای جوشکاری اکثر فلزات و همچنین جوشکاری فلزات غیر مشابه استفاده شود.
۸- در این فرآیند منبع گرما و افزودن فلز پرکننده به صورت مستقل کنترل میشود.
۹- این فرآیند در همه حالات قابل استفاده میباشد.
۱۰- دود بسیار کمی از فرآیند ایجاد میشود.
۱۱- فرآیند جوشکاری تیگ، در مقایسه با جوشکاری الکترود دستی، درجه رقت کمتری دارد.
۱۲- فرآیند جوشکاری تیگ در مقایسه با سایر روشهای جوشکاری قوسی گرمای ورودی جوش پائینتری دارد.
محدودیتهای جوشکاری تیگ TIG
۱- نرخ رسوب در این فرآیند کمتر از روشهای دیگر جوشکاری با الکترود مصرف شدنی است.
۲- این روش نیاز به مهارت بالای جوشکاری نسبت به فرآیندهای دیگر دارد.
۳- فرآیند جوشکاری تیگ TIG، برای جوشکاری ورقهای ضخیمتر از ۱۰ میلیمتر مقرون به صرفه نمیباشد.
۴- در این روش محافظت مناسب از حوضچه جوش در محیطی که باد میوزد مشکل است.
عوامل مؤثر در فرآیند جوشکاری تیگ TIG
در فرآیند جوشکاری تیگ TIG، عوامل زیر نقش مهمی در نتیجه فرآیند جوشکاری دارند این عوامل عبارتاند از:
۱) شدت جریان
۲) ولتاژ قوس (طول قوس)
۳) سرعت جوشکاری
۴) گاز محافظ
۱) شدت جریان الکتریکی در جوش آرگون
به طور کلی شدت جریان در قوس الکتریکی، نفوذ جوش را کنترل مینماید. همچنین مقدار جریان جریان بر روی ولتاژ قوس نیز تأثیر میگذارد. مقدار انرژی حرارتی تولید شده توسط قوس الکتریکی به ولتاژ و شدت جریان بستگی دارد.
ولتاژ در فرآیند جوشکاری تیگ TIG میتواند با جریان مستقیم یا جریان متناوب تامین شود البته انتخاب نوع جریان به فلزی که جوشکاری میشود بستگی دارد که در ادامه، این مورد بررسی میشود.
در فرآیند جوشکاری تیگ TIG، استفاده از جریان DCEN متداولتر از DCEP است [مقاله در جوشکاری جریان DCEN یا DCEP استفاده کنیم؟ مطالعه شود]. اما باید توجه داشت که جریان DCEN عمل قوس تمیزی را انجام نمیدهد لذا در جوشکاری فلزاتی که لایه سخت و اکسیدی روی آنها قرار دارد مانند: آلومینیوم و منیزیم نمیتوان از جریان DCEN استفاده کرد.
جریان DCEP در فرآیند جوشکاری آرگون برای نفوذ زیاد و سرعت جوشکاری بالا استفاده میشود. مخصوصاً هنگامی که از گاز هلیوم به عنوان گاز محافظ استفاده میشود. هلیوم گزینه مناسبی برای جوشکاری مکانیزه و جوشکاری فلزاتی که دارای قابلیت هدایت حرارتی بالایی هستند میباشد.
برای برداشتن لایه اکسیدی باید از گاز محافظ آرگون استفاده شود. زیرا گاز هلیوم باعث تمیز کاری لایه اکسیدی نمیشود. گاز آرگون گزینه مناسبی برای جوشکاری دستی با جریان مستقیم و جریان متناوب میباشد.
در نهایت برای تأکید بیشتر اگر در جوشکاری آلومینیوم، از جریان DCEN استفاده شود به علت عدم تمیزکاری لایه اکسیدی عیب حبس ناخالصی در جوش به وجود خواهد آمد که اصطلاحاً میگویم جوش کِرم خورده است.
۲) ولتاژ قوس در فرآیند جوشکاری آرگون
مقدار ولتاژ بین الکترود تنگستنی و سطح کار، ولتاژ قوس نامیده میشود. ولتاژ قوس متغیری میباشد، که تحت تأثیر موارد زیر میباشد:
۱) جریان قوس
۲) شکل و حالت نوک الکترود تنگستنی
۳) فاصله بین نوک الکترود و سطح کار (طول قوس)
طول قوس در فرآیند جوشکاری تیگ TIG بسیار مهم است زیرا بر روی پهنا و عرض حوضچه جوش تأثیر میگذارد. پهنای حوضچه جوش به طول قوس بستگی دارد به همین خاطر در بیشتر موارد استفاده (به غیر از بعضی از ورقهای خاص) طول قوس مورد نظر باید کوتاهترین حد ممکن باشد.
البته اگر در فرآیند جوشکاری تیگ TIG قوس بسیار کوتاه باشد. احتمال برخورد الکترود تنگستنی و سیم جوش به هم و یا به حوضچه مذاب وجود دارد. یک مورد استثنا وجود دارد و آن در جوشکاری مکانیزه با استفاده از گاز محافظ هلیوم و جریان DCEN و شدت جریان زیاد امکان فرو بردن نوک الکترود در مذاب و مخفی شدن آن جهت تولید نفوذ عمیق امکانپذیر میباشد. این تکنیک که قوس مخفی نامیده میشود امکان ایجاد جوش با عرض باریک و سرعت زیاد را فراهم میکند.
وقتی که از ولتاژ قوس در فرآیند جوشکاری تیگ TIG برای کنترل طول قوس در کاربردهای حساس استفاده میشود، باید به متغیرها دیگر که بر روی ولتاژ تأثیر میگذارند توجه داشته باشیم که یکی از آنها شکل و حالت نوک الکترود تنگستنی است که در ادامه مقاله به آن پرداخته خواهد شد.
۳) سرعت پیشروی در فرآیند جوشکاری آرگون
سرعت پیشروی بر روی نفوذ و عرض گرده جوش در فرآیند جوشکاری تیگ TIG تأثیر میگذارد. اگرچه تأثیر آن بیشتر بر روی پهنای جوش بیشتر دیده میشود تا در نفوذ جوش، سرعت پیشروی به خاطر تأثیری که بر قیمت و هزینه دارد بیشتر مورد اهمیت میباشد. البته باید توجه داشت که عدم توجه به سرعت پیشروی مناسب میتواند سبب بروز عیوب جوش مانند: تحدب بیش از حد (Excessive Convexity)، تقعر بیش از حد (Excessive Concavity) و غیره شود.
در بعضی موارد و کاربردها، در فرآیند جوشکاری تیگ TIG سرعت پیشروی به عنوان یک هدف با متغیرهای انتخاب شده دیگر، برای به دست آوردن ظاهر جوش مورد نظر در همان سرعت، تعریف شده است. در موارد دیگر پیشروی، ممکن است یک متغیر وابسته باشد که برای به دست آوردن کیفیت جوش و تناسب مورد نیاز، تحت بهترین حالت ممکن با دیگر متغیرها انتخاب شود. صرف نظر از موارد دیگر هنگامی که دیگر متغیرها نظیر جریان یا ولتاژ برای کنترل جوش تغییر میکند. سرعت پیشروی عموماً در جوشکاریهای مکانیزه ثابت است.
۴) تغذیه سیم جوش فرآیند جوشکاری آرگون
در جوشکاری دستی، نحوه اضافه کردن فلز پرکننده به حوضچه مذاب بر تعداد پاسهای مورد نیاز و ظاهر تمام شده جوش تأثیر میگذارد. در ماشینها و دستگاههای جوشکاری اتوماتیک سرعت تغذیه سیم مقدار رسوب فلر جوش را به ازای طول جوش تعیین میکند.
کم کردن سرعت تغذیه سیم مقدار نفوذ را بالا میبرد و حد فاصل مهرهها را پهن و مسطح میکند. تغذیه کردن بسیار کند و آرام سیم جوش میتواند باعث ایجاد بریدگی کناره جوش (Undercut)، ترک در خط مرکزی جوش و عدم پرشدگی درز جوش میشود. بالا بودن سرعت تغذیه سیم، نفوذ را کم نموده و گرده جوش را محدب میکند.
تجهیزات مورد نیاز در فرآیند جوشکاری تیگ TIG
تجهیزات مورد نیاز در فرآیند جوشکاری تیگ TIG و جوش آرگون شامل ۱) منبع نیرو ۲) تورچ جوشکاری ۳) الکترود ۴) سیم جوش ۵) گاز محافظ میباشد. که در ادامه هر کدام را بررسی میکنیم.
۱) منبع نیرو در جوشکاری آرگون
منبع نیرو وظیفه تامین انرژی لازم برای ذوب بخشی از فلز پایه و الکترود به منظور انجام جوشکاری را بر عهده دارد.
جریان در جوشکاری آرگون میتواند از جریان جریان مستقیم با الکترود منفی (DCEN)، جریان مستقیم با الکترود مثبت (DCEP) و جریان متناوب (AC) استفاده شود. معمولاً برای جوشکاری فلزاتی که بر روی آن لایه اکسید تشکیل میشود مانند آلومینیوم و منیزیم از جریان DCEP و AC به علت وجود خاصیت تمیزکنندگی اکسیدی استفاده میشود و برای جوشکاری فولاد زنگ نزن از جریان DCEN استفاده میشود.
در روش جوشکاری آرگون از دستگاه جوش جریان ثابت (CC) یا به انگلیسی Constant Current استفاده میشود. در مقاله انتخاب بین دستگاه جوشکاری ولتاژ ثابت و آمپر ثابت به تفاوت دستگاهای ولتاژ ثابت و آمپر ثابت اشاره شده است.
دستگاههای جریان ثابت نوعی از دستگاه جوش هستند که در هنگام جوشکاری در محدوده مجاز تغییرات ولتاژ جریان جوشکاری را (در تمام حالات) ثابت نگه میدارند. در نتیجه در جوشکاری آرگون که فیلر باید به صورت دستی تزریق شود با سرعت یکنواختی ذوب میشود تا جوش ظاهر زیبایی پیدا کند. علاوه بر دستگاه جوشکاری آرگون، دستگاه جوشکاری الکترود دستی SMAW نیز از نوع دستگاه جریان ثابت است و در صورتی که در مشخصات فنی آن ذکر شده باشد از این دستگاه میتوان برای جوشکاری آرگون استفاده کرد.
۲) تورچ جوشکاری در فرآیند جوشکاری آرگون
تورچ جوشکاری مورد استفاده در فرآیند جوشکاری تیگ TIG، الکترود تنگستنی را که رسانای جریان الکتریکی به قوس است را در خود نگه میدارد همچنین عامل رساندن گاز محافظ به منطقه قوس و حوضچه مذاب میباشد.
تورچ جوشکاری با توجه به ظرفیت حمل حداکثر جریان جوشکاری بدون گرم شدن زیاد سنجیده میشوند و تقسیمبندی ظرفیت حمل جریان مشعلها بر اساس قطر آنها و جنسشان است. بیشتر تورچهای جوشکاری با توجه به تطابق آنها با درجه و سایز الکترود در مدلها و اندازه و سایز مختلفی طراحی شده است. بیشتر تورچهای جوشکاری که کاربرد دستی دارند دارای زاویه هدایت ۱۲۰ درجه (زاویه بین الکترود و دسته تورچ) میباشند. همچنین تورچهایی با زاویه سر قابل تنظیم و تورچهای مستقیم (مدادی) و با زاویه سر ۹۰ نیز وجود دارند.
اغلب تورچهای جوشکاری مورد استفاده در فرآیند جوشکاری تیگ TIG دستی دارای کلید یا شیر خروجی گاز بر روی دسته مشعل بوده و برای کنترل جریان الکتریکی و جریان گاز محافظ به کار میرود. تورچهایی که برای استفاده در فرآیند جوشکاری ماشینی یا اتوماتیک هستند معمولاً بر روی دستگاه با ربات نصب میشوند و در مسیر اتصال به مشعل حرکت طولی و عرضی میدهد و در بعضی موارد فاصله تورچ با سطح کار را نیز تغییر میدهد.
۲-۱) شناخت اجزای تورچ جوشکاری در فرآیند جوشکاری آرگون
تورچ جوشکاری در فرآیند جوشکاری GTAW، از اجزای زیر تشکیل شده است که در ادامه هر کدام را معرفی خواهیم کرد و وظایف آنها را شرح خواهیم داد.
۱) شعله پوش (Cap): وظیفه دارد تا هدایت گاز محافظ به منطقه جوش را هدایت کند.
۲) کلت بادی (Collet Body): وظیفه هدایت جریان گاز محافظ از کلت و هدایت آن به درون شعله پوش را بر عهده دارد.
۳) لنز گازی (Gas Lens Body): وظیفه هدایت جریان گاز محافظ به درون شعله پوش با کاهش تلاطم جریان گاز دارد.
۴) کلت (Collet): وظیفه نگهداری الکترود و هدایت جریان الکتریکی به الکترود را بر عهده دارد. جنس کلتها معمولاً از آلیاژ مس میباشد.
۵) محافظ حرارت (Heatshield): وظیفه جلوگیری از نشتی گاز محافظ و عایق الکتریکی و حرارتی را بر عهده دارد.
۶) بدنه تورچ (Torch Head): وظیفه نگهداری اجزای تورچ را بر عهده دارد.
۷) درپوش (Back Cap): وظیفه محکم کردن الکترود در الکترودگیر را بر عهده دارد.
در تورچهای جوشکاری، اخیراً از لنز گازی (Gas Lens Body) بجای کلت بادی (Collet Body) استفاده میشود تا محافظت بهتر پوشش گاز را در جوشکاری فراهم کند.
۲-۲) شناخت انواع تورچ جوشکاری به لحاظ نوع خنک شوندگی
تورچهای فرآیند جوشکاری تیگ به لحاظ نوع خنک شوندگی به دو نوع هوا خنک و آب خنک تقسیمبندی میشوند که آنها را در ادامه بررسی خواهیم کرد.
در تورچهای هوا خنک مورد استفاده در فرآیند جوشکاری تیگ و جوشکاری آرگون حرارت تولید شده در تورچ در هنگام جوشکاری توسط هوا خنک میشود. در تورچهای هوا خنک، عمل سرد شدن توسط هوا یا گاز سردی که از میان مشعل عبور مینماید انجام میشود. ظرفیت حمل جریان الکتریکی تورچهای هوا خنک پائین بوده و حداکثر تا ۲۰۰ آمپر مورد استفاده قرار میگیرند.
در تورچهای آب خنک مورد استفاده در فرآیند جوشکاری تیگ و جوشکاری آرگون حرارت تولید شده در تورچ در هنگام جوشکاری توسط آب خنک میشود.
تورچهای آب خنک مورد استفاده در فرآیند جوشکاری TIG برای استفاده با جریانهای جوشکاری بالاتری نسبت به مشعلهای هوا خنک و در یک سیکل کاری مداوم طراحی شدهاند. به طور معمول میتوان از شدت جریانی تا ۱۰۰۰ آمپر در بعضی تورچهای آب خنک استفاده نمود. آب در یک سیستم بسته که شامل پمپ و یک رادیاتور خنککننده و مخزن میباشد جریان دارد و گرمای جذب شده توسط تورچ را به محیط منتقل مینماید.
۳) الکترود در فرآیند جوشکاری آرگون
الکترود مورد استفاده در جوشکاری تیگ از جنس تنگستن خالص یا آلیاژهای آن است. تنگستن خالص، دارای نقطه ذوب حدود ۳۴۰۰ °C است که به عنوان الکترود غیر مصرفی با قطرهای ۰/۵ تا ۱۲ میلیمتر در فرآیند جوشکاری GTAW، به کار میرود.
الکترودهای تنگستن دارای مشخصات زیر هستند:
نقطه ذوب بالا
دوام بالا در حین جوشکاری
هدایت گرمایی بالا و مقاومت الکتریکی کم
توانایی کار با جریانهای AC و DC
الکترودهای تنگستنی در فرآیند جوشکاری ذوب نمیشوند یا انتقال پیدا نمیکنند. چنانچه فرآیند به نحو احسن اجرا گردد الکترود در طول کار مصرف نمیشود. اما این بدین معنی نیست که الکترودها عمر دائمی دارند بلکه آنها پس از مدتی باید تعویض شوند.
۳-۱) نامگذاری الکترودهای تنگستن
روش نامگذاری الکترود تنگستنی در فرآیند GTAW، طبق استاندارد AWS A5.12M/A5.12 به روش زیر است. معرفی الکترودهای تنگستن 2-EWTh در شکل مشخص شده است.
۱) حرف E نشان دهندهی الکترود (Electrode) است.
۲) حرف W مشخصکنندهی عنصر تنگستن است که در انگلیسی ولفرام (Wolfram) میباشد.
۳) حرف بعدی مشخصکنندهی عنصر آلیاژی به کار رفته در الکترود تنگستن است. Th نشان دهندهی عنصر آلیاژی توریم (Thorium) است.
۴) حرف آخر درصد عناصر آلیاژی اضافه شده به الکترود تنگستن را مشخص میکند.
۳-۲) شناسایی انواع الکترودهای تنگستن
الکترودهای تنگستن در انواع مختلف تولید میشوند که از نظر میزان طول عمر، نوع جریان مورد استفاده برای جوشکاری، نوع جنس فلز پایه و غیره متفاوت هستند. برای شناسایی انواع الکترودهای تنگستن، آنها با یک کد رنگ مشخص می شوند که در شکل زیر برخی از پر مصرف ترین این الکترودها نمایش داده شده است.
۴) سیم جوش یا فیلر در فرآیند جوشکاری آرگون
سیم جوش بر مکانیکی و شیمیایی فلز جوش تأثیر میگذارد. برای انتخاب سیم جوش بر اساس جنس فلز پایه باید موارد زیر در نظر گرفته شود.
۱) خواص متالورژیکی مانند: ریز ساختار
۲) خواص مکانیکی مانند: استحکام کششی، چقرمگی شکست و غیره
۳) مقاومت در برابر خوردگی
۴) خواص فیزیکی مانند: هدایت الکتریکی و گرمایی
۴-۱) نامگذاری سیم جوش یا فیلر
روش نامگذاری سیم جوش یا فیلر در فرآیند GTAW، طبق استاندارد AWS A5.18/A5.18M به روش زیر است. معرفی الکترودهای تنگستن ER70S-3 در شکل مشخص شده است.
۱) ER مخفف Electrode Rod است که نشان دهنده فیلر برای جوشکاری تیگ است.
۲) عدد ۷۰ معرف استحکام کششی نهایی (Ultimate Tensile Strength) برحسب هزار پوند بر اینچ مربع یا KSI است.
۳) S معرف کلمهی Solid به معنای توپُر است.
۴) حروف نشان دهنده عناصر آلیاژی، ترکیبات شیمیایی، میزان اکسیژن زدایی است.
تفاوت اصلی عدد ۳، ۴ و ۶ در مقدار وجود منگنز و سیلیسیم موجود در آن است. سیم جوش با عدد ۶ حاوی بالاترین درصد مقدار منگنز و سیلیسیم میباشد. سیم جوش با عدد ۷ حاوی مقداری منگنز و سیلیسیم است مقدار آن در محدودهی اعداد ۳ تا ۶ است. در سیم جوش با عدد انتهایی ۲ سایر عناصر مانند: تیتانیوم، زیرکونیوم و آلومینیوم به غیر از منگنز و سیلیسیم در آن موجود میباشد که سبب بهبود خواص جوش و جلوگیری از اکسید شدن آن میشود. ممکن است در برخی از سیم جوشها از حرف G بجای اعداد استفاده شود که ترکیب شیمیایی آن در اسپسیفیکیشن ارائه شده توسط سازنده مشخص شده است.
۵) گاز محافظ در فرآیند جوشکاری آرگون
وظیفه گازهای محافظ، حفاظت از حوضچه مذاب و الکترود تنگستن در برابر اثرات مضر اتمسفر است. گاز
محافظ همچنین بر مقدار گرمای ایجاد شده توسط قوس و در نتیجه ظاهر جوش اثر میگذارد.
به طور کلی نقش گازهای محافظ عبارتاند از:
۱) جلوگیری از ورود هوا به حوضچه مذاب
۲) کاهش اندازه منطقه متاثر از حرارت یا HAZ
۳) کاهش پاشش جرقههای جوشکاری
۴) کمک به پایداری قوس جوشکاری
۵) تاثیر بر سیالیت حوضچه مذاب و خواص مکانیکی فلز جوش
در فرآیند جوشکاری GTAW، از گاز محافظ آرگون و هلیوم بیشتر استفاده میشود [انواع گاز محافظ مورد استفاده در جوشکاری را مطالعه کنید]. گاز آرگون به راحتی یونیزه میشود؛ بنابراین قوس ایجاد شده دارای تمرکز بالایی است. گاز آرگون برای بسیاری از مواد مانند فولاد کربنی، فولاد زنگ نزن، آلومینیم، منیزیم، مس، آلیاژهای نیکل و فلزات فعال مانند تیتانیوم و کادمیم به کار برده میشود. گاز هلیم، دارای هدایت گرمایی حدود ۹ برابر گاز آرگون است که تمایل دارد از اطراف شعله پوش به طرف بالا بیاید. بنابراین برای رسیدن به حافظت خوب، دبی گاز هلیم باید ۳ـ۲ برابر آرگون باشد. گاز هلیم برای جوشکاری آلومینیم و منیزیم به کار میرود.
تزریق گاز محافظ با سرعت کمتر یا بیشتر از حد نیاز میتواند سبب بروز عیوب جوش مانند تخلخل و غیره شود. معمولاً با تورچهای دستی سرعت جریان گاز آرگون در محدوده ۵ تا ۱۶ لیتر بر دقیقه و برای گاز هلیم ۱۰ تا ۲۱ لیتر بر دقیقه میباشد.
عیوب شایع در جوشکاری GTAW (جوشکاری آرگون) و رفع آنها
بررسی جوش با پارامترهای تنظیم شده، مشخص میکند که کدام یک از پارمترهای دستگاه باید دوباره تنظیم شود.
۱) ناخالصی تنگستن (Tungsten Inclusions): حبس تنگستن در جوش در اثر تماس الکترود با حوضچه جوش به وجود میآید. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) اتصال نوک الکترود با حوضچه مذاب ۲) اتصال فیلر با الکترود تنگستن ۳) عدم مهارت، دقت و یا حوصله جوشکار ۴) حرکت و زاویه نادرست الکترود ۵) شدت جریان کم ۶) بیرون بودن زیاد نوک الکترود از نازل ۷) وجود اکسیژن در گاز محافظ ۸) تیز کردن نادرست الکترود اشاره کرد.
۲) ناخالصیهای اکسیدی (Oxide Inclusions): حضور عناصر اکسیدزا به درون منطقه جوش سبب بروز این عیب میشود. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) آلودگی سیم جوش ۲) آلودگی سطح قطعه کار ۳) قرار نگرفتن صحیح مفتول جوشکاری اشاره کرد.
۳) بریدگی کناره جوش (Undercut): وجود یک شیار عمیق ذوب شده در کنار خط جوش بریدگی کناره جوش نامیده میشود. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) شدت جریان زیاد ۲) سرعت خیلی زیاد ۳) طول قوس زیاد ۴) عدم تناسب آمپر با وضعیت جوشکاری و قطر الکترود ۵) استفاده از گاز محافظ ناخالص اشاره کرد.
۴) تخلخل (Porosity): ناپیوستگی از نوع فضای خالی که در اثر حبس گاز در حین انجماد به وجود میآید تخلخل نام دارد. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) آلودگی و کثیف بودن قطعه یا مواد مصرفی ۲) مرطوب بودن محیط و مواد ۳) ناخالصی گاز محافظ ۴) طول قوس زیاد ۵) دور شدن گاز محافظ به علت وزش باد ۶) انحراف قوس ۷) عدم تنظیم دبی خروجی گاز اشاره کرد.
۵) تحدب یا فلز جوش اضافی (Weld Reinforcement Convexity): به برجستگی بیش از گرده جوش، تحدب یا فلز جوش اضافی گفته میشود. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) شدت جریان کم ۲) سرعت کم جوشکاری ۳) زیاد بودن قطر سیم جوش ۴) عدم مهارت جوشکار اشاره کرد.
۶) سر رفتگی (Over Lap): به سرریز شدن فلز جوش بر روی فلز پایه بدون ذوب فلز پایه سر رفتگی گفته میشود. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) زیاد بودن قطر سیم جوش ۲) سرعت کم جوشکاری ۳) زاویه و حرکت نادرست الکترود ۴) عدم مهارت جوشکار اشاره کرد.
۷) اعوجاج (Distortion): به تغییر هندسه قطعه پس از جوشکاری اعوجاج گفته میشود. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) سرعت کم ۲) حرارت ورودی زیاد ۳) ضریب انبساط حرارتی کم فلز پایه اشاره کرد.
۸) لکه قوس (Arc Strikes): به لکههای ناشی از پاشش جرقه بر روی سطح قطعه، لکه قوس گفته میشود. از علتهای به وجود آمدن این مشکل میتوان به ۱) عدم تنظیم درست پارمترهای دستگاه ۲) عدم مهارت جوشکار اشاره کرد.
ویدئوی آموزشی جوشکاری تیگ (جوشکاری آرگون)
در ویدئوی آموزشی زیر که مدت آن ۵۳ دقیقه است و به صورت رایگان در اختیار علاقهمندان قرار گرفته است علاوه بر بررسی مفاهیم اصلی در جوشکاری تیگ به آموزش تنظیم پارامترهای جوشکاری آرگون، نحوه قرار گیری تورچ جوشکاری بر روی قطعه کار، چگونگی عیب یابی از جوش انجام شده پرداخته شده است.
این مقاله در تاریخ ۱۹ بهمن ۱۴۰۱ آپدیت شده است.
به این مقاله چقدر امتیاز میدهید؟
Rating 3.75 from 103 votes
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.