دانلود گزارش کارآموزی جوشکاری در ماشین سازی صنعتی سعدی

مقدمه:

امروزه با افزایش تعداد سفرها، اهمیت جابجایی بیش از پیش روشن شده است. در قدیم جابجایی به شکل های محدودی صورت می گرفته و مردم بیشتر مجبور بوده اند از حیوانات اهلی نظیر اسب و شتر . . . برای جابجایی خود یا کالاهایشان استفاده کنند و یا حتی در بعضی از موارد پیاده مسافتهای مورد نظرشان را طی کنند. می توان ظهور کالسکه را بعنوان تحولی بزرگ در حمل و نقل بشر به حساب آورد، اما باید بزرگترین تحول را در حمل و نقل زمینی اختراع موتور بخار توسط جیهزوات انگلیسی دانست. زیرا در آن زمان بزرگترین مسئله در حمل و نقل برای بشر تولید قوانی محرکه برای بحرکت در آوردن وسیله نقلیه بود که اختراع وی بعنوان شروعی برای پیشرفت سریع در حمل و نقل و ساخت وسایل نقلیه شد. زیرا همانطور که اشاره شد تا قبل از آن بیشتر از نیروی ماهیچه ای حیوانات اهلی برای تأمین این امر استفاده می شد که منبعی نامطمئن بود، همچنین حیوانات پس از طی مسافتی نه چندان طولانی خسته می شوند یا اینکه تحمل شرایط آب و هوایی سخت را نداشتند.

امروزه پدیده حمل و نقل برای بشر بسیار توسعه پیدا کرده و راههای زمینی، هوایی و دریایی در اختیار وی است. هر کدام از این راهها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند.  

راه هایی هوایی سرعت بالای جابجایی و امنیت سفر را دارند ولی در عوض از نظر هزینه بالا هستند و همچنین برای مسافتهای نه چندان طولانی راههای مناسبی نیستند زیرا استفاده از راههای هوایی نیازمند طی مراحل گوناگون مثل رفتن به فرودگاه چند ساعت قبل از پرواز، تأخیر احتمالی در پرواز . . . می باشند.

راههایی دریایی نیز فقط بین آبهای دنیا امکان پذیر هستند و در خشکی کاربردی ندارند و از اینگونه راهها بیشتر برای محل بار استفاده می شود تا حمل مسافر.

راههای زمینی که بیشتر مردم با آن سروکار دارند انواع مختلفی دارد. یک راه استفاده از خودروهای سبک و سنگین است. استفاده از خودروهای سبک مثل تاکسی یا اتومبیل های شخصی و استفاده از خودروهای سنگین مثل کامیون و تریلر برای حمل بار و اتوبوس و مینی بوس برای حمل مسافر.

این روش علاوه بر مزایایی که دارد مثل راحتی استفاده، کم هزینه بودن . . . معایبی نیز دارد مثل حوادث رانندگی پیشامده که امروزه به یک معضل در جامعه ایران تبدیل شده است.

یکی دیگر از راه های زمینی خطوط آهن می باشد. استفاده از خطوط آهن مزایای بسیاری دارد. از بین آنها می توان به امنیت بالا، ارزان بودن آن نسبت به راههای هوایی، کم دردسر بودن آنها در مقایسه با راه های هوایی، کارآیی بهتر آن در مسافتهای نه چندان بلند، خستگی کمتر مسافرین در حین سفر در مقایسه با اتوبوس ها و وسایل نقلیه شخصی . . . نام برد.

کشور ما بخاطر وسعت زیاد نیاز مبرمی به خطوط آهن دارد زیرا علاوه بر مسئله جابجایی مردم می توان از آن برای جابجایی کالا استفاده کرد که باعث رونق اقتصادی شهرها می شود.

در سال های اخیر توجه ویژه ای به این امر شده است. همچنین در شهرهای بزرگ نظیر تهران بخاطر مشکلاتی از قبیل ترافیک، آلودگی هوا . . . راه اندازی و توسعه خطوط آخن زیر زمینی ( مترو ) از چند سال قبل شروع شده و با توجه به نیاز مردم شهر تهران به آن با جدیت خاصی در حال انجام است.

اما همانطور که گفته شده یکی از فاکتورهای مهم در جابجایی سرعت است. در گذشته ریل ها ( خطوط آهنی ) که قطار بر روی آن به طی مسیر می پرداخت بر روی تخته ها ( الوارها ) چوبی نصب می شدند که علاوه بر اینکه ایمنی پایین حرکت را باعث می شدند امکان حرکت قطار با سرعت های بالا را غیر ممکن می ساختند. همچنین استهلاک آنها زیاد بود چونکه در معرض سرما و گرما و باران و برف، تخته های چوب پس از مدت زمانی نه چندان طولانی از بین می رفتند این مشکلات باعث شد که متخصصین خطوط آهن در فکر بکار بردن ماده ای جدید، بجای چوب باشند که معایب آنرا نداشته باشد.

پس از تحقیقات صورت گرفته، متخصصین استفاده از بتن را بجای چوب پیشنهاد داده اند زیرا علاوه بر استحکام بالا، استهلاک کمی نیز دارد امکان حرکت قطار با سرعت های بالا را ممکن می کند. که در امر اصطلاح به این بتن تراورس بتنی می گویند.

فصل اول: آشنایی کلی با مکان کارآموزی:

گروه ماشین سازی سعدی از 35 سال پیش فعالیت خود را در یک مرکز واقع در خیابان سازمان آب تهران ( واقع در شرق شهر، که منطقه ای صنعتی محسوب می شود ) شروع کرده است و با توجه به افزایش تقاضا برای ساخت قطعات و ماشین آلات گوناگون به تدریج مراکز صنعتی خود را افزایش داده است تا به امروز که 3 واحد در تهران و اطراف تهران مشغول به فعالیت برای ساخت ماشین آلات صنعتی برای این گروه می باشند.

فعالیتهای این شرکت در گذشته معطوف به ساخت ماشین آلات صنعتی از قبیل انواع دستگاههای پلاستیک بادی و تزریقی، دستگاه حلوای شکری ساز، دستگاه کود ساز صنعتی، ساخت انواع پرس های ضربه ای و هیدرولیک و همچنین مونتاژ لودر چند کاره برای استفاده در شهرداری و هلال احمر از روی نمونه Rammer کانادایی . . . بوده است.

در چند سال گذشته ( حدوداً 10 سال ) بیشتر فعالیتهایی این گروه صنعتی معطوف به ساخت قطعات و لوازم مربوط به راه آهن می باشد از این فعالیتها می توان به ساخت و راه اندازی 3 خط، تهیه و تولید تراورس در سیرجان و کرمان برای کارخانجات CBC نام برد و همچنین تهیه انواع قالبهای تراورس بتنی برای شرکت CBG و همچنین راه آهن جمهوری اسلامی وابسته به وزارت کار نام برد.

این قالبها از حدود 280 قطعه بزرگ کوچک فلزی تشکیل شده اند که بیشتر آنها از طریق جوشکاری به هم وصل شده اند.

روش کار در کارخانه تولید تراورس بدین گونه می باشد که ابتدا بتن وارد قالب می شود آنگاه برای توزیع بهتر و یکنواخت بتن در سطح لگن های قالب، بر روی میز ویبره، ارتعاشات زیادی به آن وارد می شود. همچنین برای استحکام هر چه بیشتر تراورس های بتونی، آرماتورهای فولادی بصورت طولی، در امتداد این قالبها با فشار 300 بار (bar) کشیده می شوند همانطور که می ببینید بحث استحکام بعلت اعمال نیروها و تنش های زیاد بر روی این قالبها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به اینکه بیشتر اتصالات این قالبها از طریق جوشکاری است ( در یک قالب نزدیک به 80m جوشکاری وجود دارد ) اهمیت جوشکاری در این قالبها خیلی زیاد است بطوریکه شرکت طرف قرارداد برای اطمینان از درستی انجام فرآیند جوشکاری، بازرس خود را ( که یک کارشناس با مدرک دکترای متالوژی در گرایش جوشکاری است ) برای حصول اطمینان به محل کارخانه اعزام می دارد. چون این قالب ها در تیراژ بالا تولید می شوند و همگی آنها باید دقت لازم را داشته باشند و همچنین از نظر شکلی کاملاً یکسان باشند لذا برای نیل به این هدف و افزایش سرعت تولید فیکسچرهای متعددی توسط این شرکت طراحی و ساخت گردیده است.

چون فیکسچرها در ساخت این قالبها نقش عمده ای دارند و اینجانب در زمان کارآموزی خود در جریان طراحی و ساخت تعدادی از این فیکسچرها بوده است لذا در ادامه به توضیح کاملی درباره طراحی و همچنین وظایف فیکسچرها می پردازم.

بیشتر قطعات بکار رفته در این قالبها تحت عملیات ماشین کاری از قبیل پرس کاری، اره کاری برشکاری و تراشکاری قرار می گیرند. پرسکاری صورت گرفته روی این قطعات نسبت به دیگر عملیات بیشتر است و نیاز به انواع قالبهای سوراخ کاری، خم کاری و برشکاری دارد. لذا با توجه به استفاده زیادی که قالبهای پرس در تأمین قطعات مورد نیاز برای ساخت قالبهای تراورس دارند و اینجانب در هنگام کارآموزی در جریان ساخت بعضی از این قالبها بوده ام در ادامه بحث کار آموزی به تفصیل در مورد ساخت انواع قالبهای پرس مطلب آورده ام.

فصل دوم: ارزیابی بخش های مرتبط با رشته علمی کارآموز:

1:جوشکاری و برشکاری بکار رفته در ساخت قالبهای تراورس:

1-1-انواع فرآیند جوشکاری:

- جوش کاری قوس الکترود دستی (SMAW)

- جوشکاری قوس فلزی تحت پوشش گاز محافظ (GMAW)

- جوشکاری قوس توپودری (FCAW)

- جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ (GTAW)

- جوشکاری ق.س زیر پودری (SAW)

- جوشکاری قوس پلاسما (PAW)

- جوشکاری سر باره الکتریکی (ESW)

- جوشکاری با گاز سوختی و اکسیژن (OFW)

- جوشکاری زائده ای (SW)

- جوشکاری با پرتو سیرزی (LBW)

- جوشکاری با پرتو الکترونی (EBW)

- جوشکاری مقاومتی (RW)

هم چنین از فرآیند برشکاری نیز در ساخت این قالبها به وفور استفاده می شود که انواع فرآیند برشکاری را در زیر می بینیم:

برشکاری با گاز سوختی و اکسیژن

برشکاری با الکترود کربنی

برشکاری قوسی پلاسما

برشکاری مکانیکی

در ساخت این قالبها از برش کاریهای نوع اول و چهارم به وفور استفاده می شود. و در مورد جوشکاری بکار رفته در این قالبها تنها جوشکاری اول و دوم کاربرد دارد. قبل از توضیح در مورد فرآیند مختلف جوشکاری به تعریف اصطلاح جوش می پردازیم. مطابق AWS، جوش عبارت است از اتصال موضعی فلزات یا غیر فلزات به یکدیگر از طریق اعمال حرارت یا اعمال فشار یا هر دو، با ؟ بدون استفاده از فلز پر کننده.

در هر فرآیند جوشکاری فاکتورهای مختلفی در دستیابی به جوش با کیفیت مطلوب، اثر گذار هستند. این فاکتورها شامل نوع منبع انرژی جهت تولید حرارت، روش محافظت از حوضچه مذاب در برابر اتمسفر و فلز پر کننده ( در صورت لزوم ) می باشد. در فرآیندهای مختلف جوشکاری فاکتورهای فوق به طرق متفاوتی محقق می شوند.

2-1-جوشکاری قوس الکترود دستی:   

اولین فرآیندی که در مورد آن توضیح داده می شود، فرآیند جوشکاری قوس الکترود دستی است. نام دیگر این فرآیند stick welding می باشد و در این فرآیند، حرارت از طریق اعمال قوس الکتریکی بین یک الکترود پوشش دار و قطعه کار تأمین می شود. در شکل 1 نمای شماتیک فرآیند (SMAW) نمایش داده شده است. مطابق شکل یک قوس الکتریکی، بین الکترود و قطعه کار برقرار شده است. این قوس الکتریکی، انرژی لازم جهت ذوب فلز پایه، مفتول و روکش الکترود را تأمین می کند. همزمان با حرکت الکترود به سمت راست، فلز جوش پشت سر آن، زیر پوششی از سرباره slag منجمد می گردد. بدلیل آنکه سرباره نسبت به فلز جوش سبکتر است و نقطه ذوب کمتری دارد روی سطح جوش شناور شده و پس از آن منجمد می گردد. نکته دیگری که در شکل 1 نمایش داده شده، گاز محافظی است که در اثر سوختن روکش الکترود تولید شده است.وظیفه این گازهای تولید شده محافظت قوس و حوضچه مذاب در برابر اتمسفر می باشد مهمترین عنصر در فرآیند SMAW، الکترود می باشد. الکترود از یک مغزی فلزی بهمراه یک روکش (flux) مخصوص در اطراف آن تشکیل شده است.تمام الکترودهای مخصوص جوشکاری فولادی کربنی و کم آلیاژی، از یک مغزی فولادی یکسان ساخته شده اند. این مغزی از جنس یک فولاد کم کربن اکسیژن زدایی نشده می باشد. بنابراین هر عنصر آلیاژهای دیگری از طریق روکش الکترود به حوضچه مذاب افزوده می گردد. 

تمام الکترودهاي مخصوص جوشکاري فولادي کربني و کم آلياژي، از يک مغزي فولادي يکسان ساخته شده اند. اين مغزي از جنس يک فولاد کم کربن اکسيژن زدايي نشده مي باشد. بنابراين هر عنصر آلياژهاي ديگري از طريق روکش الکترود به حوضچه مذاب افزوده مي گردد.

علت اين امر، اقتصادي بودن تأمين عناصر آلياژي از طريق روکش الکترود مي باشد

وظايف روکش يا فلاکس الکترود عبارت است از:

محافظت (shielding):

در اثر سوختن روکش الکترود، گازهاي محافظي جهت حفاظت از حوضچه مذاب توليد مي گردد.

اکسيژن زدايي (Deoxidation):

روکش الکترود از طريق انجام واکنش هاي شيميايي، اکسيژن و ساير گازهاي جذب شده در حوضچه مذاب را خارج مي نمايد.

آلياژ سازي:(Alloying)

از طريق روکش الکترود، عناصر آلياژي متنوعي به حوضچه مذاب افزوده مي گردد.

يونيزاسيون: (Ionieing) عناصر موجود در روکش الکترود به عمليات يونيزاسيون کمک نموده،شروع قوس الکتريکي و پايداري آنرا بهبود مي بخشند.

عايق سازي (Insulationg):

سرباره منجمد شده روي سطح جوش از طريق ايجاد يک عايق حرارتي سرعت سرد شدن جوش را کاهش مي دهد. با توجه به اهميت الکترود در فرآيند SMAW، شناسايي و طبقه بندي انواع آن ضروري مي باشد. انجمن جوشکاري آمريکا جهت شناسايي و طبقه بندي اين الکترودها سيستم معيني تعريف نموده است. اين استاندارد طبقه بندي، جهت فولادهاي کربني AWS A5.1 و جهت فولادهاي کم آلياژهاي AWS A5.5 مي باشد. بخش هاي مختلف اين سيستم طبقه بندي در شکل 2 نمايش داده شده است.

مطابق با اين سيستم طبقه بندي از يک حرف E بيانگر کلمه الکترود و چهار يا پنج رقم پس از آن استفاده مي شود. دو يا سه رقم اول ( در صورتيکه در طبقه بندي از چهار رقم استفاده شده بود دو رقم اول و در صورتيکه از 5 رقم استفاده شده بود سه رقم اول) بيانگر حداقل استحکام کششي فلز جوش بر حسب ksi ( کيلو پوند بر اينچ مربع ) مي باشد بعنوان مثال در صورتيکه دو رقم اول عدد «70» باشد بدان معناست که حداقل استحکام کششي فلز جوش رسوب داده شده 70000psi مي باشد.

رقم بعدي بيانگر وضعيتي است که با آن الکترود مجاز به جوشکاري هستيم عدد «1» بيانگر امکان استفاده از الکترود در تمام وضعيتها مي باشد. عدد (2) بيانگر سياست زياد حوضچه مذاب مي باشد. بطوريکه مجاز به استفاده از اين الکترود فقط در وضعيت تخت براي انواع جوش ها و وضعيت افقي فقط در جوش هاي نبشي (Fillet) مي باشيم عدد 4 بيانگر مناسب بودن الکترود براي جوشکاري در وضعيت عمودي سرازير مي باشد. رقم آخر در اين طبقه بندي بيانگر نوع روکش الکترود و نوع جريان و قطبيت پيشنهادي مي باشد شکل 3 رقم آخر را در اين سيستم طبقه بندي نشان مي دهد.

شايان ذکر است کليه الکترودهايي که رقم آخر آنها به 5، 6 يا 8 ختم مي شوند، در رده ي الکترودهاي کم هيدروژن قرار مي گيرند. به منظور حفظ مقدار کم هيدروژن (رطوبت) در اين الکترودها بايستي آنها را در بسته بندي هاي فلزي مقاوم به رطوبت يا در داخل کوره هاي مناسب نگهداري نمود. اين کوره ها بايد به صورت الکتريکي بوده و قابليت تنظيم درجه حرارت از تا را داشته باشند. استفاده از اين کوره ها در شرايط استاندارد مقدار رطوبت را در حداقل مقدار ممکن ( کمتر از%20 نگاه مي دارد. پس از باز کردن بسته بندي اين الکترودها، بلافاصله بايد آنها را در داخل کوره نگهداري کرد. مطابق با اغلب استانداردها، الکترودهاي کم هيدروژن را بايد بلافاصله پس از خروج از بسته بندي اوليه، داخل کوره با حداقل دماي نگهداري کرد اين نکته حائز اهميت است که قراردادن ساير الکترودها (غير از الکترودهاي کم هيدروژن ) داخل کوره، ممکن است و در کارآيي موثر آنها اثر سوء داشته باشد. بعنوان مثال بعضي الکترودها طوري ساخته مي شوند که روکش آنها حاوي مقدار معيني رطوبت باشد حال در صورت حذف اين رطوبت در کارآيي آنها اختلالاتي رخ مي دهد

الکترودهاي مخصوص جوشکاري فولادهاي کم آلياژي مخصوصاً بر اساس يک پسوند پس از طبقه بندي ذکر شده فوق، شناسايي مي شوند. اين پسوندها معرف نوع و ميزان عناصر آلياژي در روکش الکترود مي باشند که در شکل 4 نشان داده شده است.

تجهيزات فرآيند SMAW نسبتاً ساده مي باشد مطابق شکل 5 از منبع قدرت دو کابل خارج شده است يکي به 1 بند الکترودگير و ديگري به قطعه کار متصل مي گردد. در اثر ايجاد قوس الکتريکي بين نوک الکترود و قطعه کار، حرارت لازم جهت ذوب تأمين مي شود. در اين فرآيند از يک منبع قدرت با مشخصات ولت- آمپر جريان ثابت استفاده مي شود در صورتيکه جوشکار در حين عمليات جوشکاري، طول قوس را افزايش دهد، بدليل افزايش مقاومت قوس، ولتاژ افزايش يافته و شدت جريان کاهش مي يابد. مطابق شکل 6 (A)، به ازاء افزايش %32 ولتاژ، شدت جريان فقط %10 کاهش مي يابد. با توجه به رابطه حرارت ورودي (Heat Inpue) در يک سرعت جوشکاري ثابت مثلاً (loin/min) با افزايش طول قوس، حرارت ورودي افزايش مي يابد.

H.I:حرارت ورودي به واحد طول جوش بر حسب olin

V: ولتاژ

I: شدت جريان

S: سرعت جوشکاري بر حسب in/min

در طول قوس بلند

و در طول قوس کوتاه

اين موضوع يک فاکتور مهم در فرآيند مي باشد، زيرا جوشکار قادر است با افزايش يا کاهش طول قوس ميزان سياليت حوضچه مذاب را کنترل نمايد.

به هر حال افزايش بيش از حد طول قوس، موجب افت درجه حرارت حوضچه مذاب به دليل کاهش تمرکز قوس مي گردد. از طرفي قوس بلند سبب کاهش پايداري قوس و ايجاد اختلال در حفاظت حوضچه مذاب مي شود. شکل 6(B)

دو مدل منحني مشخصه ولت- آمپز را با شيب تخت و شيب تند نمايش مي دهد. جوشکاران خبره مخصوصاً مايل به استفاده از دستگاههايي با شيب تخت به منظور دستيابي به کنترل بيشتر هستند. در حالي که جوشکاران مبتدي به دليل عدم توانايي در ثابت نگه داشتن طول قوس مايل به استفاده از دستگاههايي با شيب تند هستند تا مشخصات حوضچه مذاب کمتر دستخوش تغيير گردد.

با توجه به اين که فرآيند (SMAW) يک فرآيند قديمي بود. و فرآيندهاي جديدتري ابداع شده اند ولي هنوز اين روش بعنوان يک فرآيند عمومي جوشکاري در صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي گيرد اين بدان علت است که تجهيزات آن نسبتاً ساده و ارزان قسنت بوده و به سادگي قابل حمل و نقل مي باشند.

اخيراً منابع قدرتي ساخته شده اند که کوچک و سبک بوده و براحتي توسط جوشکار به محل کار محل مي شود ضمناً با توجه به دردسترس بودن الکترودهاي متنوع جهت مقاصد مختلف مي توان به جوش با کيفيت مطلوب دست يافت يکي از محدوديت هاي اين روش سرعت جوشکاري پايين مي باشد زيرا جوشکار ناچار است پس از مصرف هر الکترود عمليات را متوقف کرده و الکترود جديد را جايگزين نمايد. در بسياري از موارد فرآيندهاي جوشکاري اتوماتيک و نيمه اتوماتيک به دليل سرعت بالاتر جايگزين روش (SMAW) شده اند. محدوديت ديگر اين روش که بر سرعت اجراي جوشکاري نيز اثر دارد اتلاف زمان جهت تميز کاري سرباره در هر پاس مي باشد. همچنين هنگام استفاده از الکترودهاي کم هيدروژن به منظور به حداقل رساندن درصد هيدروژن بايستي آنها را در داخل کوره هاي مخصوص نگه داري کنيم.

پس از بيان اصول فرآيند (SAMW) به ذکر چند عيب که بروز آن در اين فرآيند محتمل است مي پردازيم. مورد اول بروز حفره هاي گازي (porosity) در جوش مي باشد دليل بروز حفره هاي گازي، حضور رطوبت، چربي، آلودگي در موضع جوش مي باشد. رطوبت از طريق سطوح آلوده قطعه کار وارد موضع جوش مي شود يکي ديگر از دلايل بروز حفره هاي گازي جوشکاري با طول قوس بلند مي باشد. اين موضوع هنگام جوش کاري با طول قوس کوتاه مي تواند به حذف (porosity) کمک نمايد.

دليل ديگر بروز حفرات گاري پديده وزش قوس (Are Blow) مي باشد براي فهم بهتر وزش قوس بايد به اين نکته اشاره نمود که هر گاه جريان برق از يک هادي عبور کند يک دسته از خطوط ميدان مغناطيسي به صورت دايره هاي متحدالمرکز حول هادي بوجود مي آيند مطابق شکل 7

حال هنگام جوشکاري فلزان مغناطيسي نظير فولادهاي کربني ميدان مغناطيسي بوجود آمده حول الکتر.د باعث انحراف قوس مي شود به شکل 8 مراجعه کنيد.

جهت کاهش اثرات وزش قوس راههاي ذيل پيشنهاد مي گردد.

تغيير جريان از DC به AC

به حداقل رساندن طول قوس

کاهش آمپر جوشکاري

متمايل کردن الکترود به جهتي خلاف جهت وزش قوس

استفاده از خال جوش هاي بزرگ در دو انتهاي اتصال

استفاده از تکنيک يک گام به عقب (Backstep)

انجام جوشکاري، به سمتي که از قبل جوشکاري شده است.

جهت پيشرفت جوشکاري به سمت اتصال بدنه صورت گيرد

چرخاندن کابل اتصال بدنه به دور قطعه تا اثر ميدان مغناطيسي ايجاد کننده وزش قوس زا خنثي کند.

پديده وزش قوس علاوه بر ايجاد حفرات گازي ممکن است سبب جرقه و پا شش، سوختگي کنار جوش، ظاهر نامناسب جوش و عدم ذوب گردد.

يکي ديگر از عيوب محتمل در اين فرآيند، حس سرباره(slag Inclusion) مي باشد در صورتيکه به دليل عدم رعايت تکنيک منلسب جوشکاري يا کم بودن شدت جريان، سرباره مذاب نتواند روي سطح مذاب جاري گردد و در لابه لاي جبهه هاي انجماد گرفتار شود اين عيب رخ مي دهد. دليل ديگر بروز اين عيب، عدم تميز کاري مناسب سرباره در بين پاس ها مي باشد.

بطور کلي از آنجايي که روش (SMAW) به روش دستي انجام مي شود احتمال بروز عيوب ديگري از جمله عدم ذوب، عدم نفوذ، ترک، سوختگي کنار جوش، سر رفتن فلز جئش و ظاهر نامناسب جوش امکان پذير مي باشد.

3-1- جوشکاري قوس فلزي تحت پوشش گاز محافظ:

Cnas Metal Arc Welding (GMAW)

نام ديگر اين فرآيند (Metal Active gas/Metal Inertgas)MIG/MAG مي باشد

کاربري اين روش عموماً به صورت نيمه اتوماتيک مي باشد ولي گاهي اوقات به صورت اتوماتيک نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين روش حرارت لازم جهت ذوب از طريق ايجاد قوس الکتريکي ما بين يک الکترود کلاني پيوسته و قطعه کار تأمين مي گردد. الکترود کلاني علاوه بر ايجاد قوس الکتريکي و توليد حرارت، خود ذوب شده و فلز جوش را تأمين مي نمايد شکل 9 نماي شماتيک فرآيند GMAW را نشان مي دهد قوس و منطقه مذاب بواسطه يک گاز محافظ که از طريق تورچ جوشکاري هدايت مي گردد محافظت مي شوند.

گاز مورد استفاده ممکن است خنثي يا فعال باشد. در اين فرآيند از گازهاي آرگن، هليوم و مخلوط اين دو گاز بعنوان گازهاي خنثي، عموماً جهت جوشکاري فلزات غير آهني استفاده مي گردد. از گازهاي دي اکسيد کربن، مخلوط آرگون و و مخلوط آرگون و اکسيژن بعنوان گازهاي فعال جهت جوشکاري فلزات آهني (فولادها ) استفاده مي شود.

طبقه بندي الکترودهاي کلاني در روش GMAW جهت فولادهاي کربني مطابق با استانداردهاي AWSA5.18 در شکل 10 نشان داده شده است.

ER بيانگر اين موضوع است که اين طبقه بندي هم جهت الکترودهاي کلاني و هم جهت سيم جوش در فرآيندهاي ديگر قابل استفاده مي باشد ( در صورتيکه فلز پر کننده هادي جريان ) برق باشد بعنوان الکترود و در غير اين صورت سيم جوش تلقي مي شود.

دو يا سه رقم بعد از آن بيانگر استحکام کششي فلز جوش بر مبناي ksi مي باشد. حرف s بيانگر اين است که الکترود به صورت توپر (solic) مي باشد در نهايت عدد پس از خط تيره بيانگر ترکيب شيميايي الکترود مي باشد. اين عدد معمولاً بيانگر درصد عناصر الکسيژن زدا از قبيل Si، Mn، Ae در الکترود مي باشد اين عناصر از بروز حفره هاي گازي در جوش جلوگيري مي کنند.

بدليل وجود فلاکس در اين فرآيند نگهداري مناسب الکترود در زمان عدم استفاده از اهميت ويژه اي برخوردار است. بنابراين اين الکترودها بايد تميز و در محيطي عاري از ذرات گرد و غبار چربي، رطوبت و ساير آلودگي ها موجود در اتمسغر نگهداري شوند.

بهترين روش نگهداري الکترودها، در بسته بندي هاي پلاستيکي اوليه مي باشد همچنين زمانيکه کلاف الکترود را از بسته بندي اوليه خارج و در سيستم تغذيه دستگاه قرار مي دهيم در صورتيکه براي مدت طولاني قصد استفاده از دستگاه را نداريم بايد توسط پوشش مناسبي آنرا نگهداري کنيم.

منبع قدرت مورد استفاده در فرآيند GMAW از نوع ولتاژ ثابت (consecme voltage) بوده و در اين فرآيند عموماً از جريان مستقيم و الکترود مثبت (DCEP) استفاده مي گردد.

فرآيند GMAW در شکل 11 نمايش داده شده است.

همانطور که مشاهده مي کنيد تجهيزات اين فرآيند نسبت به فرآيند SMAW، پيچيده تر مي باشند تجهيزات شامل يک منبع قدرت، سيستم تغذيه الکترود، کپسول گاز و تورچ جوشکاري مي باشد

وظيفه تورچ، هدايت الکترود و گاز محافظ به محل جوشکاري است. جوشکار، ولتاژ از روي منبع قدرت و سرعت تغذيه الکترود را از وي سيستم تغذيه تنظيم مي نمايند. در اين فرآيند با افزايش سرعت تغذيه الکترود، شدت جريان نيز افزايش مي يابد. همچنين نرخ ذوب الکترود با شدت جريان رابطه مستقيم دارد. همانطوز که قبلاً اشاره شد، منبع قدرت مطابق شکل 12 از نوع ولتاژ ثابت مي باشد. استفاده از اين منابع قدرت امکان بهره گيري از سيستم خود تنظيمي را مسير مي سازد. بدان معنا که در اين فرآيند با تغيير فاصله تورچ نسبت به قطعه کار طول قوس سريعاً اصلاح شده و به مقدار اوليه باز مي گردد. مطابق شکل 12 با فرض اينکه در نقطه B قرار داشته باشيم در صورتيکه جوشکار، تورچ را به عقب هدايت کند طول قوس افزايش مي يابد. ولتاژ از 20v به 25v افزايش يافته و جريان از 100A-200A کاهش مي يابد.

به دليل کاهش شدت جريان، نرخ ذوب الکترود کاهش مي يابد و با توجه به اين که سرعت تغذيه الکترود ثابت است، الکترود به سمت حوضچه حرکت کرده و طول قوس کاهش مي يابد و به مقدار تنظيم شده در نقطه B باز مي گردد. اين اصلاح در کسري از ثانيه انجام مي شود اين فرآيند در مقايسه با فرآيند دستي (Manual) حساسيت کمتري به تغييرات طول قوس دارد. در فرآيند GMAW چهار طول انتقال فلز با توجه به تنظيمات دستگاه وجود دارد اين مدل ها عبارتند از:

اتصال کوتاه يا قوس کوتاه (short circuiting)

اسپري يا پا ششي (spray)

قطره اي (Globular)

پالسي يا ضرباني (pulse)

منظور از مدل انتقال فلز، نحوه جدا شدن قطرات مذاب از نوک الکترود و انتقال آنها به حوضچه مذاب مي باشد. شل 13 سه مدل از چهار مدل فوق را نمايش مي دهد. هر کدام از مدل هاي انتقال فلز مشخصات متفاوتي دارند. بطوريکه مي توان هر يک از آنها را بعنوان يک فرآيند جوشکاري متفاوت تلقي نمود. همچنين هر کدام از مزايا و محدوديت هاي ويژه اي دارند و جهت کاربردهاي مخصوص مورد استفاده قرار مي گيرند. مدل انتقال فلز به فاکتورهاي از قبيل ولتاژ و شدت جريان، نوع گاز محافظ مورد استفاده و مشخصات منبع قدرت بستگي دارد.

يکي از وجوه تمايز بين مدل هاي فوق، اختلاف در ميزان حرارت ورودي به قطعه کار مي باشد. قوس اسپري بيشترين حرارت ورودي را ايجاد مي کند، پس از آن قوس پالس، قوس قطره اي و در نهايت قوس کوتاه. بنابراين انتخاب قوس اسپري جهت جوشکاري مقاطع ضخيم با سرعت بالا مناسب ترين انتخاب مي باشد اگر چه با اين قوس امکان جوش کاري فقط در وضعيت تخت مسير است. قوس قطره اي از ثبات کمتري برخوردار بوده و جرقه و پاشش زيادي دارد. امکان دستيابي به قوس پالسي فقط توسط دستگاههايي که مجهز به توليد جريان خروجي ضدباني باشند مسير است. در اين سيستم، انرژي قوس الکتريکي بين دو سطح شدت جريان تحتاني و فوقاني که مقادير آنها روي دستگاه قابل تنظيم مي باشد، تغيير مي يابد. اين موضوع سبب کنترل بهتر حرارت ورودي مي گردد.

قوس کوتاه ميزان حرارت ورودي را ايجاد مي نمايد. بنابراين مناسب ترين مدل انتقال فلز جهت جوشکاري قطعات نازک و گپ هاي زياد حخاصل از عمليات مونتاژ نامناسب مي باشد. در قوس کوتاه، قطره مذاب قبل از جدا شدن کامل از نوک الکترود، سطح حوضچه مذاب را لمس مي کند. حوضچه مذاب را لمس مي کند. امکان جوشکاري با قوس کوتاه در تمام وضعيت ها مسير است.هنگام جوشکاري مقاطع ضخيم، بدليل کم بودن ميزان انرژي قوس کوتاه، احتمال بروز ذوب ناقص (LOF) زياد مي باشد. همانطور که قبلاً اشاره شد، گاز محافظ تأثير بسزايي بر نوع انتقال فلز دارد. بعنوان مثال قوس اسپري فقط هنگامي که حداقل %80 آرگون در مخلوط گاز محافظ باشد، ايجاد مي شود.

علت متداول بودن گاز در فرآيند GMAW جهت فولادهاي کربني، ارزان بودن و نفوذ جوش مطلوب آن مي باشد. با اين حال استفاده از اين گاز سبب افزايش جرقه و پا شش و اتلاف زمان جهت تغيير کاري مي گردد.

فرآيند GMAW بطور گسترده اي جهت جوشکاري فلزات آهني به کار مي رود. استفاده از گاز محافظ بجاي فلاکس که قابليت جذب رطوبت دارد. درصد هيدروژن را در ناحيه جوش و HAE کاهش داده و اين فرآيند را بعنوان يک فرآيند کم هيدروژن مطرح مي سازد. همچنين به دليل عدم وجود سرباره روي جوش و عدم نياز به تميز کاري، استفاده از اين فرآيند جهت کاربردهاي اتوماتيک و درباتيک مناسب مي باشد. با اين فرآيند امکان جوش کاري به صورت پيوسته و با حداقل نقاط stup-start مسير مي باشد. اين موضوع علاوه بر افزايش سرعت جوشکاري، نقاط ضعيف و معيوب را به حداقل مي رساند. از مزاياي ديگر اين روش، نرخ رسوب زياد فلز جوش مي باشد که موجب کاهش هزينه ها مي گردد. در اين فرآيند بدليل عدم وجود فلاکس ميزان دود توليد شد. در حين جوشکاري در فرآيند SMAW کمتر مي باشد.

اين موضوع از ديدگاه تهويه محيط جوشکاري حائز اهميت است. کمتر بودن ميزان دود و عدم وجود سرباره در بين جوشکاري قابليت رويت و کنترل حوضچه کذاب را براي جوشکار آسان تر مي سازد. از محدوديتهاي اين روش، حساس بودن فرآيند به وزش باد و انحراف چتر گاز محافظ از حوضچه مذاب مي باشد

بنابراين استفاده از اين فرآيند در محيط هاي باز پيشنهاد نمي گردد.

دبي گاز محافظ با توجه به حجم حوضچه مذاب و سايز نازل گاز تنظيم مي شود. دبي گاز بيش لز اندازه، سبب ايجاد اغتشاش در جريان گاز مي گردد. اغتشاش در گاز محافظ سبب هدايت گازهاي موجود اتمسفر به حوضچه مذاب شده و منجر به توليد حفره هاي گازي در حوضچه جوش مي شود. از محدوديت هاي ديگر اين فرآيند پيچيده تر بودن تجهيزات در مقايسه با فرآيند SMAW مي باشد. بعنوان مثال در صورت معيوب بودن نازل تماس يافت هدايت کننده الکترود، عملکرد فرآيند دچار خدشه شده و نتيجه آن، ايجاد جوش معيوب مي باشد.

عيوب متداولي که در فرآيند GMAW متحمل مي باشند عبارتند از: حفره هاي گازي بدليل آلودگي سطح مقطع قطعه يا الکترود، عدم ذوب مخصوصاً هنگام جوشکاري با قوس کوتاه روي قطعات ضخيم، عدم ثبات قوس و تلاطم حوضچه مذاب به دليل معيوب بودن نازل تماس و ؟ هدايت کننده الکترود. با رعايت بعضي نکات، عيوب مذکور به سادگي قابل پيشگيري هستند. جهت کاهش بروز حفرات گازي بايستي قبل از جوشکاري سطح قطعات را تميز کاري کرده و منطقه جوشکاري را از .زش باد محافظت نمود. همچنين بايد گاز محافظ را از نظر عدم وجود ناخالصي يا رطوبت بيش از اندازه بررسي نمود. مي توان با افزايش انرژي قوس، هدايت مناسب تورچ روي ديواره هاي اتصال و تميز کردن لايه هاي اکسيدي در هر پاس، عيب عدم ذوب را کاهش داد. در نهايت به منظور جلوگيري از عيوب مربوط به عدم تغذيه يکنواخت الکترود به حوضچه مذاب لازم است از سالم بودن نازل تماس اطمينان حاصل نمود.

با توجه به حجم جوشکاري، نازل تماس بايد بصورت منظم تعويض گردد زيرا در اثر عبور الکترود، علاوه بر بزرگ شدن سايز سوراخ، روي ديواره هاي داخلي آن خش ايجاد مي شود و اين موضوع برق رساني به الکترود را دچار خدشه مي کند و توصيه مي شود پس از هر بر تعويض کلاف الکترود، فنرهاي الکترود را خارج نموده و با عبور هواي فشرده، آن را تميز کاري نمود. اين موضوع سبب خارج شدن ذرات گرد و غبار مي گردد شکل 14 طول آزاد الکترود (Eleztrade exten tion)) را نمايش مي دهد. با افزايش اين طول ، نفوذ جوش کاهش يافته و با کاهش آن، نفوذ جوش افزايش مي يابد.

4-1- فرآيند برشکاري: