مقاله بررسی جوشكاری با اكسی استیلن

مقاله بررسی جوشكاری با اكسی استیلن در 14 صفحه ورد قابل ویرایش

تعریف جوشكاری

جوشكاری یكی از فرآیندهای فلز كاری است كه به وسیله آن فلزات را بهم جوش می‌دهند. فلزات را تا نقطه ذوب حرارت می دهند تا قسمتهای ذوب شده بهم متصل شوند.
روشهای مختلف جوشكاری و برشكاری

معمول ترین انواع جوشكاری: جوشكاری با گاز، جوشكاری با برق، جوشكاری با برق و گاز و جوشكاری مقاومتی است. اقسام دیگر آن جوشكاری با هیدروژن اتمی، جوشكاری با ترمیت، جوشكاری سرد، جوشكاری با ماوراء صوت، جوشكاری با اشعه الكترون، جوشكاری با لیزر و جوشكاری با پلاسما است.

دو نوع معمول برش، برش با گاز و برش با برق است. در اینجا جوشكاری با استیلن را شرح می دهیم زیرا:

1. اصول جوشكاری با استیلن كه شامل اصول مهم انواع دیگر جوشكاری نیز هست.

2. جوشكاری بااستیلن معمولترین جوشكاری دستی است، آهسته تر انجام می شود و تنظیم آن ساده تر از اقسام دیگر است.
جوشكاری با گاز

یكی از معمولترین اقسام جوشكاری استفاده از گاز برای تولید حرارت است. در اینجا از احتراق گاز در مجاورت اكسیژن هوا استفاده می شود. در مورد استفاده از اكسیژن می توان از اكسیژن كپسول و یا از اكسیژن هوا استفاده نمود. در این روش اكسیژن به سه طریق ممكن است با گاز تركیب شود.

1. از هوای اطراف كه:

الف. در آن درجه حرارت پایین است.

ب. كار كاملاً تمیز نیست.

ج. خود مقدار حرارت هم كم است.

2. هوا از سوراخهای مشعل وارد آن شده كه:

الف. در آن درجه حرارت بالاتر است.

ب. كار تمیزتر از روش اول است.

ج. خود مقدار حرارت بیشتر است.

3. اكسیژن كپسول با فشار وارد گاز قبل از احتراق می شود كه:

الف. درجه حرارت بسیار بالاتر است.

ب. خیلی تمیز است.

ج. بیشترین مقدار حرارت را پس می دهد.
شعله های جوشكاری

جوشكاری با گاز هنر اتصال فلزات مختلف بهم است و با آن سطوح مجاور را ذوب نموده و بهم می‌چسبانند.

یك شعله متمركز خیلی شدید در نقطه ای روی فلز وارد می كنیم تا ذوب شده و حوضچه مایع درست شود. دو قسمت مایع بهم متصل شده، كنار دو قطعه بهم وصل می‌شود. این عمل باید طوری انجام شود كه دو فلز صدمه نبینند.

شعله جوشكاری باید دارای خواص زیر باشد:

الف. درجه حرارت شعله باید باندازه كافی بالا باشد تا فلز ذوب شود.

ب. مقدار حرارتیكه تلف می شود توسط شعله تامین می گردد.

ج. شعله نباید فلز را بسوزاند (آنرا اكسیده كند).

د. شعله نباید ناخالصی هائی روی فلز رسوب دهد.

هـ. شعله نباید فلز را با دوده بپوشاند.

و. شعله نباید تولید گازهای مسموم نماید.

مقدار حرارت تولید شده با تنظیم حجم گاز مصرف شده، تعیین می شود. برای اینكه حرارت بیشتری تولید شود سوراخ سر مشعل را گشادتر و فشار گاز را بیشتر انتخاب می كنیم. در نتیجه گاز بیشتری از سوراخ خارج خواهد شد. هرچند اگر از سر مشعل بزرگتر یا كوچكتر استفاده كنیم، درجه حرارت تغییر نخواهد كرد.

باید خاطر نشان كرد كه مقدار حرارت تولید شده و در نتیجه ضخامت فلزی كه می‌خواهیم جوش دهیم به مقدار گاز سوختی در واحد زمان بستگی دارد. پس مقدار حرارت باندازه سوراخ سر مشعل بستگی خواهد داشت.

در صنعت چند نوع جوشكاری و برش كاری با گاز معمول است:

1. استیلن- اكسیژن 2. هیدروژن- اكسیژن 3. گاز طبیعی یا صنعتی- اكسیژن 4. گاز مایع- اكسیژن.
شعله اكسی استیلن

شعله ممكن است دارای اكسیژن زیاد یا كم باشد كه خوب نیست و در آن صورت نسبتهای مخلوط دو گاز اكسیژن و استیلن نامناسب است. اگر اكسیژن خیلی زیاد باشد، شعله اكسید كننده و اگر استیلن زیاد مصرف شود، شعله احیا كننده خواهد شد.

شعله‌ی صحیحی را كه به فلز حرارت می دهد و آنرا اكسیده یا احیاء نكند شعله خنثی می نمامند. شعله خنثی وقتی حاصل می شود كه نسبت گاز استیلن و اكسیژن متناسب باشد. در شعله خنثی دو گاز با هم تركیب شده، اكسیژن با كربن و هیدروژن گاز استیلن ممزوج و حرارت لازم تولید می شود. لازم به یادآوری است كه گازهای حاصل بی ضرر هستند.

می توان به زبان شیمی چنین نوشت: استیلن+ اكسیژن= گاز كربنیك+ آب+ حرارت

دو گاز تولید شده یعنی گاز كربنیك و بخار آب سمی نیستند.

اكسیژن موجود در هوای اطراف شعله برای تكمیل احتراق مصرف می شود و این بدان معنی است كه وقتی در شكاف یا گوشه ها بخواهیم جوشكاری كنیم، بطوریكه هوا نتواند به شعله برسد، اكسیژن بیشتری از كپسول را باید بشعله برسانیم. اگر نسبت مخلوط دو گاز مناسب نباشد فرم ظاهری شعله این اشكال را روشن خواهد كرد. آخر سر نیز، شعله خنثی را از وضع فلز ذوب شده می توان امتحان كرد.

مواد زائد از دو راه وارد شعله جوشكاری می شوند:

الف. ممكن است گازها مواد اضافی داشته باشند.

ب. دستگاه تمیز نباشد.

گاز باید همیشه از كیفیت خوبی برخوردار باشد. خلوص گاز را كارخانه سازنده مشخص كرده و باید در نظر داشت كه گرمای شعله استیلن- اكسیژن خنثی به 5600 درجه فارنهایت می رسد. اگر اكسیژن زیادتر باشد درجه حرارت به كمی بالاتر هم ممكن است برسد.
دستگاه جوشكاری اكسی استیلن

قبل از بحث در طرز كار جوشكاری، بهتر است اطلاعاتی درباره دستگاههای جوشكاری پیدا كنیم تا امكانات و حدود كار این دستگاه‌ها مشخص شود.

در اصل، دستگاه جوشكاری اكسی استیلن شامل وسایل زیر است:

یكی منبع تامین دو گاز اكسیژن و استیلن و دستگاهی كه در آن، دو گاز بدون خطر با هم مخلوط شده و به مشعل می رسند. در آنجا گازهای مزبور مشتعل شده و درجه حرارت زیادی ایجاد می شود. در اینجا دستگاهی را كه بیشتر بكار می رود توضیح می‌دهیم:

الف. كپسولهای گاز: یكی كپسول اكسیژن و دیگری كپسول استیلن.

ب. تنظیم های فشار و فشارسنج ها: تنظیم فشار اكسیژن و تنظیم فشار استیلن.

ج. لوله اكسیژن و لوله استیلن.

د. مشعل جوشكاری.

معمولاً دو نوع مشعل جوشكاری استیلن و اكسیژن به كار می رود:

1. مشعل از نوع فشار مساوی 2. مشعل از نوع تزریقی در نوع اول همانطور كه از اسم آن پیداست گازهای اكسیژن و استیلن هر دو فشاری مساوی یا تقریباً نزدیك بهم دارند. این نوع مشعل ها خیلی بیشتر بكار می روند. در مشعل نوع تزریقی، فشار گاز استیلن نسبتاً كم و فشار اكسیژن خیلی بالاتر است.
تنظیم مشعل

بطور كلی و با استفاده از خصوصیات شعله، مشعل را می‌توان با توجه به موارد زیر تنظیم نمود:

1- شعله خنثی

2- شعله احیاء كننده

3- شعله اكسید كننده

بطور كلی شعله مطلوب، شعله خنثی است. اگرچه در جوشكاری آلومینیم، لحیم سخت و برخی عملیات دیگر كه امكان اكسیداسیون فلز در داخل جوش وجود دارد، بهره‌گیری از شعله‌ای كه كمی حالت احیاء كنندگی داشته باشد، معمول است. با وجود آنكه در بعضی موارد شعله باید كمی احیاء كننده باشد ولی شعله خنثی در همه جا بخوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در مدت زمان طولانی بعلت اینكه فشار گازها كمی تغییر می‌كند مشكل بتوان شعله كاملاً خنثی در دسترس داشت. امكان دارد شعله خنثی كمی اكسید كننده یا احیاء كننده شود. بنابراین برای اینكه شعله اكسید كننده نشود بهتر است كمی احیاء كننده باشد.

در حال جوشكاری ممكن است گاهگاهی مشعل، برگشت سوخت داشته باشد. این انفجار كوچك شعله ممكن است در اثر شرایط مختلفی ایجاد شود كه می‌توان از آن جلوگیری كرد. علت عمده آن در اثر اشتعال پیشرس گازها است. البته علل دیگری هم ممكن است وجود داشته باشد كه عبارتند از:

1- خروج گازها از سوراخ سر مشعل خیلی آهسته بوده و فشار گازها خیلی كم و متناسب با قطر سوراخ سر مشعل نیست. انتشار شعله در گازها بیشتر از سرعت خروج گاز بوده كه این عیب را می‌توان با افزایش جزئی فشار گاز اكسیژن و استیلن از بین برد.

2- اثر افزایش زمان جوشكاری، یا اگر جوشكاری در گوشه انجام شود و یا مشعل خیلی نزدیك جوش باشد، سر مشعل گرم می‌شود. برای رفع این عیب سر مشعل را خنك می‌كنیم.

3- داخل سر مشعل ممكن است دوده گرفته یا ذره‌ای از فلز، داخل سوراخ سر مشعل شده باشد. این تكه‌ها گرم شده و باعث اشتعال گاز می‌شوند. برای رفع این عیب بدقت سر مشعل را پاك كنید.

علت دیگر كه خیلی كم اتفاق می‌افتد، این است كه مخروط داخلی در فلز مذاب قرار می‌گیرد. اشتعال عكس وقتی است كه اشتعال برگشت كرده بدستگاه تنظیم برسد. در این حال لوله‌ها، مشعل و دستگاههای تنظیم خراب شده بایستی تعویض یا تعمیر شوند.

دو نوع اشتعال عكس وجود دارد:

1- اشتعال عكس در لوله استیلن، در صورتیكه اكسیژن در جهت عكس جریان استیلن وارد لوله استیلن گردد، مخلوط قابل اشتعال درست شده و انفجار مهیبی ایجاد می‌شود. اگر مسیر عبور مخلوط اكسیژن و استیلن گرفته شود و فشار گاز اكسیژن زیاد باشد، امكان چنین انفجاری فراهم می‌گردد.

2- در داخل لوله اكسیژن، اكسیدهای آلی تشكیل می‌شود. اگر درجه حرارت لوله بنقطه اشتعال برسد ممكن است انفجاری رخ دهد.
خاموش كردم مشعل

اگر جوشكار بخواهد فقط برای چند دقیقه از دستگاه استفاده نكند كافی است شیرهای مشعل را به بندد و مشعل را كنار بگذارد تا دوباره بتواند از آن استفاده كند. در صورتیكه بخواهیم از دستگاه برای مدتی نسبتاً طولانی استفاده نكنیم، توصیه می‌شود دستگاه را كلا مسدود كنیم. روش خاص خاموش كردن دستگاه بترتیب زیر است:

1- شیرهای دستی روی مشعل برا به بندید. بهتر است اول شیر استیلن را به بندید (با این عمل از ایجاد دوده در اثر شعله استیلن جلوگیری می‌شود).

2- شیرهای كپسول را محكم به بندید.

3- شیرهای دستی روی مشعل را باز كنید تا گازها خارج شوند.

4- صبر كنید تا فشار سنج‌های فشار زیاد و كم روی دستگاه تنظیم اكسیژن و استیلن هر دو صفر را نشان دهند.

5- پیچهای تنظیم روی دستگاه تنظیم اكسیژن و استیلن هر دو را كاملاً به بندید.

6- هر دو شیر دستی روی مشعل را به‌بندید (نه محكم) و مشعل را در محل مناسبی آویزان كنید.

مراحل فوق را بریا كلیه دستگاه‌های جوشكاری (هر نوع مشعل از نوع فشار مساوی و نوع تزریقی) یكسان عمل كنید.