جوشکاری با گاز محافظ و جوش Co2

محافظت از حوضچه‌ی جوش در جوشکاری با گاز محافظ تا حدی مهم و حساس است که کوچک‌ترین ذره‌ی مضر در اتمسفر محیط می‌تواند وارد مذاب شده و فلز جوش را آلوده کند. جوشکاری با گاز محافظ به دو صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک انجام می‌شود که در هر دو روش اندازه‌ی طول قوس و سرعت تغذیه‌ی الکترود کاملا اتوماتیک است. تفاوت روش اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در این است که در روش اتوماتیک سرعت حرکت تورچ و نوع قرارگیری تورچ نسبت به درز جوش ثابت بوده و در روش نیمه اتوماتیک سرعت حرکت تورچ و حالت قرارگیری آن با توجه به مهارت فرد جوشکار تعیین می‌شود.

این روش از جوشکاری با توجه به فرایندها و تکنولوژی به کار رفته در آن نیاز به ابزارهایی دقیق‌تر و پیشرفته‌تر نسبت به جوشکاری الکترود دستی دارد. این وسایل عبارتند از:
 

• منبع تغذیه برق

• منبع تغذیه الکترود

• منبع تغذیه گاز محافظ

• الکترود یا سیم جوش توپر

• تورچ

• کابل‌های مورد نیاز 

حال به توضیح هریک از ابزار مورد نیاز به طور خلاصه می‌پردازیم:

در جوشکاری با گاز محافظ بیشتر از جریان مستقیم با قطب معکوس (الکترود مثبت) استفاده می‌شود. منبع قدرتی که در این روش استفاده می‌شود، می‌تواند در دو نوع ژنراتور یا ترانسفورماتور و رکتی فایر باشد اما به طور کلی منبع قدرت باید با ولتاژ ثابت باشد.

 

سیستم تغذیه‌ی الکترود در جوشکاری با گاز محافظ از اصلی‌ترین اجزا است که شامل قرقره الکترود، چرخ‌های راننده، راهنمای ورودی و خروجی، شلنگ‌ها و موتور تغذیه کننده این سیستم است. روند کار این سیستم به این شکل است که موتور به چرخ راننده وصل شده و چرخ‌های راننده از طریق قرقره الکترود را دریافت کرده و به کمک فشار، آن را به طرف خروجی، کابل و در نهایت تورچ هدایت می‌کند.

 

تورچ در سیستم جوشکاری با گاز محافظ باید سیم جوش را به طرف حوضچه ‌مذاب هدایت کند که عمل هدایت کردن از طریق فشردن اهرم روی تورچ به وقوع می‌پیوندد.تورچ‌ها با توجه به  نوع فرایند ساخت قابلیت‌های ویژه ای دارند. در صنعت، تورچ‌ها در دو مدل هوا خنک و آب خنک تولید می‌شود که مدل آب خنک برای جوشکاری در مدت زمان طولانی استفاده می‌شود.

 

سیم جوش‌های مورد استفاده در جوشکاری با گاز محافظ به صورت توپر هستند که روکشی مسی بر روی آن کشیده شده است. استفاده از روکش مسی به دو منظور است:
 

1. سیم جوش در حین جوشکاری ممکن است که اکسید شود، از این رو روکش مسی از رخ دادن این اتفاق جلوگیری می‌کند.
 

2. مس از گذشته تاکنون به دلیل هدایت خوب جریان برق بسیار پر استفاده بوده است، در اینجا هم به خاطر همین ویژگی از روکش مسی استفاده می‌شود.

سیم‌های جوش که تحت عنوان سیم مسوار نیز شناخته می‌شود، از دو بخش روکش و مغزی تشکیل شده که روکش آن را معرفی کردیم. مغزی این سیم‌ها به طور غالب از جنس فولاد نرم است ولی موادی چون کربن، سیلیسیم، فسفر، گوگرد و... نیز در آن وجود دارد.
 

همان‌طور که الکترودهای مصرفی در روش جوشکاری الکترود دستی طبق استاندارد هایی براساس آرایشی خاص نام گذاری می‌شد، در این جا هم طبق الگویی مشابه با فرمت ER-ZZ-ZZ-Z  نام گذاری می‌شود.

به عنوان مثال سیم جوشی تحت عنوان ER70S-6 که برای جوشکاری Co2  استفاده می‌شود، دارای ویژگی های زیر است:
 

• عدد 70 نشان دهنده ی قدرت کششی سیم برحسب هزار پوند بر اینچ مربع (KSI) است.

• حرف S  به معنای توپر بودن است. چنانچه دو حرف TS  را داشتیم به معنای سیم جوش مورد استفاده در جوشکاری توپودری است.

• عدد 6 نشان دهنده‌ی نوع کاربرد این سیم است.

 

در ابتدای مقاله به چرایی استفاده از گاز محافظ در این روش از جوشکاری پرداختیم. این گاز محافظ برای اینکه باید همیشه و برای مدت طولانی در دسترس باشد، در کپسول‌های بزرگ تهیه و مصرف می‌شود. این گاز برای اینکه به طور ایمن قابل مصرف باشد، باید از رابط مخصوص برای متصل کردن آن به دستگاه استفاده کرد.فشار گاز مورد استفاده در این روش بسیار مهم است از این رو منبع گاز دارای رگلاتور تنظیم فشار است که اپراتور می‌تواند قبل از جوشکاری باتوجه به معیارها و ملاک‌هایی که وجود دارد، فشار خروجی گاز را تنظیم کند. همچنین در کناررگلاتور، دو عدد فشار سنج نیز بر روی منبع تغذیه گاز قرار دارد که یکی نشان دهنده‌ی فشار گاز داخل کپسول و دیگری نشان دهنده‌ی فشار گاز خروجی است.

 

جریان برق مورد نیاز در جوشکاری بسیار بالاست و هرچه که به دمای بالاتری برای ذوب الکترود و ایجاد قوس الکتریکی قوی تری نیاز باشد، جریان برق بیشتری مصرف می‌کند. پس کابل‌هایی که استفاده می‌شود، باید به گونه‌ای باشد که بتواند این جریان بالا را از خود عبور دهد و در حین کار مشکلی برایش پیش نیاید. کابل‌هایی که از خروجی منبع تغذیه برق می‌آید، به صورت دو سر است که یکی به تورچ جوشکاری متصل می‌شود و دیگری به فلز مبنا وصل می‌شود.

 

گازهایی که در روش جوشکاری با گاز محافظ استفاده می‌شود، بسیار متنوع هستند که هرکدام بسته به خواص شیمیایی‌ای که دارد، اثرات گوناگونی بر فرایند جوشکاری می‌گذارد. همچنین در مواردی از ترکیب چند گاز نیز استفاده می‌شود. به طور کلی معیار انتخاب این گازها به دو دسته تقسیم می‌شود:
 

1. اثری که گاز بر روی فلز اصلی می‌گذارد.

2. اثری که گاز بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی مذاب می‌گذارد.
 

حال به بررسی اثرات دو گاز آرگون و Co2 می‌پردازیم و دلیل اینکه چرا این دو گاز بسیار پر استفاده است، را بیان می‌کنیم:

 

آرگون به دلیل اینکه یک گاز بی اثر است و با هر فلز مذابی واکنش نمی‌دهد، برای یک بازه‌ی وسیعی از مواد می‌تواند به صورت محافظ عمل کند. اما آرگون در ارتباط با فولاد، قوس الکتریکی ناپایداری ایجاد می‌کند که این ناپایداری سبب ایجاد بریدگی کنار جوش و گردگی بد شکل می‌شود که ظاهر نامناسبی برای محل جوش تداعی می‌کند.
 

دی اکسید کربن یا Co2   با مذاب‌ها به طور شیمیایی واکنش می‌دهد. به همین دلیل استفاده از آن برای جوشکاری فلزات واکنش دهنده مانند آلومینیوم مناسب نیست. چراکه در اثر گرمای زیادی که در قوس الکتریکی ایجاد می‌شود، باعث تجزیه‌ی کربن دی اکسید به مونو اکسید کربن می‌شود که بخارهای Co  سبب ایجاد تخلخل در مذاب می‌شود.