جوش فلزات رنگي وجوش ليزري

فهرست مطالب



فصل اول
1-3 خواص حرارتي مس                                                                                1               
2-3 نكاتي در مورد جوشكاري مس                                                                  1
3-3 جوشكاري مس با الكترود دستي                                                                4
4-3 جوشكاري مس با شعله گاز                                                                      5
5-3 جوشكاري مس با فرآيند TIG                                                                   7
6-3 جوشكاري مس با فرآيند MIG                                                                 8
7-3 جوشكاري مقاومتي مس                                                                         11
8-3 تعريف                                                                                                 12
9-3 جوشكاري برنج                                                                                    14
10-3 جوشكاري آلومينيوم – برنز                                                                  20
11-3 جوشكاري سيليسيم برنز                                                                      25
12-3 جوشكاري مس – نيكل                                                                         31
فصل دوم
4- جوشكاري با گاز محافظ                                                                          35
1-4 تعريف                                                                                                 36
2-4 تاريخچه                                                                                              37
3-4 روش‏هاي كاربرد                                                                                   38
4-4 مزايا و محدوديت‏ها                                                                               40
5-4 نحوء انتقال قطرات و تجهيزات از مفتول در فرآيند جوشكاريMIG               42
1-6-4 عيوب جوش MIG                                                                            50
2-6-4 تاثير ولتاژ در نرخ تغذيه                                                                     55
3-6-4 تنظيم ميزان حجم گاز                                                                         57
4-6-4 حالت‏هاي از نفوذ ناقص                                                                      60
7-4 پارامترهاي جوشكاري سيليسلم برنز                                                        67
8-4 پارامترهاي جوشكاري مس – نيكل                                                           69
فصل سه
9-4 جوشكاري با ماشين ليزر                                                                       72
1-9-4 مواد قابل جوش با ليزر                                                                      76
2-9-4 فولاد                                                                                               77
3-9-4 فولاد ضد زنگ                                                                                  78
4-9-4 آلومينيوم                                                                                         79
5-9-4 مس                                                                                                 79
6-9-4 نيكل                                                                                                80
7-9-4 تيتان                                                                                               80
9-4 پارامترهاي                                                                                           80
10-4 نمودارهاي از جوشكاري ليزري                                                             82
11-4 جوشكاري اشعه ليزر دو لبه                                                                  88
12-4 آزمايشات                                                                                          98
13-4 نتايج و بحث‏ها                                                                                  100                              
14-4 چكيده مقاله جوش ليزر                                                                      106
منابع و مأخذ                                                                                             109

چكيده:
اغلب خواص جوش به دليل تفاوت بين تركيب و مراحل حرارتي با خواص فلز مادر فرق دارد اين مسئله لزوماً يك نقطه ضعف نيست به عنوان مثال در جوشكاري لب به لب استحكام بهتر جوش معمولاً مفيد است البته به شرطي كه از نرمي و شكل پذيري خوبي بهرهمند باشد. پس با عنوان اين مسئله به اين نكته خواهيم رسيد كه جوشكاري فلزات نرم مانند مس و AI و Ni و به طور كلي فلزات رنگي همانگونه كه نسبت به ساير فلزات آسان‏تر است احتياج به دقت بالاتري دارند.
در اين پژوهش به چند مسئله پرداخته شده است كه سر فصل مطالب به عنوان روش‏هاي جوشكاري فلزات رنگين همچنين جوشكاري با گاز محافظ و جوشكاري با ماشين ليزر مي‏باشد و مي‏توان با مطالعه هر فصل اطلاعات كاملي راجع به موضوع مورد نظر به دست آورد.
مقدمه:
همواره در ايران صنعت دستخوش تحولاتي بوده است. كه بعضي مثبت و برخي منفي بوده است. صنعت جوشكاري و جوش يا به عبارتي بهتر علم جوش نيز همواره دچار تغيير و تحول شده است و امروز از صورت سنتي خود به يك علم پيشرفته تبديل شده است. آنچه در اين مقاله مورد بحث قرار مي‏گيرد بيان گوشه‏اي از پيشرفت اين علم مي‏باشد كه در قالب جوشكاري فلزات رنگي و غير فولادي و جوشكاري ليزري مورد بحث قرار مي‏گيرد. جوش ليزري باعث شده كه امروز كيفيت جوشكاري به طور فزاينده‏اي بهبود يابد و امروز بيشترين كاربرد را در صنعت داشته باشد. با اميد به اينكه اين مقاله بتواند كمكي هر چند كوچك در اين زمينه باشد .
فصل اول
1-خواص حرارتي مس و آلياژ آن:
مس فلزي است قرمز رنگ با جلاي فلزي- قابليت جوشكاري و هدايت الكتريسيته و حرارت مس خوب است. نقطه ذوب مس 1084 درجه سانتي گراد است و آن را از سنگ معدن استخراج مي‏كنند.
مس و آلياژ‏هاي آن رديف گسترده‏اي از مواد مهندسي مي‏باشند كه كاربرد فراوان در صنايع مختلف دارند. به جز آلياژ مس با مقدار زيادي سرب بقيه آلياژ مس در صورت رعايت كفايت و پيش بيني هخاي لازم جوش‏پذير هستند.
2-نكاتي در مورد جوشكاري مس و آلياژ‏هاي آن:
قبل از شرح روش‏هاي مختلف جوشكاري مس و آلياژ‏هاي آن بهتر است كه نكاتي را براي به دست آوردن يك اتصال بهتر داشته باشيم كه در زير به شرح آنها مي‏پردازيم:
1-2-3انتخاب روش يا فرآيند:         
مناسب‏ ترين فرآيند جوشكاري را بايد بر اساس نكات زير انتخاب كرد:
الف-طرح اتصالات: تعداد اتصالي كه بايد در واحد زمان انجام شود.
براي قطعات زياد و تكراري بايد تدابيري در مورد وضعيت دهنده‏ها، نگهداري‏ها، گيره‏ها و تجهيزات ديگر براي قرار دادن اجزاء قطعات در كنار يكديگر پيش‏بيني شود. در اين موارد روش‏هاي خودكار با نيمه خودكار با قوس محفوظ در گاز(MAG) ترجيح داده مي‏شود. در مقابل براي قطعات تعميراتي و تعداد محدود ممكن است فرآيند جوشكاري با اشعه اكسي استلن مناسب تر مي‏باشد.
ب-ضخامت قطعه: عموماً فرآيند اكسي استيلن و TIG بشتر براي ضخامت نازك تا4/1 اينچ مناسب‏تر است در حالي كه روش MIG براي قسمت‏هاي ضخيم تر كار برد دارد. ايبته استثناي نيز وجود دارد.
ج-وضعيت و حالت جوشكاري: اگر امكان باشد كه قطعات در حالت مسطح و پايين Down hand جوشكاري شود به كمك نگهدارندهFixture مي‏توان فرآيندهMIG  و در صورتي كه نياز است تا در وضعيت هاي ديگر مثلاً بالاي سر عمليات جوشكاري را انجام داد.از اين روTIG ارجعيت دارد.
2-2 نگه داشتنFixture:
چون ضريب انبساط مس تقريباً5/1 برابر آهن است احتمال وقوع مسئله پيچيدگي و تاب برداشتن بيشتر است. براي مسيرهاي نسبتاً كوتاه نگهدارندهاي گيره‏اي كفايت مي‏كند.براي مسيرهاي طولاني نظير جوش طولي براي يك مخزن بزرگ دقت زيادي براي جلوگيري از اين مشكل بايد به كار گرفت. در اين موارد حال جوشهاي متناوب بايد در سرتاسر مسير با طول معين و فواصل مشخص به همان دقت در جوش پاس نهايي انجام داد.
استفاده از گيره‏هاي مخصوص با جوشكاري در طول‏هاي معين از نقاط خاصي و جهت امتداد مشخص مي‏تواند تدابير مفيدي باشد. در جوش‏هاي چندين پاسه، جوش ريشه‏اي ممكن است (ترك) بردارد،در اين مورد بايد به حجم اين پاس نسبت به ضخامت كار و (ميزان مهارت) يا ممانعت توجه شود.

3-2 روش پشتي (BacKing methodes) :
براي دست‏يابي به عمق نفوذ كامل استفاده از ميله‏هاي پشتيbars ـBacKing از جنس كربن يا مس با شكاف معمول است. گاهي اوقات از روش‏TIG براي پاس ريشه‏اي و تكنيك سوراخ كليدي استفاده مي‏شود. اين تكنيك نياز به فاصله ريشه‏ايRoot g حدود8/1 اينچ و مهارت زيادي دارد. جو شكاري بايد سوراخي بين دو لبه در ريشه نگه‏داشته و پل زدن درز يا فاصله پشت اين سوراخ به كمك مفتول انجام دهد. بسياري از سازنده ها ترجيح مي‏دهند از سيستم ميله‏ پشتي استفاده نكنند و در صورت امكان قطعه را به وضعيتي قرار مي‏دهند كه بتوان دو جوشكار در دو طرف  مسير اتصال در وضعيت قائم جوشكاري كنيد.
4-2پيش گرم كردن:
درجه حرارت پيش گرم كردن براي دست يابي به ذوب كامل و نفوذ خوب به ويژه در مورد قطعات ضخيم نياز به تجربه كافي دارد.
گرم كردن يكنواخت و تثبيت درجه حرارت پيش گرم تا پايان عمليات جوشكاري مستلزم دقت زيادي است. براي جلوگيري از تلفات حرارتي مي‏توان از صفحات عايق حرارتي نظير آزبست در زير با اطراف قطعه استفاده كرد. افزايش شدت جريان براي جبران تلفات حرارتي صحيح نيست.
5-2 نقش فلاكس:
فالكس (روان ساز يا تنه كار) را بيشتر در فرآينده جوشكاري با شعله اكسي استيلن بكار مي‏برند تا تمايل به ايجاد ذرات محبوس شده اكسيد كاهش يابد. اين مواد مخلوطي از بوريت‏ها، فلوريدهاي مي‏باشند كه به صورت خمير قبل از جوشكاري برروي درز جوش ماليده شده، يا در ضمن جوشكاري به طور متناوب از طريق فرو بردن نوك گرم مفتول به داخل روان ساز مقداري به منطقه جوش هدايت مي‏شود. تنه كارها موادي، خورنده قوي بوده و بايد به دقت بقاي آنها پس از جوش كاري تميز شود. ندرتاً و در مواقع خواص در فرآيندMIG نيز اين موارد استفاده مي‏شود


3 -جوش كاري مس با الكترد دستي يا برق:
روش الكترد دستي براي كارهاي تعميراتي كوچك به كار مي‏رود. جريان يكنواخت با قطب معكوس ترجيح داده مي‏شود. در ضخامت‏هاي بالاي سه ميليمتر به پيش گرم كردن تا 260 درجه سانتي گراد و حتي بيشتر نياز دارد.
ورق‏هاي مس را مانند ورقه‏هاي آهني قبراي جوشكاري آماده مي‏كنند ولي چون قابليت هدايت حرارتي مس زياد است بايد آمپر را قدري بيشتر در نظر گرفت.زاويه الكترد نسبت به قطعه كار مانند جوشكاري فولاد مي‏باشد. طول قوس بين 10 تا 15 ميليمتر انتخاب شود.براي جوشكاري مس مي‏توان از الكتردهاي زغال استفاده كرد.الكتردهاي كه داراي فسفره برنز، سيليكاس يا آلومينيوم هستند، استفاده مي شود. جوشكاري قوس الكتريكي همچنين براي كاربدهاي كه خواص مكانيكي و خوردگي خوبي نياز است مورد استفاده قرار مي‏گيرد، در اين حالت بايد ورق‏هاي مس، اكسيژن زدايي شده انتخاب شود.
4- جوشكاري مس با شعله گاز:
 روش جوشكاري با شعله با احتراق گازهاي نظير پروپان، گاز طبيعي و استيلن نيز براي اتصالات مس متداول است. ولي يه دليل درجه حرارت زياد حاصل از گاز استيلن بيشتر از اين گاز استفاده مي‏شود. شعله معمولاً خنثي يا كمي اسيدي است. نوك نازل يا افشانك بايد 1تا2شماره بزرگتر از قطعه مشابه از جنس فولاد شود. جدول(3-3 )بعضي مشخصات و فاكتور‏هاي لازم را در جوشكاري با شعله براي مس داده شده است. مفتول از نوع مس اكسيژن زدايي شده همراه با تنه كار استفاده مي‏شود.
براي ضخامت زير 6/1 ميلي متر بر گداندن لبه‏ها خال جوش زدن و جوشكاري بدون مفتول كافي است. تا ضخامت2/3 ميلي متر احتياج به پخ زدن لبه‏ها نيست و ترجيح داده مي‏شود. فاصله شكاف درز جوش 6/1 ميلي متر رعايت شود. ضخامت بالاتر از 4/1 ميلي متر نياز به پخ زدن جناقيV) كل دارد. هر چند ضخامت بالاتر از4/1اينچ را بايد با  جوش داد اما در صورت لزوم بايد در حالت پخ جناقي دو طرفه و به حالت عمومي با اكسي استين و به وسيله دو جوشكاري انجام شود براي حالت تخت يا مسطح تكنيك پس‏ ران (پس دستي) Back ward(به طرف راست Right ward) عموماً مناسب تر است، چون نتيجه‏اش فلز جوش سنگين تر و مي‏نيمم احتمال دويدن يا جاري شدن مذاب از حوضچه جوش به بيرون و محبوس شدن اكسيد مي‏باشد.
5- جوشكاري مس با فرآيند TIG
روش جوشكاري با الكترود تنگستن يكي از مهم‏ترين روشها براي اتصالات قطعات نازك تا5 ميلي متر بوده و مورد
 توجه زياد قرار گرفته است، هر چند براي ضخامت‏هاي بالاتر نيز و به ويژه در موارد جوشكاري غير تخت (افقي،قائم و بالاي سر) مي‏توان قابل استفاده باشد. جوشكاري با جريان يكنواخت قطب مستقيم(الكترد منفي) با منبع قدرت با خصوصيت ‹‹ولت آمپر›› سراشيبي انجام گيرد. الكترد تنگستن خالص يا با 2%توريم استفاده شود. الكترد با توريم تمايل كمتري 5كروي شدن در نوك دارد
گازهاي آرگون- هيلييوم و اذت يا مخلوط آنها به عنوان گاز محافظ قابل كاربرد است .گاز آرگون داراي پايين ترين ولتاژ قوس در شرايط مشابه نسبت به دو گاز ديگر است بنابراين انرژي داده شده كمتري داشته و براي ضخامت‏هاي كمتر از 6/1 ميلي متر مناسب‏تر است،‏در غير اين صورت سرعت پيشرفت را بايد پايين و درجه حرارت پيش گرم را بالا نگه داشت. هيليوم داراي انرژي داده شده بالا‏تري بوده و براي جوشكاري قسمت‏هايي با ضخامت بيشتر از 6/1 ميلي مترمناسب تر است. از طرف ديگر هليوم گران‏تر بوده و به علت سبك‏تر بودنش مقدار بيشتري نيز مصرف مي‏شود. ازت داراي بالاترين سطح ولتاژ و انرژي داده شده بوده و همين طور ارزان ترين است. به علت ولتاژ بالا تمايل به پاشيدن مذاب به بيرون زياد است و از اين جهت بايد مشعل را كمي بالاتر از معمول نسبت به سطح لبه جوش قرار داد كه اين امر احتمال عدم محافظ كامل حباب گازي بر روي منطقه ذوب را افزايش داده و ضمناً ظاهر جوش را نامرغوب مي‏سازد، به طوري كه حتي خلل و فرج سطحي نيز در بعضي مواقع مشهود مي‏شود. معمولاً مخلوطي از اين سه گاز بنا به شرايط خاصي بهترين نتيجه را مي‏دهد. هر دو تكنيك «پيش دستي» يا «پيش ران» و پس دستي، پس ران براي جوشكاري مس با MIGمعمولي است