بررسی جوشكاری با اكسی استیلن

پژوهشگر گرامی،شما با عنوان بررسی جوشكاری با اكسی استیلن وارد وب سایت شده اید برای دریافت فایل می توانید به ادامه مطلب بروید.
بررسی جوشكاری با اكسی استیلن|40130203|iau

جوشكاری با اكسی استیلن

تعریف جوشكاری

جوشكاری یكی از فرآیندهای فلزكاری است كه بوسیله آن فلزات را بهم جوش می دهند. فلزات را تا نقطه ذوب حرارت می دهند تا قسمتهای ذوب شده بهم متصل شوند.

لحیم كاری

دو روش دیگر جوش فلزات كه اغلب با جوشكاری اشتباه میشود یكی لحیم معمولی و دیگری لحیم سخت است. لحیم وقتی است كه دو فلز را بدون اینكه ذوب كنیم بوسیله فلز دیگری كه نقطه ذوب آن پایین تر از 800 درجه فارنهایت است، بهم جوش دهیم. یك مثال ساده آن جوش آهن به مس با استفاده از لحیم قلع و سرب است.

در نوع دیگر لحیم، دو فلز را بدون آنكه ذوب شوند، بوسیله فلز دیگری كه نقطه ذوب آن بالاتر از 800 درجه فارنهایت است، بهم جوش می دهند. یك نمونه آن لحیم كردن دو قطعه فولادی به توسط لحیمی از جنس آلیاژ نقره است.

جوشكاری با دست ، نوعی هنر است. پس از مطالعه زیاد در روشها و تمرینهای دقیق و صحیح می توان مهارت لازم را برای جوشكاری و لحیم كاری فلزات پیدا كرد. پس اگر جوشكاری را هنر بدانیم باین مفهوم است كه بعضی افراد بعلت استعداد ذاتی بهتر از دیگران میتوانند جوشكار خوبی باشند، در صورتیكه هر شخص عادی با تعلیم خوب و تمرین صحیح می تواند جوشكار قابلی بشود. بنابراین تمرین و كار مداوم لازم است تا جوشكار مهارت لازم در سطح بالا را بدست آورد.

پس توصیه می كنیم در تعلیم جوشكاری فقط از وسائل مخصوص استفاده شود و در تمرین ، فلزات خاصی بكار رود و از روش اساسی و كاملی استفاده شود و در ضمن جلسات اولیه تمرین،‌استاد كاملا مواظب كار كارآموز باشد تا خطاهای اولیه بزودی تصحیح 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. جوشكاری با برق را در فصول اول توضیح داده ایم و اینك جوشكاری با استیلن را شرح می دهیم زیرا:

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

2- جوشكاری با استیلن معمولترین جوشكاری دستی است،‌آهسته تر انجام می شود و تنظیم آن ساده 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 میشود. در مورد استفاده از اكسیژن حرارت باندازه سوراخ سرمشعل بستگی خواهد داشت.

در صنعت چند نوع جوشكاری و برشكاری 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 مناسب است. اگر اكسیژن خیلی زیاد باشد، شعله اكسیدكننده و اگر استیلن زیاد مصرف شود، شعله احیاء كننده خواهد شد. شعله‌های مختلف را نشان می دهد.

شعله‌ی صحیحی را كه به فلز حرارت می دهد و آنرا اكسیده یا احیاء نكند شعله خنثی می نامند. 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 میشود. لازم به یادآوری است كه گازهای حاصل بی ضرر هستند.

میتوان 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 میشود 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 میتوان امتحان كرد.

مواد زائد از دو راه وارد شعله جوشكاری میشوند:

الف – ممكن است گازها مواد اضافی داشته باشند.

ب – دستگاه تمیز نباشد.

گاز باید همیشه از كیفیتی 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. چنانكه در این جدول ملاحظه می كنیم درجه حرارت شعله استیلن اكسیژن برای ذوب فلزات معمولی كافی است.

دستگاه جوشكاری اكسی استیلن

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

در اصل، دستگاه جوشكاری اكسی استیلن شامل وسایل زیراست:

یكی منبع تأمین 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 میشود. 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 فشار سنج ها: تنظیم فشار اكسیژن و تنظیم فشار استیلن

ج – لوله اكسیژن و لوله استیلن

د – مشعل جوشكاری

معمولا 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 تقریبا نزدیك به هم 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.

سوار كردن دستگاه جوشكاری اكسی استیلن

در صورت استفاده صحیح از دستگاه جوشكاری، خطر عمده ای پیش نمی آید و نتیجه جوشكاری خوب و عمر دستگاه تا اندازه ای زیاد میشود.

كپسول های اكسیژن و استیلن معمولا در تملك شركتهای فروشنده گاز است. تا مدت معینی از كپسولها اجازه نمی گیرند ولی پس از آن اجازه جزئی دریافت می كنند. بقیه قسمتهای دستگاه متعلق به جوشكار است.

چون فشار گاز اكسیژن در كپسول زیاد است و قابلیت اشتعال استیلن زیاد می‌باشد، ‌لازم است در جابجا كردن كپسولها دقت زیاد معمول شود.

در موقع جوشكاری همیشه عینك مناسب بچشم بزنید. در فصل بعد، خصوصیات عینك جوشكاری توضیح داده شده است.

نحوه عملیاتی كه در شروع و خاتمه كار با دستگاه باید اعمال شود،‌تقریباً یكسان است. رعایت دستورهای حفاظتی همیشه باید مورد توجه قرار گیرد.

قبل از استفاده از دستگاه باید مطمئن شویم كه دستگاه بطور صحیح نصب شده زیرا این مطلب خیلی مهم است. ببینید كپسولهای گاز در شرایط مناسب قرار دارند؟ این كپسولها باید بطور محكم در محلی ثابت باشند بطوریكه امكان افتادن و برگشتن آنها وجود نداشته باشد.

اگر دستگاه قابل انتقال است بایستی كپسولها را با نوار فولادی یا زنجیر بطور محكم بوسیله نقلیه متصل كنید و وسیله نقلیه طوری باشد كه امكان وارونه شدن كپسولها به هیچ وجه موجود نباشد.

در محل های ثابت كپسولها را به دیوار محكم ببندید یا در كف محل كار ،‌ستونهائی نصب كرده كپسولها را بوسیله تسمه یا زنجیرهای فولادی بآنها متصل كنید.

محكم كردن كپسولها باید طوری باشد كه تعویض آنها بطور سریع صورت گیرد.

قبل از اینكه دستگاه تنظیم فشار را روی مخزن وصل كنیم،‌با كمی باز كردن شیر كپسول، سرپوش روی كپسول بیرون می برد. باید بگذاریم كمی گاز با فشار زیاد خارج شود تا ذرات زائد را بیرون براند. سطوح مهر و موم و زانو و پیچها را بررسی كنید. از اجزا و قسمتهای خراب استفاده نكنید. سپس فشارسنج ها را روی كپسول ببندید. فقط از آچارهائی استفاده كنید كه انتهای آنها ثابت و دارای گیره های وسیع بوده و برای این منظور ساخته شده اند. مطمئن شوید كه مهره تنظیم فشار درست با شیر كپسول متناسب است. شیر كپسول سوخت،‌معمولا پیچ های چپ گرد دارد، در صورتیكه شیر كپسول اكسیژن دارای پیچ های راست گرد است. قطر پیچ شیر دوكپسول با هم اختلاف دارند. بدین دلیل كه نتوانیم تنظیم فشار را عوضی ببندیم و به این ترتیب گازها مخلوط نگردیده و احتیاط حفاظتی رعایت شود.

معمولا انواع مختلفی از وسائل تنظیم فشار و كپسول بكار میرود.

لوله هائی كه از تنظیم فشار به مشعل وصل شده اند باید محكم به آنها مربوط شده باشند. اتصال آنها باید طوری صورت گیرد كه وقتی مشعل را در محل جوشكاری بدست می گیریم در محل جوشكاری نباید وضع طوری باشد كه بدست ما فشار وارد شود یا لازم باشد مشعل را بچرخانیم تا در جای خود قرار گیرد. قبل از اینكه لوله را به مشعل وصل كنیم و در حالتیكه تنظیم فشار وصل شده باشد، شیرهای كپسول ها را باز می كنیم. شیرهای تنظیم فشار گاز استیلن و بعدا تنظیم فشار گاز استیلن را باز و بسته كرده تا گاز از لوله خارج شود. با این عمل لوله ها تمیز میشوند،‌در جائیكه از لوله فلزی استفاده میشود، در بستن پیچها از خمیر مخصوص (منجمله مخلوط گلیسیرین و سرنج) استفاده كنید.

پس از پاك كردن لوله ها ، مشعل را به آن وصل می كنیم. در نظر داشته باشید، در مورد دستگاه جوشكاری اكسی استیلن ، مهره های لوله استیلن پیچ چپ گرد و مهره های لوله اكسیژن پیچ راست گرد دارند. فقط از آچار با دهانه باز و مناسب استفاده كنید. پس از سوار شدن دستگاه جوشكاری، امتحان كنید كه از نقطه ای گاز خارج نشود.

امتحان نشت گاز یكی از كارهای اساسی است. هر دستگاهی را كه بخواهیم مجددا سوار كنیم بایستی از این لحاظ امتحان كنیم. همینطور اگر قسمتی از دستگاه را بخواهیم تعویض كنیم باید این عمل را انجام دهیم.

امتحان نشت گاز بدین ترتیب توصیه میشود كه مقداری آب صابون در نقطه مورد نظر می مالیم از روغن و شعله به هیچ وجه نباید استفاده كنیم. پیچ تنظیم را كاملا گشوده ، شیر كپسول را باز كنید، فشار سنج تنظیم باید 5 تا 15 پاوند نشان دهد. این عمل را با باز كردن پیچ تنظیم (كه در جهت گردش عقربه ساعت می چرخانید) انجام دهید. بعد آب صابون به محل اتصال بمالید. اگر گاز نشت شود در آنجا حباب تولید خواهد شد.

در صورتیكه برای اولین بار از دستگاه جوشكاری استفاده می كنید، به ترتیب زیر عمل كنید:

1- باید یاد بگیرید چگونه محل كار را آماده كنید.

2- روش مخصوص روشن كردن مشعل را یاد بگیرید.

3- تنظیم خروج گاز برای شعله مناسب را یاد بگیرید.

4- یاد بگیرید چگونه دستگاه را خاموش كنید.

جوشكاری فلز مورد نظر و ضخامت آن، شكل و وضع محل آن، اندازه و سرمشعل و طرز كار آن متفاوت است.

جابجا كردن كپسول گاز استیلن و اكسیژن

اگر كپسولهای گاز را بطور صحیح جابجا كنیم خطری پیش نمی آید. در غیر اینصورت ممكن است فوق العاده خطرناك باشد. كپسول ها را نباید پائین انداخت. سرپوش كپسول و شیر محافظ آنرا وقتی كپسول در انبار است یا آنرا میخواهیم جابجا بكنیم باید روی كپسول قرار دهیم.

كپسول مورد استفاده باید طوری محكم در وضع قائم قرار گیرد كه وارونه نشود. كپسول وقتی در انبار است، در محل خیلی گرم نباشد. به توصیه های اداره آتش نشانی و شهرداری محل اقامت توجه و آنها را رعایت كنید.

اندازه قطر سیم جوش و نوك مشعل را نسبت به ضخامت فلز مورد نظر نشان می دهد. این اندازه ها تقریبی و نتایج آنها عالی است. ضخامت فلزی كه می خواهیم جوشكاری كنیم حائز اهمیت است. در جوشكاری قطعات كوچك از سیم جوش و مشعل با نوك كوچكتر استفاده كنید. اگر قطعات بزرگتر باشند از سیم جوش و مشعل با نوك بزرگتر استفاده شود.

انتخاب اندازه سوراخ سرمشعل

اندازه سوراخ سر مشعل جوشكاری با عددی كه روی سرمشعل نوشته شده مشخص میشود. عدد سر مشعل بستگی به قطر سوراخ دارد. شماره گذاری سرمشعل جوشكاری طبق ضابطه خاصی نیست. برای شماره گذاری ، هر كارخانه ضابطة مخصوصی دارد با این مناسبت در اینجا دستورات مربوط به شماره سرمشعل به حسب شماره مته سوراخ داده شده است. شماره مته شامل هشتاد اندازه متوالی از یك تا 80 است. قطر مته شماره یك ، 2280/0 اینچ و قطر مته شماره 80 برابر 0135/0 اینچ است. ملاحظه می كنید هر چه شماره بیشتر باشد، قطر كمتر است. در صفحه بعد، جدول اندازه شماره مته داده شده است.

وقتی جوشكار با مشعل های یك كارخانه خاص و شماره گذاری آن كارخانه ناآشنا باشد، لزومی ندارد كه باندازه شماره مته سوراخ سر مشعل مراجعه كند.

چون حجم گاز استیلن و اكسیژن كه از سوراخ خارج می شود متناسب قطر سوراخ است، پس مقدار حرارت ایجاد شده به قطر سوراخ بستگی دارد. هر چه سوراخ بزرگتر باشد حرارت بیشتری تولید خواهد شد.

اگر مشعل از نوع فشار متعادل باشد، اگر سوراخ خیلی كوچك باشد، حرارت كافی برای ذوب فلز تأمین نمی شود. اگر سوراخ بزرگ باشد جوش ضعیف است. زیرا جوش ، خیلی سریع انجام میشود، ذوب سیم جوشكاری قابل كنترل نبوده ، ظاهر و كیفیت جوش نیز رضایت بخش نیست.

روشن كردن مشعل از نوع فشار مساوی

برای روشن كردن مشعل، شیر گازها را باز كنید و فشار را تنظیم كنید، فشار متناسب با اندازه سر مشعل است و باین ترتیب عمل كنید:

1- مطمئن شوید تمام قسمتهای دستگاه دارای شرایطی عالی هستند.

2- تنظیم ها را بررسی كنید. پیچ های تنظیم را كاملا بچرخانید (برخلاف حركت عقربه ساعت) تا وقتی شیر كپسول باز میشود. صفحه دستگاه تنظیم صدمه نبیند.

3- خیلی به آهستگی شیر كپسول اكسیژن را باز كنید (بر خلاف حركت عقربه ساعت) تا پرده دستگاه تنظیم بر اثر فشار ناگهانی 2000 پوند بر اینچ مربع خراب نشود. وقتی فشار سنج تنظیم فشار به حداكثر رسید، شیر كپسول را تماما باز كنید.

این شیر دارای دو تكیه گاه است. وقتی شیر را كاملا باز كنیم این تكیه گاهها امكان نفوذ اكسیژن با فشار زیاد از اطراف ساقه شیر را از بین می برند. (جوشكار در موقع باز كردن شیر كپسول نباید در مقابل فشار سنج قرار گیرد زیرا ممكن است فشار سنج منفجر شود)

4- شیر كپسول استیلن را بآهستگی باز كنید (برخلاف حركت عقربه ساعت) از آچار مناسب استفاده كنید ، فقط 4/1 تا 2/1 دور باز كنید . همیشه آچار را روی ساقه شیر كپسول باقی بگذارید تا در موقع لزوم آن را فورا ببندید.

5- شیر اكسیژن روی مشعل را یك دور باز كنید. بعد پیچ میزان تنظیم اكسیژن (موافق جهت حركت عقربه ساعت ) را باز كنید تا فشار سنج اكسیژن فشاری متناسب با سوراخ سر مشعل را نشان دهد.

فشار در موقع كار كمتر از فشاری است كه شیر مشعل بسته میباشد . شیر اكسیژن روی مشعل را ببندید. فقط از نیروی نوك انگشت برای بستن شیر مشعل استفاده كنید. اگر فشار بیشتری وارد كنید ممكن است شیرهای سوزنی را خراب كند، با این روش فشار اكسیژن مشعل تنظیم میشود.

6- شیر استیلن مشعل را یك دور باز كرده و پیچ میزان تنظیم استیلن را بآهستگی (موافق جهت حركت عقربه ساعت) باز كنید تا فشار سنج فشار كم استیلن ،‌فشار متناسب با شماره سر مشعل نشان دهد.

بعد شیر مشعل استیلن را فقط با نیروی سر انگشت باز كنید. به این ترتیب رگولاتور در حال حاضر میزان شده و تقریباً فشار تعیین شده را پیدا كرده است.

7- شیر استیلن را بیش از دور نچرخانید، با استفاده از فندك سنگ دار،‌گاز استیلن را كه از نوك سر مشعل خارج میشود، شعله ور سازید.

8- شیر استیلن مشعل را بآهستگی بچرخانید تا شعله استیلن از انتهای سر مشعل كمی دورتر برود. باین ترتیب مقدار استیلن لازم كه باید به سر مشعل وارد كرد، معلوم میشود. باید بتوانید شعله را باندازه اینچ دور كرده و دوباره آنرا بسر مشعل برگردانید و این عمل را با تلنگر انجام دهید. اگر شعله به نوك سر مشعل برنگردد، مقدار استیلن زیاد است، اگر نوك سر مشعل خراب باشد مشكل بتوان شعله را از آن دور كرد. با حركت مشعل بایستی استیلن را وادار كنید كه از نوك سر مشعل خارج شود.

روش دیگر تعیین مقدار صحیح استیلن این است كه جریان استیلن را زیاد كنید تا شعله اغتشاش پیدا كند و فاصله آن تا 2 سانتیمتر دورتر از نوك مشعل قرار گیرد.

9- پس از اینكه مقدار لازم استیلن را بدست آوردید، بآهستگی شیر اكسیژن روی مشعل را باز كنید. چون اكسیژن وارد شعله می شود، شعله استیلن كه نور زیادی داشت برنگ ارغوانی در می آید. داخل مشعل مخروطی كوچكی ایجاد میشود. این مخروط خالی برنگ سبز كم رنگ است. در وحله اول تشكیل، اطراف انتهای شعله نامنظیم و ناصاف است. مخروط داخلی اطراف شعله نامنظم و ناصاف است. مخروط داخلی اطراف شعله صاف شده و مخروط گرد تشكیل می شود. در اینجا دیگر اكسیژن بیشتری وارد نكنید. در غیر اینصورت شعله اكسید كننده میشود (یعنی اكسیژن زیادتر از میزان لازم بوده ، فلز اكسیده میشود و می سوزد) نوك مخروط داخلی گرمترین قسمت شعله است.

در مورد سر مشعل كوچك ، مقدار مناسب گازها را از صدای هیس شعله مشعل هم میتوان فهمید. شعله باید دارای صدای نرم باشد. وقتی شعله بطور صحیح تنظیم شود صدای هیس نمی دهد.

10- اگر اطراف شعله، تا مخروط نامنظیم مانند پر باشد شعله احیاء كننده بوده ، استیلن زیادتر از حد لازم است. ولی اگر مخروط داخلی دارای نوك خیلی تیز و صدای هیس آن زیاد باشد اكسیژن خیلی زیاد است.در این حال شعله اكسید كننده بوده و اگر شعله دارای مخروط داخلی صاف باشد، آن را خنثی نامند.

روش تنظیم صحیح فشار گاز مشعل جوشكاری چنین است:

1- گاز كپسول ها را طبق دستور قبلی باز كنید.

2- شیر استیلن را كم كم باز كنید. وقتی گاز استیلن شروع بجریان می كند مشعل را روشن كنید. پیچ میزان روی تنظیم استیلن را بیشتر باز كنید تا شعله از مشعل بجهد و دور شود تا اغتشاش شعله طبق روش قبلی اصلاح شود.

3- شیر اكسیژن مشعل را یكدور باز كرده پیچ روی تنظیم اكسیژن را بآهستگی باز كنید تا اكسیژن كافی وارد مشعل شود و برای تركیب با تمام استیلن كافی باشد و شعله خنثی بدست آید (شعله خنثی را طبق روش پیش شناسائی كنید.)

4- میتوانید از این روش بجای روش قبلی استفاده كنید. ولی اگر جوشكار از لوله لاستیكی بلند استفاده كند لوله در نقاط مختلف تغییرجهت داده و خمیده میشود، در نتیجه افت فشار در قسمتهای مختلف لوله تغییر كرده و به این علت فشار در سر مشعل عوض خواهد شد.

با وجود این با روش اول كه توضیح دادیم شیرهای مشعل در شرایط عالی قرار گرفته و تنظیم آنها بهم نمیخورد. جوشكار می تواند از هر كدام از دو روش استفاده كند و بعد بتدریج روشی را كه بهتر باشد انتخاب نماید.

نتایجی كه از هركدام از این روشها بدست می آورید كاملا رضایت بخش است.