فرايند جوشکاری و بازرسی جوش در ساختمان مطابق سرفصل های دوره های آموزشی جوش نظام مهندسی

فرايند جوشکاری و بازرسی جوش در ساختمان مطابق سرفصل های دوره های آموزشی جوش نظام مهندسی

اهميت جوشکاری و بازرسی ، مشکلات و تنگناه ها در جوشکاری سازه ها

• شکست ها اغلب از محل جوش می باشد.

•نبود فرهنگ مهندسی جوش( نگرش کارگاهی به جوش)

•آشنا نبودن مهندسين سازه به مهندسی جوش و بازرسی ( عدم وجود دروسی در مقاطع مختلف دانشگاهی در اين زمينه)

•آشنا نبودن يا عدم اطلاع کافي مهندسين از استانداردهای جوش

• نبود يا کمبود جوشکاران با صلاحيت ( دارای گواهينامه جوشکاری)

فرايندهای جوشکاری متداول درسازه هاي فلزي

• جوش قوس الکتريکی با الکترود روکشدار (SMAW)

• جوش قوس الکتريکی تحت حفاظت گاز (GMAW)

• جوش قوس الکتريکی با الکترود توپودری (FCAW)

• جوش قوس الکتريکی زير پودری (SAW)

انواع قوس الكتريكي در جوشكاري

برحسب ذوب الكترود و يا عدم ذوب آن، دو نوع قوس الكتريكي وجود دارد.
اگر الكترود از جنس كربن يا تنگستن باشد هنگام ايجاد قوس الكتريكي الكترود ذوب نمي شود ولذا قوس يا الكترود را غير مصرفي مي‌گويند.

اگر الكترود نقطه ذوبي مشابه فلز پايه داشته باشد و الكترود ذوب و مصرف شود و بصورت قطرات مذاب از آن جدا شود و با سرعت زياد پلاسما جت به حوضچه جوش منتقل شود، اين قوس يا الكترود را مصرفي مي‌گويند.

مشخصات قوس الكتريكي

در جوشكاري قوس الكتريكي با الكترود دستي، تغيير طول قوس بطور ناخواسته اجتناب ناپذير است. اين تغيير طول قوس سبب تغيير جريان جوشكاري مي شود و نهايتاً حرارت ايجاد شده در فلز تغيير ناخواسته مي‌كند.

بنابراين دستگاه توليد قدرت براي جوشكـــــــاري با قــوس دستــي بايستي داراي سيستمـــــــي ........

فرايند جوشکاری و بازرسی جوش در ساختمان مطابق سرفصل های دوره های آموزشی جوش نظام مهندسی

اهميت جوشکاری و بازرسی ، مشکلات و تنگناه ها در جوشکاری سازه ها

• شکست ها اغلب از محل جوش می باشد.

•نبود فرهنگ مهندسی جوش( نگرش کارگاهی به جوش)

•آشنا نبودن مهندسين سازه به مهندسی جوش و بازرسی ( عدم وجود دروسی در مقاطع مختلف دانشگاهی در اين زمينه)

•آشنا نبودن يا عدم اطلاع کافي مهندسين از استانداردهای جوش

• نبود يا کمبود جوشکاران با صلاحيت ( دارای گواهينامه جوشکاری)

فرايندهای جوشکاری متداول درسازه هاي فلزي

• جوش قوس الکتريکی با الکترود روکشدار (SMAW)

• جوش قوس الکتريکی تحت حفاظت گاز (GMAW)

• جوش قوس الکتريکی با الکترود توپودری (FCAW)

• جوش قوس الکتريکی زير پودری (SAW)

انواع قوس الكتريكي در جوشكاري

مشخصات قوس الكتريكي

بنابراين دستگاه توليد قدرت براي جوشكـــــــاري با قــوس دستــي بايستي داراي سيستمـــــــي تحت عنـــــوان:

Steeply Drooping Volt –Ampere-Characteristic

(منحني ولتاژ- آمپر با سراشيبي تند) باشد.

به كمك سيستم فوق تغييرات طول قوس

سبب تغييرات ناچيزي از جريان مي گردد.

مشخصه ولت-آمپر ماشين‌هاي با جريان ثابت

در اين ماشين‌ها با تغيير ولتاژ تغييرات آمپر كم است و هر چه شيب منحني شديدتر به علت تغييرات كم جريان مناسب‌تر است.

مشخصه ولت- آمپر ماشين‌هاي ولتاژ ثابت

در اين دستگاهها با تغييرات اندك ولتاژ جريان به نحوه زياد تغيير مي‌كند. اين نوع دستگاهها براي جوشكاري با سرعت تغذيه الكترود ثابت MIG ,SAW بكار مي‌رود.

جوش قوس الکتريکی با الکترود روکشدار
Shielded Metal Arc Welding ( SMAW )

دستگاههای جوش

•ترانسفورماتور : جريان برق خروجي متناوب

• رکتيفاير ( يکسوکننده (:جريان برق خروجي مستقيم

•دينام: جريان برق خروجي مستقيم

•موتورجوش:جريان برق خروجي ميتواند مستقيم يا متناوب باشد

–موتور جوش ديزلی

–موتور جوش بنزينی

عوامل مؤثر بر انتخاب ماشين جوشكاري

- روش جوشكاري

- تعمير و نگهداري

- معيارهاي اقتصادي

- قابليت حمل و نقل

- محيط كار

- مهارت‌هاي موجود

- ايمني

- سرويس‌دهي سازنده

- برآورده كردن نيازهاي كدها و استانداردها

انتخاب نوع جريان براي جوشكاري DC یا AC

در صنعت معمولاً استفاده از جريان DC مزايايي نسبت به AC دارد.

- انتقال فلز از الكترود به حوضچه جوش در حالت الكترود مثبت يكنواخت‌تر است.

- در حالت الكترود مثبت قوس حالت تميز كردن سطح قطعه كار را نيز انجام مي‌دهد.

- در روش DC مي‌توان از شدت جريان‌هاي كم استفاده كرد.

- همه نوع الكترود را در روش جوشكاري دستي مي‌توان بكار برد.

- شروع قوس راحت‌تر است.

- نگهداري قوس با طول كوتاه آسانتر است.

- در وضعيت‌هاي غير از Flat مثل Overhead, Vertical, Horizontal عمليات جوشكاري آسانتر است.

- جوشكاري ورق‌هاي نازك‌ با روش DC بهتر انجام مي‌گيرد.

*جريان AC معمولاً در جاهايي ترجيح داده مي‌شود كه شروع مجدد قوس مسئله چندان مهمي نباشد.

قطبيت در جوشكاري Polarity

دو نوع قطبيت در جوشكاري با جريان DC وجود دارد.

1- DCEN يا Direct Current Electrode Negative

DCSP يا Direct Current Straight Polarity

2- DCEP يا Direct Current Electrode Positive

* در صنعت معمولاً از روش جوشكاري Reverse استفاده مي‌شود.

در اين حالت انتقال فلز از الكترود به حوضچه جوش يكنواخت‌تر است. قطب مثبت به علت بمبـاران شدن توسط الكتـرون هـا گرمتـر از قطب منفـي كه الكتـرون متصاعد مي كند مي باشد.

* با جريان DC و الكترود منفي (DCEN) شدت عمل ذوب در قطعه كار بيشتر خواهد بود.

در حالت DCEP ( الكترود مثبت) يا (DCRP) پراكندن ذرات اكسيدي از روي سطح قطعه كار توسط قوس انجام مي گيرد و اصطلاحاً گفته مي شود قوس در اين حالت خاصيت Arc Cleaning دارد.
نفوذ جوش دراين حالت بيشتر است.
وزش قوس Arc Blow
در جوشكاري مواد فرومغناطيس مثل فولادهاي فريتي با جريان DC به علت بوجود آمدن ميدان‌هاي مغناطيسي در اطراف الكترود، قطعه كار و كابل حالتي بوجود مي‌آيد كه به آن وزش قوس مي‌گويند.
- وزش قوس در ابتدا و انتهاي قطعه بوجود آمده و ستون قوس از حالت مورد نظر منحرف مي‌شود.
- وزش قوس بيشتر درحالت جريان مستقيم بوجود مي‌آيد و در جريان متناوب كمتر اتفاق افتاده يا اثر آن ناچيز است.
- در فولادهاي فرومغناطيس و آلياژهاي پايه نيكل و كبالت بوجود مي‌آيد.
- در ورق‌هاي ضخيم‌ بيشتر از ورق‌هاي نازك بوجود مي‌آيد.
- در روش جوشكاري Fillet اين حالت بيشتر اتفاق مي‌افتد.
*وزش قوس موجب عدم تكميل جوش و جرقه‌هاي زياد مي‌شود.

راههاي جلوگيري از وزش قوس
- تغيير جريان از DC به AC
-كاهش شدت جريان و طول قوس تا حد مجاز
- تغيير محل كابل اتصال به زمين
-اتصال كابل زمين به چند نقطه
- تغيير محل كابل اتصال به زمين متناسب با پيشرفت جوش براي قطعات بزرگ
- پيچيدن كابل به دور قطعه
- عدم استفاده از جرثقيل‌هاي مغناطيسي براي بلند كردن قطعات به علت ايجاد پسماند مغناطيسي در قطعه

قسمتهای مختلف قوس الـــــکتريکی

الکترودها ی جـــوشکاری بــــا قوس الـــــکتريکی از دو قسمت تشکيل شده اند:

• مفتول

• روکش

وظايف مفتول

• هدايت جريان الکتريکی

• تامين فلزپرکننده درزجوش

مواد متشكله روپوش الكترود
الف) مواد سرباره ساز: مواد معدني شامل اكسيدهاي فلزي مثل سنگ تيتان.، فلداسپار، فلورين، گچ، خاك چيني يا كائولن، كوارتز، گرافيت، سنگ مرمر، سنگ معدني تيتانيوم و منگنز
ب) مواد تشكيل دهنده گاز: اين مواد گاز لازم براي حفاظت فلز جوش از اكسيد و نيتريده شدن(بوسيله N₂ و O₂ ) را فراهم مي‌كند. موادي مثل: نشاسته، خاك‌اره، كتان، سلولز، پودر چوب با سوختن اين مواد H₂ و CO توليد مي‌شود و N₂ و O₂ اتمسفر را كنار مي‌زند.

ج) عوامل احيا كننده: اكسيد آهن بوجود آمده توسط اين مواد احيا مي‌شوند و تبديل به آهن مي‌شوند. موادي مثل فرو منگنز، فروسيليسيم، فروكروم، فروموليبدن و آلومينيوم
د) عوامل آلياژ دهنده: اين عوامل عناصر لازم براي بهبود خواص مكانيكي را به داخل فلز جوش وارد مي‌كنند. موادي مثل فرومنگنز، فروسيليسيم، فروكروم، اكسيد نيكل و غيره
*در اغلب پوشش الكترودها عامل آلياژكننده فرومنگنز است كه هم خاصيت احيا كنندگي و هم خاصيت آلياژسازي دارد.
پوشش الكترود
نقش و خصوصيات پوشش الكترود
( 1 پايداركننده قوس
( 2ايجاد اتمسفر گازي جهت جلوگيري از نفوذ اتمسفر مجاور O₂, N₂ به حوضچه جوش
(3تشکيل سرباره جهت جلوگيري از سريع سرد شدن جوش وفرمدهي گرده جوش
(4 تأمين عناصر آليا‍ژي به منظوربالا بردن خواص مکانيکي جوش
(5تصفيه ناخالصيها از حوضچه مذاب

نحوه تقسيم بندی الکترودها

• بر اساس نوع پوشش الکترود

• بر اساس جنس مفتول الکترود

• بر اساس ضخامت پوشش

جنس مفتول الکترود:

•الکترودهای بامفتول فولاد زنگ نزن

• الکترودهاي بامفتول فولاد کم کربن

•الکترودهای بامفتول نيکلی

•الکترودها ی بامفتول آلومينيمی

پوشش

•الکترودها باپوشش بازی يا قليايی

•الکترودها با پوشش روتيلی

•الکترودهاي روتيلي با پودر آهن

•الکترودها با پوشش سلولزی

ضخامت پوشش

•الکترودها با پوشش نازک

•الکترودها با پوشش متوسط

•الکترودها باپوشش ضخيم

•الکترودها با پوشش خيلی ضخيم

شناسايي الكترودها

الكترودها به دو طريق شناخته مي‌شوند:

1 - سيستم رنگ در ته مفتول با استفاده از مشخصات سازندگان الکترود

-2 استفاده از يك كد استاندارد شامل چند عدد و حرف كه با توجه به نوع استاندارد روش شناسايي متفاوت ميباشد

طبقه‌بندي الكترودها Electrode Classification

انواع بسيار متفاوتي از الكترودهاي جوشكاري در صنعت توليد و بكار گرفته مي‌شود.

انجمن جوشكاري آمريكا (AWS: American Welding Society) به كمك يك سري از اعداد الكترودها را طبقه‌بندي مي‌كنند.

روش كدگذاري
-1 حرف E قبل از يك عدد چهار يا پنج رقمي EXXXXX منظور الكترود
مي باشد كه در روش جوشكاري با قوس الكتريكي مورد استفاده قرار
مي گيرد. چنانچه جوشكاري با روش گاز انجام گيرد از كلمه E استفاده
نمي شود بلكه بجاي آن از كلمه ER استفاده مي شود.
-2 عدد دو يا سه رقمي بعد از حرف E مشخص كننده حداقل استحكام كششي جوش است.

-3 دومين عدد از سمت راست مشخص كننده موقعيت جوشكاري مي باشد كه الكترود براي آن حالت طراحي شده است. بطور مثال الكترود با اين كد EXX1X براي تمامي موقعيت هاي جوشكاري مورد استفاده مي باشد:

منظور از 1	كاربري الكترود در همه موقعيت ها مي باشد. All Position	EXX1X
منظور از 2	كاربري الكترود فقط براي Flat & Horizontal مي باشد.	EXX2X
منظور از 3	كاربري الكترود فقط براي ئshy;الت Flat مي باشد.	EXX3X
منظور از 4	كاربري الكترود در همه موقعيت ها بجزسربالا	EXX4X

4 -دو عــدد آخــر سمت راست مشخـص كننـده چنـديـن عـامـل نظيــر نـوع منبــع قـدرت مــورد استفـاده (AC-DCSP-DCRP) همچنين نوع پوشش الكترود كه آيا مثلاً در پوشش پودر آهن وجود دارد يا نه و يا اينكه مشخص كننده الكترود كم هيدروژن است و يا هر دو.

-5وضعيت‌هاي جوشكاري

تخت: F افقيH : عمودي : V بالاسري :OH

به منظور بكارگيري الكترود دو عدد سمت راست (آخر) بايستي توأماً با يكديگر مورد توجه قرار گيرند تا به كمك آنها بتوان تركيب پوشش و كاربرد صحيح الكترود را تشخيص داد. به طور مثال:

EXX10 High cellulose, Sodium

EXX11 High cellulose, Potassium

EXX12 High Titania or Rutile, Sodium

EXX13 High Titania or Rutile, Potassium

EXX14 Iron Powder, Titania

EXX15 Low Hydrogen Sodium

EXX16 Low Hydrogen Potasium

EXX18 Iron Powder, Low Hydrogen

EXX20 High Iron Oxide

EXX24 Iron Powder, Titania

EXX27 Iron Powder, Iron Oxide

EXX28 Iron Powder, Low Hydrogen