تبلیغات
انجمن علمی مهندسی جوش دانشگاه علامه نایینی - جوشکاری پلاسما
انجمن علمی مهندسی جوش دانشگاه علامه نایینی
منوی اصلی
مطالب پیشین
موضوعات وبلاگ
پیوندهای روزانه
نویسندگان
نظرسنجی
امتیاز شما نسبت به این وبلاگ چطوریه؟








آمار وبلاگ
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • کل بازدیدها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین به روز رسانی :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل مطالب :
درباره

جستجو


وصیت شهدا
وصیت شهدا
آرشیو مطالب
صفحات مجزا
لوگوی دوستان
ابزار و قالب وبلاگ
کاربردی
فرج پرش ابزار پرش به بالا روز شمار
ابزار های نایت اسکین دیكشنری آپلود
آی پی
ابر برچسب ها
ارسال شده در پنجشنبه 30 آبان 1392 ساعت 03:56 ب.ظ توسط مهندس مصطفی بیرانوند

جوشکاری پلاسما

به تناسب کاربرد دستی واتوماتیک، پلاسماپیشنهادات سودمند زیادی در،تولید درمقیاس کوچک ودقت جوش، حجم زیاد فلز و درمجموع تجهیزات دارد. از سال ۱۹۶۴ که مقدمه ای برای صنعت جوشکاری بود، جوشکاری پلاسما براساس مزایای اصلی، کنترل ودقت باتولید جوشهایی با کیفیت بالا با استفاده از الکترودهای بادوام در کارهایی با حجم زیاد توسعه یافت.
اکنون از پلاسما برای جوشکاری هر چیزی استفاده می شود : ازوسایل جراحی وآشپزخانه ازطریق صنایع غذایی گرفته تا تعمیر پره های موتور جت. درواقع پلاسما گازی است که در دمای خیلی زیاد، گرم و یونیزه شده بطوریکه هادی جریان الکتریکی می شود . فرایند جوشکاری قوسی پلاسما شبیه GTAW (جوشکاری باالکترود تنگستنی به همراه گازمحافظ ) است که ازپلاسما برای انتقال جریان الکتریکی لازم برای ایجاد قوس به قطعه کار استفاده می شود . قطعه کار براثر گرمای شدید قوس ،گداخته و ذوب می شود. انواع فلزاتی که می توانند توسط پلاسما جوش داده شوند عبارتند از : فولاد ضدزنگ فلزات دیرگداز ودیگرفولاها: تیتانیم، تانتالیم ،مس، برنج ،طلا، نقره، الیاژی از آهن ونیکل وکبالت (kovar )و Inconel, وzircalloy
قوس جوشکاری )TIG / GTAW چپ ( و پلاسما ( راست )
در مشعل جوشکاری پلاسما الکترود تنگستنی دریک نازل مسی که در نوک آن دریچه ی کوچکی وجود دارد قرار می گیرد . شعله قوس ابتدا میان مشعل الکترود و نوک نازل بوجود می آید وسپس قوس ایجاد شده به قطعه کار منتقل می شود. گاز پلاسما و قوس دریک مسیر با یک منفذ محدود شده باهم برخورد می کنند و مشعل یک گرمای فشرده ومتمرکز با دمای بالا به قسمت کوچکی اعمال می کند . با این فرایند تجهیزات جوش پلاسما کارایی بالایی دارد که قادر است جوشهایی باکیفیت خیلی خوبی تولید کند . در جوشکاری موادی که درزمانی که گرم می شوند تمایل به خروج گاز دارند، الکترودهایی که محافظت می شوند کمتر در معرض آلودگی و فساد قرار می گیرند . این امر باعث طولانی تر شدن عمر الکترود و افزایش زمان نگهداری الکترود می گردد. (معمولاً ۱/۸ ساعت ) گاز پلاسما معمولا از گاز آرگون است و مشعل نیز از گاز دومی ( آرگون، آرگون/ هیدروژن ویا هلیم ) برای کمک در محافظت حوضچه جوش استفاده می کند تا اکسیداسیون را کاهش دهد . سوراخ نازل با در نظر گرفتن اندازه مهره جوش انتخاب می شود تا قطر و ضخامت قوس بر اساس آن کنترل شود . تجهیزات اضافی لازم برای جوشکاری پلاسما شامل : ۱- منبع قدرت ۲ – consol پلاسما ( درونی یا بیرونی) ۳- دستگاه گردش آب ( درونی یا بیرونی) -۴ مجموعه مشعل فرعی جوش پلاسما ( نوک ها، سرامیک ها، گیره ودستگاه اندازه گیری نصب الکترود ) شروع و انتقال قوس پلاسما آرام و پیوسته ویکنواخت است که این امر در جوش صفحات نازک وسیم های باریک و اجزای کوچک مناسب است . شکل وطول قوس وتوزیع حرارت پلاسما، فاصله بحرانی گریز جوش را نسبت به حالت GTAW کمتر می کند . تقریباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتیک ولتاژ ( AVC ) نیازی نیست . پایداری بالای قوس در طی جوشکاری از وزش و انحراف قوس می کاهد واپراتور را قادر می سازد از وسایل شروع کننده قوس در نزدیکی ومجاورت محل اتصال جوش برای نفوذ بهتر حرارت استفاده نماید . چگالی انرژی قوس در پلاسما در حدود ۳ برابر انرژی قوس GTAW است که از شکستگی و تغییر شکل جوش واز H .A .Z) ) می کاهد که این امر باعث ریزدانه شدن جوش وافزایش سرعت جوشکاری می شود. (این جوش در کمتراز ۰.۰۰۵ ثانیه کامل می شود) جریان اولیه کمتر از ۱ آمپر می تواند دقت جوشکاری اجزای کوچک وکنترل بهتر جوش را در جوشکاری لبه ای شیب دار را در بر داشته باشد . در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترین صدا را تولید می کند و پلاسما می تواند از تجهیزات کنترل عددی (NC ) بدون دخالت الکتریکی استفاده کند .این امر همچنین در درز گیری با جوش اجزای الکترونیکی بر خلاف فرایند GTAW که با دخالت الکتریکی ممکن است آسیب هایی به اجزای حساس الکترونیکی درونی وارد کند، استفاده می شود . منبع پلاسما دامنه وسیعی از فرکانس برای کاربردهای پالسی در اختیار ما قرار می دهد که گاهی اوقات این فرکانسها به بالاتر از ۱۰ Khz می رسد. جوشکاری پلاسما کاربردهای فراوان و گوناگونی دارد. بطور کلی برش و تعمیر قالب ها در صنعت با استفاده از پلاسما در حال رشد است . منبع قدرت میکروقوس این توانایی را دارد که قوسی با جریان پایین ایجاد کند و راهی موثر برای تعمیر و شکافهای کم و جزیی و گودی های ناشی از استفاده نادرست و فرسودگی و تعمیر اصولی و عملیات حرارتی داشته باشد. برای جوش لبه های بیرونی فرایند پلاسما به استفاده از طول قوسی بلندتر و پایدار که به مهارت زیادی در کنترل حوضچه ندارد نیاز توصیه می کند. در مواجه با گوشه های درونی شکاف ها، الکترود تنگستنی GTAW/TIG می تواند انجام فرایند جوش را بهتر کند. در جوشکاری تسمه ها توسط پلاسما انتقال قوس به قطعه کار با کار کردن بر روی لبه های اتصال بطور پیوسته صورت می گیرد . در کاربرد های اتوماتیک در جوشهای طویل و بلند نیازی به کنترل فاصله نیست و این فرآیند نیازکمتری به تعمیر اجزای مشعل دارد . تیوب و لوله از نورد تیوب و بوسیله رولهای فرم دهنده مواد و جوشکاری لبه ای در محل جوش تولید می شوند . کارایی و بازده نورد تیوب به سرعت جوشکاری و مجموع زمان های صرف شده در جوشکاری بستگی دارد. جوشکاری پلاسما ویژگی های مهم و سودمندی دارد برای مثال : افزایش سرعت جوشکاری تیوب ، جوشهایی با کیفیت مناسب بخاطر پایداری و ثبات قوس و افزایش عمر نوک الکترود را می توان نام برد.
لیست تجهیزات مورد نیاز :
۱- منبع قدرت ۲- plasma consol (گاهی بصورت درونی یا بیرونی) -۳ دستگاه گردش آب (بصورت درونی یا بیرونی ) -۴مشعل جوشکاری پلاسما -۵مجموعه لوازم فرعی مشعل ( نوک ها، سرامیک ها، گیره، دستگاه اندازه نصب الکترود)
ویژگی ها ، مزایا ، کاربردها : ویژگی ها:
-
۱ حفاظت الکترود که زمان استفاده از آن را طولانی تر می کند. -۲ قابلیت جوشکاری با آمپراژ پایین ( پایین تر از (۰.۰۵ A -۳ پایداری و یکنواختی قوس وشروع آرام آن جوشهای مستحکمی تولید می کند. -۴ پایداری قوس در هنگام شروع و آمپراژ پایین جوشکاری -۵ حداقل صدای منتشره ، صدای زیاد فقط در هنگام شعله اولیه قوس ونه در تمام جوشها -۶ امکان بالا بردن سرعت جوشکاری و اینکه چگالی انرژی قوس به ۳ برابر چگالی انرژی فرایند GTAW می رسد. -۷ زمان جوشکاری به کمتر از ۰.۰۰۵ ثانیه می رسد . -۸ چگالی انرژی از H .A .Z می کاهد و کیفیت جوش را افزایش می دهد. -۹ طول قوس ، شکل و حتی توزیع حرارت آن از ویژگی های مهم آن است. -۱۰ قطر وضخامت قوس از طریق سوراخ نازل انتخاب می شود .
مزایا : دلایل زیادی برای استفاده از جوشکاری پلاسما وجود دارد . اما می توان تمام آن را در سه قسمت اصلی خلاصه کرد : -۱ دقت : معمولاً دقت جوش پلاسما نسبت به جوشهای معمولی TIG بیشتر است . ( بخاطر داشته باشید که افزایش منبع قدرت می تواند قوسی متفاوت با قوس TIG بوجود آورد). پلاسما مزایای زیر را نسبت به جوشهای TIG متداول ارائه میدهد : ← پایداری وتمرکز قوس ← دامنه وسیع تغییر طول قوس ( TIG ± ۵% ، plasma ± ۱۵% ) -۲ جوشکاری قطعات کوچک : ← قابلیت استفاده از آمپراژ پایین ( در بسیاری از منابع قدرت شدت جریان تا ۰.۱ A پایین آورده می شود . ← پایداری قوس در شدت جریان های پایین ← انتقال آرام وآهسته ( شروع قوس ) بدون ایجاد صدای زیاد ← امکان کاهش زمان جوشکاری (برای خال جوشها ، تیوب ها ،guid wire وغیره .) -۳ تولید بالای جوشکاری : ←در این فرایند از الکترود های با دوام می توان مدت زمان بیشتری نسبت به TIG وقبل از اینکه فاسد شوند از آنها استفاده کرد . درکل فرایند جوشکاری تمام مزایای منحصر بفرد پلاسما قابل مشاهده است .
کاربرد ها : -۱ جوشکاری قطعات کوچک : در فرایند پلاسما ، قوس می تواند آهسته و آرام و در عین حال ثابت وپیوسته در نوک سیم ها یا دیگر اجزای کوچک شروع شود و دوره زمانی دوباره کاری جوش را بسیار کوتاه کند . این خصوصیت در زمان جوشکاری اجزایی مانند : سوزنها ، سیم ها ، فیلامان های لامپها ، ترموکوپلها ، میله و ستون ها وحتی ابزارهای جراحی سودمند است . -۲ اتصال محکم قطعات : ابزارهای طبی و الکترونیکی اغلب بطور محکمی از طریق جوشکاری متصل می شوند . فرایند پلاسما این توانایی را دارد که : ←Heat in put را کاهش می دهد . ← قطعات حساس وظریف ونزدیک بهم را جوش دهد . ←قوس را بدون ایجاد صدای الکتریکی ایجاد کند ( صدای زیاد میتواند باعث آسیب های درونی الکتریکی شود) پلاسما در سنسورهای فشاری و الکتریکی ، اجزای الکترونیکی ، موتورها، باتریها، تیوب های کوچک در اتصالات / لبه دار کردن ، سوپاپها ،تجهیزات لبنیاتی ، میکروسوئیچ ها و غیره کاربرد دارد . -۳ ابزار برش و تعمیر قالب ها : در حالی که صنعت تعمیر در تلاش است که به شرکتهایی که می خواهند از اجزایی که دارای شکافها ی باریک و فرورفتگی های ناشی ازاستفاده نادرست و فرسودگی ، دوباره استفاده کند کمک نماید ، منبع قدرت میکروقوس جدید این توانایی را دارد که قوسی آرام با جریان پایین ایجاد کند وراهی موثر برای تعمیرات اصولی وعملیات حرارتی داشته باشد . از فرایند میکروTIG و هم از میکرو پلاسما بعنوان ابزارهای برشی و تعمیر قالب ها استفاده می شود . برای لبه های بیرونی، قوس در فرایند پلاسما پایداری بیشتری دارد و مستلزم داشتن مهارت زیادی در کنترل حوضچه مذاب نیست . در هنگام مواجه شدن با گوشه های درونی و شکافها ، الکترود تنگستنی فرایند GTAW / TIG می تواند دسترسی به آنها را راحت تر کند . -۴جوشکاری تسمه های فلزی : فرایند پلاسما این امکان را فراهم می کند که انتقال قوس بین قطعه کار و با کار کردن در لبه های اتصال جوش ثابت و پایدار باشد. در کاربرد های اتوماتیک ، کنترل طول قوس در جوشهای بلند ضروری نیست و نیاز کمتری به تعمیر و نگهداری اجزای مشعل دارد. این فرایند مخصوصاً در کارهایی با حجم بالا و در جایی که مواد گازهایی به هوا منتشر می کنند ودارای سطوح آلوده هستند مناسب است . -۵جوشکاری نورد تیوب : تیوبها و لوله ها از نورد تیوب وبا گرفتن تسمه های پیوسته و نزدیک کردن لبه های آن تا در محل جوش به هم برخورد کنند تولید می شوند . در این نقطه فرایند جوشکاری ذوبی و گداختن لبه های تیوب انجام می شود . بازده و کارایی نورد تیوب به سرعت و مجموع زمانهای صرف شده در جوشکاری بستگی دارد . در زمان ساخت نوردها همیشه میزان خاصی از آهن قراضه تولید می شود . بنابراین از مهمترین موضوعات برای کاربران نورد تیوب اینها هستند : ←حداکثر سرعت قابل حصول در جوشکاری نورد تیوب ←کیفیت واستحکام مناسب جوش بخاطر پایداری قوس ←حداکثر زمان عمر نوک الکترود جوشکاری تعدادی از نوردهای تیوب در جوشکاری پلاسما به منظور بدست آوردن توأماً افزایش سرعت جوشکاری و بهتر کردن نفوذ جوش و افزایش عمر الکترود بکار گرفته می شوند .
مقایسه انرژی وارده در جوش پلاسما و GTAW :
اطلاعات زیر از آزمایشات انجام شده با GTAW / TIG و جوشکاری پلاسما بر روی یک قطعه مشخص و ثابت به منظور مقایسه انرژی وارد در هر دو فرایند بدست آمده است . نتایج آزمایش باید بعنوان یک راهنمای کلی برای مقایسه استفاده شوند وفقط مهندسان جوشکاری می توانند پارامترهای زیر را تغییر دهند ونتایج مختلفی بدست آورند. پارامترهای آزمایش : جوشکاری دستی ، بدون وسایل قیدوبست ، آلیاژ Ni / Cr به ضخامت ۰.۱۰۲" همه اعداد با استفاده از ابزارهای اندازه گیری تعیین شده اند.
GTAW:
۱۲۵ Amp , ۱۲ V , ۱۰.۲۴ I.P.M ( ۲۶ cm/min) Plasma : ۷۵ Amp , ۱۸ V , ۱۳.۳۸ I.P.M ( ۳۴ cm/min) V * A * ۶۰ Heat in Put = ------------------------------ Speed in cm/min ۱۲ * ۱۲۵ * ۶۰ GTAW : ---------------------------- = ۳.۴۶ Kj ۲۶ ۱۸ * ۷۵ * ۶۰ Plasma : ---------------------------- = ۲.۳۸ Kj ۳۴ علاوه بر اینها بالا بودن سرعت جوشکاری Heat in Put را کاهش می دهد و باعث : -۱ افزایش استحکام -۲ کاهش شکنندگی جوش -۳ کاهش تنش به اجزای جوش -۴ کاهش خطر صدمه دیدن قسمتهای نزدیک اتصال توسط گرما
جوشکاری پلاسما چیست ؟ جوشکاری قوسی پلاسما ) PAW ) نوع پیشرفته ای از فرایند جوشکاری با الکترود تنگستنی با گاز محافظ TIG) ) است . جوشکاری TIG یک قوسی با سوختن آزاد که ناپایدار است و منجر به انحراف در جریانهای پایین می گردد. با افزایش جریان ، قدرت و قطر قوس نیز افزایش می یابد. این امر منجر به کاهش تمرکز قدرت در قطعه کار می گردد که باعث بزرگتر شدن درز و افزایش H.A.Z می شود . برخلاف مشعل های جوش TIG در فرایند PAW از نازل های باریک ودو گاز مجزا استفاده می شود که این امر باعث می شود شکل قوس بصورت یک ستون باریک در می آید و تمرکزبالای قوس را را ناشی می شود. ستون پلاسما اکنون در طول الکترود پایدار شده است و نسبت به قوس TIG متراکم تر است . دمای باریکه قوس پلاسما بین ۱۰۰۰۰-۲۴۰۰۰ K است درحالیکه دمای قوس TIG بین ۸۰۰۰-۱۸۰۰۰ K است.
توانایی عملی ماشینهای جوش پلاسما با تراکم قوسی ۴۰۰ PW و ۲۰۰ PW :
وضعیت قوس در جوشکاری پلاسما -۱جوشکاری دستی پلاسما معمولاً با جوشکاری که بدون نوع ذوبی جوش key hole باشد سازگار شده است -۲ تقاضاهایی مثل ساخت جوشهایی از نوع key hole و یا پاسهای پر کننده نیازمند جوشکاری پلاسمای مکانیزه می باشد . -۳ پودرهای surfacing (PTA ) برای پوشاندن سطح کار و مقاومت در برابر خورندگی استفاده می شود . در کارهای وسیع و متنوع از کبالت ، نیکل،کاربید تنگستن، آلیاژهای سخت و آلیاژهای آهن بصورت پودر استفاده می شود .
آماده سازی محل اتصال برای فرایندهای مختلف جوشکاری:
سرعت جوشکاری =cm/min) نمونه ای ازفولاد کربنی (۵ mm ) سنگ زنی +سرباره زدایی ۲+پاس با سرعت (۱۵-۲۰ cm/min ) +آماده سازی MMAW: ۲ پاس با سرعت ۱۰cm/min + آماده سازی : TIG دستی ۱ پاس با سرعت ۴۰ cm/min : پلاسما (سوراخ کلیدی) پلاسما cm/min ضخامت۵۰ ۳ ۳۵-۴۰ ۴ ۲۵-۳۰ ۶ ۱۵-۲۰ ۸,
مقدار تقریبی Heat in put در فرایند های مختلف جوشکاری : بیشترین ضخامت صفحاتی را که بااستفاده از فرایندپلاسما در یک پاس و بدون آماده سازی می توان جوشداد :فولاد کربنی و ضد زنگ وآستنیتی بیشتر از ۸mm تیتانیم بیشتر از ۱۰mm هزینه جوشکاری با TIG / Plasma
جوشکاری پلاسما (پایین دستی یا عمودی – افقی )در ضخامت هایی بین ۲.۵ – ۱۰ mm در جهت بهبود جوش مزایای زیر را دارد : ←کاهش زمان آماده سازی (جوشکاری بدون آماده سازی ، لب به لب گونیایی بدون شکاف ) ←کاهش زمان جوشکاری ( تک پاس ) ←کاهش پرداخت کاری و زمان تمییز کردن ←حذف مرحله دوباره کاری بخاطر نداشتن عیب کاربرد در صنایع : در صنایع هوایی و هوا فضا ، در صنایع غذایی و شیمیایی ، در ساختمان ماشین ها ، اتومبیل ، راه آهن در ساختن کشتی ها، تانک و تجهیزات ساختمانی و خطوط لوله و...



موضوع : WELDING , 


جاوا اسكریپت