استحکام بالا در جوشکاری یکی از فاکتورهای مهم برای جوشکاران است. در حال حاضر متدهای زیادی در جوشکاری وجود دارد که استحکام جوش بالایی را فراهم می‌کنند. یکی از این متدها که جزو روش‌های جوشکاری پرکاربرد در صنایع مختلف است، جوشکاری جرقه‌ای می‌باشد. این جوشکاری با نام‌های جوشکاری سر به سر جرقه‌ای و FBW نیز شناخته می‌شود. در ادامه به بررسی بیشتر جوشکاری جرقه‌ای پرداخته و با کاربردها و مزایای آن آشنا خواهیم شد.
آشنایی بیشتر با جوشکاری جرقه‌ای
جوشکاری مقاومتی از روش‌های جوشکاری ذوبی است که از ترکیب گرما و فشار جهت ایجاد جوش استفاده می‌کند. گرما به دلیل مقاومت الکتریکی قطعه در نقطه اتصال تولید می‌شود. برای همین است که به جوشکاری مقاومتی معروف است. حال این متد از جوشکاری خود شامل چندین روش است که یکی از آنها جوشکاری جرقه‌ای یا جوشکاری سر به سر جرقه‌ای است.
پس جوشکاری جرقه‌ای از زیر مجموعه‌های جوشکاری مقاومتی است که استحکام جوش بالایی دارد. تنها تفاوت در این روش این است که در آن از هیچ فیلتر فلزی استفاده نمی‌شود. در جوشکاری FBW یک اتصال سر به سر از طریق اعمال فشار و جرقه زدن ایجاد می‌شود. به این صورت که فلزهایی که قرار است جوشکاری شوند، با توجه به ضخامت و نوع فلز در یک فاصله مشخص از هم قرار داده می‌شوند. سپس در اثر اعمال جریان بین فواصل آنها، قوس ایجاد می‌شود و فلز ذوب می‌گردد. این موجب اتصال تکه‌ها به هم می‌شود. در جوشکاری جرقه‌ای دو عامل ذوب شدن و فورج از اهمیت زیادی برخوردار هستند. خوب است اشاره شود که این فرآیند میتواند اتصالاتی با استحکام برابر با فلزات پایه ایجاد کند.
نحوه جوشکاری جرقه‌ای
جوشکاری سر به سر جرقه‌ای به دو روش دستی یا ماشین‌های جوشکاری قابل انجام است. در اینجا به بررسی نحوه انجام این جوشکاری اشاره می‌کنیم:
- در ابتدا دو قطعه‌ای که قرار است به هم جوش داده شوند، توسط یک گیره هادی در برابر هم نگه داشته می‌شوند. گیره‌ها همان الکترودهای فرآیند به حساب می‌آیند.
- سپس قطعات را باید آنقدر به هم نزدیک کرد که بین آنها یک جرقه ایجاد شود. یک تماس کوچک میتواند باعث ایجاد جرقه بین دو قطعه شود.
- پس از چند لحظه مذاب بر سطح قطعات ایجاد می‌شود و گیره‌ها با فشار معینی به هم فشرده می‌شوند. نتیجه این عمل در هم فرو رفتن قطعات است. در این لحظه جریان الکتریکی قطع شده و عمل اتصال صورت می‌گیرد.
در رابطه با اینکه این روش از جوشکاری مقاومتی برای چه فلزات و قطعاتی قابل استفاده است، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- جوشکاری جرقه‌ای برای اتصال قطعات فلزی که سطح مقطع مشابهی از نظر شکل و اندازه دارند، مناسب است.
- از این روش میتوان برای اتصال مواد هم جنس برنجی، آلومینیومی، فولادی و مسی استفاده کرد. حتی در برخی موارد امکان اتصال موارد غیر مشابه با این روش هم وجود دارد.
- با جوشکاری جرقه‌ای میتوان مواد با سطح مقطع 1.0 تا 20 اینچ مربع را جوشکاری کرد.
اگر دوست دارید به یک جوش جرقه‌ای خوب دست پیدا کنید، باید به زمان جرقه و زمان شکست در هنگام جوشکاری توجه داشته باشید. زمان جرقه موقعی است که قوس ایجاد می‌شود. این مقدار باید زیاد باشد تا گرمای مورد نیاز را قبل از فشرده شدن فلز به دست آورد. البته در صورتی که زمان جرقه بیش از حد باشد، فلز بیشتر ذوب می‌شود و بر روی کیفیت جوش تاثیر بدی گذاشته می‌شود.
تکنولوژی جوشکاری جرقه‌ای
نقشی که جرقه در جوشکاری جرقه‌ای دارد، تولید گرما برای نرم کردن لوله‌ها است. این جرقه بر اثر فشار الکتریکی ایجاد شده و بعد از گرم شدن انتهای لوله‌ها فشاری بر روی آنها ایجاد می‌شود. برای کنترل این مراحل هم از سیستم کامپیوتری استفاده می‌شود تا جوش به خوبی شکل بگیرد. در صورتی که نیاز به گرمای یکنواخت در طول ناحیه جوش باشد، باید اعمال جرقه به صورت مداوم و بدون هیچ وقفه‌ای باشد. در لوله‌هایی که قطر بزرگی دارند، جرقه‌هایی که پی در پی هستند کیفیت را تحت تاثیر قرار می‌دهند. در صورتی که این جرقه‌ها از آغاز فرآیند ادامه داشته باشند، در ناحیه مورد نظر گرمای یکنواختی را ایجاد می‌کنند.
عوامل موثر در کیفیت جوش به روش جوشکاری جرقه‌ای
کیفیت جوش حاصل از فرآیند جوشکاری سر به سر جرقه‌ای به چند عامل بستگی دارد. از جمله:
- دقت در انتخاب نیروهای مناسب.
- تلرانس قطعات قبل از جوشکاری. قبل از شروع جوشکاری باید میزان تلرانس قطعات را بررسی کرد. از آنجایی که در صنعت رسیدن به یک اندازه دقیق امکانپذیر نیست، دامنه تغییرات مجاز برای هر کمیتی وجود دارد. در زمان جوشکاری نیز اختلاف بین ماکزیمم و مینیمم درجه قطعات یا همان تلرانس نیز باید مناسب باشد.
- دقت ماشین آلات جوشکاری و فیکسرهای جوشکاری. میزان دقت هر ماشین و اتصال دهنده‌ای با هم متفاوت است و از میان آنها باید دستگاهی را انتخاب کرد که از دقت بالایی برخوردار باشد.
- تراشکاری و دقت ابعادی مناسب الکترودهای مورد استفاده
- تعادل یا بالانس حرارتی مناسب. در این رابطه باید اشاره شود که برای مواقعی که سطح مقطع دو قطعه یا هدایت حرارتی و یا دمای ذوب آنها متفاوت باشد، این مورد اهمیت زیادی دارد. ایجاد بالانس یا تعادل حرارتی نیاز به توجه به مواردی چون استفاده از پل‌های مسی، استفاده از فواصل غیر مساوی قطعات در هنگام قرار دادن بر روی دستگاه جوش و یا ایجاد پخ‌های غیر مساوی در قطعات دارد.
- مقدار فشار. اعمال فشار باید متناسب با جنس و استحکام قطعات باشد. در صورتی که فشار بیش از حد اندازه و یا بسیار کم اعمال شود، اتصال به خوبی برقرار نمی‌شود.
جوشکاری جرقه‌ای چه کاربردهایی دارد؟
هر یک از متدهای جوشکاری از کاربردهای خاصی برخوردار هستند و در صنایع خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در رابطه با جوشکاری جرقه‌ای نیز به همین صورت است. این روش به دلیل سرعت بالا و استحکام خوبی که دارد، در صنایع متفاوتی کاربرد دارد. در رابطه با مهمترین کاربردهای جوشکاری جرقه‌ای میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- اتصال قطعات ریل آهن
- اتصال لوله‌های حمل روغن
- اتصال لوله‌ها در صنعت نفت و گاز
- اتصال لوله‌های نیروگاه‌های شیمیایی و قدرتی
- جوشکاری دیگ بخار
- اتصال لوله‌ها در صنایع گوناگونی که حامل مواد و گازهای خورنده هستند
مزایا و معایب جوشکاری جرقه‌ای
مزایای جوشکاری FBW:
- مهمترین مزیت جوشکاری جرقه‌ای، استحکام بسیار بالای آن است. این روش جوش‌های مستحکمی را ایجاد می‌نماید.
- در این روش میتوان بدون نیاز به آماده‌سازی قطعات، جوشکاری را شروع کرد.
- با جوشکاری جرقه‌ای امکان اتصال فلزات غیر هم جنس نیز وجود دارد.
- در محل اتصال شکل گرفته مواد زائد بسیار کم هستند.
- نرخ تولید بالا و تمرکز حرارتی بسیار زیاد است.
- به دلیل اتصال جامد، کیفیت این جوشکاری زیاد است و از آنجایی که حوضچه جوش در آن وجود ندارد، تاثیرات منفی جوشکاری را نخواهد داشت.
- در جوشکاری جرقه‌ای با دستگاه، نیازی به آموزش مهارت دستی نیست. چرا که سیستم‌هایی دارد که کنترل آنها به شکل اتوماتیک است.
- جوشکاری جرقه‌ای مصرف گاز محافظ ندارد و از این نظر آلودگی کمتری ایجاد می‌کند.
- نیازی به گرمادهی قبل و بعد از کار نبوده و عواملی چون دما و شرایط آب و هوایی بر روی آن تاثیری نمی‌گذارند.
- کنترل جوش جرقه‌ای با جریان، زمان و نیرو ممکن است.
- عیوب جوشکاری از جمله پاشش و ترک در این روش مشاهده نمی‌شوند.
- هزینه نگهداری از تجهیزات آن بالا نبوده و حالت پیچیده‌ای ندارد.
- با جوشکاری جرقه‌ای جوش‌های هموار و متقارنی ایجاد می‌شود.
معایب جوشکاری جرقه‌ای:
- جوشکاری جرقه‌ای نیاز به دقت بالا در هنگام انجام عملیات دارد.
- این روش از جوشکاری نیاز به تجهیزات حرفه‌ای مناسب دارد.
تجهیزات لازم در جوشکاری جرقه‌ای
برای جوشکاری جرقه‌ای نیاز به دو ماشین است که به صورت داخلی یا خارجی هستند. برای جوشکاری از داخل، از ماشین داخلی استفاده می‌شود. در واقع به ماشین‌هایی که لوله را از داخل جوشکاری می‌کنند، ماشین‌های داخلی و به ماشین‌هایی که از بیرون لوله را جوشکاری می‌کنند، ماشین‌های خارجی می‌گویند.
قطر لوله‌ها در انتخاب نوع ماشین تاثیر زیادی دارد. در صورتی که قطر لوله‌ها بین دو الی بیست اینچ باشد، جوشکاری باید از بیرون انجام شود. در صورتی هم که قطر لوله‌ها بیشتر باشد، باید از داخل جوشکاری شود. همچنین اگر نیاز به حرکت ماشین‌ها در حین عملیات جوشکاری باشد، از حمل کننده‌های اتوماتیک استفاده می‌شود که این حمل کننده‌ها نیاز به تجهیزات کنترل کننده الکتریکی و هیدرولیکی دارند.
خرید تجهیزات جوشکاری جرقه‌ای از پاشا جوش صنعت
برای تهیه تجهیزات لازم جوشکاری جرقه‌ای میتوانید از شرکت پاشا جوش صنعت اقدام نمایید. این شرکت بیش از دو دهه سابقه در زمینه واردات و توزیع مواد مصرفی جوشکاری دارد و تمام مواد و تجهیزات مورد نیاز جوشکاری را با کیفیت بالا و قیمت مناسب در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهد.
جمع بندی
جوشکاری جرقه‌ای یکی از انواع جوشکاری مقاومتی است که از استحکام بالا و سرعت خوبی برخوردار است. در این روش یک اتصال سر به سر از طریق اعمال فشار و جرقه زدن صورت می‌گیرد و قطعات به هم جوش داده می‌شوند. همانطور که ملاحظه کردید جوشکاری جرقه‌ای از مزایای بسیار زیادی برخوردار است و کاربردهای متعددی دارد. برای همین در صورت لزوم میتوان از این فرآیند برای اتصال قطعات قابل جوش استفاده کرده و از مزایای بالای آن بهره‌مند شد.
