جوشکاری شامل دو روش جوشکاری ذوبی و غیر ذوبی است. در جوشکاری ذوبی، لبه‌های دو قطعه کار باید ذوب شده و با استفاده از الکترود یا سیم جوش اتصال رخ دهد. یکی از روش‌های جوشکاری ذوبی، جوشکاری با گاز است که در آن میتوان از گازهای متعددی استفاده کرد. در این مطلب قصد داریم در رابطه با انواع گاز جوشکاری صحبت کنیم و به مزایا و معایب آنها اشاره داشته باشیم.
جوشکاری و انواع آن
جوشکاری به اتصال بین قطعات فلزی و غیر فلزی گفته می‌شود. این فرآیند در حالت کلی به دو دسته جوشکاری ذوبی و غیر ذوبی تقسیم می‌شود که هر یک از آنها شامل زیر دسته‌های مختلفی هستند.
- جوشکاری ذوبی: در این روش جهت برقراری اتصال میان قطعات، نیاز به ذوب لبه‌های آنها است. در این فرآیند از مواد پرکننده نظیر سیم جوش در حین جوشکاری استفاده می‌شود تا جوش به شکل مورد نظر درآید. جوشکاری گازی هم جزو این دسته از جوشکاری محسوب شده و در آن از گازهای مختلفی برای انجام فرآیند استفاده می‌شود.
- جوشکاری غیر ذوبی: همانطور که از نام این فرآیند مشخص است در جوشکاری غیر ذوبی هیچ عمل ذوبی میان قطعات رخ نمی‌دهد. در این فرآیندها بیشتر با اعمال فشار عمل اتصال و جوش صورت می‌گیرد.
آشنایی با جوشکاری گازی یا هواگاز
همانطور که اشاره کردیم جوشکاری گازی یا هواگاز از زیر دسته‌های جوشکاری ذوبی است. در این روش برای ایجاد ذوب بین لبه قطعات و اعمال حرارت نیاز به استفاده از گازهایی تحت عنوان گاز محافظ است. جوشکاری هواگاز از ترکیب دو گاز برای ایجاد شعله داغ و با دمای بالا جهت انجام جوشکاری قطعات استفاده می‌شود. در این روش گاز اکسیژن به عنوان عامل اکسایشی عمل می‌کند.
ترکیب و مخلوط شدن گازها در جوشکاری هواگاز از طریق دستگاه‌های خاصی انجام شده و سپس در سوخت کننده‌های جوشکاری مشتعل می‌شوند. در آنجا یک شعله داغی تولید می‌شود که این شعله قادر به ذوب فلزات و ایجاد اتصالات داغ بین قطعات فلزی می‌باشد. روش جوشکاری هواگاز برای اتصال و جوش دادن فلزات در صنایع مختلف قابل استفاده است و از آن جهت جوشکاری مقاطع فلزی نازک استفاده زیادی می‌شود.
دلیل استفاده از گاز در جوشکاری
هر یک از گازهای مصرفی در جوشکاری از خود واکنش متفاوتی را بروز می‌دهند. برای همین در انتخاب نوع و همچنین میزان گاز باید احتیاط کرده تا جوشکاری به شکل صحیح و اصولی انجام شود. در رابطه با اینکه چرا برای جوشکاری از گاز استفاده می‌شود، میتوان به چند دلیل زیر اشاره کرد:
- محافظت از فلز
- حرارت دادن به فلز
- محافظت از شخص جوشکار
- ایجاد نتیجه تمیز و براق و پایدار در جوش
- محافظت قوس الکتریکی از ناخالصی‌هایی همچون هوا و گرد و غبار
بررسی گازهای جوشکاری از نظر کاربرد
گازهای جوشکاری به دو دسته گازهای خنثی (بی‌اثر) و گازهای واکنش‌پذیر قابل تقسیم هستند. گازهای خنثی در برابر مواد یا دماهای مختلف از خود واکنشی نشان نمی‌دهند و کاملا خنثی هستند. اما گازهای واکنش‌پذیر ممکن است در شرایطی از خود واکنش‌های مختلفی نشان دهند. در صورتی که گازها در طی فرآیند سبب ایجاد واکنش‌هایی در اطراف محل جوش شوند، این کار منجر به تضعیف دوام و پایداری جوش می‌شود. برای همین جهت تعدیل هوای اطراف جوش باید از گازهای مختلف با اثرگذاری مطلوب استفاده شود.
- گازهای محافظ: این گازها وظیفه حفاظت از جوش در برابر آلایندگی‌ها را برعهده دارند و یکی از رایجترین و پرکاربردترین گازهای جوشکاری محسوب می‌شوند. این گازها همچون یک سپر از فرآیند جوشکاری بر روی فلزات محافظت می‌نمایند.
- گازهای پالایشی: این دسته از گازها به حفاظت از بخش زیرین جوشکاری می‌پردازند. تفاوتشان با گازهای محافظ در این است که به جای اتصال در بالا در بخش زیر به کار می‌روند. همچنین به جای تولید یک لایه محافظتی، آلاینده‌ها و آلودگی‌های ناخواسته را از محل اتصال جوش دور می‌کنند. از گازهای پالایشی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده زیادی می‌شود.
- گازهای پوششی: از دیگر گازهای جوشکاری باید به گازهای پوششی اشاره کرد که پس از تکمیل و سرد شدن جوش از فلزات جوشکاری شده حفاظت می‌کنند. به عبارتی گازهای پوششی به پاکی ناحیه اطراف جوش و جلوگیری از وقوع هر واکنشی از سوی گازهای ناخواسته می‌پردازند.
- گازهای گرمایشی: این گازها وظیفه انتقال گرمای لازم به فلزات پیش از جوشکاری را برعهده دارند. دلیل آن هم این است که اگر فلزی خیلی زود خنک شود، ممکن است دچار ترک خوردگی گردد. برای همین مرحله پیش گرمایش قبل از جوشکاری انجام شده تا خنک شدن آن به کندی صورت بگیرد.
بررسی گازهای جوشکاری و مزایا و معایب هرکدام
1. گاز آرگون
از پرکاربردترین گازهای جوشکاری باید به گاز آرگون اشاره کرد که به شکل بی‌بو و بی‌رنگ است. این گاز هیچ واکنش شیمیایی با اتمسفر اطراف و مواد موجود در جوش انجام نداده و غیر قابل احتراق است. همچنین گاز آرگون نسبت به سایر گازها به فشار کمتری نیاز دارد و واکنش‌های حوضچه مذاب را به حداقل می‌رساند. از گاز آرگون بیشتر به عنوان گاز جوشکاری مناسب ورقات نازک یاد می‌شود. در رابطه با مزایای جوشکاری با گاز آرگون میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- جوشکاری با گاز آرگون سبب ایجاد جوش‌های باکیفیت بالا می‌شود.
- پاشش جرقه در گاز آرگون بسیار کمتر از دیگر فرآیندهای رایج جوشکاری است.
- قطعات را میتوان با استفاده از فیلر جوشکاری و یا بدون آن جوشکاری کرد.
- از طریق گاز آرگون جوشکاری ورق‌های نازک با سرعت بالا امکانپذیر است.
- در این فرآیند دود بسیار کمی ایجاد شده و گرمای ورودی جوش نسبتا پایینی دارد.
در کنار مزایای اشاره شده، جوشکاری با آرگون معایبی هم دارد. در صورتی که طی فرآیند الکترود با حوضچه جوش تماس پیدا کند، سبب ایجاد آلودگی تنگستنی می‌شود. جوشکاری با گاز آرگون یا تیگ نسبت به آلودگی و کثیف بودن فلزات پایه و فیلر پر کننده حساسیت زیادی دارد. از دیگر معایب جوشکاری با گاز آرگون باید به نشت آب از مشعل‌های آب خنک اشاره کرد که سبب ایجاد تخلخل و اکسید شدن در فلز جوش می‌گردد.
2. گاز هلیوم
یکی دیگر از گازهای جوشکاری، گاز هلیوم است که این گاز نیز از گازهای خنثی است و حدود یک هفتم برابر از هوا سنگین‌تر می‌باشد. برای همین خارج کردن آن از کپسول نیاز به فشار و شدت بیشتری دارد. به طور معمول شدت جریان گاز هلیوم حدود دو الی سه برابر گاز آرگون است. گاز هلیوم همچون گاز آرگون غیر قابل احتراق و بدون بو است و تنها با فشرده‌سازی هوا و تفکیک عناصر تشکیل دهنده تهیه می‌گردد. حال از آنجایی که درصد هلیوم تشکیل دهنده هوا کم است، هزینه تولید آن بسیار بالا است. جوشکاری با گاز هلیوم بیشتر برای جوشکاری قطعات ضخیم و آلیاژها و فلزهایی که از انتقال حرارت بالاتری برخوردار هستند، کاربرد دارد. در رابطه با مزایای جوشکاری با گاز هلیوم نیز میتوان به این موارد اشاره کرد:
- این گاز خطری برای جوشکار ندارد و مانع از اکسایش در محل جوش می‌شود.
- گاز هلیوم بی‌اثر، کیفیت جوش را افزایش می‌دهد.
در رابطه با معایب جوشکاری با گاز هلیوم هم باید به قیمت بالای آن و زیاد بودن میزان پاشش و جرقه در زمان جوشکاری اشاره کرد. پاشش و جرقه این گاز جوشکاری بیشتر از گاز آرگون است. حال از آنجایی که قیمت این گاز بالا است، معمولا از مخلوط کردن آن با گاز آرگون برای جوشکاری استفاده می‌شود. این گاز از کاربردهای محدودتری نسبت به گاز آرگون برخوردار است.
3. گاز هیدروژن
گاز هیدروژن که به عنوان سبکترین گاز شناخته شده است، یک گاز قابل اشتعال است. به طوری که از ترکیب غلظت‌های مشخص شده از هیدروژن با هوا، ترکیبات انفجاری حاصل می‌شود. از گاز هیدروژن در مواردی که نیاز به برشکاری است، استفاده می‌شود. همچنین در جوشکاری فولادهای غیر قابل زنگ زدن و جوشکاری پلاسما کاربرد دارد.
گاز هیدروژن در حالت اتمی خود یک گاز کاهنده بسیار قوی است که از اکسیداسیون فلز جوش و سوزاندن سریع الکترودها جلوگیری می‌کند. هر اکسیژن موجود در محیط اطراف با آب تشکیل دهنده هیدروژن وارد ترکیب شده و بلافاصله به بخار تبدیل می‌شود.
4.گاز اکسیژن
به عنوان آخرین گاز جوشکاری باید به گاز اکسیژن یا اکسی استیلن اشاره کرد. این گاز تقریبا با تمام عناصر شناخته شده به جز گازهای خنثی وارد واکنش شده و سبب راحت‌تر شدن عمل احتراق می‌شود. در صورتی که مقدار کمی از گاز اکسیژن به مخلوط گازهای خنثی اضافه شود، پایداری قوس آن بهبود پیدا کرده و حوضچه مذاب جوش افزایش پیدا می‌کند. در رابطه با لوازم و تجهیزات جوشکاری مورد نیاز با گاز اکسیژن باید به مولد گاز اکسی استیلن، سیلندر، رگولاتور تنظیم فشار و مشعل اشاره کرد. رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله‌های لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل استفاده می‌شود.
جمع بندی
جوشکاری گازی از جمله روش‌های جوشکاری ذوبی است که در آن از گازهای مختلفی استفاده می‌شود. همانطور که ملاحظه کردید گازهای جوشکاری انواع مختلفی دارند و هر کدام مزایا و معایب مخصوص به خود را دارند. از رایجترین و پرکاربردترین گازهای جوشکاری میتوان به گاز آرگون اشاره کرد. با این حال گازهای دیگری نظیر گاز هلیوم، گاز هیدروژن و گاز اکسیژن نیز در شرایط خاصی قابل استفاده هستند. در صورت نیاز به کسب اطلاعات بیشتر و یا خرید تجهیزات جوشکاری میتوانید با پاشا جوش صنعت در تماس باشید.
