نحوه انتخاب دستگاه جوشکاری مناسب با پروژه

انتخاب دستگاه جوشکاری مناسب، کلید دستیابی به جوش‌های باکیفیت و پایدار است. با تنوع بالای دستگاه‌های جوشکاری موجود در بازار، انتخاب دستگاه مناسب برای هر پروژه می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. هر دستگاه جوشکاری، ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد و انتخاب نادرست می‌تواند منجر به اتلاف وقت، مواد و حتی بروز خطرات شود.

رایج‌ترین انواع ماشین جوشکاری عبارت‌اند از: MIG (گاز بی‌اثر فلز)،TIG (گاز بی‌اثر تنگستن)، قوس الکتریکی پوششی (قوس الکتریکی) و اکسی‌ استیلن («گاز» یا «اکسی‌سوخت»). همچنین ماشین‌های جوشکاری چند فرایندی گران‌قیمتی وجود دارند که می‌توانند بیش از یک فرایند جوشکاری را انجام دهند. ماشین‌های جوشکاری موتوردار نیز برای کار در مکان‌هایی که برق شهری وجود ندارد، مناسب هستند.

در این مقدمه، بر روی ماشین‌های جوشکاری اولیه MIG، TIG و قوس الکتریکی تمرکز خواهیم کرد. درک فرایندهای اصلی برای جوشکاران تازه‌کار بسیار مهم است. درک ویژگی‌ها و مزایای انواع مختلف تجهیزات جوشکاری، به طور چشمگیری چشم‌اندازهای شغلی شما را افزایش می‌دهد.

1. تعیین نوع فلز جوشکاری

قبل از آغاز هر پروژه جوشکاری، شناخت دقیق نوع فلزی که قرار است جوش داده شود، از اهمیت بالایی برخوردار است. هر فلز خواص منحصربه‌فردی دارد که بر انتخاب روش جوشکاری، تجهیزات و مواد مصرفی تأثیرگذار است.

به‌عنوان‌مثال، فولاد کم‌کربن به دلیل قابلیت جوشکاری آسان، در بسیاری از پروژه‌ها استفاده می‌شود، درحالی‌که آلومینیوم به دلیل رسانایی حرارتی بالا، نیازمند تنظیمات دقیق‌تر دستگاه جوشکاری است.

• فولاد کم‌کربن

اکثر جوشکاری‌ها شامل لوله یا ورق‌های فولادی کم‌کربن هستند. این نوع فولاد در برابر حرارت بالا مقاوم بوده و برای تازه‌کاران که ممکن است حرارت بیش از حد اعمال کنند، مناسب است.

برای دستیابی به جوش‌های با ظاهری مطلوب روی فولاد کم‌کربن، می‌توان از اکثر فرایندهای جوشکاری استفاده کرد و نیازی به دستگاه جوشکاری با ویژگی‌های پیچیده نیست.

• فولاد ضدزنگ (استنلس‌استیل)

فولاد ضدزنگ به دلیل ترکیب آلیاژی کروم و نیکل، حساسیت بیشتری نسبت به حرارت دارد. برای جوشکاری این نوع فولاد، معمولاً از فرایندهای MIG یا TIG استفاده می‌شود، زیرا جریان موردنیاز آن نسبت به فولاد کم‌کربن کمتر است.

باتوجه‌به حساسیت بالای این نوع فولاد، برای دستیابی به قوس و حوضچه مذاب بهینه، به یک دستگاه جوشکاری با قابلیت کنترل مناسب نیاز است. اگرچه الکترودهای قوس الکتریکی  برای جوشکاری استنلس‌استیل نیز وجود دارد، اما ضخامت فلز و پاشش اضافی حین جوشکاری باید در نظر گرفته شود.

• آلومینیوم

برای جوشکاران، آلومینیوم رفتاری کاملاً متفاوت نسبت به سایر فلزات دارد. این فلز غیرآهنی، رسانایی حرارتی بسیار بالایی دارد. برای حفظ حالت مذاب و جلوگیری از تاب برداشتن ناشی از گرمای بیش از حد، باید به طور مداوم آلومینیوم بیشتری به حوضچه مذاب اضافه شود.

دستگاه‌های جوشکاری MIG با قرقره گردان و دستگاه‌های جوشکاری TIG مجهز به جریان متناوب (AC)، الکترونیک مبتنی بر اینورتر، فناوری موج مربعی، کنترل بالانس  و قابلیت جوشکاری پالس  می‌توانند آلومینیوم را به‌خوبی جوش دهند. اما وجود این ویژگی‌ها قیمت نهایی دستگاه را به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

همچنین جوشکاری قوس الکتریکی آلومینیوم ضخیم امکان‌پذیر است، اما روش چندان مناسبی محسوب نمی‌شود.

2. تعیین محدوده جریان برای تمامی ضخامت‌های فلز

جریان جوشکاری برای نفوذ مناسب به ضخامت فلز وابسته است. ازآنجاکه توان خروجی دستگاه جوشکاری (آمپراژ) بر هزینه آن تأثیر مستقیم دارد، تعیین حداکثر ضخامت قطعه کار بااهمیت می‌باشد.

برای اتصال سازه‌های فولادی سنگین و لوله‌هایی با ضخامت بیش از ۱۲.۷ میلی‌متر (½ اینچ)، نیاز به استفاده از دستگاه‌های جوش قوس الکتریکی (MIG) یا الکترود با توان بالا می‌باشد. به‌طورکلی، به‌ازای هر ۰.۰۱ اینچ (۰.۲۵ میلی‌متر) ضخامت فولاد نرم، تقریباً به ۱ آمپر جریان نیاز است.

در مقابل، جوشکاری فلزات نازک نیازمند حرارت کم و استفاده از دستگاه‌های با کنترل دقیق جریان برای جلوگیری از ذوب‌شدن نواحی اطراف محل جوش است. بروز قوس ناپایدار نیز در این حالت یک ریسک محسوب می‌گردد.

3. انتخاب محل جوشکاری

انتخاب محل مناسب برای جوشکاری یکی از مراحل بسیار مهم در انجام یک پروژه جوشکاری باکیفیت و ایمن است. محل جوشکاری باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که ضمن فراهم‌آوردن شرایط مناسب برای انجام عملیات جوشکاری، از بروز حوادث و آسیب‌ها نیز جلوگیری شود.

• منبع تغذیه: بسیاری از دستگاه‌های جوشکاری برای عملکرد به برق سه‌فاز 220 تا 240 ولت با یک مدار 30 آمپری نیاز دارند. راه‌اندازی این سیستم در کارگاه‌های فاقد زیرساخت مناسب ممکن است نیازمند خدمات برقکار باشد. با این حال، برخی مدل‌های سبک صنعتی و مخصوص افراد مبتدی با برق تک فاز استاندارد 110 تا 120 ولت کار می‌کنند. گفتنی است برای دستیابی به بازدهی بالاتر، در کارخانه‌های بزرگ صنعتی از برق سه فاز استفاده می‌شود.
• جوشکاری خارج از شبکه: برای جوشکاری در مکان‌هایی بدون دسترسی به برق شهری، به یک دستگاه جوش/ژنراتور موتور محرک نیاز دارید که سوخت آن می‌تواند بنزین، دیزل یا پروپان باشد. برای اطمینان از سازگاری ژنراتور با دستگاه جوشکاری، به مشخصات خروجی جریان (CC) یا ولتاژ (CV) آن توجه کنید. خروجی ولتاژ ثابت (CV) برای فرایند جوشکاری MIG/گازدار با ژنراتور سازگاری بیشتری دارد.
• شرایط باد: هنگام جوشکاری در فضای باز با وزش باد، گاز محافظ MIG ممکن است تحت‌تأثیر باد قرار گرفته و کارایی خود را از دست بدهد. برای غلبه بر این چالش، دو راه حل وجود دارد:

1. انتخاب سیم خود محافظ (Flux-Cored): این نوع سیم حین انجام فرایند جوشکاری، خودبه‌خود از حوضچه مذاب حفاظت می‌کند و نیازی به گاز جداگانه نیست.
2. استفاده از دستگاه جوشکاری قوس الکتریکی: الکترودهای مصرفی این دستگاه حاوی مواد محافظت‌کننده هستند و قابلیت جوشکاری در محیط‌های بادخیز را فراهم می‌آورند.

4. تفهیم مشخصات کلیدی

در انتخاب بهینه یک دستگاه جوشکاری، درک عمیق از مشخصات فنی آن امری ضروری محسوب می‌گردد. در ادامه به بررسی چند پارامتر کلیدی و تأثیر آن‌ها بر انتخاب دستگاه جوشکاری مناسب پرداخته می‌شود:

• چرخه کار: چرخه کار، بیانگر مدت‌زمان جوشکاری مداوم در یک بازه زمانی ۱۰ دقیقه‌ای قبل از الزام به خنک‌شدن دستگاه است. انتخاب چرخه کار مناسب با نوع و حجم کاربری دستگاه جوشکاری مرتبط است. به‌عنوان‌مثال، برای جوشکاری‌های پروژه‌ای و مداوم در کارگاه‌های صنعتی، نیازمند دستگاهی با چرخه کار ۶۰% به بالا هستیم.
• ولتاژ مدار باز (OCV): ولتاژ مدار باز، معرف توانایی دستگاه در ایجاد قوس الکتریکی پایدار است. هرچه مقدار OCV بالاتر باشد، شروع قوس در فرایند جوشکاری قوس الکتریکی تسهیل می‌گردد. این مشخصه برای فرایند جوشکاری MIG از اهمیت کمتری برخوردار است.
• محافظت اضافه‌بار حرارتی: این قابلیت، حفاظت دستگاه در برابر آسیب ناشی از گرمای بیش از حد را تضمین می‌کند. در صورت داغ‌شدن بیش از حد، این سیستم به‌صورت خودکار جریان برق را قطع نموده و از بروز خرابی در دستگاه جلوگیری به عمل می‌آورد.

5. تعیین لزوم استفاده از گازهای فشرده

انتخاب فرایند جوشکاری بر نیاز به گازهای محافظ فشرده تأثیر مستقیم دارد. فرایند MIG بسته به نوع فلز، از گازهای محافظ نظیر آرگون، دی‌اکسیدکربن، یا مخلوطی از این دو استفاده می‌کند. در فرایند TIG نیز عمدتاً از گاز آرگون و گاه هلیوم بهره گرفته می‌شود.

استفاده از گازهای محافظ مستلزم موارد زیر است:

• تأمین‌کنندگان محلی: برقراری ارتباط با تأمین‌کنندگان محلی جهت پر کردن و یا تعویض به‌موقع مخازن گازهای محافظ امری ضروری است.
• مدیریت مخازن: خرید یا اجاره مخازن با ظرفیت بالاتر، در راستای کاهش دفعات تعویض و بهینه‌سازی هزینه‌، اقدامی منطقی به شمار می‌رود.
• رعایت الزامات ایمنی: آموزش و رعایت الزامات و دستورالعمل‌های ایمنی مرتبط با حمل‌ونقل، انبارداری، و به‌کارگیری ایمن مخازن گازهای فشرده، برای جلوگیری از حوادث احتمالی، الزامی است.
• بازرسی دوره‌ای مخازن: مطابق با استانداردهای ایمنی، نظیر سازمان ایمنی و بهداشت شغلی آمریکا، مخازن گازهای فشرده باید در فواصل زمانی مشخص (معمولاً هر دو سال) مورد بازرسی و تأیید صلاحیت قرار گیرند.

با وجود افزایش هزینه‌های مرتبط با استفاده از گازهای محافظ، سیم جوش MIG نسبت به الکترودهای جوشکاری قوس الکتریکی مقرون‌به‌صرفه‌تر است. همچنین، فرایند MIG با سیم خود محافظ و جوشکاری قوس الکتریکی نیازی به گاز محافظ ندارند.

سخن پایانی

انتخاب دستگاه جوشکاری مناسب، گامی حیاتی در دستیابی به نتایج مطلوب و ایمن در هر پروژه جوشکاری است. با درنظرگرفتن عوامل متعددی همچون نوع فلز، ضخامت ورق، محیط کار، بودجه و تجربه جوشکار، می‌توان دستگاهی متناسب با نیازهای پروژه انتخاب کرد.

به یاد داشته باشید: انتخاب دستگاه جوشکاری تنها یک بخش از پازل است. برای انجام یک جوشکاری موفق، علاوه بر دستگاه مناسب، به مهارت جوشکار، مواد مصرفی باکیفیت، و رعایت دقیق استانداردهای ایمنی نیز نیاز است.

در پایان، توصیه می‌شود که قبل از خرید دستگاه جوشکاری، با افراد باتجربه در این زمینه مشورت کرده و به منابع معتبر مراجعه کنید.