گازی که در جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد!
انواع گازهای جوشکاری وکاربرد آن‌ها:
در حالی که جوشکاران قدیمی، اطلاعات کمی درباره استفاده ازگازها در فرآیند جوشکاری داشتند. ظهور دستگاه جوش MIG و TIG در طول 80_70 سال گذشته، نیاز به گاز جوشکاری را به عنوان یک کالای رایج در اکثر کارگاه‌ها مطرح کرده‌است.
چرا انواع مختلفی از گازهای جوشکاری وجود دارد؟ برای چه کاری استفاده می‌شوند؟
همانطور که به گازها و ترکیب گازها مورد استفاده، در کار جوشکاری می‌پردازیم، شگفت انگیز است که بدانیم در مدت زمان کوتاهی، که از اولین بار اجرا شده است چقدر پیشرفت کرده ایم.
هدف استفاده از گاز در جوشکاری چیست؟
گازهای جوشکاری برای استفاده مختلف بکار می روند. این خود شامل محافظت از قوس، در برابر ناخالصی‌هایی مانند: هوا، گرد و غبار و دیگر گازها، ایجاد یک جوش تمیز، حرارت دادن به فلز است. گازهای پوششی نیز برای محافظت از فلز پس از فرآیند جوشکاری استفاده می‌شود.
گازهای خنثی (بی اثر) و واکنش پذیر:
به طور کلی گازها به دو دسته خنثی و واکنش‌پذیر تقسیم بندی می‌شوند. گازهای خنثی وقتی در تماس با دیگر مواد یا دماها قرارمی‌گیرند، تغییری ایجاد نمی‌کنند. گازهای واکنش‌پذیر برعکس گازهای خنثی عمل می‌کنند. آن‌ها در شرایط مختلف واکنش نشان می‌دهند و یک تغییر حالت در مواد دیگر و یا خودشان ایجاد می‌کنند.
گازهای بی‌اثر مفید هستند زیرا اجازه می‌دهند، تا جوش طبیعی بدون اعوجاج ایجاد کنند. گازهای واکنش‌پذیر، تغییر مثبتی را در طول فرآیند جوش ایجاد می‌کنند که نحوه ذوب شدن مواد را بهبود می‌بخشد.
گازهای محافظ:
وقتی در حین جوشکاری هوا وارد قوس می‌شود، باعث ایجاد حباب‌های هوا در داخل فلز مذاب می‌شود که یک جوش ضعیف و با شکل ظاهری نامطلوب ایجاد می‌کند. شما نمی‌توانید بدون گاز محافظ جوشکاری TG یا MIG را انجام دهید مگر اینکه ماده پرکننده مورد استفاده دارای پوشش شار باشد. این همان هدفی است که یک گاز محافظ دارد و ناخالصی ها را با روش‌های مختلف خارج می‌کند.
اکثر گازهای محافظ خنثی هستند، چراکه آن‌ها برای محافظت در برابر فرآیند جوشکاری ایده‌آل هستند و تحت شرایط دشوار جوشکاری، پایدار می‌مانند. آن‌ها همچنین جوش را به روش‌های مختلفی بسته به گازی که مورد استفاده قرار میگیرد، از جمله نفوذ بیشتر، سیالیت بیشتر در هنگام ذوب و سطح هموارتر بر روی مهره، تقویت می‌کنند.
گاز پاکسازی:
گازهای در حال پاکسازی برای پوشش قسمت زیرین موادی که جوشکاری می‌کنید به همان روشی که یک گاز محافظ انجام می‌دهد، استفاده می‌شوند، تنها این کار به طور جداگانه از فرآیند طبیعی جوش انجام می‌شود.
در حالی که بالای یک اتصال را جوش می‌دهید، قسمت پایین اتصال بسته می‌شود و جریانی از گاز وجود دارد که آن را تمیز می‌کند. اغلب با موارد فولاد ضد زنگ استفاده می شود و می تواند همان نوع گاز یا گازی متفاوت از آنچه در بالای اتصال استفاده می شود، باشد.
گاز گرمایشی:
جوشکاری خاص مانند: جوشکاری گاز و لحیم‌کاری، نیاز به گاز برای گرم کردن فلز یا میله‌های پرکننده برای رسیدن به جوشکاری دارد. این جایگزین نیاز به یک قوس می‌شود.
انواع خاصی از جوشکاری نیاز به گرم شدن فلز قبل از جوشکاری دارد که این گاز برای آن استفاده می‌شود. گاز صرفاً سوختی است که با هوا یا اکسیژن ترکیب شده و با شعله روشن می‌شود تا فلز را گرم یا ذوب کند.
گاز روپوشی:
فرآیندی است که در آن مخازن و فضاهای محصور، پس از تکمیل با گاز پر می‌شوند، تا هوا و سایر آلاینده‌ها را، از آسیب رساندن به محصول نهایی حفظ کنند.
گاهی اوقات از آن برای پر کردن کامل پروژه‌های تکمیل شده استفاده می‌شود. در زمان‌های دیگر، گاز به مخزن پر از هوا اضافه می‌شود و ترکیبی را ایجاد می‌کند، تا مخزن را در برابر سایر گازها یا واکنش‌ها خالص نگه دارد.
گازهای مختلف موجود در یک جوشکار چیست؟
آرگون:
آرگون یک گاز بی‌اثر است، به این معنی که با مواد دیگر واکنش نمی‌دهد. این سومین گاز فراوان روی زمین است.
هدف از جوشکاری با آرگون چیست؟
از آرگون به عنوان گاز محافظ برای دور نگه داشتن هوا از یک قوس جوشکاری استفاده می‌شود. آرگون برای مرحله اولیه جوشکاری و هم برای پاک کردن پشت اتصال به کار می‌رود. این گاز متدوال ترین گاز محافظ است و اغلب در ترکیب‌های محافظ برای عملیات جوشکاری MIG یافت می‌شود.
حتما بخوانید: استفاده از آرگون در جوشکاری و ترکیب ارگون با 4 گاز دیگر
کربن دی اکسید:
کربن دی اکسید همان چیزی است که ما هنگام بازدم از آن استفاده می‌کنیم. همچنین از موادآلی ایجاد می‌شود. کربن دی اکسید مورد استفاده در کارگاه‌ها و دیگر مکان‌های صنعتی از گاز طبیعی گرفته می‌شود و سپس در یک مخزن تحت فشار، فشرده می‌شود.
هدف از جوشکاری با گاز کربن دی اکسید چیست؟
ازکربن دی اکسید به عنوان گاز محافظ استفاده می‌شود. قیمت خریدآن ارزان است، اما جوش با کیفیتی مشابه با آرگون ایجاد نمی‌کند و در طول فرآیند جوشکاری مشکلاتی مانند جرقه جوشکاری بیشتری دارد. به همین دلیل است که بیشتر در ترکیب‌ها استفاده می‌شوند تا به صورت خالص.
کاربردهای استفاده از شکل خالص آن عبارتند از جوشکاری قوسی، جوشکاری MIG فولاد کربنی و محافظ پلاسما می‌باشند.
هوای فشرده:
هوای فشرده همان چیزی است که ما تنفس می‌کنیم اما به صورت فشرده. این ترکیب شامل %۷۸ نیتروژن، %21 اکسیژن و %۱ از دیگر ذرات است. هنگامی که فشرده می‌شود، حجم عظیمی از هوا به فضای بسته‌تر از آنچه که به طور معمول در آن جا میگیرد، فشرده می‌شود.
آن به داخل مخزن رانده می‌شود و فشار قابل توجهی ایجاد می‌کند. هنگامی که آزاد می‌شود، با فوریت در کاری که از آن استفاده می‌کنید بیرون می‌آید.
هدف از جوشکاری با هوای فشرده:
اگرچه هوا در فرآیند جوشکاری مورد استفاده قرار نمی‌گیرد زیرا جوش را آلوده می‌کند اما در بسیاری از روش‌های دیگر در کار جوشکاری مورد استفاده قرار میگیرد. بسیاری از فروشگاه‌ها از هوای فشرده برای پاک کردن گرد و غبار، لکه‌ها و دیگر مواد خشک اطراف کارگاه استفاده می‌کنند. نازل‌های هوای متصل به کمپرسورها با شیلنگ‌ها، هوا را به بیرون شلیک می‌کنند تا گرد و خاک را از بین ببرند.
همچنین با سوخت ترکیب می‌شود تا شعله‌هایی ایجاد شود که قبل از جوشکاری فلز را پیش گرم می‌کنند. انتقال حرارت یکنواخت و یا انتقال کم‌تر از سرد به گرم برای مواد خاصی در حین جوشکاری، از جمله فولاد کربن بالا ضروری است. به همین دلیل است که پیش گرمکن گاهی اوقات ضروری است.
اکسیژن:
تقریبا تمام زندگی وابسته به این گاز حیاتی است. این گاز بی بو، بی رنگ و بی مزه است و بسیاری از مردم آن را گازی منفعل‌تر و دوستانه‌تر از سایر گازها می‌دانند. این گاز در واقع یکی از واکنشی‌ترین گازهای جهان است. این گاز در بیشتر موجودات زنده یافت می‌شود و با هر گاز دیگری به جز گازهای بی‌اثر ترکیب می‌شود.
هدف از جوشکاری با اکسیژن:
این گاز در مقادیر کمی با گازهای محافظ ترکیب می‌شود، تا حفاظت از حوضچه مذاب و سرعت فرآیند جوشکاری را افزایش دهد. برای تقویت حرارت با سوخت، برای جوشکاری گاز و فلزات برشی اکسیژن به کار می‌رود و هنگامی که با استیلن ترکیب می‌شود، تنها شعله گرم کافی برای جوش دادن فولاد را ایجاد می‌کند.
جوشکاری گاز با اکسیژن نیز یک سپر کافی برای محافظت از برخی فلزات، در برابر نیاز به سیم جوشکاری محافظ فراهم می‌کند.
استیلن:
این گاز بسیار اشتعال پذیر به طور گسترده برای تولید مواد شیمیایی برای دیگر اهداف صنعتی استفاده می‌شود. وقتی با هوا ترکیب می‌شود، بسیار قابل احتراق است.
هدف از جوشکاری با استیلن:
استیلن به عنوان سوخت برای برش اکسیژن و جوش اکسیژن استفاده می‌شود. هنگامی که با اکسیژن ترکیب می‌شود، موثرترین گاز برای تشکیل شعله‌ای است که به اندازه کافی داغ است تا اکثر فلزات را به راحتی برش داده و جوش دهد. این سوخت گران‌تر از انواع دیگر سوخت‌است، اما بهترین نوع سوخت برای استفاده است.
هلیوم:
آیا می‌دانید هلیوم یکی از تنها موادی است که منجمد نمی‌شوند؟ دمای آن را به کم‌تر از F ۴۵۰ برسانید به مایع تبدیل می‌شود. در بسیاری از آزمایش‌های علمی و در موشک‌ها، بالون‌های تزیینی و علمی استفاده می‌شود.
همه ما با استفاده از هلیوم با بالن‌ها یا به عنوان یک اصلاح کننده صدا به سهم خود سرگرم شده‌ایم، اما در واقع گاز بسیار با ارزشی است که برای پیشرفت انسان حیاتی است. این دومین گاز رایج در جهان است، اما بر روی زمین، این گاز مثل دیگر گازها فراوان نیست و تولید آن چالش برانگیز است. چون هر ساله بیش از شش میلیون متر مکعب از آن مصرف می‌شود، عرضه آن به تدریج در حال کاهش است. ممکن است چند سفر فضایی برای جمع‌آوری هلیوم به زودی لازم باشد.
هدف از جوشکاری با گاز هلیوم:
هلیوم به عنوان گاز محافظ، هم به شکل خالص و هم به عنوان ترکیبی با گازهای دیگر در جوشکاری MIG و TIG استفاده می‌شود. این گاز نفوذ عمیق‌تری را فراهم می‌کند و گرمای ورودی بالاتری را به جوش می‌آورد.
این گاز وقتی با آرگون استفاده می‌شود، ترکیب خوبی ایجاد می‌کند. آرگون در شروع های قوسی ثابت و خوبی دارد و هلیوم گرمای اضافی مورد نیاز برای کاربردهای خاص مانند جوشکاری آلومینیوم و به ویژه جوشکاری TIG را اضافه می کند.
نیتروژن:
به عنوان فراوان‌ترین گاز موجود در اتمسفر ما که نزدیک به %۸۰ سطح زمین را پوشانده و بخشی از هر موجود زنده است، نیتروژن یک نیاز ضروری است. از آن برای حفاظت از بسیاری محصولات مانند غذا، موتور، تانک و هر چیزی که می‌تواند با اکسیژن بیش از حد و یا گازهای دیگر آسیب ببیند، استفاده می‌شود.
هدف از جوشکاری با نیتروژن:
نیتروژن می‌تواند تنهایی به عنوان گاز محافظ برای جوشکاری لیزر و برش پلاسما مورد استفاده قرار گیرد و در برخی از عملیات حرارتی استفاده می‌شود. همچنین با دیگر گازهای محافظ برای کاربردهای خاص ترکیب شده‌است، اما برای فولادهای کربنی مناسب نیست. در هنگام محافظت از فلزات غنی از نیتروژن، خواص مکانیکی آلیاژ را افزایش می‌دهد و می‌تواند نفوذ را عمیق‌تر کند در حالی که قوس را پایدار می‌کند.
همچنین از نیتروژن به عنوان گاز پوششی پس از اتمام جوشکاری در داخل مخازن و فضاهای بسته استفاده می‌شود. تا مواد را تا زمانی که با محصول مورد نظر خود استفاده شود، حفظ کند.
هیدروژن:
به عنوان ساده‌ترین گازها، هیدروژن سوختی است که ستارگان مانند خورشید از آن برای سوختن استفاده می‌کنند. در زمین فراوان است، تولید آن آسان است و بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌سوزد و در عین حال آب را به عنوان محصول جانبی نهایی خود تولید می‌کند.
علاوه بر این که عنصر اصلی در آب است، به شکل خام خود، به شدت برای اهداف تجاری استفاده می‌شود. از آن در محصولات غذایی مانند کره بادام زمینی و روغن ها و برای ایجاد مواد شیمیایی ضروری مانند آمونیاک استفاده می‌شود.
هدف از جوشکاری با هیدروژن:
باکمال تعجب، هیدروژن به عنوان یک گاز محافظ در ترکیب‌هایی با آرگون یا کربن دی اکسید استفاده می‌شود. بعضی از مردم از این فکر می‌ترسند چون قابل انفجار است.
یک فرآیند جوشکاری تخصصی به نام جوش هیدورژن اتمی وجود دارد که از %۱۰۰ هیدروژن به شکل خام خود استفاده می‌کند و محدوده حرارتی قوس بین دمای F ۶۱۰۰ و F ۷۲۰۰ را تولید می‌کند. این گاز برای جوشکاری مواد بانقطه ذوب بالا مانند تنگستن استفاده می‌شود. این نوع جوشکاری هیدروژنی خطرناک است.
با این حال، با توجه به درصد هیدروژن مورد استفاده در روش‌های جوشکاری استاندارد، در واقع بسیار ایمن است. وقتی هیدروژن در گاز محافظ استفاده می‌شود خطر ترک‌های جوش وجود دارد اما اعمال لایه‌های محافظ در جوش این مشکل را حل می‌کند. با این حال هیدروژن به دلیل ظرفیت گرمای فوق‌العاده در جوش، یک انتخاب گاز محافظ عالی است. این امر نفوذ را افزایش می‌دهد و جوش تمیزتری را نسبت به دیگر گازها ایجاد می‌کند.
گازهای ترکیبی:
طیف گسترده‌ای از گازها برای استفاده وجود دارد. که همه آن‌ها نقاط قوی دارند و از طرفی ضعف‌هایی نیز دارند. گازهای ترکیبی یک تعادل خوبی برای استفاده از نقاط قوت گازهای مختلف در یک محصول فراهم می‌کنند و نتایج عالی ارائه می‌دهند.
گازهای هر کدام، خواص متعددی دارند که وقتی ترکیب می‌شوند منجر به تولید گازی می‌شوند که به طور منحصر به فردی، نوعی ماده را به روش مطلوب جوش می‌دهد.
ترکیب های گازی:
آرگون و کربن دی اکسید:
این ترکیب محافظ، یک جوش صاف با حداقل جرقه را ایجاد می‌کند. این ترکیب در محدوده %۹۵ آرگون با %۵ کربن دی اکسید و %۸۰ آرگون با %20 کربن دی اکسید قرار دارد. هر چه بخش فولاد نازک‌تر باشد، ترکیب کم‌تر کربن دی اکسید، مورد استفاده قرار میگیرد.
آرگون، کربن دی اکسید و اکسیژن:
مشابه باترکیب آرگون و کربن دی اکسید. جوش تمیز است و اکسیژن اضافه‌شده، کم‌تر از %۵ ترکیب، باعث افزایش سیالیت در حوضچه جوش و سرعت حرکت در طول فرآیند جوشکاری می‌شود.
هلیوم و آرگون:
این مخلوط غنی از هلیوم در درجه اول برای آلومینیوم و دیگر آلیاژها به منظور ایجاد نفوذ عمیق و جوش پهن استفاده می‌شود.
آرگون، هلیوم و کربن دی اکسید:
طیف وسیعی از ترکیب‌های مختلف در دسترس هستند، که برخی از آن‌ها با محتوای هلیوم و برخی دیگر عمدتا از آرگون هستند. آن‌ها با لیست گسترده‌ای از فلزات مختلف از جمله فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم استفاده می‌شوند.
آرگون و اکسیژن:
محتوای اکسیژن در این ترکیب کم است. این نوع ترکیب در درجه اول برای جوشکاری فولاد با سنسورهای نوری مورد استفاده قرار میگیرد و به ترکیب مواد کمک می‌کند.
آرگون و هیدروژن:
این ترکیب روش‌های جوشکاری TIG را تسریع می‌بخشد. در حالی که جوش تمیزتری را نیز فراهم می‌کند.
نیتروژن و هیدروژن:
این ترکیب به طور خاص برای محافظت از فولادهای ضد زنگ استفاده می‌شود. این ترکیب نفوذ و سرعت فرآیند جوشکاری را افزایش می‌دهد و در عین حال که خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ را نیز افزایش می‌دهد.
ایمنی گاز:
تمام گازهای مورد استفاده در جوشکاری با توجه به ویژگی‌های خود خطرات منحصر به فردی دارند. در حالی که اکثر آن‌ها قابل‌اشتعال نیستند، هر گاز قابل‌اشتعال مورد استفاده در یک کارگاه جوشکاری، به خصوص استیلن باید با احتیاط زیادی برخورد شود.
گازهای قابل‌اشتعال را باید دور از محل جوشکاری خود نگه دارید، مگر این که در حال استفاده از آن‌ها باشید. هنگام استفاده از آن‌ها، یک کپسول آتش‌نشانی نوع B در نزدیکی خود داشته باشید.
اگر کپسول آتش‌نشانی شما هیچ نوعی که روی آن نداشته باشد، یک کپسول آتش‌نشانی نوع B با کربن دی اکسید یا نوعی ماده شیمیایی خشک، پر خواهد شد.
در حالی که گازهای بی‌اثر به دلیل عدم اشتعال پذیری و عدم واکنش آن‌ها به هیچ چیز، تهدید کمی ایجاد می‌کنند، اما اگر به مدت طولانی در یک فضای بسته جوشکاری کنید، می‌توانند منجر به خفگی شوند. اگر مجبور به جوش دادن در یک محیط محدود هستید، دقت کنید که اقدامات احتیاطی مناسب در محل داشته باشید. آشکارسازهای گاز, فن‌های استخراج، نقطه جوش و استراحت های منظم راه های بسیار خوبی برای به حداقل رساندن خطر هستند.
مخازن به اندازه کافی قوی، طراحی شده‌اند تا در برابر ضربه به خوبی مقاومت کنند و تغییری نکنند، اما باید با احتیاط مخزن جوشکاری، خود را جابجا کنید. شیر بالای مخزن یک نقطه ضعیف است. اگر آن شکسته شود، شما می‌توانید به خاطر فشار داخل آن مخازن، یک پرتابه شدید بر روی دستان خود داشته باشید.
نکته پایانی:
گازها بخش ضروری، کار هر جوشکار هستند. برخی از گازهای جوشکاری در کاربردهای متعدد عالی هستند، مانند آرگون خالص، برای اکثر پروژه‌های جوشکاری TIG و ترکیبی از آرگون با کربن دی اکسید که برای اکثر جوشکاری MIG استفاده می‌شود. دانستن گازهای مختلف و اهداف آن‌ها به شما کمک خواهد کرد تا مطمئن شوید که جوشکاری با بالاترین کیفیت ممکن انجام می‌شود.
