اصول اساسی جوشکاری

جوش را می توان به عنوان همبستگی فلزات تولید شده با گرمایش در دمای مناسب با یا بدون استفاده از فشار و با یا بدون استفاده از ماده پرکننده تعریف کرد.

در جوشکاری همجوشی ، منبع گرما برای ایجاد و حفظ استخر مذاب از اندازه مورد نیاز گرمای کافی ایجاد می کند. گرما ممکن است توسط برق یا شعله گاز تأمین شود. جوشکاری مقاومت الکتریکی را می توان جوش همجوشی در نظر گرفت زیرا برخی از فلز مذاب تشکیل شده است.

فرآیندهای فاز جامد جوش هایی را بدون ذوب مواد پایه و بدون افزودن فلز پرکننده تولید می کنند. فشار همیشه به کار می رود و به طور کلی مقداری گرما تأمین می شود. گرمای اصطکاک در پیوستن به اولتراسونیک و اصطکاک ایجاد می شود و گرمایش کوره معمولاً در پیوند انتشار استفاده می شود.

قوس الکتریکی مورد استفاده در جوشکاری یک تخلیه با ولتاژ با جریان بالا و با ولتاژ کم است که به طور کلی در محدوده 10-2000 آمپر در 10-50 ولت است. یک ستون قوس پیچیده است ، اما به طور گسترده ، شامل یک کاتد است که الکترون ها ، یک پلاسما گاز برای هدایت فعلی و یک منطقه آند که نسبت به کاتد به دلیل بمباران الکترون نسبتاً داغ تر می شود ، منتشر می کند. معمولاً از قوس جریان مستقیم (DC) استفاده می شود ، اما می توان از قوس های جریان متناوب (AC) استفاده کرد.

ورودی کل انرژی در کلیه فرآیندهای جوشکاری بیش از آنچه برای تولید مفصل مورد نیاز است ، است زیرا نمی توان از تمام گرمای تولید شده به طور مؤثر استفاده کرد. کارآیی بسته به روند ، از 60 تا 90 درصد متفاوت است. برخی از فرآیندهای خاص از این شکل به طور گسترده ای منحرف می شوند. گرما با هدایت از طریق فلز پایه و تابش به محیط اطراف از بین می رود.

بیشتر فلزات ، هنگام گرم شدن ، با جو یا سایر فلزات مجاور واکنش نشان می دهند. این واکنش ها می توانند برای خواص یک مفصل جوش داده شده بسیار مضر باشند. به عنوان مثال ، بیشتر فلزات هنگام مذاب به سرعت اکسید می شوند. یک لایه اکسید می تواند از پیوند مناسب فلز جلوگیری کند. قطرات فلزی مذاب که با اکسید پوشانده شده اند در جوش قرار می گیرند و مفصل را شکننده می کنند. برخی از مواد ارزشمند اضافه شده برای خواص خاص آنقدر سریع در معرض هوا واکنش نشان می دهند که فلز رسوب شده آن ترکیب مشابهی را که در ابتدا داشت ، ندارد. این مشکلات منجر به استفاده از شار و جوی های بی اثر شده است.

در جوشکاری همجوشی ، شار نقش محافظتی در تسهیل یک واکنش کنترل شده از فلز و سپس جلوگیری از اکسیداسیون با تشکیل یک پتو بر روی ماده مذاب دارد. شار می تواند فعال باشد و در فرآیند یا غیرفعال کمک کند و به سادگی از سطوح در هنگام پیوستن محافظت کند.

جوی های بی اثر نقش محافظتی شبیه به شار دارند. در جوشکاری فلزی-قوس فلزی و گازسوز که دارای گاز است ، یک گاز بی اثر-معمولاً آرگون-از یک حلقه اطراف مشعل در یک جریان مداوم جریان می یابد و هوا را از اطراف قوس جابجا می کند. گاز از نظر شیمیایی با فلز واکنش نشان نمی دهد بلکه به سادگی آن را از تماس با اکسیژن موجود در هوا محافظت می کند.

متالورژی پیوستن به فلز برای قابلیت های عملکردی مفصل مهم است. جوش قوس تمام ویژگی های اساسی یک مفصل را نشان می دهد. سه منطقه ناشی از عبور از قوس جوش است: (1) فلز جوش یا منطقه فیوژن ، (2) منطقه تحت تأثیر گرما و (3) منطقه تحت تأثیر. فلز جوش بخشی از مفصل است که در هنگام جوشکاری ذوب شده است. منطقه تحت تأثیر گرما منطقه ای در مجاورت فلز جوش است که جوش داده نشده است اما به دلیل گرمای جوشکاری ، تغییر در ریزساختار یا خاصیت مکانیکی ایجاد شده است. ماده بی تأثیر همان چیزی است که به اندازه کافی گرم نشده است تا خواص آن را تغییر دهد.

ترکیب فلزی جوش و شرایطی که تحت آن منجمد می شود (جامد می شود) به طور قابل توجهی بر توانایی مفصل در پاسخگویی به نیازهای خدمات تأثیر می گذارد. در جوش قوس ، فلز جوش شامل مواد پرکننده به علاوه فلز پایه است که ذوب شده است. پس از گذشت قوس ، خنک کننده سریع فلز جوش رخ می دهد. یک جوش یک پاس دارای یک ساختار ریخته گری با دانه های ستونی است که از لبه استخر مذاب تا مرکز جوش امتداد دارد. در یک جوش چندگانه ، بسته به فلز خاصی که جوش داده می شود ، ممکن است این ساختار ریخته گری اصلاح شود.

فلز پایه در مجاورت جوش ، یا منطقه تحت تأثیر گرما ، تحت طیف وسیعی از چرخه های دما قرار می گیرد و تغییر ساختار آن به طور مستقیم با دمای اوج در هر نقطه معین ، زمان قرار گرفتن در معرض و میزان خنک کننده مرتبط است. انواع فلز پایه برای بحث در اینجا بسیار زیاد است ، اما می توان آنها را در سه کلاس گروه بندی کرد: (1) مواد تحت تأثیر گرما ، (2) مواد سخت شده توسط تغییر ساختاری ، (3) مواد سخت شده توسط فرآیندهای بارش.

جوشکاری در مواد استرس ایجاد می کند. این نیروها با انقباض فلز جوش و گسترش و سپس انقباض منطقه تحت تأثیر گرما ایجاد می شوند. فلز گرم نشده محدودیت را در موارد فوق تحمیل می کند ، و همانطور که انقباض غالب است ، فلز جوش نمی تواند آزادانه منقبض شود و استرس در مفصل ایجاد می شود. این به طور کلی به عنوان استرس باقیمانده شناخته می شود و برای برخی از کاربردهای مهم باید با عملیات حرارتی کل ساختگی برداشته شود. استرس باقیمانده در کلیه ساختارهای جوش داده شده غیرقابل اجتناب است و در صورت عدم کنترل تعظیم یا اعوجاج جوش صورت می گیرد. کنترل با تکنیک جوشکاری ، جیگ ها و وسایل ، روشهای ساخت و عملیات حرارتی نهایی انجام می شود.