جوش کاری از علوم قدیمی بوده که از عصر آهن به بعد به نحوی در رابطه با اتصال فلزات مورد استفاده قرار می گرفته است و با کشف آهن و نیاز به ساخت ابزار ، بشر برای اتصال فلزات ، فنونی را آموخت و تحولات اساسی در این زمینه عمدتا" در اواخر قرن 19 میلادی آغاز شد و پایه آن چه امروز تکنولوژی جوش کاری نامیده می شود ، نهاده شد .
الکترود ذغالی توسط Bernardo روسی در سال 1885 میلادی ، الکترودهای پوشش دار توسط Kjellberg سوئدی در سال 1907 میلادی و روش جوش کاری با گاز محافظ و الکترودهای غیر مصرفی (TIG) توسط آمریکایی ها در دهه سال 1930 توسعه و در طول جنگ جهانی دوم همراه با روش های متکی بر استفاده از گاز محافظ و الکترود مصرفی (MIG/MAG) به عنوان روش های صنعتی کاربرد گسترده ای یافت و امروزه در برخی از روش های موجود ، ربات های جوش کاری می توانند اجرای قطعات کار را دیده ، محل شروع و اختتام اتصال را تعیین نموده و عملیات جوش کاری را به صورت کاملا" خودکار انجام دهند .
جوش کاری مکانیزه بیش از 30 سال است که در نقاط مختلف دنیا در خطوط لوله به کار گرفته شده است . این روش ابتدا در خطوط دریایی مورد استفاده قرار گرفت . در اولین پروژه خط لوله به طول 2973 کیلومتر توسط خط لوله آلیانس اجرایی گردید و تا به امروز نزدیک به 000/40 کیلومتر توسط این روش مورد جوش کاری قرار گرفته است .
صنعت گاز روز به روز به سمت استفاده از لوله هایی با استحکام بالاتر پیش می رود و امکان به کارگیری لوله ها با ضخامت دیواره کمتر امکان پذیر می شود که خود باعث کاهش هزینه های حمل و نقل و مقدار فلز پرکننده جهت جوش کاری می گردد که موجب بهره گیری از فشار عملیاتی (MAOP) بالاتر در خطوط لوله و افزایش ظرفیت بهره برداری می شود .
با توجه به آماده بودن دستگاه جوش مکانیزه در نظر است آزمایش های لازم بر روی جوش های انجام شده با بهره گیری از روش اولتراسونیک (U.T) که از دقت و سرعت عمل بالایی نسبت به تست رادیوگرافی برخوردار است ، استفاده گردد .
باتوجه به تست این سیستم در مرکز آموزش جوش تأسیسات گاز ری در سال 86 و همچنین در سایت عملیاتی در سال 87 ، دستگاه جوش اتوماتیک در مقایسه با روش دستی از مزایای مهمی از جمله : سرعت بالا (در روش مکانیزه تقریبا" 3 برابر روش دستی) ، نرخ رسوب بالا (در روش دستی 36/1 کیلوگرم در ساعت و در روش جوش مکانیزه 6/3 کیلوگرم در ساعت ) ، کاهش نرخ تعمیرات جوش بین صفر تا 30% ، کم شدن تعداد پاس های جوش کاری ، کاهش زمان اجرای کار با توجه به تعداد پاس های کمتر ، کاهش درصد تعمیرات و عیوب جوش ، عدم حضور سرباره ، جرقه و دود بسیار کم ، عدم امکان بروز عیوبی مانند لکه قوس (Arc burn) و سوختگی کنار جوش(L.O.F) ، کاهش زمان آموزش اپراتورها (صرف مدت زمان 25ساعت) ، کاهش نیروی ماهر و دارا بودن اپراتوری آسان برخوردار می باشد .
به منظور تغییر در تکنولوژی جوش کاری خطوط لوله از روش دستی به مکانیزه با هدف افزایش راندمان کاری ، بهبود در کیفیت جوش و صرفه جویی در زمان ، دستگاه جوش اتوماتیک در مسیر خط لوله هشتم سراسری حد فاصل ابرکوه – نایین به ضخامت 125 /1 اینچ مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت .
جوشکاری چدن ها
جوشکاری یکی از مهم ترین فرایندهای ساخت و تولید در صنعت می باشد و در صنایع مختلف نظیر خودرو سازی ، نفت و گاز ، پتروشیمی ، تاسیسات و ساختمان و پل ها ، حمل و نقل ، کشتی سازی ، صنایع ریلی ، نیروگاه ها ، صنایع دفاعی و هوا فضا ، محصولات پزشکی ، الکترونیکی و تجهیزات دقیق و ..... کاربردهای فراوانی دارد . کشور ایران در حال پیمودن مسیر توسعه صنعتی بوده و از این رو صنعت جوش برای کشور از اهمیت ویژه ای برخوردار است . بنابراین آموزش منسجم و هماهنگ با جهان در این صنعت ، یکی از نیازهای مهم کشور تلقی می گردد .
چدن ها گروهی از آلیاژهای آهنی با خواص گوناگون و متنوع اند و به جای این که در حالت جامد روی آنها کار انجام گیرد در حالت مذاب به شکل دلخواه ریخته گری می شوند . بر عکس فولادها که کمتر از 2% کربن و معمولاً کمتر از 1% کربن دارند ، چدن ها 2 تا 4% کربن و 1 تا 3% سیلیسیم دارند . سایر عناصر فلزی و غیر فلزی نیز برای کنترل و ایجاد ویژگی های خاص اضافه می شوند . علاوه بر ترکیب شیمیایی ، عوامل مهم دیگری از قبیل فرایند انجماد ، نرخ انجماد و عملیات گرمایی بعدی بر خواص آنها تاثیر می گذارد . چدن ها عالی ترین آلیاژهای ریخته گری اند و دارای گسترده ی وسیعی از استحکام و سختی و در بعضی موارد خواص ماشینکاری خوبی می باشند .
انجام عملیات جوشکاری روی قطعات ریخته شده چدنی به دلیل الزاماتی است که به برخی از مهمترین آنها اشاره شده است :
الف) برطرف کردن بعضی عیوب ریخته گری که پس از بیرون آوردن قطعه از قالب یا در حین تراشکاری ظاهر می شوند ، نظیر حفره های گازی ، حفره های ناشی از ریزش ماسه یا حبس سرباره ، ترک های موضعی ، کشیدگی یا تغییر ابعاد در بعضی مواضع کوچک .
ب) تعمیر قطعات مستهلک که از نظر اقتصادی یا عدم دسترسی به تکنولوژی ساخت آنها بهتر است که از طریق جوشکاری بازسازی شوند . این مورد خود دو حالت دارد : قطعات شکسته شده و قطعات سائیده شده و یا خورده شده .
ج) اتصال دو یا چند قطعه که ریختگی آن به صورت واحد با مشکلاتی همراه بوده یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند .
جوشهای انجام شده در موارد فوق از نظر کلی سه مشخصه ی زیر را دارند :
1- جوش های تحت تنش ، که باید موضع جوش داده شده دارای حداقل خواص مکانیکی مورد نظر بوده یا با بقیه قطعه برابری کند .
2- جوشهایی که تحت تنش قرار نمی گیرند و خواص مکانیکی آنها قابل مقایسه با قطعه ی مورد نظر نیاز نیست . غالباً قابلیت ماشین کاری و در بعضی موارد تطابق رنگ موضع جوش داده شده با بقیه ی قطعه لازم است . این حالت بیشتر در تعمیرات بعضی عیوب قطعات ریختگی مورد نظر است .
3- مقاومت سطحی در مقابل خوردگی ، سائیدن ، خراش و اصطکاک در موضعی که فلز جوش رسوب داده شده ، درخواست می شود . در این موارد از فلز پرکننده خاصی با ترکیب شیمیایی ویژه استفاده می شود که بیشتر در مواضع سائیده شده قطعات چدنی مستهلک ، یا بالا بردن کارآیی قطعات چدنی نو کاربرد دارد .
جوش پذیری چدن ها
چدنها در مقایسه با فولادهای کربنی دارای قابلیت جوشکاری کم و محدود تری هستند . در میان چدن ها ، چدن با گرافیت کروی بهترین جوشپذیری را دارا است و بعد از آن چدن چکش خوار قرار دارد . جوشکاری چدن خاکستری به مهرت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن خاکستری را به دشواری زیاد می توان جوشکاری کرد .
با این ملاحظات دامنه جوشکاری چدنها بسیار محدود می شود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و قطعات فرسوده و شکسته شده منحصر می گردد .
علت های جوش پذیری محدود چدن ها :
- بعلت زیادی کربن در فلز مبنا ، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پرکربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ میشود . هردوی این ریز ساختار ها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن می شود . این مطلب در مورد تمامی چدن ها مصداق دارد .
- به علت ضعف چقرمگی ، چدن ها قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارند و از این رو نمی توانند تنش های حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل کنند . هرچه نرمی چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردگی آن کاهش می یابد . لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد .
با توجه به عامل اول شکنندگی منطقه HAZ به میزان و سهولت حل شدن گرافیت در آستنیت در حین جوشکاری بستگی پیدا میکند . در مورد چدن خاکستری که دارای پولک های گرافیتی با سطح رویه نسبتا وسیعی می باشند ، انحلال این نوع گرافیت در آستنیت به سهولت انجام می شود . در حالیکه در مورد چدن با گرافیت کروی ، چون نسبت حجم رویه به حجم کره گرافیت کم می باشد بنابراین مقدار گرافیت کمتری در آستنیت حل میگردد و در نتیجه کاربید های درشت کمتری و مارتنزیت کم کربن تری در منطقه HAZ تشکیل میشود . این مطلب گواه دیگری بر قابلیت بهتر جوش پذیری چدن با گرافیت کروی در مقایسه با سایر انواع چدن ها ست .
برای اجتناب از تمایل منطقه حرارت پذیرفته به ترک خوردن لازم است که قطعه چدنی را در موقع جوشکاری با قوس برقی با انرژی حرارتی کم جوشکاری نمود . زیرا این روش باعث کاهش پهنای منطقه سخت و شکننده کنار فلز جوش می شود . برای غلبه بر سختی و تردی منطقه حرارت پذیرفته اعمال تدابیری نظیر پیش گرمایش و خنک کردن تدریجی قطعه جوشکاری شده ضرورت دارد .
در مورد جوشکاری چدن با قوس برقی دامنه درجه حرارت پیش گرم از درجه حرارت محیط کارگاه تا 300 درجه سانتی گراد توصیه میشود . این حرارت برای جوشکاری با استیلن در محدوده 450-650 درجه سانتی گراد قرار دارد . چدن خاکستری به حرارت پیش گرم بیشتری زیادتری و چدن با گرافیت کروی و چدن چکش خوار به درجه حرارت پیشگرم کمتری نیاز دارند. درجه حرارت پیش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشکاری ، نوع الکترود و مقدار فلز جوشی که باید رسوب داده شود بستگی پیدا میکند .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 11 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله جوشکاری چدن
