جوشکاری گازی

جوشکاری گازی

جوشکاری گازی (Gas Welding) فرآیندی است که در اثر احتراق سوخت گازی و گاهی بنزین با اکسیژن، شعله ای در نوک مشعل جوشکاری ایجاد شده و با استفاده از حرارت ناشی از آن، فلز پایه و فلز پرکننده ذوب می شوند. شعله در این فرآیند از دو بخش مخروط داخلی و پوشش حفاظتی تشکیل می شود. چنانچه از گاز استیلن به عنوان سوخت گازی استفاده شود، فرآیند جوشکاری اکسی استیلن (Oxy Acetylene Welding : OAW) نامیده می شود.

ممکن است از فلاکس برای اکسیدزدایی و تمیز کردن سطوح فلزاتی که قرار است بهم جوش داده شوند، استفاده شود. فلزاتی که معمولاً از این طریق جوشکاری می شوند، فولاد های ساده کربنی و فولادهای کم آلیاژی هستند. این فرآیند بسیار ساده بوده و حفاظت ناحیه جوش از طریق گاز صورت می گیرد که البته چندان هم موثر نیست.

احتراق در جوشکاری گازی

واکنش احتراق در شعله در دو مرحله صورت می گیرد که گرمای ناشی از آن تأمین کننده حرارت مورد نیاز برای جوشکاری گازی است.

ویژگی های فرآیند جوشکاری گازی

• درجه حرارت شعله: با توجه به سوخت گازی تعیین می شود.
• گاز استیلن بیشترین درجه حرارت شعله (3087 درجه سانتیگراد) را ایجاد می کند.
• سوختن گاز هیدروژن منجر به افزایش درجه حرارت شعله تا 2660 درجه سانتیگراد می گردد.
• گرمای محتوی واکنش: شامل گرمای ناشی از احتراق مرحله اول و دوم.
• حداقل واکنش شعله با فلز پایه و فلز پرکننده: در صورت استفاده از شعله خنثی.
• معمولاً از هوا برای انجام واکنش استفاده نمی شود. زیرا نیتروژن موجود درآن حرارت را جذب کرده و منجر به کاهش گرمای محتوی فرآیند می گردد.

انواع شعله در جوشکاری گازی

نسبت مولی یا نسبت حجمی گاز C₂H₂ به گاز O₂، احیایی، خنثی یا اکسید کننده بودن شعله را تعیین می کند.

• C₂H₂ / O₂ = 1  : شعله خنثی

مخروط داخلی منطقه ای است که احتراق اولیه و واکنش شیمیایی بین اکسیژن و استیلن در آنجا اتفاق می افتد.

گرمای این مرحله، در حدود دو سوم گرمای کل فرآیند را تأمین می کند. بنابراین گرمای ناشی از مرحله دوم احتراق، یک سوم کل گرمای تولیدی است. ناحیه ای که احتراق ثانویه یا همان مرحله دوم در آن رخ می دهد، حلقه خارجی یا پوشش حفاظتی نامیده می شود. می توان از شعله خنثی برای جوشکاری گازی اکثر فلزات استفاده کرد.   

• C₂H₂ / O₂ ˃ 1  : شعله احیایی یا کربوره کننده

به دلیل کم بودن مقدار اکسیژن در برابر استیلن، احتراق استیلن به طور کامل انجام نمی شود. بنابراین، یک شعله مایل به سبز، بین ناحیه مخروطی داخلی و پوشش حفاظتی ایجاد می شود که مشخص کننده احیایی بودن شعله می باشد. این شعله برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم مناسب است، زیرا آلومینیوم به راحتی اکسید می شود. همچنین بمنظور جوشکاری گازی فولادهای پر کربن، از شعله احیایی استفاده می شود. این امر به دلیل آن است که در صورت زیاد بودن مقدار اکسیژن، کربن موجود در فولاد اکسید شده و گاز CO تولید می شود. گاز CO منجر به تولید تخلخل در فلز جوشکاری شده می گردد.

• C₂H₂ / O₂ ˂ 1  : شعله اکسید کننده

مشخصه اصلی در تشخیص اکسید کننده بودن شعله، مخروط داخلی کوتاه و سفید رنگ است. از این شعله برای جوشکاری برنج استفاده می گردد. زیرا اکسید مس ایجاد شده، سطح حوضچه جوش را پوشش داده و مانع از تبخیر فلز روی می گردد. عموماً این نوع شعله با صدا همراه بوده و از آن برای جوشکاری استفاده نمی شود. بلکه بیشتر برای برش ورق های با ضخامت کم کاربرد دارد.

مزایا و محدودیت های جوشکاری گازی

مزایا:

• تجهیزات ساده، قابل حمل و ارزان قیمت

معایب و محدودیت ها:

• به دلیل محدودیت در توان این فرآیند، سرعت جوشکاری پایین است.
• گرمای کل ورودی به واحد طول فلز، بالاست. بنابراین ناحیه متأثر از حرارت بزرگی ایجاد می شود.
• اعوجاج در فلز جوش شده به دلیل بزرگ بودن ناحیه متأثر از حرارت شدید است.
• این روش برای جوشکاری فلزات فعالی همچون تیتانیوم و زیرکونیوم به دلیل محدودیت در توان فرآیند، استفاده نمی شود.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

ASM Handbook Volume 06: Welding, Brazing, and Soldering

Sindo Kou, Welding Metallurgy, A John Wiley & Sons Inc Publication, Ed 2

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است