خانه/آموزش و دانلود/مقالات عرشه فولادی/ جوشکاری پلاسما

از سال 1964 که مقدمه ای برای صنعت جوشکاری بود، جوشکاری پلاسما براساس مزایای اصلی، کنترل و دقت با تولید جوش هایی با کیفیت بالا با استفاده از الکترودهای بادوام در کارهایی با حجم زیاد توسعه یافت. جوشکاری پلاسما یکی از روش‌های جوشکاری است که در آن با کاربرد گازهای خنثی درجه حرارت به بالای ۲۰۰۰۰ هزار درجه سانتیگراد می‌رسد و انرژی قوس بسیار متمرکز تر و پایدار تر از روش جوشکاری با گاز محافظ و الکترود تنگستنی TIG است.

پلاسما به معنی گاز یونیزه شده می‌باشد. به دلیل اینکه این گاز در این درجه حرارت و حالت ازقانون گازها پیروی نمی‌کند، حالت چهارم وجود ماده به آن گفته می‌شود (جامد، مایع، گاز، پلاسما) چنانچه هوا یا گاز در قوس الکتریکی شرایط گذار به حالت پلاسما را بیابد قوس مربوط دارای انرژی حرارتی بسیار زیادی خواهد شد.
اکنون از پلاسما برای جوشکاری هر چیزی استفاده می شود: از وسایل جراحی و آشپزخانه از طریق صنایع غذایی گرفته تا تعمیر پره های موتور جت. در واقع پلاسما گازی است که در دمای خیلی زیاد، گرم و یونیزه شده به طوری که هادی جریان الکتریکی می شود.

فرایند جوشکاری قوسی پلاسما شبیه GTAW (جوشکاری باالکترود تنگستنی به همراه گازمحافظ) است که ازپلاسما برای انتقال جریان الکتریکی لازم برای ایجاد قوس به قطعه کار استفاده می شود. قطعه کار براثر گرمای شدید قوس، گداخته و ذوب می شود. انواع فلزاتی که می توانند توسط پلاسما جوش داده شوند عبارتند از: فولاد ضد زنگ، فلزات دیرگداز و دیگرفولادها: تیتانیم، تانتالیم، مس، برنج، طلا، نقره، آلیاژی از آهن و نیکل وکبالت (kovar)و Inconel وzircalloy

قوس جوشکاری TIG/GTAW و پلاسما 

در مشعل جوشکاری پلاسما الکترود تنگستنی در یک نازل مسی که در نوک آن دریچه ی کوچکی وجود دارد، قرار می گیرد. شعله قوس ابتدا میان مشعل الکترود و نوک نازل به وجود می آید وسپس قوس ایجاد شده به قطعه کار منتقل می شود. گاز پلاسما و قوس دریک مسیر با یک منفذ محدود شده باهم برخورد می کنند و مشعل یک گرمای فشرده و متمرکز با دمای بالا به قسمت کوچکی اعمال می کند. با این فرایند تجهیزات جوش پلاسما کارایی بالایی دارد که قادر است جوش هایی باکیفیت خیلی خوبی تولید کند. در جوشکاری موادی که در زمانی که گرم می شوند تمایل به خروج گاز دارند، الکترودهایی که محافظت می شوند کمتر در معرض آلودگی و فساد قرار می گیرند. این امر باعث طولانی تر شدن عمر الکترود و افزایش زمان نگهداری الکترود می گردد. (معمولاً 1/8 ساعت) گاز پلاسما معمولاً از گاز آرگون است و مشعل نیز از گاز دومی (آرگون، آرگون/هیدروژن ویا هلیم) برای کمک در محافظت حوضچه جوش استفاده می کند تا اکسیداسیون را کاهش دهد. سوراخ نازل با در نظر گرفتن اندازه مهره جوش انتخاب می شود تا قطر و ضخامت قوس بر اساس آن کنترل شود.

شکل و طول قوس و توزیع حرارت پلاسما، فاصله بحرانی گریز جوش را نسبت به حالتGTAW کمتر می کند. تقریباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتیک ولتاژ (AVC) نیازی نیست. پایداری بالای قوس در طی جوشکاری از وزش و انحراف قوس می کاهد و اپراتور را قادر می سازد از وسایل شروع کننده قوس در نزدیکی ومجاورت محل اتصال جوش برای نفوذ بهتر حرارت استفاده نماید.چگالی انرژی قوس در پلاسما در حدود 3 برابر انرژی قوسGTAW است که از شکستگی و تغییر شکل جوش می کاهد که این امر باعث ریزدانه شدن جوش و افزایش سرعت جوشکاری می شود. این جوش در کمتراز 0.005 ثانیه کامل می شود.

جریان اولیه کمتر از 1 آمپر می تواند دقت جوشکاری اجزای کوچک و کنترل بهتر جوش را در جوشکاری لبه ای شیب دار را در بر داشته باشد. در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترین صدا را تولید می کند و پلاسما می تواند از تجهیزات کنترل عددی (NC) بدون دخالت الکتریکی استفاده کند. این امر همچنین در درز گیری با جوش اجزای الکترونیکی بر خلاف فرایندGTAW که با دخالت الکتریکی ممکن است آسیب هایی به اجزای حساس الکترونیکی درونی وارد کند، استفاده می شود. منبع پلاسما دامنه وسیعی از فرکانس برای کاربردهای پالسی در اختیار ما قرار می دهد که گاهی اوقات این فرکانس ها به بالاتر از10Khz می رسد.

جوشکاری پلاسما کاربردهای فراوان و گوناگونی دارد. به طور کلی برش و تعمیر قالب ها در صنعت با استفاده از پلاسما در حال رشد است. منبع قدرت میکرو قوس این توانایی را دارد که قوسی با جریان پایین ایجاد کند و راهی مؤثر برای تعمیر وشکاف های کم و جزیی و گودی های ناشی از استفاده نادرست و فرسودگی و تعمیر اصولی و عملیات حرارتی داشته باشد.

در مواجه با گوشه های درونی شکاف ها، الکترود تنگستنی GTAW/TIG می تواند انجام فرایند جوش را بهتر کند.در جوشکاری تسمه ها توسط پلاسما انتقال قوس به قطعه کار با کار کردن بر روی لبه های اتصال به طور پیوسته صورت می گیرد. در کاربرد های اتوماتیک در جوش های طویل و بلند نیازی به کنترل فاصله نیست و این فرآیند نیازکمتری به تعمیر اجزای مشعل دارد. تیوب و لوله از نورد تیوب و به وسیله رول های فرم دهنده مواد و جوشکاری لبه ای در محل جوش تولید می شوند. کارایی و بازده نورد تیوب به سرعت جوشکاری و مجموع زمان های صرف شده در جوشکاری بستگی دارد. جوشکاری پلاسما ویژگی های مهم و سودمندی دارد. برای مثال: افزایش سرعت جوشکاری تیوب، جوش هایی با کیفیت مناسب به خاطر پایداری و ثبات قوس و افزایش عمر نوک الکترود را می توان نام برد.

لیست تجهیزات مورد نیاز :

• منبع قدرت
• plasma consol گاهی به صورت درونی یا بیرونی
• دستگاه گردش آب به صورت درونی یا بیرونی
• مشعل جوشکاری پلاسما
• مجموعه لوازم فرعی مشعل (نوک ها، سرامیک ها، گیره، دستگاه اندازه نصب الکترود)

ویژگی ها:

• حفاظت الکترود که زمان استفاده از آن را طولانی تر می کند.
• قابلیت جوشکاری با آمپراژ پایین (پایین تر از 0.05)
• پایداری و یکنواختی قوس وشروعآرامآن جوش های مستحکمی تولید می کند.
• پایداری قوس در هنگام شروع و آمپراژ پایین جوشکاری
• حداقل صدای منتشره، صدای زیاد فقط در هنگام شعله اولیه قوس ونه در تمام جوش ها
• امکان بالا بردن سرعت جوشکاری و این که چگالی انرژی قوس به 3 برابر چگالی انرژی فرایند GTAW می رسد.
• زمان جوشکاری به کمتر از 0.005 ثانیه می رسد.
• چگالی انرژی از H .A .Z می کاهد و کیفیت جوش را افزایش می دهد.
• طول قوس، شکل و حتی توزیع حرارت آن از ویژگی های مهم آن است.
• قطر و ضخامت قوس از طریق سوراخ نازل انتخاب می شود.

مزایا:
دقت: معمولاً دقت جوش پلاسما نسبت به جوش های معمولی TIG بیشتر است. (به خاطر داشته باشید که افزایشمنبع قدرت می تواند قوسی متفاوت با قوس TIG به وجود آورد.) پلاسما مزایای زیر را نسبت به جوشهای TIG متداول ارائه می دهد: پایداری وتمرکز قوس،دامنه وسیع تغییر طول قوس (TIG ± 5%, plasma ± 15%)

جوشکاری قطعات کوچک: قابلیت استفاده از آمپراژ پایین (در بسیاری از منابع قدرت شدت جریان تا0.1 A پایین آورده می شود، پایداری قوس در شدت جریان های پایین، انتقال آرام وآهسته (شروع قوس) بدون ایجاد صدای زیاد، امکان کاهش زمان جوشکاری (برای خال جوش ها، تیوب ها،guid wire و…)

تولید بالای جوشکاری: در این فرایند از الکترود های با دوام می توان مدت زمان بیشتری نسبت به TIG وقبل از اینکه فاسد شوند، استفاده کرد. درکل فرایند جوشکاری، تمام مزایای منحصر بفرد پلاسما قابل مشاهده است .

کاربرد ها:

جوشکاری قطعات کوچک: در فرایند پلاسما، قوس می تواند آهسته و آرام و در عین حال ثابت وپیوسته در نوک سیم ها یا دیگر اجزای کوچک شروع شود و دوره زمانی دوباره کاری جوش را بسیار کوتاه کند. این خصوصیت در زمان جوشکاری اجزایی مانند: سوزن ها، سیم ها، فیلامان های لامپ ها، ترموکوپل ها، میله و ستون ها وحتی ابزارهای جراحی سودمند است.

اتصال محکم قطعات: ابزارهای طبی و الکترونیکی اغلب به طور محکمی از طریق جوشکاری متصل می شوند. فرایند پلاسما این توانایی را دارد که Heat in put را کاهش دهد، قطعات حساس وظریف ونزدیک به هم را جوش دهد، قوس را بدون ایجاد صدای الکتریکی ایجاد کند،(صدای زیاد می تواند باعث آسیب های درونی الکتریکی شود)، پلاسما در سنسورهای فشاری و الکتریکی، اجزای الکترونیکی، موتورها، باتری ها، تیوب های کوچک، در اتصالات/لبه دار کردن، سوپاپ ها، تجهیزات لبنیاتی، میکروسوئیچ ها و غیره کاربرد دارد.

ابزار برش و تعمیر قالب ها: در حالی که صنعت تعمیر در تلاش است که به شرکت هایی که می خواهند از اجزایی که دارای شکاف های باریک و فرورفتگی های ناشی ازاستفاده نادرست و فرسودگی، دوباره استفاده کند کمک نماید، منبع قدرت میکرو قوس جدید این توانایی را دارد که قوسی آرام با جریان پایین ایجاد کند و راهی مؤثر برای تعمیرات اصولی وعملیات حرارتی داشته باشد. از فرایند میکرو TIG و هم از میکرو پلاسما به عنوان ابزارهای برشی و تعمیر قالب ها استفاده می شود. برای لبه های بیرونی، قوس در فرایند پلاسما پایداری بیشتری دارد و مستلزم داشتن مهارت زیادی در کنترل حوضچه مذاب نیست. در هنگام مواجه شدن با گوشه های درونی و شکاف ها، الکترود تنگستنی فرایند GTAW/TIG می تواند دسترسی به آن ها را راحت تر کند.

جوشکاری تسمه های فلزی: فرایند پلاسما این امکان را فراهم می کند که انتقال قوس بین قطعه کار و با کار کردن در لبه های اتصال جوش ثابت و پایدار باشد. در کاربرد های اتوماتیک، کنترل طول قوس در جوش های بلند ضروری نیست و نیاز کمتری به تعمیر و نگهداری اجزای مشعل دارد. این فرایند مخصوصاً در کارهایی با حجم بالا و در جایی که مواد گازهایی به هوا منتشر می کنند و دارای سطوح آلوده هستند مناسب است.

جوشکاری نورد تیوب: تیوب ها و لوله ها از نورد تیوب وبا گرفتن تسمه های پیوسته و نزدیک کردن لبه های آن تا در محل جوش به هم برخورد کنند تولید می شوند. در این نقطه فرایند جوشکاری ذوبی و گداختن لبه های تیوب انجام می شود. بازده و کارایی نورد تیوب به سرعت و مجموع زمان های صرف شده در جوشکاری بستگی دارد.

در زمان ساخت نوردها همیشه میزان خاصی از آهن قراضه تولید می شود. بنابراین از مهمترین موضوعات برای کاربران نورد تیوب این موارد می باشد: حداکثر سرعت قابل حصول در جوشکاری نورد تیوب، کیفیت واستحکام مناسب جوش به خاطر پایداری قوس، حداکثر زمان عمر نوک الکترود جوشکاری، تعدادی از نوردهای تیوب در جوشکاری پلاسما به منظور بدست آوردن توأماً افزایش سرعت جوشکاری و بهتر کردن نفوذ جوش و افزایش عمر الکترود به کار گرفته می شوند.

دانلود مقاله جوشکاری پلاسما