فرايند جوشكاري GMAW) Gas metal arc welding)

//فرايند جوشكاري GMAW) Gas metal arc welding)

جوشكاري قوسي فلزي تحت پوشش گاز

نام ديگر اين فرايند جوشكاري با گاز، جوشكاري CO2، MIG/MAG، GMAW هست. اين فرايند عموما به صورت نيمه اتوماتيك بوده ولي گاهي اوقات به صورت تمام اتوماتيك نيز استفاده مي شود. در اين روش حرارت لازم جهت ذوب، از طريق ايجاد قوس الكتريكي بين الكترود كلافي پيوسته و قطعه كار تامين ميگردد. الكترود كلافي علاوه بر ايجاد قوس الكتريكي و توليد حرارت، در درز اتصال ذوب مي شود.

قوس و حوضچه مذاب توسط گاز محافظ كه از طريق تورچ جوشکاری هدايت می‌شود، محافظت می‌شود. گازهاي مورداستفاده در اين فرايند، دو دسته‌گازهای خنثي يا فعال هستند. گاز خنثي مانند هليم و آرگون كه براي جوشكاري فلزات غير آهني كاربرد دارد و گاز فعال از گازهاي دی‌اکسید كربن، مخلوط آرگون و CO2 و مخلوط آرگون اكسيژن براي جوشكاري فلزات آهني استفاده می‌گردند.

طبقه‌بندی الكترودهاي GMAW

gmaw-erطبقه‌بندی الكترودهاي كلافي در روش GMAW براي فولادهاي كربني در استاندارد AWS A5.18 بیان‌شده‌اند.( Electrode Rod) ER بيانگر اين است كه اين نوع فيلر هم به‌عنوان الكترود و هم به‌عنوان سيم جوش در فرایندهای ديگر استفاده می‌گردد.

دو يا سه رقم بعدازآن بيانگر حداقل استحكام كششي فلز جوش بر مبناي Ksi است.

حرف S بيانگر اين است كه الكترود به‌صورت توپر (Solid) است و عدد پس از خط تيره بيانگر تركيب شيميايي الكترود است و معمولاً درصد عناصر اكسيژن زدا از قبيل Si،Mn،Al در الكترود براي جلوگيري از حفرات گازي در جوش جلوگيري می‌کنند.

به دليل اينكه در اين فرايند فلاكس وجود ندارد، نگهداري الكترود در زمان عدم استفاده از اهميت ویژه‌ای دارد.

بهترين روش نگهداري الكترود، در بسته‌بندی‌های پلاستيكي اوليه هست و چنانچه كلاف الكترود از بسته‌بندی اوليه خارج و براي مدت‌زمان طولاني قصد استفاده از آن را نداريم، بايد توسط پوشش مناسبي نگهداري شود.100

منبع قدرت مورداستفاده در فرايند GMAW از نوع ولتاژ ثابت بوده و در اين فرايند عموماً از جريان مستقيم و الكترود مثبت (DCEP) استفاده می‌گردد.

تجهيزات فرايند GMAW

تجهيزات شامل يك منبع قدرت، سيستم تغذيه الكترود، كپسول گاز و تورچ جوشكاري است. وظيفه تورچ، هدايت الكترود و گاز محافظ به محل جوشكاري است. در اين فرايند با افزايش سرعت تغذيه الكترود، شدت‌جریان نيز افزايش می‌یابد. همچنين نرخ ذوب الكترود با شدت‌جریان رابطه مستقيم دارد. همان‌گونه كه قبلاً اشاره شد منبع قدرت از نوع ولتاژ ثابت هست. استفاده از اين منابع قدرت امكان بهره‌گیری از سيستم خودتنظیمی را ميسر می‌سازد. به اين معني كه در اين فرايند با تغيير فاصله تورچ نسبت به قطعه كار طول قوس سریعاً اصلاح‌شده و به مقدار اوليه بازمی‌گردد.

gmaw1

اين نوع فرايند چهار مدل مختلف انتقال فلز با توجه به تنظيمات دستگاه وجود دارد و شامل:
اتصال كوتاه يا قوس كوتاه (Short Circuiting)

اسپري يا پاششي (Spray)

قطره ايي (Globular)

پالسي يا ضرباني (Pulse)

منظور از مدل انتقال فلز، نحوه جدا شدن قطرات مذاب از نوك الكترود و انتقال آن‌ها به حوضچه مذاب است. هرکدام از مدل‌های انتقال فلز مشخصات متفاوتي دارند بطوريكه می‌توان هر يك از آن‌ها را به‌عنوان يك فرايند جوشكاري متفاوت تلقي نمود. همچنين هرکدام مزايا و محدودیت‌های ويژه ايي دارند و جهت كاربردهاي مخصوص مورداستفاده قرار می‌گیرند. مدل انتقال فلز به فاكتورهايي از قبيل ميزان ولتاژ و شدت‌جریان، نوع گاز محافظ مورداستفاده و مشخصات منبع قدرت بستگي دارد.

يكي از وجوه تمايز بين مدل‌های مختلف، اختلاف در ميزان حرارت ورودي به قطعه كار است. قوس اسپري بيشترين حرارت ورودي را ايجاد می‌کند، پس‌ازآن قوس پالس، قوس قطره ايي و درنهایت قوس كوتاه.

بنابراين انتخاب قوس اسپري جهت جوشكاري مقاطع ضخيم با سرعت‌بالا مناسب‌ترین انتخاب است، اگرچه با اين قوس امكان جوشكاري فقط در وضعيت تخت ميسر است.

قوس قطره ايي از ثبات كمتري برخوردار بوده و جرقه و پاشش زيادي دارد. امكان دستيابي به قوس پالسي فقط توسط دستگاه‌هایی كه مجهز به توليد جريان خروجي ضرباني هستند، ميسر است. در اين سيستم، انرژي قوس الكتريكي بين دو سطح شدت‌جریان پاييني و بالايي كه مقادير آن‌ها از روي دستگاه قابل تنظيم است، تغيير می‌کند. اين موضوع سبب كنترل حرارت ورودي می‌شود.

قوس كوتاه كمترين ميزان حرارت ورودي را ايجاد می‌کند، بنابراين مناسب‌ترین مدل انتقال فاز جهت جوشكاري قطعات نازك و گپ‌های زياد حاصل از عمليات مونتاژ نامناسب است.

در قوس كوتاه، قطره مذاب قبل هنگام جدا شدن كامل از نوك الكترود، سطح حوضچه مذاب را لمس می‌کند.

امكان جوشكاري با قوس کوتاه در تمام وضعیت‌ها ميسر است.

هنگام جوشكاري مقاطع ضخيم، به دليل كم بودن ميزان انرژي قوس كوتاه، احتمال بروز ذوب ناقص (L.O.F) زياد است. همان‌طور كه قبلاً گفته شد، گاز محافظ تأثیر بسزايي بر نوع انتقال فلز دارد.

نكته: قوس اسپري فقط هنگامی‌که حداقل ۸۰% آرگون در مخلوط گاز محافظ باشد، ايجاد می‌شود.

علت متداول بودن گاز CO2 در فرايند GMAW جهت فولادهاي كربني، ارزان بودن و نفوذ جوش مطلوب آن است. بااین‌حال استفاده از اين گاز سبب افزايش جرقه و پاشش و اتلاف زمان جهت تميزكاري می‌گردد.

فرايند GMAW به‌طور گسترده ايي جهت جوشكاري فلزات آهني و غير آهني به كار می‌رود. استفاده از گاز محافظ به‌جای فلاكس كه قابليت جذب رطوبت دارد، درصد هيدروژن را در ناحيه جوش و (HAZ (Heat Affected Zone كاهش داده و اين فرايند را به‌عنوان يك فرايند كم هيدروژن مطرح می‌سازد. همچنين به دليل عدم وجود سرباره روي جوش و عدم نياز به تمیزکاری، استفاده از اين فرايند جهت كاربردهاي اتوماتيك و رباتيك مناسب است.

mig-mag welding-gun-copy

با اين فرايند امكان جوشكاري به‌صورت پيوسته و با حداقل نقاط Stop-Start ميسر است. اين موضوع علاوه برافزایش سرعت جوشكاري نقاط ضعيف و معيوب را به حداقل می‌رساند. از مزاياي ديگر اين روش، نرخ رسوب زياد فلز جوش است كه موجب كاهش هزینه‌ها می‌گردد. در اين فرايند به دليل عدم وجود فلاكس ميزان دود تولیدشده در حين جوشكاري در مقايسه با فرایندهای SMAW و FCAW كمتر است. اين موضوع از ديدگاه تهويه محيط جوشكاري حائز اهميت است.

كمتر بودن ميزان دود و عدم وجود سرباره در حين جوشكاري قابليت رؤیت و کنترل حوضچه مذاب را براي جوشكار آسان‌تر می‌سازد.

از محدودیت‌های اين روش، حساس بوده فرايند به وزش باد و انحراف گاز محافظ از محافظت حوضچه مذاب هست.

استفاده از فرايند GMAW در محیط‌های باز توصيه نمی‌گردد.

ميزان گاز محافظ با توجه به حجم حوضچه مذاب و سايز نازل گاز تنظيم می‌شود. دبي گاز بیش‌ازاندازه، سبب ايجاد اغتشاش در جريان گاز می‌گردد و اين اغتشاش سبب وارد شدن گازهای موجود در محيط به حوضچه مذاب شده و منجر به توليد حفرات گازي در فلز جوش می‌شود.

porosty

عيوب متداول اين فرايند شامل: حفرات گازي به دليل آلودگي سطح قطعه يا الكترود، عدم ذوب خصوصاً هنگام جوشكاري با قوس كوتاه روي قطعات ضخيم، پايدار نبودن قوس به دليل معيوب بودن نازل تماس و فنر هدایت‌کننده الكترود.

۱۳۹۶-۳-۵ ۲۱:۳۴:۳۰ +۰۰:۰۰

ثبت ديدگاه

کد امنیتی *