یکی از روش های رایجی که برای اتصال فلزات به یک دیگر از آن استفاده می شود، جوشکاری است. در این فرآیند دو قطعه که از نظر جنس با یک دیگر یکسان هستند، با استفاده از گرما و یا فشار و یا هر دو به یک دیگر جوش می خورند. بعد از تکمیل فرایند، اتصال جوش ها به همان اندازه ای که سایر قطعات قوی و محکم هستند، این قسمت هم خواهد بود. برشکاری هم فرآیندی است که در آن قطعات فلزی مانند میله ها و شمش ها با استفاده از ابزار و گازهای مختلف به قطعات کوچکتر تقسیم می شوند. در این مطلب قصد داریم انواع گازهایی که برای برشکاری و جوشکاری کاربرد دارند را به شما معرفی کنیم و در این زمینه اطلاعات مفیدی در اختیارتان قرار دهیم. با ما همراه باشید.
ویژگی های گازهای جوشکاری و برشکاری:
امروزه شاهد پیشرفت های زیادی در صنعت جوشکاری و برشکاری هستیم. استفاده از گازهای مختلف برای این کار ها را می توان نمونه ای از این پیشرفت ها دانست. امروزه برای برشکاری و جوشکاری از گازهای مختلفی مانند گاز آرگون، گاز هلیوم، گاز اکسیژن، گاز نیتروژن و غیره استفاده می کنند. ما در این مطلب قصد داریم در مورد برخی از ویژگی های این نوع گاز ها با شما صحبت کرده و نکات مهمی را پیرامون این موضوع در اختیارتان قرار دهیم. پس تا پایان با ما همراه باشید.
گازهای جوشکاری چه هستند؟
همانطور که می دانید جوشکاری به معنی اتصال دو قطعه فلزی به یکدیگر است. جوشکاری به دو روش ذوبی و غیر ذوبی انجام می شود. در روش غیر ذوبی بدون این که قطعه ای را با حرارت زیاد ذوب کنند اقدام به اتصال آن ها به یکدیگر می کنند. در این فرایند از روش های مختلفی استفاده می شود. اما در روش ذوبی همانطور که از نامش پیدا است، فلز پایه برای اتصال را با حرارت زیاد به مرحله ذوب می رسانند و سپس اقدام به اتصال قطعه دیگر به آن می کنند. یکی از راه های انجام جوشکاری به روش ذوبی، جوشکاری با گاز است. در ادامه به معرفی برخی از مهم ترین و پرمصرف ترین گاز ها در زمینه جوشکاری خواهیم پرداخت.
گاز اکسیژن:
گاز اکسیژن گازی بدون رنگ و بدون بو است. برای جوشکاری با اکسیژن نیاز به تجهیزاتی مانند سیلندر، مولد گاز، رگلاتور تنظیم فشار و مشعل خواهید داشت. از ویژگی های اکسیژن در جوشکاری می توان به ترکیب شدن آن با همه عناصر شناخته شده اشاره کرد. از طرفی به دلیل این که گاز اکسیژن بسیار راحت تولید می شود، هزینه خیلی کمی برای انجام جوشکاری خواهد داشت.
گاز آرگون:
گاز آرگون نیز از جمله گازهای شناخته شده در صنعت جوشکاری است. این گاز بدون رنگ و بدون بو بوده و غیر قابل احتراق است. به دلیل این که این گاز از هوا سنگین تر است، نیاز به فشار کمتری هم دارد. برای جوشکاری با گاز آرگون نیاز به تجهیزاتی مانند مشعل، الکترود، گاز محافظ و منبع نیرو خواهیم داشت. از این گاز برای جوشکاری فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ، برنج، آلومینیوم، فلزات فعال مانند تیتانیوم، فولاد های کربنی و غیره استفاده می کنند. با استفاده از گاز آرگون جوشکاری با کیفیت تری را می توانید انجام دهید. از طرفی میزان پاشش و پخش جرقه ها در زمان استفاده از گاز آرگون بسیار کمتر از سایر گاز ها است. همچنین در این فرایند دود بسیار کمتری تولید خواهد شد.
گاز هلیوم:
یکی دیگر از گاز های پرمصرف در زمینه جوشکاری، گاز هلیوم است. هلیوم گازی خنثی بوده و تقریبا هفت برابر سنگین تر از هوا است. به همین دلیل نیز دارای شدت بالاتری می باشد که می توان در جوشکاری های سربالا مورد استفاده قرار بگیرد. این گاز غیر قابل احتراق، بدون رنگ و بدون بو است. به دلیل این که گاز هلیوم در هوا وجود ندارد و باید از طریق فشرده سازی و تفکیک عناصر تولید شود، هزینه تولید آن بسیار بالا است. برای کاهش هزینه از ترکیب هلیوم با آرگون در جوشکاری ها استفاده می کنند. از این گاز می توان برای اتصال و جوش انواع مختلفی از فلزات سنگین مثل آلومینیوم، منیزیم، مس و غیره استفاده کرد. از دیگر ویژگی های استفاده از هلیوم در جوشکاری این است که این گاز هیچ خطری برای افراد نداشته و کیفیت جوش بالایی دارد. اما از معایب آن می توان به پاشش بالای جرقه های حاصل از جوش هلیوم در فلزات مختلف اشاره کرد.
گازهای برشکاری چه هستند؟
همانطور که می دانید برشکاری به فرایند تقسیم قطعات مختلف فلزی به قطعات کوچکتر گفته می شود. در برشکاری نیز می توان از گاز های مختلفی استفاده کرد که دارای ویژگی های متفاوتی هستند. اکسیژن یکی از گاز هایی است که در فرایند برشکاری مورد استفاده قرار می گیرد. به طور معمول برای پیش گرم کردن فلزات از این گاز استفاده می شود. معمولا برای انجام برشکاری با کیفیت بالا از گاز نیتروژن استفاده می کنند.
با استفاده از این گاز می توان فلزاتی مانند آلومینیوم های ضد زنگ را برش داد. برای انتخاب بین این دو نوع گاز در برشکاری باید به فاکتور هایی توجه کرد. برای داشتن برشی شیشه ای در کناره های فلز برش خورده، می توانید از اکسیژن استفاده کنید. اما برش با اکسیژن می تواند مانع از رنگ آمیزی با کیفیت فلز شود. برش با نیتروژن طرفداران بیشتری دارد و هیچ کدام از این مشکلات را در مراحل بعدی نخواهید داشت.
نکته مهم در برشکاری این است که هر دو نوع گاز درجه خلوص بالایی داشته باشند تا برشی با کیفیت بالا تولید کنند. همچنین در انتخاب بین نیتروژن و اکسیژن برای برشکاری باید به هزینه آن ها هم توجه کرد. به طور کلی استفاده از اکسیژن می تواند هزینه ها را به شدت کاهش دهد.
انواع گاز جوشکاری:
قبل از این که شما را با انواع گازهای جوشکاری آشنا کنیم باید بگوییم که جوشکاری خود به دو دسته جوشکاری ذوبی و جوشکاری غیر ذوبی تقسیم می شود. در نوع ذوبی فلز پایه را ذوب می کنند و از این مواد مذاب برای اتصال سایر قطعات با استفاده از عملیات جوشکاری استفاده می کنند. اما در نوع غیر ذوبی قطعات بدون این که ذوب شوند به یک دیگر متصل می شوند ؛ جوشکاری ذوبی با استفاده از گاز های مختلفی انجام می شود که این گازها تاثیر زیادی روی جوشکاری و محافظ آن دارند. در ادامه هر یک از آن ها را به طور کامل برای شما توضیح می دهیم.
گاز آرگون:
گاز آرگون یکی از انواع گازهایی است که در فرایند جوشکاری از آن استفاده می شود. این گاز هیچ بو و رنگی ندارد و با اتمسفر اطراف و موادی که در جوش وجود دارند، هیچ واکنش شیمیایی ای انجام نمی دهد و کاملا هم غیر قابل احتراق است. این گاز نسبت به سایر گازها چون از هوا سنگین تر است و می توان آن را با شدت جریان کمتری به جریان درآورد، در کل به فشار کمتری نیاز دارد. تجهیزاتی که برای جوشکاری با گاز آرگون به آیاز خواهید داشت، منبع نیرو، مشعل، الکترود و گاز محافظ است. سیستم های مکانیزه هم امکان دارد کنترل های ولتاژ قوس، نوسان دهنده عرضی قوس و سیستم تغذیه سیم را در برداشته باشند. لازم به ذکر است که این گاز باعث می شود تا واکنشی که از حوضچه مذاب ایجاد می شود به حداقل ممکن برسد. این گاز پتانسیل یونیزاسیون کمتری نسبت به گاز هلیوم دارد؛ از این رو می توان در هنگام برقراری قوس از ولتاژ کمتری استفاده کرد. در نتیجه باعث می شود تا حوضچه جوش از حرارت پایین تری برخوردار شود. به همین دلیل است که آرگون را به عنوان یکی از مناسب ترین گازها برای ورق های نازک می شناسند. جوشکاری با گاز آرگون مزایای زیادی دارد از جمله این که کیفیت جوشکاری بسیار بالا خواهد بود. پاشش جرقه در این نوع گاز بسیار کمتر از گازهای رایج دیگر است و می توان قطعات را با استفاده از فیلر جوشکاری و یا بدون آن جوش زد. در این گازها منبع گرما و فلز پر کننده به صورت مستقل کنترل می شود و دود بسیار کمی از این فرایند تولید خواهد شد. در ضمن در مقایسه با دیگر روش های جوشکاری قوسی، جوشکاری با گاز آرگون گرمای ورودی نسبتا کمتری دارد.
کاربرد گاز آرگون در جوشکاری:
در فرایند جوشکاری با الکترودهای تنگستن و گاز محافظ و همچنین برای جوشکاری فولادهای ضد زنگ، آلومینیوم، فلزات فعال، منیزیم و مس و فولادهای کربنی و آلیاژی از گاز آرگون استفاده می شود. علاوه بر آن در جوشکاری فولادهای کربنی، لوله ها و مخازن هم معمولا از این گاز استفاده می کنند.
گاز هلیوم:
یکی دیگر از گازهایی که در صنعت جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد گاز هلیوم است. این گاز کاملا خنثی است و می توان گفت تقریبا یک هفتم برابر از هوا سنگین تر است. به همین دلیل اگر بخواهید این گاز را از کپسول خود خارج کنید، نیاز به فشار و شدت بیشتری دارید. این گاز هم مانند آرگون غیر قابل احتراق است و رنگ و بویی ندارد.گاز هلیوم را از فشرده کردن هوا و جداسازی عناصر تشکیل دهنده می سازند. اما چون درصد هلیوم تشکیل دهنده هوا کم است، هزینه ای که برای تولید آن صورت می گیرد، بالا است.
کاربرد گاز هلیوم در جوشکاری:
گاز هلیوم چون هدایت حرارتی بالایی دارد، عرض گرده جوش و عمق آن از آرگون بالاتر است اما چون این گاز گران تر است معمولا از مخلوط هلیوم و آرگون با هم استفاده می کنند. به طور معمول این گاز شدت جریان بیشتری نسبت به آرگون دارد، از این رو می توان از آن در زمان هایی از جوشکاری که نیاز به شدت جریان بیشتر است مانند جوشکاری هایی که به صورت سربالا انجام می گیرند، از این گاز استفاده می کنند.
گاز اکسیژن :
از جمله گازهایی که در فرآیند جوشکاری کاربرد دارد، گاز اکسیژن و یا اکسی استیلن است. این گاز به جز با گازهای خنثی، با همه عناصر شناخته شده به راحتی ترکیب می شود و باعث می شود تا عمل احتراق راحت تر صورت گیرد. اگر مقدار کمی از اکسیژن را با گازهای خنثی ترکیب کنید، پایداری قوس آن بهبود پیدا می کند و به دلیل کاهش کشش سطحی آن، باعث می شود تا حوضچه مذاب جوش افزایش پیدا کند.
تجهیزاتی که برای جوشکاری با گاز اکسیژن لازم است شامل سیلندر، رگلاتور تنظیم فشار، مولد گاز و مشعل می باشد. کاربرد رگلاتور در این فرایند برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل است.
گاز هیدروژن :
گاز هیدروژن یکی از سبک ترین گازها در دنیا است. این گاز قابل اشتعال است و ترکیب غلظت های متفاوتی از آن با اکسیژن یا هوا باعث ایجاد انفجار خواهد شد. با افزودن هیدروژن به گازهای خنثی در صنعت جوشکاری می توان میزان حرارت ورودی به فلز پایه را بالا برد. از این گاز در مواردی که به برشکاری هم نیاز باشد استفاده می شود. از آن جایی که ممکن است بسیاری از مواد هایی که در جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند با هیدروژن و آلودگی های ناشی از آن حساس باشند، از این گاز به مقدار بسیار کمی استفاده می شود. اما در کل برای جوشکاری فولادهای ضد زنگ و جوشکاری های پلاسما از این گاز استفاده می شود. از آن جایی که این گاز در حالت اتمی خود یک گاز کاهنده بسیار قوی است می تواند از اکسیداسیون فلز جوش و سوزاندن تند الکترودها جلوگیری کند.
گاز کربن دی اکسید :
همه شما با گاز کربن دی اکسید آشنایی دارید. این گاز همان چیزی است که از بازدم ما تولید می شود و از مواد آلی هم به وجود می آید. کربن دی اکسید در کارگاه های جوشکاری و دیگر مکان های صنعتی کاربرد زیادی دارد. از این گاز در جوشکاری بیشتر به عنوان گاز محافظ استفاده می شود. قیمتی که برای خرید آن باید بپردازید نسبتا ارزان است. اما باید بگوییم جوشی که گاز آرگون برای جوشکاری ایجاد می کند را کربن دی اکسید نمی تواند ایجاد کند و ممکن است در طول فرآیند جوشکاری مشکلاتی همچون جرقه را به وجود آورد. به همین دلیل معمولا این گاز را با سایر گازها ترکیب کرده و از آن استفاده می کنند و کمتر پیش می آید به صورت خالص مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد های این گاز در شکل خالص برای جوشکاری قوسی، جوشکاری فولاد کربنی و محافظ پلاسما است.
انواع گازهای برشکاری:
در فرآیند برشکاری برای اکسیداسیون و افزایش حرارت از گازهای صنعتی استفاده می کنند که در ادامه این مطلب ما در مورد انواع گازهایی که در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد توضیح می دهیم.
گاز اکسیژن :
از ترکیب اکسیژن و گاز های سوختنی مانند استیلن، پروپان و یا متان برای پیش گرم کردن فلز تا دمای اشتعال استفاده می شود که این میزان گرما بسیار کمتر از نقطه ذوب است. سپس یک جت اکسیژن به این ناحیه که از پیش گرم شده هدایت می شود که از طریق این نقطه ایجاد شده می سوزد. فلز مذابی که حاصل می شود توسط جریان اکسیژن با سرعت زیاد خارج شده و برش ایجاد می شود.
در فرایند برش به روش گازهای سوختنی و اکسیژن و برش به روش قوس پلاسما هر دو از اکسیژن استفاده می شود. اما تفاوتی که وجود دارد این است که در روش قوس پلاسما چون حرارت بیشتری تولید می شود، در قطعه کار استفاده خواهد شد. این روش برای برشکاری تمام فلزات قابل استفاده است اما کاربرد اصلی آن، برشکاری فلزات غیر آهنی و فولادهای ضد زنگ است.
گاز نیتروژن :
گاز نیتروژن بیشتر برای برش آلومینیوم های ضد زنگ کاربرد دارد که اگر شما بخواهید به کیفیت عالی دستیابید می توانید از این گاز استفاده کنید. برخلاف اکسیژن، نیتروژن که به عنوان یک گاز محافظ در مواد نورسنج است می تواند روند سوزاندن را به متوقف کند و به لیزر اجازه بخار شدن مواد را بدهد. بنابراین این قدرت است که می تواند سرعت برش را تعیین کند. هر چقدر قدرت بیشتر باشد، سرعت کار هم افزایش می یابد.اگر نمی دانید که بین اکسیژن و نیتروژن کدام یک را باید در فرآیند برشکاری استفاده کنید می توانید معیارهایی همچون سرعت پردازش، عملیات های ثانویه همچون کیفیت لبه مورد نیاز و هزینه عملیات را در نظر بگیرید.