یراکشوج یاهدنیآرف رب یاهمدقمdl.iran-mavad.com/pdf94/introduction to...
TRANSCRIPT
-
ای بر فرآیندهای جوشکاری مقدمهتحت پوشش گاز محافظ
(Introduction to Gas Shielded Arc Welding)
دکتر رنجبر: استادمصطفی مقیمی، محمد سپهوند: تهیه کنندگان
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
اهمیت پروسه های جوشکاری تحت گاز محافظی بر افزایش مصرف روش های مبتنی بر محافظت با گاز نسبت به روش های مبتن
1992سال منتهی به 20محافظت با سرباره در
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
انواع پروسه های رایج با محافظت گاز
جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز(GTAW) جوشکاری قوس فلزی تحت پوشش گاز(GMAW) جوشکاری توپودری(FCAW) جوشکاری قوس پالسما(PAW) جوشکاری الکتروگاز(EGW)
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز(Gas Tungsten Arc Welding)
وسیقجوشکاریفرآیندیکگازپوششتحتتنگستنقوستنگستنیالکترودیکبینشدهایجادقوسازکهاست
اضافهبدونیاباوبردهبهرهجوشحوضچهوغیرمصرفی.شودمیانجامپرکنندهفلزنمودن
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
GTAWشماتیک فرآیند
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاری قوس فلزی تحت پوشش گاز(Gas Metal Arc Welding)
استقوسیجوشکاریفرآیندیکگازپوششتحتفلزیقوسحاملهکپیوستهپرکنندهفلزیکبینشدهایجادقوسازکه
راپرکنندهفلزوبردهبهرهجوشحوضچهواستجریان.دهدمیرسوبمحلدرمستقیماً
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
GMAWشماتیک فرآیند
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاری توپودری(Flux Cored Arc Welding)
یجاداقوسازکهاستقوسیجوشکاریفرآیندیکتوپودریجوشکاریچهحوضواستجریانحاملکهپیوستهپرکنندهفلزیکبینشده
جوشسیمدرموجودفالکسطریقازمحافظت.بردمیبهرهجوش.شودمیانجاممحافظگازکمکبدونیاباوایلوله
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
FCAWشماتیک فرآیند
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاری قوس پالسما(Plasma Arc Welding)
ستاگازپوششتحتقوسیجوشکاریروشیکپالسماقوسوودالکترمیانشدهتولیدمتمرکزبسیارقوسطریقازکه
Transferredیاانتقالیقوس)کارقطعه arc)میانیاوNonیاغیرانتقالیقوس)نازلدیوارهوالکترود transferred
arc)همانندالکترود.نمایدمیذوبراکارقطعهGTAWزهیونیوداغخنثیگازطریقازمحافظتوبودهغیرمصرفی
.شودمیانجامکمکیمحافظگازنیزوشده
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
PAWشماتیک فرآیند
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
PAWتفاوت قوس انتقالی و غیر انتقالی در
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاری الکتروگاز(Electro Gas Welding)
استازگپوششتحتقوسیجوشکاریفرآیندیکالکتروگازحاملهکپیوستهپرکنندهفلزیکبینشدهایجادقوسازکه
راپرکنندهفلزوبردهبهرهجوشحوضچهواستجریانعمودیحالتدرفرآینداین.دهدمیرسوبمحلدرمستقیماً
(Vertical Position)عنوانبهکفشکدوازوشدهانجام.نمایدمیاستفاده(Backing)بندپشت
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
EGWنمای سه بعدی فرآیند
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
EGWشماتیک فرآیند
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
EGWخصوصیات اصلی فرآیند
متریمیلی75تا25هایورقجهتمناسبیعنیرقیبفرآیندبهنسبتجوشکاریباالیسرعتESWبهنسبتترپائینورودیحرارتESWبهبودنتیجهدرو
مکانیکیخواصصورتبهتنها)جوشکاریوضعیتدرمحدودیتVertical
Uphill)یرچشمگکاهشنتیجهدروسازیپخبهنیازعدمباال،سرعت
پرکنندهفلزمصرف
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
گازهای محافظ
اصلیوظیفه:وجوشسیموالکترودگرمنوکجوش،حوضچهبااتمسفرتماسازجلوگیری
یدها،اکستشکیلباصورتاینغیردر.باالدمایدرشدهمنجمدجوشفلزنیزانیکیمکخواصکربن،مونواکسیدوکربناکسیددیچونگازهاییونیتریدها
.داشتخواهدوجودتخلخلوآخالایجاداحتمالوکردهافتجانبیتاثیرات:
تاثیر روی مشخصات قوس تاثیر روی مود انتقال فلز درGMAWتاثیر روی نفوذ و شکل گرده جوش تاثیر روی فرآیند تمیزکاری قوس(Arc Cleaning)تاثیر روی تمایل به ایجاد بریدگی کناره جوشتاثیر روی سرعت جوشکاری قابل حصول
وظایف و اثرات گازهای محافظ
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
خواص اصلی گازها
پتانسیل یونیزاسیون(Ionization Potential) هدایت حرارتی(Thermal Conductivity) واکنش پذیری(Reactivity) تجزیه و ترکیب مجدد(Dissociation and Recombination) کشش سطحی(Surface Tension) چگالی گاز(Gas Density) نقطه شبنم(Dew Point ) خلوص گاز(Gas Purity)
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
پتانسیل یونیزاسیون(Ionization Potential)
کینمودنجدابرایالزمانرژیمقداریونیزاسیونپتانسیلمثبتیونیکبهآنتبدیلوگازیاتمیکازالکترون
ازگیک(دانسیته)مولکولیجرمباخاصیتاین.باشدمیدرسقوولتاژیونیزاسیونانرژیافزایشبا.داردعکسنسبت
رارتحنتیجهدرویافتهافزایشثابتقوسطولوجریانیک.رودمیباالورودی
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
تاثیر نوع گاز روی ولتاژ قوس در یک جریان و طول قوس ثابت
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
GTAWتاثیر نوع گاز محافظ بر شکل جوش در
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
GMAWتاثیر نوع گاز محافظ بر شکل جوش در
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
هدایت حرارتی(Thermal Conductivity)
حرارتانتقالجهتگازآنقدرتگاز،یکحرارتیهدایت،پایینحرارتیهدایتباگاز.دهدمینشانراقوسازناشینکخبیرونیسطحومرکزدرداغباریکمنطقهیکباقوسیبایقوسباالحرارتیهدایتباگازکهحالیدر.نمایدمیایجاد.نمودخواهدتولیدراسطحبهمرکزازتدریجیدمایتغییر
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
تاثیر توزیع حرارت قوس روی عرض و عمق جوش
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
واکنش پذیری(Reactivity)
وشجوحوضچهباواکنشایجاددرمحافظگازتواناییوتمایلذیریپواکنشعنوانذیلاحتمالی،واکنشنوعوچگونگینیز
خنثی،دستهچهاربهگازهاخصوصایندر.شودمیبررسی.وندشمیتقسیمواکنشبدونوکنندهاحیاکننده،اکسید
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
تجزیه و ترکیب مجدد(Dissociation and Recombination)
وژنهیدرواکسیژنکربن،اکسیددیماننداتمیچندگازهایسطحبهبرخوردازپسوشدهتجزیهقوسداغستوندر
وکنندمیآزادحرارتوشدهترکیبمجدداًکارقطعهسردتر.برندمیباالراقطعهبهورودیحرارت
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
کشش سطحی(Surface Tension)
رویجوشحوضچهومحافظگازبینموجودسطحیکششبهراگردهشکلبیشتر،کشش.گذاردمیتاثیرگردهشکلکششباآرگونگازمثالبرای.بردمیپیشتحدبسمت
بهمنجررودمیکاربهخالصصورتبهوقتیباالسطحیوشجکناربریدگیاحتمالرفتنباالوویسکوزیتهافزایش
راحسطترکنندگیعملگازاینبهاکسیژنافزودن.شودمی.کندمیاصالحرامربوطهعیبوبردهباال
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
چگالی گاز(Gas Density)
ارددآنمولکولیوزنبامستقیمنسبتکهگازیکچگالیالزمریانجنرخرویبریونیزاسیونپتانسیلرویتاثیربرعالوهگازکیچگالیباالرفتنبا.گذاردمیتاثیرنیزمحافظتبرایوتختهایوضعیتدرمحافظتبراینیازموردجریاننرخ
.یابدمیکاهشافقی
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
گازکیبرایمشخص،فشاریکدرکهاستدماییشبنمنقطهبهشروعبخاردماآندرمشخص،آببخارمقداربامشخص
دباشباالترگازدرموجودرطوبتمقدارهرچه.کندمیمیعانطوبترمقدارحداکثراستانداردها.یابدمیافزایششبنمنقطه
.کنندمیمشخصراشبنمدمایحداکثرنتیجهدرو
نقطه شبنم(Dew Point )
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
کربننسبت نقطه شبنم با مقدار رطوبت در گاز دی اکسید
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
بهظمحافگازتولیدبرایکهمختلفیهایپروسهبهتوجهباگازدر(Impurity)ناخالصیمقداریهمیشهرودمیکار
راخلوصازحداقلیپروسههربرایاستانداردهاکهداردوجوددرجهومادهنوعبهتوجهبامقداراینکهنمودهمشخص.رودباالتواندمیآنپذیریواکنش
خلوص گاز(Gas Purity)
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
خواص اصلی گازها
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
انواع گازهای محافظ
آرگونهلیمدی اکسید کربناکسیژنهیدروژننیتروژن
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
آرگونآیدمیدستبههواازکهاتمیتکخنثیگازقیافوتختهایموقعیتبرایمناسبجریاننرخنظراز:باالچگالیانگشتیجوششکل(Finger Type Penetration)(حرارتیهدایت
(پایینکندمیتقویتراقوسکنندگیتمیزخاصیتبیشتردسترسیوهلیمبهنسبتترپایینقیمتدستیجوشکاریبرایمناسب)هلیمازبهترقوسپایداریوشروع)نازکهایورقبرایمناسبجهتاینازوکمترولتاژ
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
هلیمآیدمیدستبهطبیعیگازازکهاتمیتکخنثیگازیباالوعمودیهایموقعیتبرایمناسبجریاننرخنظراز:کمچگالی
سرتختموقعیتدر(Flat)2محافظتبرایجریاننرخآرگونبرابر3تا
داردنیازباالحرارتیهدایت)عمیقوعریضوار،سهمی:جوششکل)حرارتنتیجهدروبیشترولتاژمشخصجریانوقوسطولیکدر
تانسیلپوکمترمولکولیجرم)کندمیتولیدقوسدربیشتریورودی(بیشتریونیزاسیون
هدایتباموادوضخیمهایورقماشینی،جوشکاریبرایمناسبباالحرارتی
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
مشخصه جریان ـ ولتاژ قوس در آرگون و هلیم
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
دی اکسید کربندرکهاتمیچندکنندهاکسیدفعالگازMAGشودمیاستفادهشوداستفادهمحافظگازعنوانبهتواندمیمخلوطیاتنهاییبهدرGMAWمودبرایتنهاییبهSprayدرتنها)شودنمیاستفاده
Short CircuitیاوGlobularمدفونقوسحالتدر)خنثیگازهایبهنسبتترپایینقیمتآرگونخواصاصالح)دهدمیافزایشراورودیحرارتمجددترکیبوتجزیهبا)دهدمیافزایشراپاشششودمیجوشکناربریدگیبهتمایلکاهشباعثآنازدرصد25تا2افزودنآوردمیپدیدشکلگالبیجوشآرگونبهنمودناضافهبا(Pear Shaped)انتقالجریانافزایشموجبدرصد25تا(Transition Current)کاهشو
شودمیGMAWدرنفوذافزایشوپایداری
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
اثر اضافه نمودن دی اکسید کربن در شکل جوش
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
اکسیژن
درکهاتمیچندکنندهاکسیدفعالگازMAGشودمیاستفادهظیرنآلیاژیعناصرمقداراکسیدایجادضمنوشدهترکیبعناصربا
دهدمیکاهشراسیلیسیمومنگنزونآرگگازدرراجوشکنارهبریدگیمشکلسطحیکششکاهشبا
(فوالدهابرایدرصد5تا1)دهدمیافزایشراسیالیتوکردهتصحیحدهدمیکاهشراانتقالیجریانمقدارکربناکسیددیبرعکس
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
هیدروژناتمیچندکنندهاحیافعالگازفراهمراجوشکاریدرباالترسرعتامکانوبردهباالراقوسولتاژ
جوشکاریدردرصد5تاوماشینیجوشدردرصد15تا)نمایدمی(دستی
خوردگیوتردیباعثتواندمیباالاستحکامفوالدهایدرHICگردددهدمیافزایشراتخلخلآنحدازبیشنمودناضافهًجوشکاریدرعمدتاTIG،MIG،PAWازجزئیعنوانبهنیزو
Backing GasداردکاربردهایشیتتیوبیانازکهایورقدرکاربردعمدهSSآلیاژهاییاو
مسـنیکلآلیاژهاییانیکلپایه
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
نیتروژن
اتمیچندفعالتقریباًگازودادهواکنش(فوالدعمدتاً)مذابحوضچهباتواندمیباالدمایدر
نمایدنیتریدتولیدهکمسمانندفلزیجوشکاریدرتواندمیودادهافزایشراقوسولتاژ
انچندامروزهحالتاینکههرچند.رودکاربهداردباالییحرارتانتقالنیستمرسوم
یاوبرشکاریبرایکاربردعمدهBacking Gasهیدروژنباترکیبدر
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
GMAWگازهای محافظ مناسب برای (Spray Transfer)
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
GMAWگازهای محافظ مناسب برای (Short Circuiting Transfer)
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
گاز جهت محافظت سمت پشتی قطعه(Backing Gas)
استفادهعلت:ازبعداسپاولینوریشهپاسجوشکاریهنگامدرتیتانیومنظیرفعالفلزاتدر
وجوداتمسفرباواکنشامکامکهاستقدریبهپشتیسمتدرحرارتآن،backing)پشتیگازازبایستمینتیجهدر.دارد gas)نموداستفاده.
استفادهموردگازهای:هیدروژنباترکیبدرنیتروژنگازوموادتمامبرایآرگونوهلیمگازهای
آلیاژهایومسآستنیتی،نزنزنگفوالدهایبرای(درصد4ازکمترترجیحاً).شونداستفادهتوانندمیآن
اعمالنحوه:گازپشتیمحیطحجمبرابر4حدوداًدقیقهبرلیتر25تا10بینسرعتیبا
شارفیکتنهاتایافتهکاهشتدریجبهجریانسپسو(Purging)شوددمیدهیناولوریشهپاسجوشکاریازبعد.باشدداشتهوجودمنطقهدراندکمثبت.شودمتوقفتواندمیفرآیندپرکنپاس
اینرغیدر.ننمایدایجاداضافیفشارتاباشدایگونهبهبایدگازخروج:نکتهRootنظیرعیبییاومذابجوششبهمنجرصورت Concavityشدخواهد.
درودمیدهپایینازگازهاایننیتروژنوآرگونباالیچگالیبهتوجهباهمچنین www.iran-mavad.com.شوندخارجباالازدیگرسمت
مرجع علمى مهندسى مواد
-
با توجه به حجم محیطPurgingزمان مناسب برای
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
Backingگازهای پیشنهادی برای
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
Backing Gasنمونه هایی از تجهیزات
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
Backing Gasنمونه هایی از تجهیزات
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
Backing Gasنمونه هایی از تجهیزات
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاری در محفظه(Chamber)
استهتربزیرکونیموتیتانیومنظیرفعالبسیارفلزاتخصوصدرستاشدهپرخنثیگازباکهبستهمحفظهیکدرجوشکاریکه
.شودانجاموتجهیزاتدادنقرارازپسکهاستترتیباینبهپروسهاجرای
هبمناسبزماندروسرعتباخنثیگازمحفظه،داخلکارقطعههوا،کاملخروجازاطمینانازپسوشدهدمیدهآنداخل
.شودانجامجوشکاریازگومحافظگازبرعالوهمحفظه،ازاستفادهامکانعدمصورتدر
Trailingبایستمیپشتی Gasشوداستفادهنیز.
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاریChamberنمونه هایی از
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاریChamberنمونه هایی از
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاریChamberنمونه هایی از
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
جوشکاریChamberنمونه هایی از
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
Trailing Gasنمونه هایی از تجهیزات مورد استفاده برای ایجاد
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
استانداردهای مرسوم برای گازهای محافظآمریکاییاستانداردANSI / AWS A5.32عنوانتحت
“Specification for welding shielding gases”
اروپاییاستانداردEN عنوانتحت439
“Welding consumables. Shielding gases for arc welding and cutting“
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
حداقل خلوص و نقطه شبنم برای گازهای محافظAWS A5.32مطابق استاندارد
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
سیستم نامگذاری گازهای مخلوط متداولAWS A5.32مطابق استاندارد
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد
-
EN 439طبقه بندی گاز ها ی محافظ مطابق استاندارد
www.iran-mavad.com مرجع علمى مهندسى مواد