جوشکاری قوس الکتریکی: تعریف، فرآیند، انواع

آخرین به روزرسانی

مقدمه

جوشکاری قوس الکتریکی به انگلیسی Arc Welding یک روش گسترده، همه کاره و نسبتاً در دسترس برای اتصال فلزات است. انواع مختلف جوشکاری قوسی برای پیوستن به فلزات مختلف با اشکال هندسی متفاوت، مناسب است. جوشکاری قوس الکتریکی به طور معمول با نور درخشانی که توسط قوس الکتریکی ایجاد می شود، قابل تشخیص است.

جوشکاری قوس الکتریکی چیست؟

جوشکاری قوس الکتریکی استفاده از یک قوس الکتریکی برای گرم کردن و ذوب فلز است تا بتوان فلزات را به هم متصل کرد. اصل جوشکاری قوسی این است که یک الکترود به فلزی که قرار است به هم متصل شود، نزدیک نگه داشته می شود، در حالی که یک ولتاژ الکتریکی برای ایجاد قوس الکتریکی اعمال می شود. گرمای شدیدی که توسط قوس الکتریکی در شکاف بین الکترود و قطعه ی کار ایجاد می شود، فلزات را ذوب می کند تا بتوان آنها را به هم جوش داد.

تغییرات متعددی در فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی وجود دارد: الکترودهای مصرف شدنی یا غیر مصرف شدنی، جهت جریان، انتخاب گاز محافظ و نحوه تامین مواد جدید برای پر کردن شکاف بین قطعات فلزی که به هم متصل می شوند. این روش های مختلف برای ترکیب های خاصی از فلزات و هندسه اتصال، به منظور ایجاد مقاومت و طول عمر در جوش طراحی شده اند.

اصطلاحات دیگر برای جوشکاری قوس الکتریکی چیست؟

تغییرات زیادی در جوشکاری قوس الکتریکی وجود دارد که هر کدام نام خاص خود را دارند. یکی از تکنیک های رایج “جوشکاری با الکترود دستی” نامیده می شود. این “الکترود دستی” یک میله کوتاه و محکم است. قوس الکتریکی بین نوک میله ی جوشکاری و قطعه کار ایجاد می شود. به صورت دستی به منطقه جوش تغذیه می شود و در آنجا ذوب می گردد. پوششی از فلاکس (روان ساز) روی قسمت بیرونی میله جوش، سپر گازی را در اطراف حوضچه جوش ایجاد می کند که با مصرف شدن، این پوشش نیز از بین می رود.

جوشکاری با الکترود دستی رایج ترین نوع جوشکاری قوسی است (به کمترین تجهیزات تخصصی نیاز دارد)، به همین دلیل گاهی اوقات به عنوان اصطلاح دیگری برای جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می شود. با این حال، این تنها یکی از انواع جوشکاری قوس الکتریکی است – چهار نوع دیگر جوشکاری قوسی عبارتند از: جوشکاری تنگستن/گاز بی اثر (tungsten/inert gas (TIG) welding)، جوشکاری فلز/گاز بی اثر (metal/inert gas (MIG))، جوشکاری قوس هسته فلاکس (flux cored arc welding (FCAW)) که در فارسی به جوشکاری توپودری و جوشکاری محافظ دوگانه نیز معروف است و جوشکاری قوس زیر پودری (submerged arc welding (SAW)).

منشاء جوشکاری قوسی چیست؟

جوشکاری قوس الکتریکی در سال 1887 با ثبت اختراع یک الکترود کربنی برای جوشکاری قوسی توسط افراد روس به نام های نیکولای برناردوس و استانیسلاو اولشفسکی آغاز شد. این فرآیند از آنجا توسعه یافت. در سال 1890 الکترود فلزی در ایالات متحده به ثبت رسید و سپس در سال 1900 الکترودهای روکش دار ارائه شدند. تجهیزات استفاده شده با جریان متناوب در سال 1911 معرفی شد اما بعداً محبوب شد.

کاربرد اصلی جوشکاری قوسی چیست؟

از جوشکاری قوس الکتریکی برای اتصال و تعمیر قطعات فلزی استفاده می شود که کاربرد آن در صنایع مختلف است. برخی از نمونه ی صنایعی که به شدت به اتصال قطعات فلزی متکی هستند عبارتند از خودروسازی، لوله کشی صنعتی، کشتی سازی و ساخت سازه های فولادی. با توجه به تطبیق پذیری مواد فلزی که به طور گسترده در سراسر تولید مدرن استفاده می شوند، جوشکاری قوسی (به عنوان یک ابزار ساخت متداول برای فلز) نیز به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

فرآیند جوشکاری قوسی چگونه کار می کند؟

فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی با استفاده از یک قوس الکتریکی برای ذوب فلز کار می کند. یک قوس الکتریکی با اعمال ولتاژ در دو الکترود رسانای جدا شده (که یکی از آنها قطعه کار است) ایجاد می شود تا زمانی که یک مسیر الکتریکی از طریق شکاف هوا بین آنها ایجاد گردد. یک الکترود رسانا همان فلز پایه یا قطعه کار است. الکترود دیگر متحرک می باشد، چه به صورت دستی یا خودکار. قوس الکتریکی که از هوا بین دو الکترود عبور می کند، دمای بالایی بیش از 3000 درجه سانتیگراد دارد.

بنابراین، این قوس، فلز را که قرار است جوش داده شود تا نقطه ذوب آن گرم می کند و یک حوضچه از فلز مذاب در خاتمه قوس ایجاد می کند. لبه های دو فلز ذوب می شوند، معمولاً همراه با مواد پرکننده از یک الکترود مصرف شدنی، و آنها ترکیب می شوند تا یک مخلوط مذاب واحد را تشکیل دهند. با حرکت قوس الکتریکی ، حوضچه مذاب سرد می شود و فلز به یک جوش محکم تبدیل می شود..

محدوده دمایی فرآیند جوشکاری قوسی چقدر است؟

دمای قوس الکتریکی در فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی می تواند در محدوده 3500 درجه سانتی گراد تا بیش از 20000 درجه سانتی گراد باشد! اگرچه دما بسیار بالا است، اما بر روی یک منطقه بسیار کوچک از سطح فلز متمرکز شده است. دمای بالای قوس به این معنی است که نقطه ذوب فلزی که قرار است جوش داده شود بسیار سریع و آسان حاصل می شود. دمای خود حوضچه جوش به محدوده 2000 تا 2500 درجه سانتی گراد می رسد.

الکترودهای مختلف مورد استفاده در جوشکاری قوسی کدامند؟

نوع الکترودی که برای فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می شود باید مطابق با جزییات روش خاص انتخاب گردد. الکترودهای جوشکاری قوسی را می توان به طور گسترده به دو دسته تقسیم کرد: غیر مصرف شدنی و مصرف شدنی، که در زیر توضیح داده شده است:

1.غیرمصرف شدنی:

الکترودهای غیر مصرف شدنی به شروع و هدایت قوس جوشکاری کمک می کنند، اما هیچ گونه فلز پرکننده ای به جوش ارائه نمی دهند و در طول فرآیند جوشکاری مصرف نمی شوند. برای مثال در جوشکاری TIG (تنگستن گاز بی اثر)، یک الکترود مبتنی بر تنگستن در امتداد درز جوش هدایت می شود تا قوسی که فلز را ذوب می کند تکمیل گردد، اما اگر برای تکمیل جوش به فلز پرکننده نیاز باشد، باید به عنوان یک سیم جداگانه با ترکیب شیمیایی مناسب به اتصال خورانده شود.

2.مصرف شدنی:

بسیاری از الکترودهای جوشکاری قوس الکتریکی، مصرف شدنی هستند، به این معنی که هنگام ایجاد قوس بین الکترود و قطعه کار، در حوضچه جوش ذوب می شوند. برخی الکترودها بدون روکش هستند. یک مثال سیم الکترود با تغذیه مداوم برای جوشکاری MIG (فلز گاز بی اثر) است.

الکترودها همچنین می توانند با یک لایه نازک از اکسیدگیر (اغلب مس، اما ترکیبات شیمیایی مختلفی در دسترس هستند ) به صورت روکش خفیف ارائه شوند.این روکش به تثبیت قوس ایجاد شده بین الکترود ذوب شونده و قطعه کار کمک می کند. یک پوشش الکترودی سنگین تر می تواند برای ایجاد یک غلاف محافظ از گاز بی اثر در اطراف قوس استفاده شود. این کار نه تنها به بهبود پایداری قوس کمک می کند، بلکه به جلوگیری از تشکیل اکسیدها یا نیتریدها در جوش نیز کمک خواهد کرد.

چگونه الکترودهای مورد استفاده را انتخاب کنیم؟

مهمترین پارامتر در انتخاب الکترود صحیح برای کار جوشکاری، موادی است که جوش می دهید. به عنوان مثال، الکترودهایی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ 308 و الکترودهای متفاوتی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ 316 وجود دارد. الکترودها را می توان با توجه به سیستمی که توسط انجمن جوشکاران آمریکایی تنظیم شده است طبقه بندی کرد. این کدها با حرف “E” برای “الکترود” شروع می شوند و سپس دارای چهار یا پنج رقم عددی برای ارائه اطلاعات در مورد استحکام کششی مواد رسوب شده، ترکیب فلاکس و منبع تغذیه مورد استفاده با الکترود هستند.

عامل دیگری که ممکن است بر انتخاب الکترودی که قرار است استفاده شود تأثیر بگذارد، ضخامت قطعه کار است. الکترودهای با قطرهای مختلف برای ضخامت های مختلف فلز موجود هستند. به عنوان مثال، یک الکترود با قطر 1/8 اینچ برای ورق فلز نازک مناسب تر است، در حالی که یک الکترود با قطر 3/16 اینچ برای فلز ضخیم تر مناسب تر خواهد بود.

انواع مختلف جوشکاری قوس الکتریکی کدامند؟

پنج نوع اصلی جوشکاری قوس الکتریکی وجود دارد:

1.جوشکاری قوسی با الکترود دستی (SMAW): جوشکاری SMAW که گاهی اوقات “جوشکاری با الکترود دستی” نیز نامیده می شود، رایج ترین و در دسترس ترین نوع جوشکاری قوسی است. این روش از یک الکترود مصرفی دستی (معروف به “الکترود”) استفاده می کند. این الکترود با روکشی از مواد فلاکس پوشیده شده است که در نوک الکترود ذوب شده و گاز محافظ و همچنین محصول سرباره ای را تولید می کند که جوش را در حین جوشکاری از اکسید شدن محافظت می کند.

2.جوشکاری قوسی با هسته فلاکس (FCAW): این روش مشابه جوشکاری SMAW است، اما به صورت نیمه اتوماتیک انجام می شود. الکترود مصرفی مورد استفاده در این روش حاوی پودر فلاکس است و به طور مداوم تغذیه می شود.

3.جوشکاری قوسی با گاز بی اثر (MIG): این روش جوشکاری از گاز محافظ برای محافظت از فلزات مذاب در برابر اتمسفر استفاده می کند. الکترود مصرفی فلزی توسط دستگاه تغذیه می شود.

4.جوشکاری قوسی با تنگستن و گاز بی اثر (TIG): این روش جوشکاری از یک الکترود غیر مصرفی ساخته شده از تنگستن استفاده می کند و به همین دلیل برای ایجاد جوش نیاز به مفتول پرکننده دارد. استفاده از گاز محافظ ضروری است.

5.جوشکاری زیر پودری (SAW): این روش در فرآیندهای جوشکاری اتوماتیک استفاده می شود، جایی که محل اتصال مورد نظر به طور کامل در پودر فلاکس غوطه ور می شود. پودر فلاکس در حالت مذاب رسانا است و جوشکاری در زیر این لایه از پودر انجام می شود.

کدام روش جوشکاری قوس الکتریکی قوی‌ترین جوش‌ها را ایجاد می‌کند؟

در بین روش‌های مختلف جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری TIG (گاز بی‌اثر تنگستن) به طور کلی به عنوان تولید کننده قوی‌ترین جوش‌ها شناخته می‌شود. دلیل این امر، ایجاد دمای بسیار بالا و سرعت سرد شدن پایین در این روش است. این شرایط باعث ایجاد ذوب عمیق و نفوذ کامل بین دو قطعه فلز شده و قوی‌ترین اتصال را به وجود می‌آورد.

با این وجود، موضوع به این سادگی نیست. زیرا استحکام هر جوش به عوامل خارجی متعددی مانند مهارت جوشکار، آماده‌سازی قطعات کار، استفاده از فیلر یا الکترود مناسب و طول و عمق جوش نیز بستگی دارد.

بنابراین، هیچ نوع خاصی از جوشکاری قوسی به طور مداوم قوی‌تر از تمام انواع دیگر نخواهد بود.

عوامل موثر بر استحکام جوش

1. مهارت جوشکار: مهارت و تجربه جوشکار در ایجاد قوس مناسب، کنترل حوضچه مذاب و تکنیک‌های جوشکاری نقشی اساسی در استحکام جوش دارد.
2. آماده‌سازی قطعات کار: تمیز کردن، صاف کردن و چفت و بست مناسب قطعات کار قبل از جوشکاری، به ایجاد اتصالی قوی و با کیفیت کمک می‌کند.
3. فیلر یا الکترود: انتخاب فیلر یا الکترود مناسب با جنس و ضخامت قطعات کار، برای ایجاد جوش با استحکام کافی ضروری است.
4. طول و عمق جوش: طول و عمق مناسب جوش، نفوذ کافی و اتصال کامل بین دو قطعه فلز را تضمین می‌کند.

در نهایت، انتخاب روش مناسب جوشکاری قوسی به عوامل مختلفی مانند نوع فلز، ضخامت قطعات کار، موقعیت جوش، نیاز به استحکام و ظرافت جوش و مهارت جوشکار بستگی دارد.

کاربردهای مختلف جوشکاری قوس الکتریکی

جوشکاری قوس الکتریکی در صنایع گوناگونی کاربرد دارد. در زیر به چند نمونه از این کاربردها اشاره می‌کنیم:

1. نگهداری و تعمیرات: جوشکاری قوس الکتریکی یک روش همه‌کاره برای انجام تعمیرات قطعات فلزی است. از این روش نه تنها می‌توان برای ترمیم ترک‌ها یا وصله‌گذاری استفاده کرد، بلکه می‌توان از آن برای ساخت و اضافه کردن مواد جدید در مناطقی که ساییدگی بیش از حد وجود داشته است نیز استفاده کرد.
2. کشتی‌سازی: جوشکاری قوسی روش اصلی ساخت و ساز برای اتصال ورق‌های فلزی به هم با یک درز آب‌بندی است.
3. لوله کشی صنعتی: جوشکاری قوس الکتریکی در کارگاه‌ها و در محل برای ساخت لوله‌های صنعتی از مواد مختلف استفاده می‌شود.
4. مونتاژ خودرو: در کارخانه‌های بزرگ مونتاژ خودرو، از جوشکاری قوس الکتریکی (معمولاً جوشکاری MIG) برای اتصال قطعات مختلف شاسی خودرو و سایر اجزاء به یکدیگر استفاده می‌شود.

چه موادی را می توان در جوشکاری قوس الکتریکی استفاده کرد؟

جوشکاری قوس الکتریکی روشی تطبیق پذیر است که می تواند برای انواع فلزات به کار رود. برخی از کاربردهای معمول فلزی جوشکاری قوسی در زیر مورد بحث قرار گرفته است که هرکدام با برخی ملاحظات و روش ترجیحی جوشکاری قوس الکتریکی همراه می‌باشند:

1.منیزیم

منیزیم را می توان با قوس الکتریکی جوش داد اما به تجهیزات تخصصی نیاز دارد. به طور معمول، جوشکاری منیزیم برای تعمیر قطعات ریخته گری با رسوب گذاری مواد جدید روی سطح فرسوده یا شکسته استفاده می شود. الکترود مورد استفاده باید عاری از سدیم کلرید باشد تا از خوردگی جلوگیری شود. همچنین باید تمهیدات کافی برای حفاظت چشم در برابر نور فوق العاده درخشان منیزیم در نظر گرفته شود.

2.آلومینیوم

آلومینیوم معمولاً با جوشکاری قوس الکتریکی، MIG یا TIG جوش داده داده می شود. آلومینیوم به دلیل رسانایی گرمایی بالا و لایه اکسید سطحی آن که نقطه ذوب بالاتری نسبت به آلومینیوم خالص دارد، می تواند برای جوشکاری دشوار باشد. با این حال، جوشکاری قوسی قادر به غلبه بر این مشکلات است.

3.فولاد ضدزنگ

فولاد ضد زنگ را می توان به راحتی با بیش از یک نوع جوشکاری قوس الکتریکی جوش داد. امکان جوشکاری فولاد ضد زنگ با الکترود دستی (SMAW) وجود دارد، اما به لحاظ ظاهری جوش مطلوبی حاصل نمی شود. جوشکاری MIG نسبت به جوشکاری فولاد ضد زنگ سرعت و استحکام بیشتری را فراهم می کند، اما ممکن است زیبایی ظاهری چندان مطلوب نباشد. اگر جوش باید از نظر بصری خوشایند باشد، جوشکاری TIG ضروری است. TIG به دلیل استحکام بالای جوش و پرداخت سطح زیبای آن، بهترین تکنیک جوشکاری برای فولاد ضد زنگ است. البته این روش همیشه استفاده نمی شود، زیرا پیچیده است و مستلزم سطح مهارتی بسیار بالایی از جوشکار می باشد.

4.فولاد

فولاد رایج ترین فلزی است که با قوس الکتریکی جوش داده می شود و پایه بسیاری از پیشرفت های اولیه این فرآیند بوده است. جوشکاری با الکترود دستی (SMAW) به آسانی برای فولاد قابل اجراست تا جوش هایی با کیفیت خوب ایجاد کند. با این حال، هر یک از انواع دیگر جوشکاری قوس الکتریکی نیز بسته به نیاز خاص می‌تواند در این مورد استفاده شود.

5.تیتانیوم

تیتانیوم معمولاً با استفاده از فرآیند TIG جوش داده می شود، اما می توان آن را با MIG نیز جوش داد. تیتانیوم به راحتی جوش داده می شود، اما باید به تمیزی قطعات فلزی توجه ویژه ای شود و همچنین اطمینان از محافظت کامل فلز دربرابر محیط با استفاده از گاز محافظ صورت گیرد. اتمسفر خنثی هنگام جوشکاری قوس الکتریکی تیتانیوم مهم است.

6.چدن

چدن را می توان با قوس الکتریکی جوش داد، اما به دلیل محتوای کربن بالا، ماده ای چالش برانگیز برای جوشکاری است. هنگام جوشکاری چدن، مدیریت گرمایش قطعه بسیار مهم است. از آنجا که چدن شکل پذیری مناسبی ندارد، به دلیل تنش های حرارتی ناشی از گرمایش موضعی، خطر ترک خوردگی تنشی بالا در آن وجود دارد. به طور کلی چدن قبل از جوشکاری نیاز به پیش گرمایش دارد و سرمایش بعد از جوشکاری نیز باید کنترل شود.

7.مس و برنج

مس و برنج (و همچنین برنز) به راحتی با قوس الکتریکی جوش داده می شوند. آلیاژهای مس را می توان با جوشکاری الکترود دستی (SMAW) جوش داد، اما پرداخت نهایی با کیفیت‌ بالاتر با جوشکاری MIG یا TIG امکان پذیر است. قابلیت جوش پذیری ممکن است برای برخی آلیاژهای خاص پایین باشد، اما اکثریت قریب به اتفاق آنها به راحتی جوش داده می شوند.

8.آلیاژهای نیکل

آلیاژهای نیکل را می توان با روشی مشابه با جوشکاری سایر فلزات با کارایی بالا مانند فولاد ضد زنگ و تیتانیوم، با قوس الکتریکی جوش داد. TIG روش ارجح است، اما MIG و جوشکاری با الکترود دستی (SMAW) نیز امکان پذیر است.

مزایای جوشکاری قوس الکتریکی

جوشکاری قوس الکتریکی در مقایسه با سایر روش‌های رایج جوشکاری ذوبی، مزایای متعددی دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1. سادگی و قابلیت حمل تجهیزات:تجهیزات جوشکاری قوسی نسبتاً ساده و قابل حمل هستند. این امر باعث می‌شود که این روش برای استفاده در محل کار و شرایط مختلف مناسب باشد.
2. تنوع و کارایی:جوشکاری قوس الکتریکی از تنوع و کارایی بالایی برخوردار است. این روش می‌تواند برای جوشکاری انواع فلزات با خواص مختلف، از جمله فلزات بسیار بازتابنده، مورد استفاده قرار گیرد.
3. سهولت در اجرا:جوشکاری قوس الکتریکی در مقایسه با روش‌هایی مانند جوشکاری لیزری، به دقت کمتری در مونتاژ قطعات قبل از جوشکاری نیاز دارد و در شرایط غیر ایده‌آل نیز قابل اجرا است.
4. مقرون به صرفه بودن:جوشکاری قوسی، به خصوص روش جوشکاری با الکترود دستی، به عنوان یک روش جوشکاری ابتدایی، به تجهیزات نسبتاً ارزان قیمتی نیاز دارد. این امر باعث می‌شود که یادگیری این روش برای اکثر افراد امکان‌پذیر باشد. این موضوع در تضاد با روش‌هایی مانند جوشکاری لیزری است که به تجهیزات بسیار تخصصی و گران‌قیمت نیاز دارد.

در مجموع، جوشکاری قوس الکتریکی یک روش جوشکاری کارآمد، انعطاف‌پذیر و مقرون به صرفه است که برای طیف گسترده‌ای از کاربردها مناسب می‌باشد.

معایب جوشکاری قوس الکتریکی

جوشکاری قوس الکتریکی، مانند هر فرآیند دیگری، معایب و محدودیت‌هایی دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:

1. نیاز به مهارت: جوشکاری قوس الکتریکی به خصوص برای جوش‌هایی که باید تحمل بار زیادی داشته باشند یا از نظر زیبایی ظاهری مهم باشند، به یک جوشکار ماهر و باتجربه نیاز دارد.
2. تاب برداشتن: به دلیل گرمای زیاد و متمرکز در جوشکاری قوس الکتریکی، احتمال تاب برداشتن قطعه کار وجود دارد. همچنین در منطقه تحت تاثیر حرارت، تغییراتی در ساختار میکروسکوپی فلز ایجاد می‌شود که می‌تواند مقاومت و قابلیت جوش در برابر خوردگی را کاهش دهد.
3. عدم کارایی برای ورق‌های نازک: جوشکاری قوس الکتریکی برای ورق‌های نازک‌تر از 2 میلی‌متر مناسب نیست. زیرا قوس الکتریکی تمایل به ذوب کردن لبه‌های ورق‌های نازک دارد.
4. محدودیت به فلزات: برخلاف جوشکاری لیزری، جوشکاری قوس الکتریکی فقط برای جوشکاری فلزات کاربرد دارد و نمی‌توان از آن برای جوشکاری پلاستیک استفاده کرد.
5. ایجاد دود و گاز: در برخی از روش‌های جوشکاری قوس الکتریکی که از شار استفاده می‌کنند، دود و گاز تولید می‌شود که تهویه مناسب برای سلامتی جوشکار ضروری است.
6. هزینه بالای تجهیزات: دستگاه‌های جوشکاری قوس الکتریکی، به خصوص نوع اتوماتیک، قیمت بالایی دارند.
7. خطرات ایمنی: جوشکاری قوس الکتریکی خطرات ایمنی مانند برق گرفتگی، سوختگی و پرتاب جرقه دارد.
8. صدا و آلودگی نوری: جوشکاری قوس الکتریکی می‌تواند صدای زیاد و آلودگی نوری ایجاد کند.

با وجود این معایب، جوشکاری قوس الکتریکی یک روش جوشکاری بسیار پرکاربرد و مفید است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری قوس الکتریکی

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری قوس الکتریکی به نوع آن بستگی دارد. با این حال، تمام فرآیندهای جوشکاری قوسی به تجهیزات حفاظت فردی مشابهی نیاز دارند، مانند:

• کلاه ایمنی/شیلد جوشکاری: برای محافظت از چشم و صورت در برابر اشعه UV و جرقه
• کلاه ضد حریق: برای محافظت از سر در برابر گرما و جرقه
• دستکش جوشکاری: برای محافظت از دست ها در برابر گرما و جرقه
• لباس کار یا روکش چرمی: برای محافظت از بدن در برابر گرما و جرقه
• چکمه های ایمنی با پنجه فولادی: برای محافظت از پا در برابر سقوط اشیاء و جرقه

رایج ترین نوع جوشکاری قوسی، جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکش دار (SMAW) است. تجهیزات مورد نیاز برای این نوع جوشکاری عبارتند از:

• دستگاه جوشکاری برقی: برای تامین جریان الکتریکی مورد نیاز برای قوس
• گیره الکترود: برای نگه داشتن الکترود در جای خود
• گیره قطعه کار: برای اتصال قطعه کار به زمین
• الکترودهای مصرفی: برای ایجاد قوس و ذوب شدن فلز

برای جوشکاری MIG و TIG، تجهیزات اضافی مورد نیاز عبارتند از:

• سیلندرهای گاز محافظ: مانند آرگون یا دی اکسید کربن برای محافظت از حوضچه جوش از اکسیداسیون
• سیم جوش: برای پر کردن فلز در جوشکاری TIG، الکترودها غیرمصرفی هستند، بنابراین به سیم جوش نیز نیاز است.

چگونه هنگام جوشکاری قوسی از خود محافظت کنیم؟

برای تضمین ایمنی خود هنگام جوشکاری قوس الکتریکی، باید مراحل زیر را دنبال کنید:

1. محیط کار مرتب:

• محیط کار را عاری از هرگونه ضایعات و مانع: وجود ضایعات و موانع می‌تواند خطر لغزش و برخورد را افزایش دهد.
• جلوگیری از نشت و رطوبت: هرگونه نشت یا رطوبت می‌تواند خطر برق گرفتگی را به همراه داشته باشد.
• تهویه مناسب: تهویه مناسب برای جلوگیری از استنشاق دود و گازهای مضر ضروری است.

2. استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب:

• لباس و کلاه ایمنی: استفاده از لباس و کلاه ایمنی مناسب برای محافظت از سر و بدن در برابر جرقه، فلز مذاب و پرتو UV ضروری است.
• عینک و دستکش: استفاده از عینک و دستکش مخصوص جوشکاری برای محافظت از چشم و دست ها در برابر جرقه و اشعه UV ضروری است.
• چکمه: چکمه های مناسب برای محافظت از پاها در برابر جرقه و فلز مذاب ضروری است.

3. بازرسی تجهیزات:

• عیب یابی الکتریکی: قبل از شروع کار، از سالم بودن سیم ها، کابل ها و انبرهای جوشکاری اطمینان حاصل کنید.
• بررسی خطوط گاز: در صورت استفاده از جوشکاری قوس الکتریکی با گاز، از سالم بودن خطوط و اتصالات گاز اطمینان حاصل کنید.

4. اقدامات پیشگیرانه در برابر آتش سوزی:

• کپسول آتش نشانی: در محل کار، کپسول آتش نشانی یا شیلنگ آب در دسترس داشته باشید.
• حضور ناظر: در صورت امکان، از حضور یک نفر دیگر برای کمک و مراقبت از خطرات احتمالی آتش سوزی استفاده کنید.
• ملحفه های مرطوب: در صورت جوشکاری در ارتفاع، از ملحفه های مرطوب برای پوشاندن سطوح زیرین و جلوگیری از آتش سوزی استفاده کنید.

با رعایت این نکات ایمنی، می توانید از خطرات احتمالی هنگام جوشکاری قوس الکتریکی پیشگیری کرده و از سلامت خود محافظت کنید.

جوشکاری قوس الکتریکی چقدر سخت است؟

جوشکاری قوسی دستی که جوش‌هایی با استحکام و زیبایی بالا ایجاد می‌کند، نیازمند مهارت است. با این حال، یادگیری اصول اولیه جوشکاری قوس الکتریکی نسبتاً آسان است.

جوشکاری برخی از مواد، مانند فولاد ضد زنگ، چالش‌برانگیزتر از جوشکاری قوس الکتریکی معمولی است. همچنین، هندسه اتصال جوش می‌تواند به سختی کار اضافه کند. به عنوان مثال، جوشکاری لب به لب دایره‌ای که نیاز به جوشکاری قسمتی از زیر لوله دارد، به سطح بالایی از مهارت نیاز دارد.

نکاتی برای آسان‌تر کردن جوشکاری قوس الکتریکی:

• از تجهیزات مناسب استفاده کنید: یک دستگاه جوش با کیفیت، ماسک جوشکاری مناسب، و دستکش‌های جوشکاری ضخیم ضروری هستند.
• تمرین کنید: قبل از شروع کار بر روی پروژه‌های واقعی، روی ضایعات فلزی تمرین کنید.
• تنظیمات صحیح را پیدا کنید: تنظیمات ولتاژ و آمپر دستگاه جوش باید با ضخامت فلز و نوع الکترود مورد استفاده مطابقت داشته باشد.
• سرعت مناسب را حفظ کنید: سرعت جوشکاری باید با سرعت ذوب شدن الکترود مطابقت داشته باشد.
• زاویه صحیح را حفظ کنید: زاویه الکترود نسبت به قطعه کار باید صحیح باشد.
• از تکنیک‌های صحیح جوشکاری استفاده کنید: تکنیک‌های مختلفی برای جوشکاری قوس الکتریکی وجود دارد، مانند جوشکاری سر به بالا، جوشکاری سر به پایین، و جوشکاری با حرکت نوسانی.

با کمی تمرین و صبر، می‌توانید مهارت جوشکاری قوسی را یاد بگیرید و از آن برای اتصال فلزات در پروژه‌های مختلف خود استفاده کنید.

آیا جوشکاری قوس الکتریکی برای مبتدیان مناسب است؟

خیر، جوشکاری قوسی به طور کلی برای مبتدیان مناسب نیست. این روش جوشکاری به طور معمول به یک اپراتور ماهر نیاز دارد. با این حال، جوشکاری با الکترود روکش دار (SMAW) که به نام جوشکاری قوس الکتریکی با فلز محافظ نیز شناخته می‌شود، آسان‌تر است و به همین دلیل برای آموزش اولیه جوشکاران جدید استفاده می‌شود.

مبتدیان باید قبل از اینکه مهارت و تسلط خود را بر الکترود و قوس افزایش دهند، روی تعمیرات یا پروژه‌های غیر حیاتی تمرین کنند. پس از کسب تجربه، جوشکار می‌تواند در صورت نیاز به سمت انواع چالش‌برانگیزتر جوشکاری قوسی مانند جوشکاری TIG یا MIG پیشرفت کند.

چگونه مهارت جوشکاری قوس الکتریکی خود را ارتقا دهیم؟

دو رکن اصلی ارتقای مهارت هر جوشکاری، آموزش و تجربه است. در طول آموزش‌های رسمی، جوشکار درک عمیقی از فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی پیدا می‌کند و به این ترتیب، بینش او نسبت به تاثیرات اعمال و تنظیماتش بر فرآیند جوشکاری افزایش می‌یابد. حتی جوشکاران باتجربه نیز برای واجد شرایط شدن در یک روش جوشکاری جدید، به آموزش‌های رسمی نیاز دارند. در این آموزش‌ها، جوشکار بر روی آن روش خاص با مواد و انواع جوش‌های مشخص آموزش می‌بیند.

با این حال، شاید تجربه، تاثیرگذارترین عامل در ارتقای مهارت یک جوشکار باشد. تمرین جوشکاری در شرایط مختلف و روی هندسه‌های اتصال متنوع، توانایی‌های جوشکار را افزایش می‌دهد. جوشکاران در حال یادگیری باید به دنبال دریافت بازخورد از جوشکاران باتجربه‌تر و همچنین نتایج تست‌های کنترل کیفیت مانند مقاطع فلزنگاری از اتصالات جوش و یا تکنیک‌های غیرمخرب مثل رادیوگرافی یا تست فراصوت باشند. اگر یک جوشکار خواهان دریافت گواهینامه برای یک روش جوشکاری خاص باشد، باید در تست‌هایی که توسط یک شخص ثالث نظارت می‌شود، قبول شود. برای اینکه جوشکار بتواند معیارها را برآورده کند و گواهینامه دریافت کند، نیاز به کسب تجربه در آن روش جوشکاری دارد.

هزینه جوشکاری قوس الکتریکی چقدر است؟

هزینه جوشکاری قوس الکتریکی به عوامل مختلفی از جمله:

• نوع مواد: جنس فلزاتی که باید جوش داده شوند
• نوع جوشکاری قوسی: SMAW، TIG، GMAW و …
• موقعیت مکانی: کشور، استان و شهر محل انجام کار
• شرایط بازار: نوسانات قیمت مواد اولیه و دستمزد

بستگی دارد.

به طور کلی، ارزان ترین نوع جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری SMAW (جوشکاری با الکترود روکش دار) است. سایر روش های جوشکاری قوسی مانند TIG (جوشکاری آرگون) گران تر هستند.

هزینه های جوشکاری SMAW شامل موارد زیر است:

• قیمت دستگاه جوشکاری
• هزینه برق مصرفی
• قیمت الکترودهای مصرفی
• دستمزد جوشکار

هزینه های جوشکاری TIG شامل موارد زیر است:

• قیمت دستگاه جوشکاری
• هزینه برق مصرفی
• قیمت الکترود تنگستن
• قیمت گاز محافظ
• قیمت سیم جوش (در صورت استفاده)
• دستمزد جوشکار

به طور تقریبی، هزینه جوشکاری قوس الکتریکی با احتساب تمام موارد ذکر شده، بین 20 تا 40 دلار در ساعت است. البته این قیمت می تواند در شرایط مختلف، بیشتر یا کمتر باشد.

تفاوت جوشکاری قوس الکتریکی با سایر روش‌های جوشکاری

جوشکاری قوس الکتریکی از نظر مکانیزم گرمایش و ذوب فلز مورد جوشکاری با سایر روش‌های جوشکاری متفاوت است. در جوشکاری قوسی، از یک قوس الکتریکی برای ایجاد دمای بالا استفاده می‌شود. سایر روش‌های جوشکاری ذوبی شامل جوشکاری گازی (اکسی استیلن) و جوشکاری لیزری هستند. در جوشکاری گازی، احتراق مخلوط اکسی استیلن گرمای لازم برای ذوب فلز را فراهم می‌کند و در جوشکاری لیزری، از انرژی نوری متمرکز برای ایجاد حوضچه مذاب استفاده می‌شود.

روش تامین گرمای فلز، تفاوت اساسی بین این نوع جوشکاری‌ها است، اما این تفاوت به سایر تفاوت‌های عملی نیز منجر می‌شود، مانند:

• تجهیزات مورد نیاز: جوشکاری قوس الکتریکی به تجهیزاتی مانند منبع تغذیه، انبر جوش، الکترود و ماسک جوشکاری نیاز دارد. جوشکاری گازی به تجهیزاتی مانند مشعل، مخزن گاز و رگلاتور نیاز دارد. جوشکاری لیزری به تجهیزات تخصصی و گران قیمتی نیاز دارد.
• فلزات و ضخامت‌های قابل جوشکاری: جوشکاری قوس الکتریکی برای طیف گسترده‌ای از فلزات و ضخامت‌ها قابل استفاده است. جوشکاری گازی برای فلزات نازک‌تر و جوشکاری لیزری برای فلزات نازک و حساس به حرارت مناسب‌تر است.
• مواد پرکننده: در جوشکاری قوس الکتریکی از الکترود به عنوان فلز پرکننده استفاده می‌شود. در جوشکاری گازی از سیم جوش و در جوشکاری لیزری از پودر یا سیم جوش استفاده می‌شود.

در اینجا خلاصه‌ای از تفاوت‌های کلیدی بین جوشکاری قوس الکتریکی و سایر روش‌های جوشکاری آورده شده است:

روش جوشکاری	مکانیزم گرمایش	تجهیزات	کاربرد
قوس الکتریکی	قوس الکتریکی	منبع تغذیه، انبر جوش، الکترود، ماسک	طیف گسترده ای از فلزات و ضخامت ها
گازی	احتراق اکسی استیلن	مشعل، مخزن گاز، رگلاتور	فلزات نازک تر
لیزری	انرژی نوری متمرکز	تجهیزات تخصصی و گران قیمت	فلزات نازک و حساس به حرارت

انتخاب روش جوشکاری مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع فلز، ضخامت فلز، موقعیت جوش و الزامات کیفیت.

آیا جوشکاری قوس الکتریکی هنوز کاربرد دارد؟

بله، جوشکاری قوس الکتریکی هنوز هم در بسیاری از صنایع به طور گسترده استفاده می شود. در واقع، این روش جوشکاری احتمالا پرکاربردترین روش در سراسر جهان است.

دلایل متعددی برای استفاده گسترده از این روش وجود دارد:

• قابلیت استفاده برای طیف وسیعی از فلزات: جوشکاری قوس الکتریکی می تواند برای جوشکاری انواع مختلف فلزات از جمله فولاد، آلومینیوم، مس، چدن و نیکل استفاده شود.
• یک فرآیند نسبتاً قوی: جوشکاری قوس الکتریکی اتصالات قوی و بادوام ایجاد می کند که می تواند در شرایط سخت و پرفشار مورد استفاده قرار گیرد.
• سادگی تجهیزات و مهارت اپراتور: در مقایسه با سایر روش های جوشکاری، جوشکاری قوس الکتریکی می تواند با تجهیزات نسبتاً ساده و با مهارت محدود اپراتور انجام شود.

آیا جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری با الکترود روکش‌دار (SMAW) یکسان هستند؟

بله، در اصل جوشکاری قوس الکتریکی می‌تواند با جوشکاری با الکترود روکش‌دار (SMAW) یکسان باشد، اما این یک ساده‌سازی بیش از حد است.

جوشکاری با الکترود روکش‌دار یا به طور دقیق‌تر، جوشکاری قوسی با الکترود فلزی روکش‌دار (SMAW) یکی از انواع جوشکاری قوس الکتریکی است. این نوع جوشکاری رایج‌ترین نوع جوشکاری قوسی محسوب می‌شود.

با این حال، جوشکاری قوس الکتریکی شامل روش‌های جوشکاری دیگری مانند جوشکاری قوس الکتریکی با گاز بی‌اثر فلز (MIG) و جوشکاری قوسی با گاز بی‌اثر تنگستن (TIG) نیز می‌شود. در جوشکاری TIG، الکترود تنگستن ذوب نمی‌شود و فلز پرکننده با فلاکس پوشیده نشده است که این امر تفاوت اساسی آن با جوشکاری با الکترود روکش‌دار (SMAW) است.

بنابراین، اگرچه جوشکاری با الکترود روکش‌دار (SMAW) نوعی جوشکاری قوس الکتریکی است، اما صحیح نیست که بگوییم تمام جوشکاری‌های قوس الکتریکی با جوشکاری با الکترود روکش‌دار (SMAW) یکسان هستند.

آیا جوشکاری قوس الکتریکی از جوشکاری گازی قوی تر است؟

بله، به طور کلی جوشکاری قوس الکتریکی جوش های قوی تری نسبت به جوشکاری گازی ایجاد می کند. دلیل اصلی این امر این است که قوس الکتریکی دمایی در حدود 6000 درجه سانتیگراد ایجاد می کند، در حالی که مشعل اکسی استیلن که برای جوشکاری گازی استفاده می شود به دمای حدود 3600 درجه سانتیگراد می رسد.

دمای بالاتر ایجاد شده توسط قوس الکتریکی به این معنی است که زمان کمتری برای ذوب شدن فلز پایه و در نتیجه تکمیل جوش لازم است. این زمان گرمایش کوتاه تر به ذوب شدن منجر به منطقه HAZ (محدوده تحت تاثیر حرارت) کوچکتر و اعوجاج کمتر فلز پایه می شود. منطقه HAZ اطراف یک جوش بر دوام آن تأثیر می گذارد و عمر آن را محدود می کند، بنابراین به طور کلی یک HAZ کوچکتر منجر به یک جوش قوی تر می شود.

جوشکاری قوس الکتریکی بهتر است یا لیزری؟

برتری جوشکاری قوس الکتریکی یا لیزری به کاربرد مورد نظر شما بستگی دارد.

جوشکاری لیزری برای اتصال قطعات فلزی نسبتاً نازک مناسب‌تر است. زیرا انرژی پرتو لیزر متمرکز، نفوذ جوشکاری مطلوب را برای این ضخامت‌ها فراهم می‌کند. با این وجود، جوشکاری لیزری برای همه ترکیب‌های مواد قابل استفاده نیست.

جوشکاری قوس الکتریکی در موارد زیر انتخاب بهتری نسبت به لیزری است:

• اتصال قطعات فلزی ضخیم
• نیاز به فلز پرکننده برای ایجاد جوش قوی
• انجام تعمیرات یا جوشکاری در محل
• کار با مواد بازتابنده

تفاوت جوشکاری قوس الکتریکی و لیزری

تفاوت اصلی بین جوشکاری قوس الکتریکی و لیزری در نحوه ایجاد گرمای لازم برای ذوب فلز و اتصال آن ها است. در جوشکاری قوسی، از قوس الکتریکی برای ایجاد گرما استفاده می شود، در حالی که در جوشکاری لیزری، از انرژی نوری متمرکز در پرتو لیزر برای گرمایش و ذوب فلز استفاده می شود.

تفاوت دیگر این دو روش، نیاز به فلز پرکننده است. در جوشکاری قوس الکتریکی، برای پر کردن فضای بین دو قطعه فلز و ایجاد اتصال قوی تر، از فلز پرکننده استفاده می شود. اما در جوشکاری لیزری، ذوب مستقیم دو قطعه فلز در کنار یکدیگر، بدون نیاز به فلز پرکننده، اتصال را ایجاد می کند.

در ادامه، به برخی دیگر از تفاوت های این دو روش جوشکاری اشاره می کنیم:

• سرعت: جوشکاری لیزری معمولاً سریعتر از جوشکاری قوس الکتریکی است.
• دقت: جوشکاری لیزری دقت و ظرافت بیشتری نسبت به جوشکاری قوسی دارد.
• عمق نفوذ: جوشکاری قوس الکتریکی می تواند نفوذ عمیق تری در فلز ایجاد کند.
• هزینه: تجهیزات جوشکاری لیزری معمولاً گران تر از تجهیزات جوشکاری قوس الکتریکی هستند.
• کاربرد: جوشکاری قوسی کاربردهای گسترده تری دارد، در حالی که جوشکاری لیزری برای برخی از فلزات و ضخامت های خاص مناسب تر است.

سوالات متداول

خلاصه

این مقاله به معرفی جوشکاری قوس الکتریکی، شرح فرآیند، انواع و کاربردهای متنوع آن می‌پردازد.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی DIGIMFG.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/sheet/what-is-arc-welding

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.