برشکاری با قوس

علاوه بر روش های برشکاری شعله ای، روش های دیگری برمبنای انرژی حاصل از قوس الکتریکی وجود دارد. پیش گرم کردن اولیه برای شروع برشکاری توسط قوس الکتریکی بین الکترود و سطح کار تأمین می شود.

به علت تمرکز به علت تمرکز و شدت حرارت قوس زمان پیش گرم کردن تقلیل یافته و سرعت بریدن نیز افزایش می­یابد. پس از پیش گرم کردن اولیه در برخی از روش های برشکاری در این گروه اکسیژن، هوا یا مخلوط گازهای دیگر دمیده می شود، اما در بعضی دیگر فشار پلاسما جت و نیروی ثقل باعث خارج شدن مذاب از درز برش می شود.

چندین روش برشکاری در این گروه ابداع شده است که اهم آن عبارت است از:

 

 

1) برشکاری با قوس پلاسما: این روش قبلا توضیح داده شد

2) برشکاری قوس-فلز metal arc cutting :

در این روش برشکاری همان الکترود جوشکاری استفاده می شود. یکی از مشکلات جوشکاری ورق ها این بود که با بالا رفتن بیش از حد آمپر جوشکاری ذوب از پشت کار به بیرون می ریخت. در این روش جوشکاری از این حالت استفاده می کنیم. با بالا بردن آمپر به خاطر افزایش حرارت تولید شده و نیروی پلاسما جت ذوب به بیرون می ریزد. این نوع برشکاری بیشتر در حالت تخت راحت تر است چرا که نیروی ثقلی نیز به بیرون ریختن ذوب کمک می کند اما در شرایطی می توان آن را به صورت افقی نیز به کار برد.

3) برشکاری قوس- اکسیژن Oxy-arc cutting :

حرارت پیشگرم کردن اولیه برای شروع برشکاری توسط قوس الکتریکی بین الکترود و سطح کار تامین می شود. پس از پیشگرم اولیه، اکسیژن به سطح کار دمیده می شود و پس از سوختن آهن فشار جت اکسیژن سرباره را به بیرون می ریزد. این فرآیند مخصوصا برای بریدن چدن ها و فولاد های زنگ نزن دارای مزیت هایی است. بعنوان مثال تمرکز شدت حرارتی و سرعت برشکاری بالا باعث می شود که منطقه متاثر از حرارت کوچکتر باشد. بر اساس این فرآیند الکترود می تواند لوله ای فولادی با 3 تا 10 میلیمتر قطر و 6 متر طول باشد که به منبع تامین اکسیژن از طریق دریچه های کنترل و تنظیم وصل بوده و اکسیژن با فشار در آن دمیده می شود. واضح است که الکترود ذوب و مصرف می شود ولی سوختن آهن در الکترود نیز به تشدید حرارت ایجاد شده کمک می کند.

4) برشکاری قوس- کربن با هوا Air carbon-arc cutting :

اساس کار شبیه فرایند قبلی است با این تفاوت که در اینجا الکترود از جنس گرافیت و کربن می باشد.

جت هوا از کنار الکترود با فشار زیاد آهن مذاب را به خارج از درز برش می پاشد. از این فرآیند برای برداشتن قسمتی از فلز از روی قطعه کار نیز استفاده می شود.

جریان DC یا AC با آمپر نسبتاً بالا برای این فرایند لازم است. بدیهی است که در این روش الکترود ذوب نمی شود بلکه فقط کربن با سرعت کم می سوزد. لازم به ذکر است که در این روش لازم نیست آهن اکسید شود و سپس سرباره حاصله به اطراف پاشیده شود، بلکه آهن مذاب نیز می تواند تحت فشار جت هوا به خارج از درز برش دمیده شود.

تجهیزات این فرایند از اجزاء زیر تشکیل شده است:

منبع قدرت

اغلب منافع قدرت، برای جوشکاری در این روش نیز قابل استفاده اند. ولتاژ مدار باز باید نسبتاً بالا باشد. (بالای 60 ولت) میزان دقیق ولتاژ تا حدودی بستگی به اندازه الکترود دارد.

منبع تأمین هوای فشرده

کمپرسورهای هوا که بتوانند هوایی با فشار حدود kg/cm² 70ـ56 تولید کند برای این فرایند در شرایط معمولی کافی است. میزان هوای لازم برای ایجاد این چنین مواردی حدود 12ـ85 لیتر در دقیقه است. حجم و سرعت جریان هوا باید به اندازه ای باشد که بتواند فلز و سربارة مذاب را از درز برش بیرون براند.

برای الکترود و کارهای سبک قطر داخل لوله های انتقال هوای فشرده نباید از 4/6 میلی­متر کمتر باشد.

نگهدارنده یا انبر الکترود کربنی

نگهدارنده الکترود شبیه انبر قلم جوش در جوشکاری های معمولی (جوش برق) است و عمل اتصال جریان الکتریکی و هدایت هوای فشرده به الکترود و درز جوش را انجام می دهد. معمولاً شیر یا دکمه ای نیز برای قطع و وصل جریان هوای فشرده بر روی آن تعبیه شده است.

الکترود

الکترود از مخلوط گرافیت، کربن و چسب مخصوص و غالباً با لایة نازک مسی پوشیده شده است. مقطع الکترود معمولاً گرد است ولی در شرایط خاص برای کارهای ویژه از مقاطع نیم گرده مثلث و چهارگوش نیز استفاده می شود. الکترودهای ساخته شده برای جریان های AC و DC کمی با هم فرق دارند.

در الکترودهای AC برای پایداری قوس بعضی ترکیبات نظیر فلزات کمیاب به ترکیب الکترود اضافه می کنند. در این فرآیند نیز انبر الکترود می تواند به طور دستی و یا ماشینی در مسیر مورد نظر هدایت شود.

این روش برای بریدن و برداشتن منطقه ای از قطعه کار از نوع فلزات نظیر فولادهای کم کربن، فولادهای کم آلیاژی، فولادهای آلیاژی، چدن ها، آلومینیم، منگنز، مس، نیکل و آلیاژهای آنها به کار برده می شود.

عوامل متغیر در این فرآیند عبارتند از:

1ـ شدت جریان و نوع آن و تناسب آن با نوع و اندازه الکترود و جنس قطعه کار

2ـ نوع برش

3ـ سرعت برشکاری

4ـ وضعیت برش

5ـ میزان کیفیت و تمیزی مقطع برش

زاویة الکترود نسبت به سطح کار باید چنان باشد که در وضعیت های مختلف فلز و سربارة مذاب بتواند سهل تر و راحت تر از درز برش به خارج رانده شود و جت هوا در پشت نوک الکترود باشد. سرعت پیشرفت برشکاری به اندازة الکترود نوع فلز، میزان شدت جریان و فشار هوا بستگی دارد.

یکی از مسائل متالوژیکی ناشی از برشکاری با این روش جذب کربن در لبة برش به ویژه در حالیکه الکترود کربن به قطب مثبت وصل شده باشد می باشد. البته زاویة غلط الکترود، فشار کم هوا و سرعت غیریکنواخت برشکاری عوامل دیگری برای وقوع و تشدید این عیب خواهند بود.

یکی از مشکلات وقوع جذب کربن در لبة برش کاهش خاصیت ماشین کاری و ایجاد ترک های مویی در این منطقه می باشد.

 

برشکاری زیر آب

طبقه بندی برشکاری زیر آب

در رابطه با برش زیر آب، بایستی دو روش اساسی را همانند جوشکاری در زیر آب از یکدیگر تفکیک نمود:

الف) برشکاری مرطوب زیر آب

ب) برشکاری خشک زیر آب

در رابطه با برش مرطوب که به شکل برش حرارتی در آب انجام می شود، از سال1950 به بعد در اشکال برش شعله ای، برش قوس الکتریکی با الکترودهای میله ای توپُر روپوش دار، و برش قوس الکتریکی اکسیژن با الکترود میله ای تو خالی انجام گرفته است. در سالها بعد روش قوس پلاسما که بیشتر در تکنولوژی نیروگاههای هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد، گسترش یافت.

مطالعه و تحقیق روی برش قوس الکتریکی - جت آب نشان داد که این روش از لحاظ کارآیی و توان در حد روش پلاسما می باشد. از سال 1965 به بعد برشکاری خشک در زیر آب در محیط گاز، کارآیی بهتری را نسبت به روشهای قبلی ارائه نمود.

برشکاری مرطوب

روش شعله ای

اولین بار برشکاری شعله ای در زیر آب در سال 1908 در آلمان انجام گرفت. در سالهای 1913 و 1914 مشعلهایی طراحی و ساخته شد که در آنها به کمک پوشش محافظ هوای فشرده، از تأثیر مستقیم آب روی شعله جلوگیری به عمل آمده بود. علی رغم اینکه درجه حرارت شعله در ترکیب استیلن و اکسیژن خیلی بالا می باشد، ولی در جوشکاری شعله ای زیر آب پس از مدتی، از گاز هیدروژن به جای استیلن استفاده شد.

علت این مسئله آن بود که استیلن فقط قادر است تا 5/1 اتمسفر فشار را تحمل کند و در فشار بالاتر خطر منفجر شدن این گاز وجود دارد. لذا برش با استیلن و اکسیژن، حداکثر تا عمق 7 متر می تواند کاملاً ایمن باشد. در عمق های بالاتر، از مخلوط اکسیژن و استیلن به منظور برشکاری نمی توان استفاده نمود. با روش هیدروژن-اکسیژن تا به حال، تا عمق 40 متر برشکاری شده است.

از سال 1930 به بعد در آلمان روشی ابداع شد که در آن به جای استفاده از هیدروژن یا استیلن، بنزین جایگزین شد، و علت آن این است که برای تولید 1500000 کیلو کالری انرژی یک ظرف 145 کیلو گرمی بنزین لازم است، در حالی که برای تولید همین مقدار انرژی 7350 کیلوگرم هیدروژن لازم است. علاوه بر آن خطر انفجار مخلوط گازی بنزین یا بنزول با هوا به مراتب کمتر از خطر انفجار مخلوط هیدروژن با هواست. (نسبت مخلوط بنزین با هوا 2.5% و نسبت مخلوط بنزول 3.9% است، ولی نسبت مخلوط هیدروژن 57% می باشد.)

 

برش قوس الکتریکی با الکترودهای میله ای توپُر

به موازات روش برش بنزین-اکسیژن شعله ای، در آلمان از سال 1930 روش برش قوس الکتریکی با الکترود میله ای توپُر گسترش پیدا کرده است. علتی که از روش شعله ای بنزین-اکسیژن به روش قوس الکتریکی گرایش بیشتری پیدا شد دلایل زیر بود:

حمل کپسول های حاوی اکسیژن و بنزین در زیر آب برای غواص مشکل است و گران تمام می شود. همچنین سر و صدای زیادی که از مصرف اکسیژن ایجاد می شود، موجب ناراحتی غواص می شود. لرزش های ناشی از تأثیر آب و عدم دید صحیح غواص، از دیگر معایب این روش است.

علاوه بر آن برای بستن سوراخهای کشتی در زیر آب، جوش دادن ورق های فولادی روی شکافهای بزرگ بدنه ی کشتی و همچنین سوراخهای بزرگ یا شکافهایی که در بدنه ی سازه های دریایی پیش می آید، روش شعله ای امکان پذیر نبوده و در این موارد جوش قوس الکتریکی تنها راه برای تعمیر این قسمت ها می باشد.

مزایای این روش نسبت به روش برش شعله ای:

راحتی در گرفتن تفنگ برشکاری، ایجاد راحت جرقه قبل از رسیدن به محل برش، تراکم انرژی و درجه حرارت بالا که به همین علت می توان فولادهای آلیاژِی و چدن و حتی فلزات غیر آهنی را با این روش برشکاری نمود. مزیت دیگر آن نسبت به روش قوس الکتریکی-اکسیژن با الکترود میله ای توخالی عبارت است از عدم وابستگی به جریان اکسیژن و ساده تر بودن سیستم برشکاری که در نتیجه بهتر قابل کنترل است و لذا برشکاری را می توان برای ورق های به ضخامت 6 میلیمتر انجام داده و کنترل نمود.

تجربیات انجام شده تا کنون، تا عمق 60 متر موفق بوده است. با شناختی که از جوش خشک و مرطوب در دسترس می باشد، می توان به این نتیجه رسید که برش با الکترود توپُر می تواند در اعماق بیشتری نیز انجام گیرد.

 

برش قوس الکتریکی-اکسیژن با الکترود میله ای توخالی

اولین تجربه ی این روش در سال 1915 انجام گرفت، ولی عملاً در زمان جنگ جهانی دوم در امریکا و تجربیات با برش قوس الکتریکی با الکترودهای توپر، نوعی الکترود توخالی که از یک لوله ی فولادی با روپوش خاص تشکیل می شد، ساخته شد و مورد آزمایش برای برش از نوع فوق قرار گرفت.

پس از روشن نمودن قوس الکتریکی، جریان اکسیژن که با شلنگ برشکاری متصل است، توسط یک اهرم باز می شود و از قسمت داخلی الکترود که به شکل لوله است، به قطعه کار دمیده می شود. الکترود را با گیره ی مخصوص به صورت عمودی روی قطعه تنظیم می کنند. برای فولادهای غیر آلیاژِی و فولادهای با درصد عناصر آلیاژی کم، الکترود را به همین شکل روی خطی که باید بریده شود می کشند.

روپوش الکترودهایی که در این فرآیند برشکاری به کار می رود، مخلوطی است از  و و  است. این روپوش زیر یک لایه ی رنگ است که روی الکترود زده شده است. برای برش چدن، فولادهای آلیاژی و فلزات غیر آهنی که با حرکت ارّه مانند الکترود بریده می شوند، شدت جریان بایستی حدود 30 تا 70 % بیش از شدت جریانی که برای برش فولاد معمولی لازم است، باشد؛ ولی گاز اکسیژن نسبت به فولاد غیر آلیاژی نصف می شود.

از نظر ایمنی وجود محافظ در مقابل اشعه، لازم است. از لحاظ اقتصادی، مزایای این روش در آن است که چندین ورق روی هم قرارگرفته رامی توان با یک خط برش برید بدون آنکه برش را قطع نمود.

به عنوان یک مثال از سرعت برشکاری می توان گفت: زمان برش زبانه ها از روی قسمت داخل آب پایه های فولادی در آب با برش شعله ای بنزین-اکسیژن، 4 دقیقه و با روش استفاده از الکترود توخالی، 8/0 دقیقه طول کشیده است. برای ایجاد سوراخهایی در دیواره های سازه های دریایی که جهت پیچ نمودن قلّاب به آنها استفاده می شود، یا محل عبور طناب در بدنه ی کشتی ها زیر آب برای ورق با ضخامت 10 میلیمتر با روش الکترود توخالی یک ثانیه و برای ورق 50 میلیمتر مدّت 2 ثانیه زمان لازم است.

حال آنکه با روش برش شعله ای ورق 50 میلیمتر را اساساً به سختی می توان سوراخ نمود. برای ورق 150 میلیمتر نیز سوراخ- کاری با روش شعله ای، امکان پذیر نیست؛ درحالی که با روش الکترود توخالی، به راحتی می توان آن را سوراخ نمود. در روش مذکور به جای جریان اکسیژن، می توان از هوای فشرده استفاده کرد و درنتیجه نیاز پروسه را به جریان اکسیژن، برطرف نمود. در آن صورت توان برش نسبت به جریان اکسیژن حدود 30% افت می کند ولی نسبت به روش باالکترود توپُر، 50% بالاتر است.

برای برش ورق های با ضخامت 6 میلیمتر با جریان اکسیژن و الکترود توخالی، بهتر است الکترود را با زاویه ی °45 نسبت به سطح کار نگه داشت. برای صرفه جویی در مصرف الکترود، به جای استفاده از الکترودهای معمولی، از نوعی الکترود با روپوش سرامیکی استفاده می شود.

تا به حال ورق های تا ضخامت 100 میلیمتر با این روش بریده شده است. برای برش چنین ورق های ضخیمی، بایستی نقطه ی برش را به صورت قیف مانند به سمت جلو باز نمود تا هیدروژن تولید شده در محیط سریعاً از اطراف محل دور شود. در آلمان با این روش در عمق 180 متری عملیات برشکاری انجام شده است.

 

برش با قوس پلاسما

چون آب، محافظتی در مقابل جریان اشعه های رادیواکتیو ایجاد می کند و جریان گاز پلاسما در رابطه با موادی که در تأسیسات هسته ای به کار گرفته می شود و ضخامت زیاد آنها برنده ی بسیار خوبی می باشد، لذا روش برش با پلاسما از سال 1950 در امریکا برای ورق های ضخیم با ضخامت 25 میلیمتر به بالای بخش زیرآبی تأسیسات هسته ای، مورد استفاده قرار گرفت و نتایج بسیار خوبی برای فولاد غیر آلیاژِی دربر داشت.

پس از این تجربیات، حفاظ حرارتی یک رآکتور اتمی قدیمی که قرار بود اسقاط شود، از جنس فولاد کروم-نیکل آوستنیتی نوع 304 به ضخامت 4/25 میلیمتر با برش پلاسما بریده شد.

این عملیات برش به کمک سیستم کنترل از راه دور عمق 7/3 متر زیر آب و با شدّت جریان 710 آمپر و ولتاژ 155 ولت با جریان ازُت 241 لیتر بر دقیقه و سرعت برش 127 سانتیمتر بر دقیقه، انجام گرفت. در عملیات برش بعدی رآکتور که در محیط خارج از آب انجام گرفت، از روش قوس پلاسما استفاده شد که توسط جتِ آب، جریان پلاسما را محافظت می کردند. از ابتدای دهه ی 70 در اروپا در بخش نیروگاه های اتمی از روش برش پلاسما استفاده گردید.

یک حفاظ حرارتی دیگر متعلق به یک رآکتور هسته ای که قطر آن 3 متر و ضخامت دیواره ی آن 76 میلیمتر بود، در عمق 7 متری آب با جریان برق 980 آمپر و ولتاژ 210 ولت با سرعت 25 سانتیمتر بر دقیقه برشکاری شد. در آلمان شرقی، روش پلاسما برای بریدن بدنه ی کشتی های باری از سال 1960 شروع شد. با شدّت جریان 370 آمپر و تحت جریان گاز آرگون با دبی 15 لیتر بر دقیقه، برش ورق با ضخامت 20 میلیمتر از فولاد غیر آلیاژی با سرعت برش 13.8 متر بر ساعت انجام گرفت. برای آنکه مواد مذاب را، از مقطع بریده شده خارج کرد، از یک جریان جتِ آب سرد استفاده می شود که فشارش 2 اتمسفر بیش از فشار آب محیط بوده و از طریق یک نازل که به شلنگ و به تفنگ برشکاری وصل شده است، به محل برش هدایت می شود.

روش استفاده از جت آب از درون یک نازل حلقه ای شکل در برش پلاسما در هوا نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد، زیرا جریان جت آب اولاً سر و صدای برش را تا حد زیادی می گیرد و ثانیاً دود اضافی ناشی از برش را با خود می برد. در تکنولوژی برش در تأسیسات هسته ای، روش قوس پلاسما با جت آب نسبت به روش قوس پلاسما بدون جت آب مناسب تر است زیرا جریان جت آب خارج شده از نازل حلقه ای شکل دور جریان پلاسما را گرفته، آن را باریک تر نموده درنتیجه تأثیر برشی آن را شدید تر می کند. برای نمونه یک عمل برشکاری زیر آب در شوروی سابق با مشخصات زیر انجام گرفته است:

ضخامت ورق: 20 میلیمتر

عمق آب: 10 متر

شدّت جریان برش: 480 آمپر

ولتاژ: 120 ولت

جریان گاز آرگون: 42 لیتر در دقیقه

سرعت برش: 9 متر در ساعت.

در مقایسه با روش معمولی برش قوس الکتریکی-اکسیژن، برش پلاسما علاوه بر سرعت برش بالاتر، سطح بریده شده را خیلی تمیز و صاف تر در می آورد. چنانچه از گاز ازت به جای گاز آرگون به عنوان گاز برشی استفاده شود، توان برش بالا خواهد رفت و چنانچه هوای فشرده به عنوان گاز پلاسما مورد استفاده قرار گیرد سرعت برش فوق العاده بیشتر خواهد شد. در یک آزمایش که در آن از هوای فشرده به عنوان گاز پلاسما استفاده شده، از تفنگ برشکاری مکانیزه ای استفاده شد که مجهز به کاتد زیرکونیوم بود و آزمایش در یک مخزن آب با عمق 1.2 متر یک بار در آب شیرین و بار دیگر در آب شور انجام گرفت که در حالت دوّم، درصد نمک از 0.9 تا 3.5 درصد متغیر بود و مقطع برش، بسیار تمیز و یکدست بود. برای بررسی کارآیی بیشتر برش پلاسما آزمایش هایی در شرایط مشابه با عمق زیاد در یک اتاق فشار زمینی در سال 1975 در انگلستان انجام گرفت.

در این اتاق فشار که شرایط به دو صورت مرطوب و خشک مشابه با فشار در عمق آب ساخته شده بود، موفق شدند که تحت شرایط معادل 370 متر زیر آب هم به صورت خشک و هم به صورت مرطوب برشکاری نمایند.

برش خشک در زیر آب

برش در زیر آب، برای آماده سازی سر لوله ها و پخ زدن آنها، برای جوشکاری های داخل اتاق فشار جوشکاری خشک، در گذشته اکثراً با ماشین های فرز انجام می گرفت.

با توجه به اینکه سیستم محرّک و برق این نوع ماشین ها بایستی از بالای آب تغذیه گردد و نیاز به یک سیستم هیدرولیک پیشرفته دارد، عمل فرزکاری مربوط به پخ زدن لوله ها و براده برداری تا عمق 45 متر میسّر بود.

البته با گسترش سیستم های متحرّک الکتریکی، این کار تا عمق بیش از چندصد متر نیز میسّر شد، ولی به دلیل آنکه برش با فرز دراتاق های عملیاتی زیر آب دارای سرعت حدّاکثر 8/4 متر بر دقیقه در برش عمودی و 4/2 متر بر دقیقه در برش مایل لوله های جدار ضخیم می باشد، به منظور بالا بردن سرعت و توان برش در این اتاق ها برش پلاسما جایگزین ماشین های فرز گردید.

روش هایی که تا کنون در مورد برش شعله ای در زیر آب تجربه شده، کارآیی این نوع برش را تا عمق 60 متر محدود می کند. در مقابل با روش قوس الکتریکی جت آب و الکترود رولی، تا عمق 100 متر با روش قوس الکتریکی-اکسیژن و الکترود میله ای توخالی تا عمق 180 متر و با روش قوس پلاسما تا عمق 370 متر را می توان به راحتی برشکاری نمود.

امّا مشابه با آنچه که در جوشکاری زیر آب مطرح است، به نظر می رسد که با استفاده از روش ها و امکانات جدیدتر بتوان تا عمق بیشتری در آب عملیات برشکاری را انجام داد.

همچنین در زیر آب می توانید تا عمق 635 متر با روش برش پلاسما برشکاری نمایید. در آلمان، در مؤسّسه ی تحقیقاتی، ارزیابی استفاده از انرژی هسته ای در کشتی سازی (GKSS) روی سیستمی تحقیق می شود که در آن می توان در اتاق عملیاتی هم فشار با عمق 1200 متری در آب، عملیات جوشکاری و برشکاری را به راحتی انجام داد.

در یک نمونه ی دیگر که یک اتاق تحقیقاتی مرطوب در داخل یک اتاق عملیاتی تحت فشار نصب شده است، آزمایش هایی برای کار در عمق 2400 متری نیز انجام گرفته است.

:: موضوعات مرتبط: برشکاری , برشکاری قوسی , ,
:: برچسب‌ها: برشکاری با قوس-برشکاری قوس-فلز metal arc cutting -برشکاری قوس- اکسیژن Oxy-arc cutting -برشکاری با قوس پلاسما- ,

بخش اول :

هشدارهای ایمنی ـ قبل از اینکه وارد کار شوید مطالعه کنید .

خود و دیگران را در مقابل صدمات حفاظت نمائید ـ این هشدارها را بخوانید و پیروی کنید .

1ـ1 کاربرد نشانه ها :

خطر : یک وضعیت دارای پتانسیل آسیب است که اگر از آن دوری نشود میتواند منجر به مرگ یا یک جراحت جدی شود .خطرات احتمالی در نمادها نشان داده شده یا اینکه در متن توضیح داده شده اند .

این گروه از نمادها دارای معانی از قبیل مراقب باشید ، شوک الکتریکی ، خطر قطعات متحرک ، خطر قطعات داغ میباشد . مطالعه و دقت در مورد این نشانه ها به منظور حفظ سلامتی و پیشگیری از خطرات قبل از اینکه وارد کار شوید ضروریست .

2ـ1 خطرات قوس برش پلاسما :

نمادهای نشان داده شده در متن ذیل جهت توجه بیشتر به آن و شناخت خطرات احتمالی است . وقتی شما این نمادهارا میبینید باید مراقب باشید و از دستورالعمل های مربوطه برای دورماندن از خطرات احتمالی پیروی کنید. اطلاعات ایمنی ارائه شده در قسمتهای ذیل فقط یک خلاصه ای است از اطلاعات بسیار کاملی از ایمنی برش پلاسما که در استاندارهای ایمنی در بخش 5ـ1 لیست شده که بایستی خوانده شده و آنهارا پیروی کرد یافت میشود .

تنها افراد دارای صلاحیت بایستی نسبت به نصب ، تعمیر و نگهداری اقدام نمایند .

در طول عملیات بایستی خود و دیگران به خصوص بچه ها را حفاظت نمود .

برش پلاسما میتواند باعث حریق یا انفجار گردد .

·        فلز داغ یا جرقه های خارج شده از قوس برش پلاسما ، پرتاب جرقه ها و فلزات داغ ، قطعه کار داغ و ادوات داغ میتواند سبب حریق و سوختگی شود ـ چک کردن و مطمئن شدن از محل از لحاظ ایمنی بایستی قبل از شروع به کار انجام گیرد .

·         همه اشیاء قابل اشتعال بایستی تا فاصله 35 فوتی ( 7/10متری) از محل برش پلاسما برداشته شود. اگر امکان این کار نبود با یک کاور محکم و با دوام روی آنها را بکشید .

·         وقتی که شرایط طوری است که جرقه های پرتاب شده به مواد قابل اشتعال ضربه میزند یا برخورد میکند عملیات برش را انجام ندهید .

·        خود و دیگران را در مقابل مذاب های پرتابی حفاظت نمائید .

·        مراقب باشید که همیشه یک وسیله اطفاء حریق در نزدیکی محل کار وجود داشته باشید .

·        مراقب باشید که اگر برش پلاسما دریک محیط مسقف انجام گیرد میتواند سبب بروز حریق گردد .

·        هرگز عملیات برش را در یک ظرف در بسته مانند بشکه انجام ندهید .

·         هرگز از تورچ برش برای آب کردن لوله های یخ زده استفاده نکنید .

·        هرگز ظروفی را که پتانسیل اشتعال درآن بالاست برش ندهید و حتما ابتدا آنرا به خوبی از هرگونه مواد قابل اشتعال خالی کنید .

·        هرگز در جایی که هوای اطراف دارای ذرات قابل اشتعال مانند گردوغبار ، گاز یا بخار مایع ( مانند بنزین ) وجود دارد عملیات برش راانجام ندهید .

·        جایی که لوله یا سیلندر تحت فشار وجود دارد برش انجام ندهید .

·        هرگز ظروفی را که مواد قابل اشتعال به آن چسبیده است برش ندهید .

·        پوشیدن البسه حفاظتی عاری از روغن ، دستکش چرمی ، پیراهن محکم ، شلوار کوتاه و کفش ساق بلند و کلاه باید انجام شود .

·        دستگاه را در یا روی جایی که قابلیت اشتعال بالایی دارد قرار ندهید.

·        بایستی همه مواد قابل اشتعال مانند مشعل یا کبریت از افرادی که میخواهند برشکاری کنند گرفته شود.

·        بعد از پایان کار ، از تمام نقاط بازرسی صورت گیرد تا هرگونه جرقه ، شعله یا خاکستر روشن باقی نمانده باشد.

·        فقط از فیوز ها یا قطع کنندهای مدار سالم استفاده شود .هیچگونه انشعاب یا افزایش طولی وجود نداشته باشد .

·        داشتن یک اعلام کننده حریق یا خاموش کننده آن نزدیک محل کار و پیروی از الزمات ارائه شده در OSHA1910.252 (a) (2) (iv)  و NFPA 518 .

شوک الکتریکی میتواند باعث مرگ گردد .

دست زدن به یک قسمت الکتریکی جاری میتواند باعث یک شوک مهلک یا صدمات شدید مانند سوختگی بشود . هنگامیکه دستگاه روشن است تورچ و اطراف کار جریان الکتریسته زنده ما هستند. وقتی که جریان برقرار است انرژی درونی و قسمتهای داخلی دستگاه نیز جریان الکتریسته زنده ما هستند . قوس برش پلاسما نیاز به ولتاژ بالایی دارد ، سپس برای شروع جوشکاری و نگهداری قوس ( معمولا200تا 400 ولت دی سی ) . اما ممکن است از تورچهای دقیق مجهز به سیستم ایمنی اینترلاک استفاده شود که  هنگامی که قسمت محافظ شل شده باشد یا اگر نوک الکترود تورچها داخل نازل باشد دستگاه را خاموش میکند. نصب نادرست یک خطر است .

·        به قسمتهای دارای جریان برق دست نزنید .

·        باید البسه خشک ، دستکشهای بدون سوراخ استفاده شده و حفاظت کل بدن صورت گیرد .

·        خود را از کار دور نگهدارید و استفاده از حصیر یا کاورهایی که به اندازه کافی بزرگ بوده که از هرگونه تماس فیزیکی با کار جلوگیری نماید را در دستور کار قرار دهید .

·         درهنگام کار به قطعات تورچ دست نزنید .

·        دستگاه را قبل از بازرسی ، تمیز کردن ، یا تعویض قطعات تورچ خاموش کنید .

·        برق ورودی را قبل از نصب یا سرویس قطعات قطع کنید در این مورد به برگه های اطلاعات مربوط به OSHA CFR1910.147 مراجعه شود .

·        تجهیزات را مطابق دفترچه راهنمای شرکت سازنده ، استانداردهای ملی ، ایالتی یا محلی و بطور مناسب نصب کنید.

·        بازرسی کرده و اطمینان حاصل کنید که سیم ارت جریان ورودی به درستی در جعبه قطع کن به ترمینال وصل شده است یا که سر سیم به خروجی حاوی سیم ارت بطور اصولی وصل شده . همیشه مراقب باشید که سیم ارت وجود داشته باشد .

·        وقتی اتصالات ورودی را درست میکنید ابتدا کونداکتور سیم ارت را بدرستی ببندید .

·        سیم ها را عاری از هرگونه روغن و گریس و بطور خشک نگهداشته و همینطور از هرگونه پرتاب جرقه و فلز داغ حفاظت نمائید.

·        بطور متناوب و دوره ای از سیم ورودی از لحاظ آسیب یا لختی بازرسی بعمل آورده و جایگزینی فوری آنها اگر آسیب دیده اند در دستور کار باشد. سیم لخت میتواند  باعث مرگ شود  .

·        همه تجهیزات را وقتی که از آنها استفاده نمیشود خاموش کنید .

·        بازرسی های لازم را  بعمل آورده و جایگزینی هر کابل تورچ آسیب دیده یا فرسوده انجام شود .

·        کابل تورچ را دور خود نپیچانید .

·        قطعه کار را به زمین  با یک سیم ارت مناسب اتصال دهید و اگر لازم بود از چند سیم استفاده کنید .

·        فقط از تجهیزاتی که سالم هستند استفاده کنید . تعمیر قطعات فرسوده یا آسیب دیده در دستور کار باشد .

·        اگر کار در بالاتر از سطح زمین انجام میشود از یک کمربند ایمنی استفاده کنید .

·        همه پنل ها و کاورهای ایمنی را در محل نگهدارید .

·        از هرگونه انشعاب دهی یا  یا از کار انداختن تدابیر ایمنی پرهیز نمائید .

·        فقط از تورچهای مورد تائید شرکت سازنده دستگاه استفاده کنید .

·        از نوک تورچ و شعله قوس وقتی که تحت فشار است پرهیز کنید.

·        کابل را با یک ارتباط قوی فلزی به قطعه کار یا میز کار تا آنجا که ممکن است نزدیک برش وصل کنید.

·        بمنظور جلوگیری از تماس با هر شی فلزی ، گیره کار را وقتیکه به قطعه کار وصل نیست جدا کنید .

3ـ1 نمادهای بیشتر برای نصب ، عملیات ، تعمیرات و نگهداری

قطعات داغ میتوانند باعث سوختگی گردند .

·        به قطعات داغ بدون داشتن وسایل حفاظت فردی یا ابزار دست نزنید.

·        قبل از اینکه مجددا شروع به کار کنید اجازه بدهید دوره خنک شدن به پایان برسد .

·        برای جابجایی قطعات داغ از وسایل مناسب مانند انبر استفاده کنید یا اینکه برای جلوگیری از هرگونه سوختگی دستکش ضخیم و مقاوم دست کنید .

قطعات متحرک میتوانند باعث جراحت گردند .

·        از هر وسیله متحرک مانند فن پرهیز نمائید .

·        همه درب ها ، پنل ها ، کاورها و حفاظ ها را بسته و بطور ایمن در محل نگهدارید .

·        تنها افراد با صلاحیت اجازه دارند نسبت به برداشتن درب ها ، پنل ها ، کاورها و حفاظ ها برای تعمیرات و عیب یابی اقدام کنند .

·        درب ها ، پنل ها ،کاورها و حفاظ ها وقتیکه تعمیرات تمام شده و قبل از اتصال دوباره به برق مجددا نصب گردد .

مطالعه دستورالعملها

·        همه برچسب ها و توصیه هایی را که در دفترچه راهنما آمده است  قبل از نصب ، عملیات یا تعمیرات بخوانید و پیروی کنید. همچنین اطلاعات ایمنی را درباره هر کاری قبل از آنکه به انجام آن اقدام نمائید مطالعه کنید .

·        فقط از یدکی های اصلی تولیدی خود کارخانه استفاده نمایید .

·        فرایند تعمیرات و نگهداری بایستی طبق دفترچه راهنمای شرکت سازنده یا استاندارهای صنعتی و ملی ،ایالتی و یا محلی انجام گیرد .

فلزات پرتاب شده یا کثیف میتوانند به چشم ها آسیب بزند .

·        از عینکهای ایمنی با محافظ بغل یا اینکه از شیلد صورت استفاده کنید .

میدانهای الکتریکی و مغناطیسی

·        کسانی که در بدن خود دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب یا دیگر وسایل پزشکی کار گذاشته اند از این میدانها دوری کنند .

·        کسانی که وسایل پزشکی در بدن خود کار گذاشته اند بایستی قبل از اینکه نزدیک اینگونه کارها (برشکاری و جوشکاری و...) شوند با شرکت سازنده قطعات برش و همچنین پزشک خود مشورت نمایند

استفاده بیش از حد میتواند باعث گرم شدن زیاد دستگاه شود .

·        اجازه بدهید دوره خنک شدن کامل شود ، از بار وظیفه مجاز تبعیت کنید .

·        قبل از اینکه دوباره شروع به برش نمائید آمپراژ یا بار وظیفه را کاهش دهید .

خطر انفجار هیدروژن

·        وقتی برش آلومینیوم در زیر آب انجام میگیرد یا با آب در تماس باشد گاز هیدروژن آزاد شده ممکن است زیر قطعه کار جمع شود .

سقوط تجهیزات میتواند باعث جراحت گردد .

·        فقط از وسایل با قدرت کافی برای بالا کشیدن دستگاه استفاده کنید .

·        اگر از چنگالهای بالابرنده برای جابجایی دستگاه استفاده میکنید مطمئن شوید که چنگال طول کافی برای گسترش به اطرف مقابل دستگاه را دارد .

·        وقتی که کار در یک موقعیت بالاتر از سطح زمین انجام میگیرد تجهیزات ( کابل ها و سیم ها ) را دور از دستگاههای متحرک نگهداری کنید.

·        وقتی بلند کردن دستی قطعات و تجهیزات سنگین وجود دارد از راهنمائی های ارائه شده در دستورالعمل های کاربردی دفترچه NIOSH پیروی کنید .

خطر حریق یا انفجار

·        دستگاه را روشن نگذارید یا نزدیک مواد قابل اشتعال قرار ندهید .

·         دستگاه را نزدیک مواد قابل اشتعال نصب ننمائید .

·        بار بیش از حد به سیم وارد ننمائید و اطمینان حاصل کنید که سیستم تامین نیرو برای اداره درست دستگاه بدرستی ارزیابی شده و دارای اندازه مناسب بوده و حفاظت شده است .

تشعشعات فرکانس بالا میتواند باعث تداخل شود .

·        فرکانس بالا میتواند با امواج رادیویی ، سرویس های ایمنی ، کامپیوترها و تجهیزات ارتباطی تداخل داشته باشد  .

·        تنها افراد باصلاحیت و آشنا با تجهیزات الکترونیک بایستی برای نصب به کار گرفته شوند .

·        کاربر مسئول است توانایی لازم برای اصلاح فوری هر مشکل تداخلی ناشی از نصب را داشته باشد.

·        اگر اخطاری توسط FCC درباره تداخل داده شد استفاده از تجهیزات را متوقف کنید .

·        چک لیستهای مستدل نصب و نگهداری داشته باشید .

·         درب و پنلهای منابع فرکانسهای بالا حفظ و بطور محکم بسته شده باشد . برای کاهش امکان تداخل از حفاظ استفاده کنید .

قوس برش میتواند سبب تداخل شود .

·        انرژی الکترومغناطیس با تجهیزات الکترونیک حساس مانند کامپیوتر و وسایلی که کامپیوتری هدایت میشوند مانند رباتها میتواند تداخل داشته باشد .

·        برای کاهش امکان تداخل، کابل ها را تاحد امکان کوتاه در نظر بگیرید ، به هم دیگر ببندید و در سطح پایین مانند کف قرار دهید.

·        عملیات برش در فاصله 100 متری از هرگونه تجهیزات الکترونیک حساس قرار داشته باشد.

·        اطمینان حاصل کنید که منبع انرژی برش نصب است .

·        اگر تداخل همچنان اتفاق افتاد کاربر  بایستی اقدامات بیشتری مانند انتقال ماشین ، استفاده از محافظ کابل ، استفاده از فیلترهای خطی یا حفاظت منطقه کار را انجام دهد .

شوک الکتریکی میتواند منجر به مرگ شود .

درمنابع برق اینورتور بعداز قطع نیروی ورودی ، ولتاژ DC قابل توجه ای وجود دارد .

·        دستگاه را خاموش کنید ، انرژی ورودی را قطع کنید ، ولتاژ را در خازن چک کنید و از صفر شدن ولتاژ قبل از دست زدن به هر قطعه ای مطمئن شوید ، خازنها را مطا بق دفترچه راهنمای شرکت سازنده یا دستورالعمل های مهندسی قبل از اینکه به قطعه ای دست بزنید چک کنید .

 

 

مواد منفجره میتوانند سبب جراحت شود .

·        در منابع انرژی اینورتر قطعات خراب میتواند منفجر شود یا باعث انفجار دیگر قسمتها شود وقتیکه نیرو استفاده شده است . همیشه وقتیکه در حال تعمیر اینورتورها هستید شیلد صورت داشته و لباس آستین بلند بپوشید .

جرقه های پرتاب شده میتوانند سبب جراحت شود .

·        از شیلدهای مورد تائید از لحاظ ایمنی یا عینکهای بغل حفاظ دار استفاده نمائید.

·        برای حفاظت از پوست بدن لباسهای حفاظتی مناسب بپوشید .

·        برای جلوگیری از پرتاب جرقه ها به داخل گوش ، از گوشی ایرپلاگ یا ایر ماف استفاده کنید.

اشعه قوس میتواند باعث آسیب چشم ها و پوست شود .

اشعه های خروجی از سیستم برش پلاسما اعم از مرئی یا نامرئی ( مادون قرمز یا ماوراء بنفش )سبب سوختگی چشم ها و پوست میشود .

·        از یک محافظ صورت مثل شیلد و کلاه با یک طلق برای حفاظت چشم و صورت شما درمقابل اشعه قوس و جرقه وقتی که برشکاری یا نظارت انجام میگیرد الزامی است .ANSI Z49.1 طلق محاظ شماره 9( حداقل شماره 8) برای همه جریان های برش کمتر از 300 آمپر Z49.1همچنین اضافه میکند که از طلق ذکر شده حتی اگر قوس حالت مرئی نداشت نیز استفاده شود . در جدول شماره 1 توضیحات تکمیلی ارائه شده است .

·        از عینکهای دارای حفاظ بغل در زیر کلاه استفاده شده یا اینکه از شیلد استفاده کنید .

·        برای حفاظت دیگران از نور، درخشندگی زیاد و جرقه ها از پاراوان یا پرده استفاده شود.به همه هشدار بدهید که به شعله نگاه نکنند

·        لباس محافظتی ساخته شده از مواد بادوام ضد اشتعال (ماند چرم ، پشم ، پنبه)و محافظ پا پوشیده شود.

 

 

 

جدول 1 . حفاظت چشم در برابر برش پلاسما

حداقل درجه کدورت

آمپر

4

کمتر از 20

5

40-20

6

60-40

8

100-60

 

صدا میتواند باعث آسیب به گوش شود

·        اگر تراز صدا بالاست از گوشیهای ایرپلاگ و ایرماف مصوب استفاده کنید.

·        دیگرهشدارهای مشابه درباره خطرات صدا.

فیوم ها و گازها

برش پلاسما باعث تولید گاز و فیوم میگردد، تنفس این گازها و فیوم ها میتواند برای سلامتی خطرناک باشد .

·        سر خود را از منطقه فیوم دور نگه دارید ،  فیوم ها را استنشاق نکنید .

·        اگر در فضای بسته هستید حتما از تهویه استفاده کنید یا اینکه از تهویه موضعی که باعث جذب و حذف گازها و فیوم ها در منبع میشود استفاده کنید .

·        اگر تهویه مطلوب نبود یک ماسک تامین کننده هوا استفاده کنید .

·         MSDS  ها و دفترچه راهنمای شرکت سازنده را برای فلزات آماده برش ، اندود آنها و پاک کننده ها بدقت مطالعه کنید .

·        کار در یک فضای بسته فقط وقتی مجاز است که تهویه مناسب وجود باشد یا اینکه یک ماسک دارای سیتم تامین کننده هوا داشته باشید. فیوم های برخواسته از برش و کاهش اکسیژن میتواند به سلامتی شما آسیب بزند .اطمینان حاصل کنید که هوای تنفسی پاک است .

·        گرما و اشعه قوس می تواند با بخارات با فرم بسیار سمی و محرک واکنش دهد.

·        هرگز فلزات اندود شده از قبیل ورق گالوانیزه ، سربی یا کادمیومی را برش ندهید مگر اینکه این اندودها را پاک کرده باشید. محوطه دارای تهویه مطلوب باشد و درحالیکه از ماسک های تامین کننده هوا استفاده کرده باشید . اندودها یا هر فلزآغشته به این مواد از خود فیوم سمی ساطع مینمایند .

·        هرگز ظروفی که داخل آنها مواد واکنش زا یا سمی قرار دارد برش ندهید و اگر مجبور به این کار شدید حتما آن مواد را خالی کرده و ظرف را بخوبی پاکسازی نمائید .

·        قوس پلاسما میتواند باعث صدمه شود.

گرمای قوس پلاسما میتواند باعث سوختگی های جدی شود. نیروی قوس بسیار زیاد بوده و سوختگی را باعث میشود. شدت گرما وقدرت قوس میتواند دستکش را بریده و از بافت عبور کند .

·        از نوک تورچ دوری کنید .

·        هرگز فلزات را نزدیک مسیر برش نگه ندارید.

·        شعله قوس میتواند سبب سوختگی شود لذا از نوک تورج هنگامی که سر آن تحت فشار است دوری کنید.

·        از لباس دیر سوز بطوریکه کل بدن را پوشش دهد استفاده کنید.

·        نقطه تورچ دور از بدن باشد و نزدیک به کار وقتی که شعله قوس سر تورچ تحت فشار است .

·        قبل از باز کردن تورچ یا تعویض قطعات تورچ دستگاه را خاموش کرده و جریان برق ورودی را قطع کنید.

·        فقط از تورچهای تائید شده شرکت سازنده استفاده شود .

·        سیلندرها میتوانند منفجر شوند

·        سیلندرهای گازتحت فشار را از شوکهای مکانیکی ، گرمای زیاد ، آسیبهای فیزیکی ، شعله باز خاکستر ، جرقه و قوس حفاظت کنید.

·        سیلندرها را در یک وضعیت عمودی که با زنجیر بهم بسته شده اند نصب و حفاظت کنید بطوریکه امکان سقوط نداشته باشد.

·        سیلندرهارااز هرگونه برش یا دیگر جریانات الکتریکی دورنگهدارید.

·        هرگز اجازه ندهید هیچگونه تماسی بین سیلندرها و قوس تورچ اتفاق بیفتد .

·        هرگز عمل برش روی یک سیلندر تحت فشار انجام نگیرد انفجار نتیجه آن خواهد بود .

·        فقط از رگلاتورها ، شیلنگ ها و سیلندرهای گاز سالم استفاده کنید ، نگهداری قطعات آنها بهتر است .

·        هنگامی که شیر سیلندر را باز میکنید صورت خود را به سمت دیگر بچرخانید .

·        کلاهک کپسول را روی شیر نگهداری کنید به جز در مواردی که سیلندر در حال استفاده میباشد .

·        از تجهیزات سالم استفاده کنید ، روند کار صحیح باشد و تعداد افراد کافی برای بلند کردن و جابجایی سیلندر ها وجود داشته باشد .

·        دستورالعملهای مربوط به سیلندرهای تحت فشار تجهیزات مرتبط پیمان گاز تحت فشار را مطالعه کرده و پیروی نمائید.

5ـ1 استانداردهای مهم و اصلی ایمنی

ایمنی در جوشکاری، برشکاری و پروسه های مانند آن . ANSI استاندارد   Z49.1از اسناد مهندسی جهانی

عملیات توصیه شده برای برش قوس پلاسما ، استاندارد جامعه جوشکاری آمریکا AWS C5.2  از اسناد جهانی مهندسی

فرایند های ایمن برای آماده سازی برش و جوش ظروفو لوله استاندارد جامعه جوشکاری آمریکا AWS F4.1  از اسناد جهانی مهندسی

نظامنامه ملی برق  NFPAاستاندارد شماره70 از موسسه ملی اطفاء حریق آمریکا

حمل و نقل ایمن سیلندرهای تحت فشار گاز  CGAپمفلت P.1 انجمن گاز تحت فشار

ایمنی در برشکاری ، جوشکاری و صنایع وابسته  CSA استانداردW117.2  از انجمن استانداردهای آمریکا

رفتار ایمن برای حفاظت حرفه ای چشم و صورت ANSI استاندارد   Z87 .1از انستیتو استاندارد ملی آمریکا

استاندارد برای پیشگیری از حریق در طول جوشکاری و برشکاری و دیگر کارهای داغ  NFPAاستاندارد شماره51B از موسسه ملی اطفاء حریق آمریکا

استانداردهای ایمنی و بهداشت حرفه ای برای عموم صنایع جزء29 نظامنامه قوانین فدرال(CFR )قسمت 1910 زیرقسمت Qو قسمت 1926زیر قسمت J

6ـ1 اطلاعات میدانهای الکترومغناطیسی

جریان برق درون هر کنداکتور وجود دارد و کنداکنور باعث تشکیل میدانهای الکتریکی و مغناطیسی موضعی مینماید . جریان جوشکاری باعث ایجاد یک میدان الکترومغناطیس مینماید . این میدان ها ممکن است با برخی وسایل پزشکی کار گذاشته در بدن تداخل داشته باشد . بایستی برای این افراد تمهیدات حفاظتی در نظر گرفته شود . برای مثال محدودیتهای بیشتر برای عابرین یا ارزیابی ریسک اختصاصی برای جوشکاران . همه جوشکاران بایستی از این رویه به منظور کاهش مواجهه با میدانهای الکترومغناطیس ایجاد شده در جریان جوشکاری تبعیت کنند.

1.      کابلها را با پیچاندن یا بستن آنها بهمدیگر بچسبانید یا از یک کاور کابل استفاده کنید .

2.      هرگز خودتان را بین کابلهای جوشکاری قرار ندهید ، کابلها را در یک گوشه و دور از اپراتور قرار بدهید .

3.       کابل ها را دور خود نپیچانید .

4.      سر و بدن خود را تا جایی که امکان دارد دور از تجهیزات نگهدارید.

5.      تا جایی که امکان دارد تماس از طریق انبر صورت گیرد .

6.       از نشستن ، تکیه دادن و کارکردن نزدیک به منبع انرژی جوشکاری پرهیز کنید .

7.      از جوشکاری موقعیکه سیم یا منبع انرژی در حال حمل و نقل است پرهیز شود .

درباره وسایل پزشکی کار گذاشته شده در بدن :

کسانی که وسایل پزشکی در بدن خود کار گذاشته اند بایستی قبل از اینکه نزدیک این کارها ( جوشکاری و برشکاری )شوند با شرکت سازنده قطعات و همچنین پزشک خود مشورت نمایند .

برش پلاسما : کنترل فیوم ، گازها و صدا

مقدمه

1.    این مجموعه میتواند برای عموم افرادی که با پروسه برش پلاسما سر و کار دارند راهنمایی هایی ارائه دهد. این راهنمایی ها برای عملیات برش واقعا مفید است اما اجباری نیست ، شما ممکن است موارد مفیدی درآن پیدا کنید که به نیاز شما پاسخ بدهد به هرحال ممکن است موارد ذیل برای همه محیطها و تحقیق ها کاربرد نداشته باشد .

2.    راهنما بایستی هشدارهایی ارائه دهد که بتواند برای استفاده کنندگان درکار برای کاهش یا حذف خطرات فیوم ها ، گازها و صدادر طول فرایند برش پلاسما مناسب باشد .

پروسه ها و کاربردها

3.    قوس پلاسما یک جریان با دمای بالا از گاز یونیزه تولید میکند که دارای قدرت برش در یک گستره وسیع از انواع و ضخامتهای فلزات است . از لحاظ هزینه و نحوه کار در مقایسه با انواع روشهای برش ، معمولا از پلاسما بیشتر استفاده میشود بویژه برای برش فلزات زنگ نزن ، فلزات بدون آهن( ازقبیل آلومینیوم و مس) و فلزات معمولی .

4.    تورچ پلاسما ممکن است هم با دست نگهداشته شود هم با ماشین اما در بیشتر موارد این کار یک پروسه مکانیزه است . سیستم های دستی فقط معمولا در برش فلزات با ماگزیمم ضخامت تقریبا 25 میلی متر کاربرد دارد . سیستم برش مکانیزه قادر است تا ضخامت حدود 150 میلیمتر را برش دهد .

5.    تورچهای پلاسما قادر است فلزات با قطر 150 میلیمتر را برش دهد . بعضی از ضخامتها معمولا باعث کند شدن سرعت برش شده و طبیعی است که فقط برای فلزات زنگ نزن یا غیر آهن استفاده شود. برش پلاسما در مورد فلزات معمولی ( ضخامت کمتر از mm 20) وقتی برش با سرعت بسیار زیاد انجام میگیرد ، برطبق متر بر دقیقه ، میتواند استفاده میشود .

6.    بعضی از تورچهای برش پلاسما ممکن است به صورت خشک استفاده گردد درحالیکه بعضی از آنها میتوانند زیر آب استفاده شوند . استفاده از روش زیر آب ظرفیت برش را از لحاظ دما ، ضخامت  و سرعت کاهش خواهد داد . بهرحال این روش هم خود ممکن است برای برخی از نیازمندی ها پاسخگو باشد و همیشه یک مشکل و مسئله مخرب نیست .

تورچ پلاسما

7.  تورچ پلاسما یک قوس تولید میکند که این قوس اولین برخورد بعنوان هادی شعله بین یک الکترود مرکزی و نازل تورچ هست . گاز تحت فشار در اطراف قوس و از بین یک روزنه در نازل عبور میکند . این منجر میشود به یک جریان پلاسمای یونیزه با دمای بالا . شعله اینچنین عبور میکند از نازل و از بین الکترود و قطعه کار میگذرد . تورچ ممکن است آب باشد یا گاز سرد شده  . در تورچهایی که با دست نگهداشته میشوند و یا تورچهای کوچکتر که برای سیستم های مکانیزه بکار میرود معمولا از گاز خنک شده استفاده میگردد .

گاز پلاسما

8 . گاز تحت فشار از بین نازل تورچ پلاسما عبورداده میشود . در تورچهایی که توسط دست نگهداشته میشوند معمولا از هوا بعنوان گاز پلاسما استفاده میشود . ترکیب آرگون و هیدروژن یا نیتروژن ممکن است هر از گاهی استفاده شود . در برش پلاسمای مکانیزه استفاده از هوا یا نیتروژن خیلی مرسوم است اگرچه ترکیب آرگون/هیدروژن یا آرگون/ نیتروژن همیشه استفاده میشود . از دی اکسید کربن به ندرت استفاده میشود .

9     .در بعضی موارد از یک بخار یا گاز ثانویه نیز استفاده می شود ، هدف از این گاز ثانویه خنک کردن تورچ است . این به عنوان یک گاز محافظ و ترکیب با گاز پلاسما برای کمک در حذف خاکستر است . گاز محافط ثانویه مشابه گاز پلاسما است اما ممکن است متفاوت هم باشد .

منابع انرژی

   10. منابع انرژی تورچهای پلاسما یک جریان مستقیم در مقادیر مختلف و با ولتاژ بالا تولید میکند. منابع بکار رفته در سیستمهای دستی دارای توان تولید بیش از 200 آمپر را دارد اگر چه توان بیش از 100 آمپر نادر است . در سیستمهای مکانیزه منابع انرژی با توانی بالغ بر 1000 آمپر را میتوان بکار برد ، اما معمولا از 500 آمپر یا کمتر استفاده میشود .

   11. منابع انرژی جدید برای برش پلاسمای مکانیزه 100% توان را تبدیل به کار مکنند یعنی نسبت بین زمانی که تجهیزات استفاده میشوند برای برش برخلاف دسترسی برای استفاده است . منابع برای برش دستی ممکن است تا 50%توان را تامین کند که این خود کاهش مواجهه با خطرات توضیح داده شده در پاراگراف های 13 تا 18 را در پی خواهد داشت.

ماشینهای برش پلاسمای مکانیزه

   12. در ماشینهای برش پلاسمای مکانیزه ، تورچ پلاسما برای برش قطعه فلزی معمولا بشکل عمودی بکار گرفته میشود . تورچ در یک جای چلیک سوار شده و در دو محور افقی روی صفحه که با یک توری حمایت میشود حرکت میکند. حرکت ماشین بشکل دیجیتالی کنترل میشود . اندازه ها و قدرت تورچهای ماشین پلاسما یک رنج گسترده ای است .

خطرات عمومی برش پلاسما

 13. خطرات عمومی بوجود آینده از فرایند برش پلاسما  شامل اشعه UV ، صدا ، گاز و فیوم است . این جزوه با خطرات اشعه ماوراءبنفش کاری ندارد .

فیوم ها و گازها

   14. ماهیت فیوم به فلزی که میخواهد برش داده شود و همچنین اندود آن بستگی دارد فلزات زنگ نزن و همچنین فلزاتی که به موادی مانند نیکل و کروم آغشته اند پتانسیل ایجاد خطر از لحاظ فیوم تولیدی بسیار بالای دارند . مس و آلیاژهای آن که بطور معمول هم برش داده میشوند نیز از لحاظ فیوم های تولیدی خطرناک است. ریسک فیوم تولیدی حتما بایستی مورد ارزیابی قرار گیرد بر طبق HSE  و دفترچه راهنمای EH54 ارزیابی مواجهه با فیوم جوشکاری و پروسه های وابسته ( ISBN 071760570  )

   15.اکسیدهای نیتروژن در طول برش پلاسما شکل گرفته و محیطهایی را که از لحاظ تهویه ضعیف اند میتوانند آلوده کنند . وقتی که از گاز هوا یا نیتروژن برای برش استفاده میشود این یک چیز محتمل است. در طول برش آلومینوم و فلز زنگ نزن تشکیل ازن نیز محتمل است .

   16.جایی که گازهای ورودی استفاده شده در فضاهای محدودی انباشته شود می تواند خطر خفگی را ایجاد نماید . وقتی که گاز مورد نظر سنگین تر از هوا باشد این مورد خیلی محتمل تر است که اتفاق بیفتد مثل مخلوط نیتروژن و آرگون .

   17.در جاهایی که تهویه مطلوب وجود ندارد تولید گازهای قابل اشتعال ایجاد خطر میکند .

   18. گازها ، بویژه اکسیدهای نیتروژن یک خطر مهم در برش پلاسمای دستی و سپس در نوع مکانیزه به خصوص برای اپراتور که در مجاورت تورچ است به شمار میرود .

صدا

  19.برش پلاسما به روش خشک میتواند اصواتی با تراز فشار و  فرکانس بالا ایجاد نماید . تورچهای دستی با یک منبع تامین انرژی محدود شده همراه با سیکل وظیفه کم،  باعث میشود که ایجاد مشکل صدا احتمال کمتری داشته باشد . مقادیر بالای انرژی بکارگرفته شده همراه با سیستم مکانیزه تورچ تولید صدای زیادی میکند . در مقادیر انرژی بالای 250 آمپر ایجاد صدای بالاتر از 100 دسی بل نیز احتمال دارد تولید شود.

موارد قانونی

  20. فیوم ها و گازهای تولید شده و بسیاری از گازهای استفاده شده در برش پلاسما برای سلامتی خطرناک هستند . برای کنترل این مواد خطرناک به منظور حفظ سلامتی ، آئیین نامه هایی تدوین گردیده است  1994(COSHH) . این آئین نامه ها الزاماتی است برای ارزیابی ریسک سلامتی ، جلوگیری یا کنترل مواجهه، در تعیین وسایل حفاظت فردی ، اطلاعات و دستورالعمل و آموزش . (COSHH) همچنین آئین نامه هایی برای تعیین حدود مواجهه شغلی برای فیوم هاو گازهای تولید شده در طول برش پلاسما ارائه میدهد .

21 . جایی که وسایل حفاظت فردی نیاز است بایستی به قوانین کار سال 1992 مراجعه گردد .

22 . درباره کارگرانیکه نزذیک پروسه های برش پلاسمای مکانیزه کار میکنند در مواجهه با اولین و دومین ترازهای عمل ، در رابطه با صدا قوانین کار 1989 کاربرد دارد . این قوانین یک سلسله مراتب از اقدامات کنترلی برای کاهش مواجهه با صدا ، اطلاعات و دستورالعملها برای کارگران ، کاهش مواجهه توسط وسایل دیگر مثل وسایل حفاظت فردی و تهیه و استفاده از گوشی ارائه می دهد .

23 . اگر کارگران بطور روزانه با صدای بالا مواجهه دارند قوانین کار در مورد صدا مربوط به سال 1989 الزام دارد که میزان مواجهه ارزیابی گردد . ترازهای صدای تولید شده ممکن است متنوع باشد لازم است به منظور ارزیابی مواجهه، اساس را بر صدای تولیدشده در هنگام استفاده از بیشترین توان در دسترس در نظر بگیرید . این باید افزوده شود که هر مواجهه دیگر با صدا توسط کارگر بایستی در جمع کل مواجهه روزانه او در نظر گرفته میشود .

اقدامات کاهش و کنترل

24 . اجتناب از استفاده از نیروی بیشتر میتواند باعث کاهش مقادیر صدا و فیوم و کمک به رسیدن به حد مجاز برای کنترل مواجهه میشود . مقادیر زیاد فیوم اغلب نتیجه استفاده از نیروی بسیار زیاد در فلزات با ضخامت بالاست .

25 .نوعی گاز استفاده شده در فرایند برش پلاسما میتواند مقادیر بالایی از فیوم را تولید کند . برای ضخامتهای خاصی از فلزات که برش میشود و یک نیروی ویژه بکار میرود استفاده از ترکیب آرگون /هیدروژن به عنوان گاز پلاسما منجر به کاهش مقدار فیوم تا حد قابل ملاحظه ای میگردد . نیتروژن مقادیر بسیار زیادی از فیوم را تولید میکند .

26 .در بسیاری از موارد مقادیر ناخواسته ای از مواجهه با فیوم ، گاز و صدا در برش با پلاسما اتفاق می افتد بخصوص وقتی که از روش مکانیزه استفاده میشود ، در اینجاست که اقدامات کنترلی بسیار نیاز است .

27 .دو روش مهم از اقدامات کنترلی که میتواند در برش پلاسما بکار رود استفاده از استخر آب و تهویه موضعی است . جایی که هیچ یک از این سیستمها امکان اجرا شدن نداشت باید از وسایل حفاظت فردی استفاده کرد .

استخر آب و برش زیرآب

28 .توری یا شبکه یک ماشین برش پلاسمای مکانیزه میتواند داخل یک استخر آب که حتی میتواند کل آنرا آب فرا گرفته قرار بگیرد و برش زیرآب انجام شود . استخرها طوری طراحی ها شده اند که  مقدار آب میتواند متغییر باشد و به تناسب ماشین تنظیم میشود و عمل برش عمودی آغاز شود . طبیعی است کنترل مقدار آب توسط یک شناور انجام گیرد .

29 . جایی که آلومینیوم یا آلیاژهای آن  برش داده میشوند ته نشین هایی از فلز و تجمع کف روی سطح فلز مذاب در استخر، تولید هیدروژن میکنند . پاکسازی منظم  و یک سیستم چرخش آبی نیاز است. فضاهای خالی که ممکن است  زیر آن هیدروژن جمع شود بایستی در طراحی استخرهای آب و توری ها در نظر گرفته و حذف شود. هیدروژن حتی ممکن است زیر قطعاتی که روی توری کارگذاشته شده اند نیز جمع شود .

30 . اضافه کردن یک ضد زنگ ،استخر را حفاظت خواهد کرد و همچنین زنگ زدگی را هنگام برش فلزات معمولی کاهش میدهد . بعضی ضد زنگ ها ممکن است در دماهای بالا با تولید فیوم های سمی از بین بروند که این بایستی در این فرایند جلوگیری شود .

31 .برش زیر آب یک اقدام کنترلی ویژه و موثر بوده که قادر است تراز صدا را تا زیر 80 دسی بل بکاهد و کاهش تراز فیوم تا حد 10% زیر مقادیر نوع خشک را داشته باشد  و کاهش مقادیر اکسیدهای نیتروژن را نیز به ارمغان آورد . این کاهش ترازها بطور طبیعی توسط برش زیر 50 میلی متر آب میتواند بدست آید. اما کاهش محسوس زمانی  بدست می آید که از سیستم غرق آبی استفاده گردد . بنابریاین حتی این ترازهای کنترل ممکن است میزان ریسک گازهایی که باید توسط تهویه موضعی اطراف تورچ کنترل شوند را از بین ببرد .

32 .دیگر مزایای برش پلاسما زیرآب کاهش اشعه ماورابنفش است و کاهش دما بویژه درمورد قطعات نرم .

33 . برش دهندهای خشک میتوانند قطعاتی که مستقیما در روی آب نصب شده اند را برش دهند. از آنجایی که بسیاری از فیوم های تولید شده توسط برش پلاسما مستقیما از زیر قطعه خارج میشود ، این متد مقدار فیوم را کاهش خواهد داد اما کاهش در مقادیر صدا و گاز چندان محتمل به نظر نمیرسد .کاهش در مقادیر فیوم ضرورتا یک کنترل کافی بویژه وقتی که انرژی بسیاری بکار گرفته شده باشد را تامین نمیکند .

34 .کاربردهای عنوان شده در بالا همیشه امکان پذیر نیست مثلا همین طرح برش پلاسما زیر آب همیشه توسط کار فرما پذیرفته نمیشود لذا بایستی حتما قبل از بکارگیری رایزنی های لازم صورت گرفته شده باشد

35 .برش پلاسما زیر آب یا در سطحی از آب ممکن است منجر شود به خطر ایجاد بیماریهای لژیونر اگرچه هنوز چیزی در این رابطه گزارش نشده است . ریسک فاکتورهای ایجاد بیماری دمای آب بین 20و 45 درجه سانتی گراد، آب کثیف و تلاطم آب در طول برش که ممکن است تولید اسپری آب کند هستند . اگر این اسپری ها به لژیونلا آلوده بشند و تنفس شوند ممکن است عفونت اتفاق بیفتد .

36 .این فاکتورها باید در نظر گرفته شود در ارزیابی های COSHH و اگر ارزیابی به این نتیجه رسید که خطری وجود دارد مراحل کنترل بایستی طی شود . متدهای کنترل شامل تغییر آب بصورت هفتگی و تمییز کردن بشکه و افزایش آنتی باکتریال ها به آب که سازگار باشد با همه ضد زنگهایی که استفاده می شود  .

تهویه موضعی

37 . یک قوس قدرتمند برش پلاسما میتواند مقادیر زیاد فیوم تولید کند که از زیر قطعه کار خارج میشود . در نتیجه اگر برش خشک است یک سیستم تهویه موضعی با حجم بالا برای کنترل موثر ضروریست .

38 . در برش مکانیزه ، تهویه موضعی میتواند داخل میز برش که توری برش را ساپورت میکند تعبیه گردد. در موقعی که فیوم تولید میشود برای کنترل مطلوب سرعت ربایش حداقل 0.75 متر بر ثانیه ضروریست .

39 . از آنجا که توریهای برش پلاسمای مکانیزه اغلب بزرگ است این میتواند منجر به خروج حجم خیلی زیاد هوا شود . طرحهایی در دسترس هستند که بکار میگیرند یک سری از اتاقکهایی که داخل میز ساخته شده اند .موقعیت تورچ برش تعدیل کننده هایی را به کار می اندازد که جریان هوا را تنها در اتاقک های نزدیک تورچ تولید میکند. یک طرح جایگزین اتاقک ها را اتصال میدهد به کانال خروجی از طریق یک کانال که حرکت میکند به دنبال تورچ در طول یک کانال ثابت با یک پوشش پلاستیکی سوراخ سوراخ . سیستمهای از این نوع نگهداری بیشتری لازم خواهد داشت تا عملکرد موثری را تضمین کند .

40 . طراحی  و عملیات دقیق میزهای تهویه با حرکت هوا به سمت پائین ، نیازمند در نظر گرفتن پتانسیل آسیب رسانی آلوده کننده ها  است .

41 . موقعیکه ارزیابی ، نیاز به کنترل مواجهه با فیومها و گازها را هنگام استفاده از سیستم برش پلاسمای دستی آشکار میکند ، حتما بایستی LEV ( تهویه موضعی ) بکار گرفته شود. سیستم هایی که از نظر  طراحی و کاربرد مشابه سیستمهای مورد استفاده در جوشکاری هستند مناسبتراند . سیستم تهویه باید نزدیک منبع فیوم ها و گازها قرار بگیرد ، با یک برش طولانی ، تغییر متناوب موقعیت لازم خواهد بود. سیستم های مبتنی بر فیلتر ، گازها را حذف نخواهد کرد و دستگاه باید در یک منطقه امن تخلیه شود .اطلاعات درباره  LEVارائه شده دردفترچه راهنمای EH55 ، HSE کنترل مواجهه با فیوم های جوشکاری ، برشکاری و پروسه های مشابه .

42 .به طور آشکارLEV مقادیر صدا را کاهش نخواهد داد لذا میتواند برای استفاده در سیستمهای مکانیزه با قدرت پائین و سیستمهای برش دستی ، جایی که صدا یک خطر مهم بشمار نمیرود مناسب باشد .

43 . تهویه موضعی اگر قرار است مداوم استفاده شود نیاز به نگهداری  دارد. توجه ویژه ای نیاز است تا به آسیبها، احتمال سوراخ بودن یا انسداد فیلترها پرداخته شود. میزان افزایش برای موقعیت کاری مورد نظر بایستی بطور متناوب تست شود و سازگار باشد با استاندارد طرح .

تجهیزات حفاظت تنفس

44 . هر RPE که استفاده میشود باید مارک CE داشته باشد یا اگراین تجهیزات قبل از تاریخ 1 JULAY 1995 تهیه شده اند  بایستی مورد تائید HSE قرار بگیرند یا توسط این سازمان مورد استاندارد قرار بگیرند .تجهیزات باید همچنین حفاظت کافی در مقابل ترازهایی از آلودگی را داشته باشند . همچنین بایستی طوری ساخته شود که برای کار و کارگر و برای کاری که انجام میشود مناسب باشد .

45 . برش پلاسما نباید در فضاهای محدود و بسته انجام گردد مگر اینکه سیستم ایمنی کار لحاظ شده باشد .  در یک سیستم ایمن کار ممکن است از یک دستگاه تنفسی استفاده شود . Compressed-air-fed visors یا وسایل مشابه برای استفاده در فضاهای محدود کارایی ندارد اما ممکن است در دیگر فضاها قابل استفاده باشد .

46 . حفاظت در برابر فیوم میتواند توسط ماسک های تنفسی طراحی شده برای حفاظت در برابر ذرات فراهم شود.ب رای حفاظت در برابر گازها تجهیزات air-fed کاربرد خوبی دارد.

47 . RPE  یا تجهیزات حفاظت تنفس بایستی خوب نگهداری شود و کارگران نحوه استفاده از آنرا بخوبی فراگرفته باشند . توصیه میگردد برای اطلاعات در این زمینه به کتبHSE  مراجعه گردد بویژه کتابچه HS(G) 53 به شماره استاندارد بین المللی(0717611981)

منابع

48 . مطالب ارائه شده در کتب آچ اس ای

:: موضوعات مرتبط: ایمنی در جوشکاری , برشکاری پلاسما , برشکاری با قوس پلاسما , توصیه های ایمنی و بهداشتی عملیات برش پلاسما , عوامل شیمیائی زیان آور در فرایند جوشکاری و اقدامات کنترلی آن , ,
:: برچسب‌ها: توصیه های ایمنی و بهداشتی عملیات برش پلاسما ,

جوشکاری تحت پوشش گازهای محافظ با الکترود مصرفی

جوشکاری تحت پوشش گازهای محافظ با الکترود مصرفی (Gas Metal Arc Welding: GMAW) فرآیند جوشکاری است که در آن، با ذوب کردن اتصال توسط قوس الکتریکی بین یک الکترود یکسره فلزی پرکننده مصرف شدنی و قطعه کار و حفاظت توسط یک گاز (مثلا گاز آرگون یا گاز کربنیک) و یا مخلوطی از گازها، احتمالا محتوی یک گاز خنثی ، یا مخلوطی از یک گاز و یک سرباره و بدون کاربرد فشار صورت می­ گیرد. این فرآیند گاهی جوشکاری MIG ، MAG یا CO2 نامیده می شود. تغذیه الکترود مداوم است. الکترود (سیم جوش) لخت می باشد. این فرآیند جوشکاری را می توان با ماشین نیمه خودکار یا روش های خودکار انجام داد. 

 

 

جوشکاری MAG، همانند فرآیند MIG می باشد، با این تفاوت که در این روش برای حفاظت از جوش و منطقه مجاور، از گازهای فعال (Active) استفاده کرده و برای اتصال فلزات آهنی استفاده می شود. گاهی اوقات با اضافه کردن درصدی اکسیژن در گاز محافظ، برای جوشکاری فولاد های معمولی ( فولاد ساده کربنی ) به کار می رود، زیرا اضافه کردن مقدار کمی اکسیژن به گاز محافظ باعث آرام تر شدن و محوری شدن قطرات مذاب می شود و در نتیجه حوضچه جوش روان به وجود می­ آید که حوضچه جوش روان، ترکنندگی بهتری ایجاد کرده و در نهایت پهنای جوش مسطح تر و صاف تر بدست می آید.

البته لازم است که به خاطر این مقدار اکسیژن اضافی، عناصر اکسیژن زدا در الکترود استفاده شود تا فلز جوش از نظر متالورژیکی دچار مشکل نگردد. در فرآیند جوشکاریMAG معمولا از گاز محافظ CO2 استفاده می­کنند که برای جوشکاری فولاد های معمولی و آلیاژی بکار گرفته می شود.

فرآیند جوشکاری MIG

در فرآیند MIG برای محافظت از فلز جوش و مذاب معمولا از گازهای آرگون و هلیوم و یا مخلوطی از این گازها و گازهای بی اثر (Inert) و غیره استفاده می شود. فرآیند جوشکاری MIG برای جوشکاری فلزاتی مانند فولاد زنگ نزن، آلومینیوم، نیکل و مس مورد استفاده قرار می گیرد. چگونگی انتقال فلز پر کن مذاب به حوضچه جوش از ویژگی های مهم فرآیند جوشکاری MIG است. فیزیک انتقال فلز به درستی مشخص نیست اما متخصصین بیان می دارند که دو نیروی اصلی جاذبه زمین ( ثقل ) و نیروی ناشی از اثر پینچ (Pinch Effect) عامل انتقال فلز به حوضچه هستند.

نیروی جاذبه : حین جوشکاری نیروی جاذبه از جمله عواملی است که باعث حرکت قطرات مذاب به سمت حوضچه می گردد. چنانچه جرم قطره مذاب افزایش بیابد، این نیرو نیز افزایش پیدا می کند. هنگامی که نیروی جاذبه یا همان ثقل بیشتر از نیرویی باشد که قطره مذاب را روی الکترود نگه داشته است (نیروی کشش سطحی و نیروی اینرسی) ، انتقال قطرات مذاب به راحتی انجام می گیرد.

اثر پینچ : هنگامی که جریان الکتریسیته از یک هادی فلزی عبور نماید ، میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می شود که شدت این میدان مغناطیسی به دانسیته جریان عبوری از قطعه بستگی دارد. در جوشکاری MIG الکترود نقش این هادی فلزی را ایفا می کند. این میدان مغناطیسی القایی باعث ایجاد نیروی مغناطیسی می گردد که نیروی پینچ نامیده می شود. نیروی پینچ با توان دوم جریان الکتریسیته عبوری از قطعه (در اینجا الکترود) نسبت مستقیم دارد. لذا با دو برابر شدن جریان الکتریسیته ، نیروی پینچ چهار برابر می شود. 

 

 

 

نمونه ای از دستگاه جوشکاری MIG 

 

وقتی که قطر انتهایی الکترود به اندازه کافی کوچک شود ، نیروی پینچ مستقل از نیروی ثقل عامل سقوط قطرات مذاب به حوضچه جوش می باشد.

تجهیزات لازم برای فرآیند جوشکاری GMAW

وسایلی که در  فرآیند جوشکاری GMAW مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از :

منبع نیرو (تامین کننده انرژی برای ذوب الکترود)

دستگاه تغذیه سیم جوش

کابل جوشکاری

مشعل جوشکاری (انبر جوشکاری)

قسمت تامین کننده گاز محافظ

مزایای فرآیند جوشکاری GMAW

فرآیند جوشکاری GMAW نسبت به دیگر فرآیند های قوسی دیگر مانند SMAWمزایای زیادی دارد که به شرح زیر می باشد :

این فرآیند به گونه ای است که می تواند در مورد بیشتر فلزات مغناطیسی به کار رود.

اتوماسیون یا روباتیک کردن این فرآیند به دلیل پیوسته بودن الکترود و به علت طول قوس ثابت، آسان می باشد.

تمرکز قوس الکتریکی به علت نسبت بالای توان بر سطح، زیاد می باشد، بنابراین امکان جوشکاری ورق های نازک و حالت های غیر تخت راحت تر است و پیچیدگی و تابیدگی کمتر و سرعت و نفوذ بیشتر خواهد بود.

در این فرآیند میزان جرقه نسبتا کم است.

سیم جوش به طور مستمر تغذیه می گردد، بنابراین زمان برای تعویض الکترود صرف نمی شود.

این فرآیند می تواند به راحتی در تمام وضعیت ها استفاده شود.

حوضچه مذاب و قوس الکتریکی به راحتی قابل مشاهده است.

سرباره حذف شده یا بسیار نازک است.

از الکترود با قطر نسبتا  کم استفاده می شود که باعث چگالی جریان بالاتری می گردد.

درصد بالایی از الکترود یا سیم جوش در منطقه اتصال، رسوب می کند.

سرعت های انتقال سریع تر و میزان رسوب بالاتری نسبت به نوع جوشکاری دستیTIG دارد.

عمق نفوذ جوش، بیشتر از فرآیند SMAW است، در نتیجه اجازه می دهد که جوش کوچکتر با استحکام مورد نظر به وجود آید.

محدودیت های فرآیند جوشکاری GMAW

جوشکاری GMAW دارای مزیت های فراوانی است، ولی در کنار این مزیت ها دارای محدودیت هایی نیز می باشد که مهمترین این محدودیت ها عبارتند از :

1- وسایل و تجهیزات این فرآیند جوشکاری پیچیده تر بوده و در نتیجه حمل و نقل مشکل خواهد بود.

2- تجهیزات این فرآیند گران بوده و هزینه تعمیر و نگهداری دستگاه های آن بالا می باشد.

3- دستگاه دارای گان (gun) کوتاه می باشد.

4- تنوع در انواع الکترود یا سیم جوش وجود ندارد.

5- قوس نیازمند حفاظت در مقابل باد می باشد، زیرا باد باعث منحرف کردن گاز پوششی یا محافظت کننده از قوس می گردد.

6- گان جوشکاری باید نزدیک به قطعه کار باشد، در نتیجه کاربرد این فرآیند در بعضی موارد نسبت به انواع جوشکاری های دیگر مشکل است.

7- سرعت سرد شدن جوش به علت عدم وجود لایه سرباره، سریع تر از روش های قوسی با محافظت سرباره است، در نتیجه ممکن است خواص متالورژیکی و مکانیکی فلز جوش را تغییر دهد.

:: موضوعات مرتبط: welding , فرایندها , جوشکاری میگ و مگ MIG MAG , ,
:: برچسب‌ها: جوش co2 - جوشکاری میگ مگ - MIG- MAG ,

سوال: ویژگی الکترودهای 6010 کدامند؟

 

 

جواب: این الکترودها جزء الکترودهای سلولزی می باشند ، یعنی روپوش آنها حاوی ترکیبات کربن و هیدروژن است که در حین جوش به صورت CO و CO2 و H2O تولید گاز محافظ روی حوضچه مذاب می کنند . حرارت تولیدی ناشی از احتراق مواد سلولزی و تولید گاز بالا است ، بنابراین این نوع الکترودها ، ایجاد عمق نفوذ زیاد در حوضچه مذاب می‌کنند .

این الکترود برای جوشکاری مستقیم قطب معکوس ( الکترود مثبت ) به کار برده می شود . این الکترودها برای جوشهای عمودی و سقفی و همچنین برای بعضی کاربردهای ورق های نازک فلزی در هر حالت مناسب ترین هستند این الکترود جوش با نفوذ عمیق می دهد .

الکترودهای E6010 تمایل به ایجاد بریدگی کناره جوش (Under Cut) دارند که در صورت وقوع این پدیده، بایستی شدت جریان جوشکاری یا آمپر کاهش داده شود .

بیشتر الکترودهای E6010 امروزه برای فولاد نرم مصرف می شوند گرچه می توانند روی ورقهای گالوانیزه نیز جوش زیبا بدهند.

الکترود E6010 بدلیل قابلیت نرمی خوب فلز جوش و نفوذ عمیق برای خالجوش زنی موقت اتصالات جوش شونده، عالی است.

الکترود E6010 دارای روپوش سلولوزی است و نیاز به مقدار معینی رطوبت ( حدود 3%) در رپوش دارد تا نتایج رضایت بخش بدهد .این الکترود اگر زیاد خشک شود مواد آلی موجود در آن می سوزد، ولتاژ قوس پایین آمده و جوش نامرغوب می شود . نگهداری این الکترود در درجه حرارت محیط کافی است ولی بایستی از باران، آب، روغن و سایر آلودگی ها حفظ شود .

 

سوال: ویژگی الکترودهای 6013 کدامند؟

 

جواب: پوشش عمده در این الکترودها رُتیل (اکسید تیتانیوم) می باشد . در این حالت به جای ایجاد گاز محافظ ، یک سرباره محافظ تشکیل می شود . در E6013 به علت استفاده از ترکیبات پتاسیمی ، پایداری قوس بیشتر شده و در نتیجه در جوش های چند پاسی ، عیب به دام افتادن سرباره از بین می رود . این الکترود برای جوشکاری در تمام حالات با جریان متناوب یا جریان مستقیم اتصال مستقیم یا معکوس طراحی شده است . الکترودهای E6013حداقل پاشیدگی را ایجاد کرده و کمترین بریدگی کناره را بوجود می‌آورند .

الکترود E6013 برای کارکردن با آمپر کمتر خیلی خوب هستند . هرچه آمپر کمتر باشد ورودی حرارت کمتر است و فلز مبنا پیچیدگی کمتری پیدا می کند. از اینرو الکترودهای E6013 برای جوشکاری فلزات نازک برازنده هستند.

در حقیقت الکترودهای E6013 در مواقعی که جوش فولاد کربنی با کیفیت بالا مورد نظر است و جوش با پرتونگاری بازرسی می گردد ، مورد استفاده قرار می گیرند .

الکترود E6013 برای جوشکاری اتصالی فولادهای معمولی ساختمانی، مخزن سازی، کشتی سازی و لوله مناسب می‌باشد. پوشش این نوع الکترود نیز اگر قبل از مصرف در دمای oC 160-150 به مدت یک ساعت خشک شود بهتر است ( اختیاری )

 

 

سوال: ویژگی های الکترود 7018 کدامند؟

 

جواب: این الکترود پرمصرف ترین الکترود کم هیدروژن است . الکترود E7018 از نوع کم هیدروژن بوده، برای جوش کاری در همه حالتها با جریان متناوب یا جریان مستقیم قطب معکوس         ( الکترود مثبت ) مناسب است و 25 تا 40 درصد پودر آهن در روپوش دارد .

تمام ویژگیهای مطلوب الکترود کم هیدروژن از جمله تولید جوشهای سالم روی فولادهای « سخت جوش » پر گوگرد و پر کربن را دارد . کاربرد اصلی این الکترود برای جوشهای فولادهای کم آلیاژ با مقاومت زیاد (HSLA) با همان محدوده مقاومتی می باشد .

ویژگی الکترودهای E7018 جوش صاف ، قوس آرام، نفوذ کم ( به داخل فلز مبنا) پاشش خیلی کم و سرعت جوشکاری زیاد است. برای الکترود E7018 قوس کوتاه لازم است .

اگر قرار باشد فقط 2 نوع الکترود فولادی انتخاب شود شاید بتوان گفت یکی E6010 و دیگری E7018 است .

شدت جریان جوشکاری الکترودهای E7018 قدری بالاتر از شدت جریان جوشکاری الکترودهای E6010 با همان اندازه است .

الکترود E7018 دارای روپوش از جنس قلیایی است، میزان هیدروژن روپوش این الکترود باید کنترل شود لذا بایستی قبل از مصرف کاملاً خشک شود .خشک کردن در درجه حرارتی در حدود 300 تا 3500درجه سانتیگراد برای مدت 2 ساعت توصیه می شود . الکترود قلیایی وقتی از خشک کن بزرگ کارگاه (Oven) برداشته شود، بایستی آنرا در گرمکن سیار که دارای دمای 100-1200درجه سانتیگراد قرار دهند و گرم کن نیز به هنگام مصرف روشن باشد.

 

سوال: ویژگی های الکترود 7024 کدامند؟

 

جواب: الکترود روتایلی پودرآهن دار با نرخ جایگزینی زیاد که برای پر کردن شیار های بزرگ و جوشکاری سازه های سنگین فلزی کاربرد دارد. جوشکاری با این الکترود بسیار آسان بوده و پاشش کم و جدا شدن آسان سرباره و زیبایی گرده جوش از ویژگیهای آن می باشد. الکترود 7024 به قطر 5 با یک پاس در طول مشخص، جوشی برابر 3پاس 7018 با قطر 4 با کیفیتی بسیار بالا تر به جا میگذارد. الکترود 7024 الکترود ( Drag )  است یعنی کشیدنی بدین معنا که جوشکار نیازی به دقت و حفظ فاصله قوس را ندارد و تنها زاویه کار و زاویه نسبت به محور جوش را میبایست رعایت کرد .به دلیل حوضچه مذاب بزرگ، جوشکاری  با آن صرفا" در وضعیت های تخت و افقی امکان پذیر است

:: موضوعات مرتبط: الکترودها , پوشش الکترودها , ویژگیهای الکترودها , ,
:: برچسب‌ها: ویژگی الکترودهای 6010 کدامند؟-ویژگی های الکترود 7024 کدامند؟-ویژگی های الکترود 7018 کدامند؟-ویژگی الکترودهای 6013 کدامند؟- ,

فیوم ها با کندانسه شدن از حالت بخار فلزها ایجاد می شوند . فیوم های جوشکاری عموما قطری کمتر از یک میکرون ( یک میلیونیوم متر ) دارند . که به قسمت آلئولی ریه ها  وارد می شوند . کلیه فرایندهای جوشکاری تولید فیوم می کنند اما میزان آن با توجه نوع فرایند جوشکاری متفاوت است .

خطرهای فیوم ها برای سلامتی افراد به موارد ذیل بستگی دارد :

1- میزان فیوم تولید شده

2- حضور فلزات یا گازهای خاص

مکانیسم اصلی تولید فیوم عبارتست از :

1- تبخیر سازی عناصر یا اکسید های ناشی از ناحیه قوس ( نزدیک نوک الکترود )

2- کندانسه شدن سریع بخارات مربوط به ذرات جامد

منابع اصلی تولید فیوم عبارتند از :

1- فلز الکترود

2- مواد فلاکس

3- روکش ها ، باقی ماندها ، روغن ها ، زنگ زدگی ها ، رنگ های با پایه حلال ، بتن ها یا ( آسترهای ) روی فلز اصلی

الف ) فرایند الکترود مصرف شدنی : در این فرایند ، الکترود مصرف می شود و فیوم تولید شده ناشی از الکترود ، روکش الکترود یا فلاکس است . فلز اصلی در حال جوش سهم اندکی را در این فیوم دارد .

ب) فرایند الکترود مصرف نشدنی : دراین فرایند نسبت به فرایند الکترود ذوب شدنی فیوم کمتری تولید می شود . فیوم تولید شده ناشی از فلز در حال جوش و میله پر کننده است .

عوامل موثر بر میزان تولید فیوم :

الف ) ولتاژ :

 با افزایش ولتاژ ، فیوم بیشتری تولید می شود.

ب) طول قوس :

با افزایش طول قوس ، فیوم بیشتری تولید می شود .

ج) جریان :

با افزایش جریان ، فیوم بیشتری تولید می شود .

 استثناء: در این مورد جوشکاری قوسی با الکترود فلزی محفوظ در گاز روی آلمینیوم است که در آن جریان بیشتر، فیوم کمتری تولید می کند .

د ) قطر الکترود :

استفاده از الکترود هایی با قطر کمتر باعث افزایش تولید فیوم می گردد.

ر) نوع قطبیت الکترود :

در جوشکاری با قطب مثبت برق DC فیوم تولید شده 30% بیشتر از قطب منفی یا AC می باشد.

ز) گاز محافظ :

ترکیب گاز محافظ به طور قابل ملاحضه ای بر تولید فیوم اثر گذار می باشد .

مخلوط گاز آرگون و دی اکسید کربن فیوم کمتری ( تا 25 % ) نسبت به گاز دی اکسید کربن به تنهایی تولید می کند .

ژ) ترکیب فلز اصلی ، فلاکس و پر کننده ها ( مراجعه به شناسه ایمنی مواد شیمیائی )

سیستمی توسط انجمن جوشکاری آمریکا ایجاد شده تا کلیه الکترود ها و میله های جوشکاری ذوب شدنی ( مصرف شدنی ) را طبقه بندی نماید . هر میله جوشکاری یا الکترود ساخته شده در شناسه ایمنی مواد شیمیائی آن ارائه شده است . لذا جوشکاران تشویق می شوند تا به اطلاعات ارائه شده در شناسه ایمنی مواد شیمیائی مراجعه نمایند .

س) تجزیه و عملیات کاری جوشکار:

هر چه فاصله بین قطعه کار و نوک الکترود افزایش یابد ، فیوم بیشتری تولید می شود .

ش) هر چه سرعت تغذیه مفتول افزایش یابد ، فلز بیشتری استفاده و فیوم بیشتری تولید می گردد.

ص) رطوبت :

در محیطهای مرطوب به دلیل جذب آب توسط فلاکس ، میزان فیوم تولید شده افزایش می یابد .

ض) موقعیت ( وضعیت ) جوش :

موقعیت ( وضعیت ) افقی تخت ، فیوم کمتری را نسبت به وضعیت بالای سر یا عمودی تولید می نماید .

1- جوشکاری قوسی با الکترود پوشش دار ( SMAW )

الف ) جوشکاری فولاد نرم توسط MIG :

فیوم های تولید شده در جوشکاری فولاد نرم عمدتا دارای آهن و منگنز است . علاوه بر این فلزات مقادیر اندکی نیز آلمینیوم ، کلسیم ، مس ، منیزیم ، سدیم و روی نیز در فیوم موجود می باشد. در بررسی های به عمل آمده مقادیر بسیار کمی نیز کرم ، پتاسیم ، نیکل و سرب نیز در فیوم ها یافت شده است .

جوشکاری فولاد نرم فیوم بیشتری را نسبت به فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای نیکل تولید می نماید. اما غلظت کرم و نیکل آن پائینتر است . گازهایی که در این فرایند تولید می شود ازن و دی اکسید نیتروژن است .

ب) فولاد ضد زنگ :

فیوم های جوشکاری مربوط به فولاد ضد زنگ مقادیر بیشتری کرم ویا نیکل و منگنز دارد اما نسبت به جوشکاری فولاد نرم آهن کمتری دارد . فلورایدها در این فرایند تولید می شود .  

2- جوشکاری فلزات تحت پوشش گاز محافظ بی اثر(MIG ) :

انجام این جوشکاری روی فلزات ضد زنگ باعث تولید فیوم های فلزی و گازهای ذیل می گردد.

فلزات شامل : نیکل ، کرم و منگنز      

گازها شامل : ازن و اکسید نیتروژن

3- جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود تنگستن تحت پوشش گاز محافظ بی اثر  (TIG ) :

این نوع جوشکاری روی آلمینیوم باعث تولید فلزات و گازهای ذیل می گردد.

فلزات شامل : اکسید آلمینیوم

گازها شامل : ازن و اکسید نیتروژن

توجه : آلمینیوم سریعتر از فولاد نرم به بخار تبدیل می شود و از این رو فیوم بیشتری تولید می کند .

4- جوشکاری قوسی زیر پودری ( SAW ) :

این جوشکاری روی فولاد نرم باعث تولید فیوم های فلزات و گازهای ذیل می گردد.  

فلزات شامل : فیوم های فلزی ( بسته به ترکیب قطعه کاری در حال جوشکاری )

گازها شامل : فلوراید

این جوشکاری عمدتا برای آلیاژ فولادی که مقدار کمتری کربن در آن به کار رفته است استفاده می شود . تشکیل فیوم در این نوع جوشکاری در مقایسه با انواع جوشکاری کمتر است . فلوراید تولید شده برای سلامتی خطر قابل ملاحضه ای دارد .

5- جوشکاری با قوس پلاسما ( PAW ) :

در این جوشکاری فلزات مختلفی وجود دارد .

فلزات شامل : فیوم های فلزی ( بسته به ترکیب قطعه کاری در حال جوشکاری )

گازها شامل : ازن و اکسیدهای نیتروژن

 6- برش کاری با پلاسما (  PAC ) :

برش کاری با قوس پلاسما فیوم و گاز بیشتری را نسبت به جوشکاری با قوس پلاسما تولید می کند .

فلزات شامل : فیوم های فلزی ( بسته به ترکیب قطعه کاری در حال جوشکاری )

گازها شامل : ازن و اکسیدهای نیتروژن

بعضی از فرایندهای جوشکاری فیوم بیشتری را نسبت به سایر فرایندهای جوشکاری تولید می نمایند که شامل موارد ذیل است  که از بالا به پائین کمتر می شود .

7- جوشکاری تر پودری (FCAW )

8- جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود پوشش دار ( SMAW )

9- جوشکاری فلزات تحت پوشش گاز بی اثر)  MIG )

10- جوشکاری با الکترود تنگستن تحت پوشش گاز بی اثر ( TIG )

باید توجه داشت که غلظت کمتر فیوم ها می تواند نتیجه زیادتر بودن گازهای ازن یا دی اکسید نیتروژن باشد.

اثرهای مواجهه با فیوم های بر سلامت افراد

1- اثرهای کوتاه مدت: یکی از اثرهای کوتاه مدت بر سلامتی افراد تب فیوم فلزی      می باشد .

تب فیوم فلزی پس از مواجهه با غلظت های زیاد منگنز ، مس ، روی بروز می دهد و این شرایط زمانی رخ می دهد که فرد فیوم تازه تولید شده را استنشاق نماید و علائم 8 تا 12 ساعت پس از مواجهه بروز و معمولا 24 تا 48 ساعت بعد فروکش می کند و با علائمی نظیر تب ، سردرد ، سرفه ، درد در ناحیه قفسه سینه ، سرماخوردگی درد عضلانی و احساس مزه فلزی .

2- اثرهای بلند مدت :

 الف : سیدروزیس : آهن جزء اصلی آلیاژ در تولید فولاد می باشد طی جوشکاری قطعات فولادی فیومهای اکسید آهن از فلز اصلی و از الکترود مصرفی تولید می شوند که اثرات حاد اولیه مواجهه تحریک مجاری بینی ، گلو و ریه ها می باشد و مواجهه طولانی مدت ممکن است باعث ایجاد رنگ دانه قرمز در ریه ها گردد. که یک عارضه خوش خیم بوده و رسوب آن در ریه ها خطرناک نبوده و عملکرد ریه ها را مختل     نمی کند .

ب : منگنز : مواجهه مزمن با منگنز باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم عصبی مرکزی می گردد ( نظیر بیماری پارکینسون ) و در مسمومیت حاد مخاط سیستم تنفسی تحریک شده و ممکن است باعث فارنژیت و برنشیت می گردد . در مسمومیت مزمن شروع مسمومیت آرام و علائم اولیه اختصاصی نیستند علائم شامل سردرد ، سستی ، خواب آلودگی ، درد مفاصل و ماهیچه ها است ، اختلالات روانی ، بی ثباتی روحی نظیر خنده یا گریه بی دلیل ، بی ارادگی ، بی خوابی و به دنبال آن اختلال در حرف زدن و علائم عصبی ویژگی بارز مسمومیت می باشد. عدم تعادل در گام برداشتن و تعادل بدنی و افزایش ترشح بزاق و تعریق .

ج : کادمیوم : مصرف گسترده ای را به عنوان روکش ضد زنگ روی فولاد دارد ونیز عنصری آلیاژی می باشد. مواجهه با غلظتهای فیوم ها باعث ایجاد تحریک ریوی شدید ، ادم ریوی و در برخی موارد مرگ می گردد . مواجهه طولانی مدت با مقادیر اندک   می تواند منجر به آمفیزم گردیده و باعث صدمه دیدن کلیه می گردد. بعد از مواجهه طولانی مدت با کادمیوم ممکن است قسمتهای مختلفی از جمله کلیه ، ریه ، استخوان و سیستم خون ساز تحت تاثیر قرار گیرد . همچنین کادمیوم می تواند باعث اختلال در عملکرد مجاری کلیه و سبب ایجاد سنگ کلیه گردد. سایر اثرهای مربوط به مواجهه با کادمیوم شامل از بین رفتن حس بویائی ، زخم شدن مخاط بینی ، زرد شدن دندان و کم خونی گردد.  

د : کرم : مواجهه با کرم السراسیون پوست ، سوراخ کردن غضروف بینی و افزایش ریسک سرطان ریه مرتبط است البته عوارض مذکور مربوط به کرومات ها و اسید کرومیک است که در دماهای حاصل جوشکاری به ندرت یافت می شود .

ر: فلوراید ها : در روکش بسیاری از فلاکسهای مورد استفاده در جوشکاری یافت می شود که سبب تحریک چشمها ، بینی و گلو می گردد . مواجهه مکرر با غلظت های زیاد فلوراید ممکن است باعث ادم ریوی و آسیب به استخوانها گردد به نحوی که ممکن است باعث کاهش تراکم استخوانی گردد. ( استئوسکلروز)

ز : سرب : فیومهای اکسید سرب در اثر برشکاری یا جوشکاری آلیاژهای سرب دار یا فلزاتی که روکشی از رنگهای سربی دارند تولید می شود. استنشاق و بلع فیومهای اکسید سرب و سایر ترکیبات سرب سبب مسمومیت با علائمی شامل احساس مزه فلزی در دهان ، کاهش اشتهاء ، احساس تهوع ، دردهای عضلانی در شکم و بی خوابی می باشد . اثرهای مزمن فیومهای سرب شامل آنمی و ضعف عمومی ( عمدتا در عضله های مچ می باشد ) وسرب اثرات نامطلوبی بر سیستم عصبی مرکزی ، سیستم گردش خون ، سیستم تناسلی ، کلیه ها و عضلات وارد می سازد .

ژ: روی : روی در مقادیر زیادی در تولید برنج  ، فلزات گالوانیزه کاربرد داشته و ایجاد بیماری تب فلزی شبیه بیماری آنفولانزا می نماید .

س: سرطان ریه : در مقالات ریسک سرطان ریه در جوشکاران 40% بیشتر گزارش شده است .

2- گازها : گازها شامل ( ازن ، منواکسید کربن ، دی اکسید کربن ، اکسیدهای نیتروژن، هیدروژن کلراید و فسژن در فرایند جوشکاری به دلایل زیر به وجود می آید :

·        تجزیه گازها محافظ یا فلاکس

·        فعل و انفعال پرتو فرا بنفش یا گرمای زیاد با گازهای هوا

·        گاز محافظ

الف : ازن : در نتیجه یونیزاسیون اکسیژن توسط پرتو فرابنفش جوشکاری قوس به وجود می آید .                                         ₃O2        3O₂+ UV

ازن گازی ناپایدار است که مجاری تنفسی تحتانی را درگیر می کند در افراد سالمی که در معرض کم ازن قرار دارند تغییرات ناآگاهانی در آزمونهای عملکرد ریه آنها ایجاد می شود و افراد در معرض تماس حاد با ازن از درد زیر جناغ سینه ، سرفه و تنگی نفس شکایت می کنند .

ب : منواکسید کربن : در اثر پرتو فرابنفش در دی اکسید کربن در گاز محافظ به وجود می آید .                              CO+O₃ 3        3CO₂+ UV                      

ج : دی اکسید کربن : در اثر تجزیه فلاکس تولید می شود که از نظر فیزولوژیکی     بی اثر و باعث توقف برون ده قلبی و یا تغییر عملکرد هموگلوبین نمی شود اما در غلظتهای زیاد باعث کاهش اکسیژن هوای تنفسی شده و فشار نسبی مورد نیاز جهت برقراری اشباع خون از اکسیژن برای تنفس بافتها را کاهش می دهند .

د : اکسیدهای نیتروژن : در اثر گرم شدن آرگون یا نیتروژن جو در حضور پرتو فرابنفش ایجاد می گردد و شامل دی اکسید نیتروژن NO₂ و اکسید نیتروژن NO می باشد که NO₂ گاز قالب در فیوم است NO₂ در هوای سرد به رنگ زرد ، در درجه حرارت معمولی اتاق سرخ قهوه ای و در موقع گرم شدن شکلاتی رنگ است در غلظتهای کم باعث سردرد وزوز کردن گوشها ، سرفه ، تپش قلب ، تنگی نفس ، سیانوز ، سوزش چشمها ، بی قراری و بیخوابی می گردد. اکسیدهای نیتروژن با آب موجود در مجاری تنفسی تحتانی ترکیب و اسید نیتریک تولید می کند . نیتراتهاو نیتریتها یی که از تجزیه اسید نیتریک حاصل می شود باعث التهاب و تخریب بافت موضعی می شود NO₂ در غلظتهای بالا سبب ادم ریوی می گردد .

ر: هیدروژن کلراید و فسژن : این گازها در اثر واکنش بین پرتو فرابنفش و بخارات ناشی از هیدرو کربنهای کلرینه حلالها به وجود می آید در تماس با مقادیر بیش از حد مجاز و تماس های شدید با هیدروژن کلراید علائم تنفسی به صورت سرفه ، تنگی نفس ظاهر می شود که به طور کلی گاز مذکور برای راههای هوایی فوقانی و مخاط ملتهمه محرک است .

فسژن : به علت حلالیت کم در آب فقط به صورت خفیف باعث تحریک چشمها و راههای هوایی فوقانی می شود . فسژن رسوب کرده در ریه ها به طور آهسته به اسید کلریدریک و دی اکسید کربن هیدرولیز می شود . چندین ساعت بعد از تماس ( 8 ساعت ) تنگی نفس احساس گرفتگی قفسه سینه ، سرفه خشک ممکن است ایجاد گردد.

روشهای نمونه برداری و حدود مجاز مواجهه :

فیومهای جوشکاری : جهت ارزیابی غلظت آلاینده های مربوط به فیوم های جوشکاری دو روش وجود دارد.

1- روش گراویمتری یا وزن سنجی : که انجمن متخصصین بهداشت صنعتی آمریکا ACGIH برای فیومهای جوشکاری ، برای کل ذرات حد تماس  TLV- TWA 5 mg/m³ ( مقادیر حدود مجاز – میانگین وزنی زمانی ) را توصیه نموده است . روش گراویمتری کل وزن تمام آئروسلها از جمله فلزات موجود در دود ایجاد شده ناشی از فرایند جوشکاری را تعیین می نماید .

2- فرایند جوشکاری مختلف نظیر فولاد ضد زنگ یا فولاد نرم ( کم کربن ) مقادیر متفاوتی از فلزات خاص را تولید می نماید تعیین غلظت یک فلز از فیوم جوشکاری نیازمند ارزیابی فرایندهای جوشکاری می باشد.

این ارزیابی شامل آلیاژ در حال جوش ، فرایند ، الکترود یا سیم های مورد استفاده و استفاده مناسب از روش آنالیز NOISH می باشد.

2- گازها : برای نمونه برداری از ازن می توان از دستگاه زیر استفاده نمود

الف : ازن

پمپ نونه بردار هوا با لوله های حساس رنگی

ازن سنج قابل حمل با ویژگی قرائت مستقیم

ب : فلوراید : برای نمونه برداری از گاز مذکور از وسایل زیر استفاده می شود

پمپ نمونه بردار فردی با فیلتر و پد آغشته

ج: منواکسید کربن ، دی اکسید کربن ، اکسیدهای نیتروژن ، اسید هیدرو کلریک ، فسژن

برای نمونه برداری از گازهای مذکور می توان از پمپ نمونه بردار هوا با لوله های رنگی استفاده نمود ضمنا وسایل قرائت مستقیم برای بعضی از گازها نیز وجود دارد .

اقدامات پایه ای کنترل در جوشکاری

1- جایگزینی : عبارتست از الکترود های جوشکاری کم خطر اما بدون تغییر در خصوصیات جوش یا ویژگیهای متالوژیکی

2- تهویه : دستور العمل انتخاب سیستم کنترلی جهت فیوم ها

ارزیابی فیوم کمک می نماید تا ریسک ارزیابی گردیده و اقدامات کنترلی مناسبی به منظور به حد اقل رساندن فیوم های خطرناک تولید شده توسط فرایندهایی نظیر جوشکاری ، برشکاری ، لحیم کاری ، کنده کاری استقرار یابد این روش ارزیابی ، روشی سریع وساده ای به منظور تعیین نوع تهویه مورد نیاز جهت کاهش ریسک اثرهای نامطلوب وارد بر سلامتی کارگران در معرض این فیومها ی خطرناک می باشد.

برای ارزیابی جدولی طراحی شده که این ارزیابی شامل سه مرحله است که در هر یک می بایست عدد مناسب F را از جدول انتخاب کرد و سپس این اعداد را باهم جمع تا عدد کل F به دست آید سپس طبق جدول ارائه شده در انتهای ارزیابی نوع تهویه مورد نیاز مشخص می گردد.

 توصیه های کلی :

طرح هود باید بر مبنای میزان کاری آن انتخاب شده باشد ( به عنوان مثال هود های محصور کننده در کنترل آلاینده های جوشکاری بیشترین کارائی را دارند در حالی که تهویه عمومی از کارائی کم برخوردار است .

برنامه ریزی های مربوط به سیستم های تهویه ای را با جابجائی مواد تلفیق نمائید .

از پردهای جوشکاری یا سایر موانع جهت جلوگیری از انتشار آلاینده ها استفاده کنید .

از جریان مجدد هوای فیلتر شده از هود جوشکاری در مکان های شلوغ خود داری نمایید زیرا موثرترین وسایل فیلتر کننده نیز به اندازه کافی گازها را جدا نمی کنند .

سرعت روبرو ( در جلوی  هود ) برای هودهای محصور کننده حدود              ft/min  130-100 است البته در مواردی که انتشار عرضی آلاینده وجود دارد سرعت های بیشتری ممکن است مورد نیاز باشد .

سرعت ربایش برای هودهایی غیر از هودهای محصور کننده  ft/min 170-100  است

تهویه عمومی :

در تهویه عمومی با استفاده از فن ها هوای زیادی به محیط کار وارد می گردد تهویه عمومی آلایندهای موجود در محیط کار را رقیق می نماید اما معمولا آن را از محیط کار خارج نمی نماید . این نوع تهویه معمولا زمانی در محل نصب می نماید که آلاینده سمی نباشد و به طور یکنواخت تولید گردد. جوشکاری MIG فولاد کم کربن عمدتا فیوم های اکسید آهن تولید می کند که به عنوان یک فیوم سمی تلقی نمی گردد. شرایط ذیل در مواردی که نمی توان از تهویه موضعی استفاده نمود توصیه شده است .

قطر الکترود ( بر حسب اینچ )                 دبی مورد نیاز ( فوت مکعب بر دقیقه )

          32/5                                                                 1000

          16/3                                                                1500

           4/1                                                                3500

          8/3                                                                 4500    

 الف ) برای نواحی باز که فیوم جوشکاری می تواند از منطقه تنفسی فرد دور شود :

فوت مکعب هوای مورد نیاز =  الکترود مصرفی ( پوند بر ساعت ) × 800

ب ) برای نواحی بسته یا موقعیتهایی که فیوم به سرعت از منطقه تنفسی فرد دور     نمی شود .

فوت مکعب هوای مورد نیاز = الکترود مصرفی ( پوند بر ساعت ) × 1600

منبع : ایمنی و بهداشت در جوشکاری تالیف دکتر محمد جواد جعفری

:: موضوعات مرتبط: ایمنی در جوشکاری , عوامل شیمیائی زیان آور در فرایند جوشکاری و اقدامات کنترلی آن , ,
:: برچسب‌ها: مکانیسم اصلی تولید فیوم -عوامل موثر بر میزان تولید فیوم- ,

روش های سختی سنجی فلزات

روش برینل

یکی از قدیمی ترین آزمایشات سختی سنجی، آزمایش برینل می باشد. این آزمایش، یک آزمون سختی سنجی ایستایی می باشد که عبارتست از فشردن یک ساچمه فولادی سخت بر روی سطح یک قطعه نمونه.
در این آزمون معمولاَ از یک ساچمه به قطر 10 میلی متر از جنس فولاد سخت و یا کربور تنگستن، برای اعمال یک بار بر روی سطح ماده استفاده می شود که برای فلزات سخت، مقدار بار 3000 کیلوگرم، برای فلزات نیمه سخت 1500 کیلوگرم و برای نرم 500 کیلوگرم و یا کمتر می باشد.

تفاوت انواع مختلف این دستگاهها به شرح زیر است: 
1-روش وارد آوردن بار، به عنوان مثال اعمال نیرو توسط فشار روغن، چرخ دنده و پیچ و یا استفاده از اهرم و وزنه.
2-روش اجرای عملیات، به عنوان مثال استفاده از نیروی دست و یا نیروی ماشین.
3-روش اندازه گیری بار وارده، به عنوان مثال استفاده از پیستون و وزنه، فشار سنج بوردون، نیروسنج و یا اهرم و وزنه.
4-اندازه دستگاه، برای مثال دستگاه بزرگ و یا دستگاه کوچک (سیار و قابل حمل).

آزمایش برینل را می توان توسط یک دستگاه آزمون عمومی (یونیورسال) با اضافه کردن یک مبدل مناسب که ساچمه را نگهدارد، انجام داد. آزمایش بر روی ورق های فلزی را می توان با استفاده از ابزارهای دستی مثل انبردست و  ساچمه و گیره فنری با قدرت 22 پوند انجام داد. برای انجام آزمایش برینل، قطعه نمونه را بر روی سندان قرار داده و سندان را بالا می برند به طوری که یا ساچمه مماس شود. پمپ نمودن روغن به داخل سیلندر اصلی، سبب اعمال یک نیروی رو به پایین به پیستون اصلی دستگاه و در نتیجه فشار وارد آوردن بر روی ساچمه می شود. این فشار باعث فرو رفتن ساچمه بر روی سطح قطعه مورد آزمایش می گردد. پیستون کاملاَ روان، کار می نماید لذا تلفات اصطکاک قابل چشم پوشی است. با نصب یک فشار سنج بوردون، مقدار تقریبی بار وارده نشان داده می شود. هنگامی که بار وارده، به مقدار مورد نظر برسد، وزنه تعادل بالای دستگاه با عمل یک پیستون کوچک، به بالا کشیده می شود. این عمل به منزله ضامن اطمینانی است که بار زیادی بر روی ساچمه وارد نشود. در آزمایشات استاندارد، قطر حفره ایجاد شده توسط ساچمه، به وسیله یک میکروسکوپ میکرومتر و یا میکروسکوپ برینل که یک صفحه شفاف مدرج در میان دید آن می باشد، اندازه گرفته می شود. آزمایش برینل معیار خوبی برای اندازه گیری سختی می باشد ولی دارای محدودیت هایی است. یکی از این محدودیت ها، مناسب نبودن آن برای مواد بسیار سخت می باشد. در این موارد، ساچمه اکثراَ تغییر شکل می دهد. همچنین برای قطعات خیلی نازک که احتمالاَ عمق حفره ایجاد شده بیشتر از ضخامت قطعه باشد، این روش مناسب نمی باشد. یکی دیگر از محدودیت ها، مناسب نبودن آن برای قطعاتی است که سطح آنها سخت شده باشد. در این موارد ممکن است عمق حفره ایجاد شده از ضخامت لایه سخت شده بیشتر باشد، و در نتیجه نرمی مغز قطعه، نتیجه آزمون را بی اعتبار نماید. در آزمایشات استاندارد، بار کامل بمدت 30 ثانیه بر روی فلزات آهنی و 60 ثانیه بر روی فلزات نرمتر وارد می آید. عدد سختی برینل، مقدار اسمی فشار بر واحد سطح حفره ایجاد شده برحسب کیلوگرم بر میلیمتر مربع می باشد. این عدد با تقسیم بار وارده بر سطح حفره ایجاد شده که کره در نظر گرفته می شود محاسبه می گردد. مقدار بار وارده و قطر حفره ایجاد شده در فرمول زیر قرار داده می شود:

که در این فرمول BHN عدد سختی برینل (کیلوگرم بر میلی مترمربع)، P مقدار بار اعمال شده (به کیلوگرم)، D قطر ساچمه (میلی متر) و d قطر حفره ایجاد شده به میلی متر می باشد. به منظور آزادی عمل قابل قبول در ازمایشات، این اعداد به گونه ای انتخاب شده اند که با یکدیگر همپوشی داشته باشند. ضخامت قطعات نمونه جهت آزمایش نبایستی کمتر از ده برابر عمق حفره ایجاد شده باشد. چنانچه قطعات نازکتر بعنوان نمونه مورد آزمایش قرار گیرند، عدد سختی بدست آمده، در حقیقت عدد سختی اندازه گیری شده مربوط به سندان زیر قطعه مورد آزمایش می باشد. آزمایش برینل دارای محدودیت ها و معایبی نیز می باشد. یکی از این معایب این است که این آزمایش، مخرب می باشد، زیرا بر روی نمونه آزمایش ، حفره ای بر جا  می ماند. در بیشتر موارد باقی ماندن این حفره، قطعه را غیرقابل استفاده می نماید. از طرف دیگر اکتریت دستگاه های آزمایش برینل سنگین هستند (بیشتر از 200 پوند) که باعث ایجاد اشکال در جابجایی و  تحرک گردیده و مناسب استفاده در خارج از آزمایشگاه نمی باشد. همچنین دستگاه برینل نسبت به سایر دستگاه ها گرانتر می باشد. برای مثال یک دستگاه برینل ساده با متلقات و میکروسکوپ، معمولاَ بیش از 5000 دلار قیمت دارد. از طرف دیگر این آزمایش یک آزمایش نظری است که عواملی مثل آموزش کاربران، تجربه و استعداد آنها در اندازه گیری ابعاد حفره ایجاد شده، ممکن است در نتایج آزمایش اثر داشته باشد. اگرچه این اثرات معمولا کم است، ولی نتایج خوانده شده توسط دو نفر از کاربران بر روی یک قطعه نمونه و در یک آزمایش، ممکن است به طور متوسط تا 10 درصد اختلاف داشته باشد. هم چنین لزوم محاسبه شده عدد برینل (BHN) بجای خواندن مستقیم، یک محدودیت و نقص محسوب می شود.
از طرفی آزمایش برینل هم محاسنی دارد، چون قدمت آن زیاد و کاملاَ جا افتاده است، بیشتر مردم با آن آشنایی داشته و عموماَ نتایج آزمایشات برینل، در صنایع مورد قبول واقع گردیده است. این آزمایش را می توان سریع و معمولا در کمتر از دو دقیقه انجام داد. صرفنظر از قیمت و هزینه اولیه دستگاه، انجام آزمایش معمولا ارزان تمام می شود و در نهایت وجود نقایص درونی مواد از جمله وجود یک نقطه سخت و یا یک حفره ، اثر بزرگی در نتیجه آزمایش برینل نخواهد داشت.

 

روش ویکرز

محاسبه سختی مواد با استفاده از نسبت بار وارده به سطح فرو رفتگی (مثل آزمایش برینل) شامل سایر آزمونها نیز می گردد که یکی از آنها آزمایش تعیین سختی به طریقه ویکرز می باشد. در این ازمایش از یک دندانه الماسه کوچک، به شکل هرم مربع القاعده استفاده می گردد که زاویه نوک آن 136 درجه و بار وارده از 5 تا 120 کیلوگرم با تقسیمات 5 کیلوگرمی می تواند تغییر نماید.

به منظور اجرای آزمایش، قطعه نمونه را روی سندان قرار داده و به وسیله یک پیچ، سندان به سمت بالا حرکت می نماید تا قطعه دقیقا نزدیک نوک دندانه قرار گیرد. سپس با آزاد کردن اهرم شروع کننده آزمایش، یک بازوی سنگین که نسبت آن 20 به یک می باشد، رها شده و وزن بازو به ارامی بر روی وارد می آید و سپس بازو به محل اولیه بر می گردد. آماده کرده مجدد دستگاه برای ازمای، به وسیله فشار دادن یک پدال پایی انجام می شود. پس از آنکه سندان به پایین آورده شده یک میکروسکوپ بر روی قطعه قرار گرفته و قطر مربع فرور فتگی با دقت 0.001 میلی متر اندازه گرفته می شود. در صورت لزوم از ساچمه ای به قطر 1 یا 2 میلی متر به عنوان دندانه نیز می توان استفاده نمود. از دستگاه و یکرز اصولا در پژوهشها استفاده می شود، یکی از مزایای دستگاه و یکرز که بعضی از کاربران این دستگاه به آن اعتراف کرده اند، دقت اندازه گیری ابعاد فرو رفتگی حاصله است. اندازه گیری قطر یک مربع، بسیار دقیق تر از اندازه گیری قطر یک دایره است زیرا برای اندازه گیری قطر دایره بایستی فاصله دو خط مماس بر دایره اندازه گرفته شود. روش ویکرز، نسبتاض سریع بوده و با آن می توان سختی نمونه های نازک تا 0.006 اینچ ضخامت را اندازه گرفت. گفته شده است که تا محدوده 1300 درجه سختی (تقریباَ 150 درجه سختی برینل) نتایج این روش دارای دقت مطلوب می باشد. به نظر می رسد که امکان مسطح شدن دندانه دستگاه و یکرز کمتر از دندانه برینل باشد. از معایب آزمایش ویکرز این است که این آزمایش، مخرب بوده و سرعت اجرای آنم کمتر از ازمایش برینل و راکول است و سطح قطعه نمونه را بایستی قبل از آزمایش پرداخت نمود که این کار وقت زیادی را می گیرد. اگرچه آزمایش ویکرز بسیار دقیق تر از راکول و برینل است ولی قیمت دستگاه آن نیز بسیار گرانتر می باشد. در مقابل، نتایج ازمایش ویکرز در سطح وسیعی از صنایع پذیرفته شده است. عدد سختی دستگاه ویکرز با دندانه الماس هرمی شکل، که به صورت خلاصه، HV نوشته می شود، از فرمول زیر محاسبه می شود.

 

 
که در این فرمول، HV عبارتست از عدد سختی و یکرز با دندانه الماسه هرمی شکل برحسب کیلوگرم بر میلی متر مربع، F بار وارده بر حسب کیلوگرم و d قطر مربع فرو رفتگی برحسب میلی متر است.

 

روش راکول

راکول برای اندازه گیری سختی فلزات نسبتاً سخت مورد استفاده قرار می گیرد که بر سه نوع است :

راکول A : که نیروی 60 کیلوگرم را اعمال می کند

راکول B که نیروی 100 کیلوگرم را اعمال می کند

راکول C که نیروی 150 کیلوگرم را اعمال می کند

راکول هم بصورت ساچمه ای و هم بصورت سوزنی موجود است.

اساس کار اغلب این دستگاهها به نقطه اثر ایجاد شده به روی سطح فلز است. راکول ساچمه ای به کمک 1 ساچمه کار می کند بطوریکه وزن اعمال شده به روی فلز بواسطه ی این ساچمه فلز منتقل می شود که دارای اندازه های مختلفی است ولی راکول سوزنی به کمک یک سوزن این نیرو را روی فلز ایجاد می کند که نقطه اثر آن بصورت یک مخروط 120 درجه خواهد بود. راکول های از نوع A و C هردو نقطه اثر آن ها بصورت یک مخروط 120 درجه است ولی راکول، ساچمه ندارد و دارای سوزن هرمی شکل با زاویه 130 درجه است که نقطه اثر آن یک چهار گوش است.

آزمایش سختی راکول شبیه آزمایش برینل است که در آن عدد سختی، نسبتی از بزرگی حفره ای است که توسط یک دندانه(عمق نفوذ) و با وارد آوردن یک بار ثابت معین بر روی قطعه نمونه بوجود می آید. آزمایش راکول با آزمایش برینل از نظر اصول متفاوت است، زیرا در آزمایش راکول سه نوع بار و دندانه مختلف را می توان انتخاب نمود.
اختلاف آزمایش راکول با آزمایش برینل در کوچکتر بودن بار وارده و شکل دندانه ایجاد کننده حفره است و در نتیجه حفره ایجاد شده کوچکتر و کم عمیق تر خواهد بود. بنابراین طیف کاربرد آن وسیعتر از آزمایش برینل و انجام آن سریعتر می باشد چون می توان مستقیماَ قرائت عدد سختی را انجام داد.

شکل زیر، یک نمونه از دستگاه سختی سنج راکول و دندانه آنرا نشان می دهد. 

دندانه فرو رونده یا نفوذ کننده ممکن است یک ساچمه فولادی سخت شده بوده و یا یک مخروط الماسه با زاویه 120 درجه که نوک مخروط آن گرد شده و بریل نامیده می شود، باشد. عدد سختی که روی نشانگر مدرج می توان قرائت نمود، یک عدد دلخواه قراردادی است که به طور معکوس با عمق حفره ایجاد شده، متناسب می باشد. مقیاس بکار رفته برای آزمایش، نشان دهنده بار وارده و نوع دندانه استفاده شده می باشد.

بعضی از دستگاههای آزمایش راکول، به صورت خاص برای تعیین سختی سطح ساخته شده اند. این آزمایش برای تعیین سختی سطح قطعاتی طراحی شده است که در آن فقط یک فرو رفتگی سطحی و کم عمق، مورد نظر می باشد. دستگاههای آزمایش سختی سنجی سطحی از لحاظ اصول کارکرد، بادستگاههای معمولی راکول یکسان می باشند هر چند این دستگاهها، نیروهای کوچک تر و سبکتری را مورد استفاده قرار داده و دارای سیستم های دقیق تری جهت اندازه گیری عمق فرو رفتگی می باشند. دستگاههای آزمایش سختی سنجی سطحی راکول می توانند بار کوچکی به مقدار 3 کیلوگرم و بارهای بزرگی به مقدار 15، 30 یا 45 کیلوگرم را به کار ببرند. یک درجه بر روی نشانگر دارای دندانه هایی مشابه با سایر دستگاههای سختی سنج راکول می باشند. آزمایش راکول هم مثل آزمایش برینل دارای مزایا، معایب و محدودیت هایی می باشد. آزمایش راکول یک آزمایش دقیق و حساس است و می توان آن را سریع اجراء نمود و نتیجه را مستقیماَ از روی دستگاه قرائت نمود، بدون اینکه نیاز به محاسبه داشته باشد. این آزمایش مانند آزمایش برینل در سطح جهانی مورد قبول قرار گرفته است.
آزمایش راکول یک ازمایش معتبر است که هر کس می تواند‌ آن را انجام داده و نتایج یکسانی را بر روی یک نمونه بدست آورد و بستگی به مهارت اپراتور ندارد.
آزمایش راکول را بر روی طیف وسیعی از مواد گوناگون می توان انجام داده و سختی آنها را بدست آورد. معایب آزمایش راکول بسیار شبیه آزمایش برینل است. دستگاه آزمایش نسبتاَ گران و مناسب استفاده در خارج از آزمایشگاه نبوده و ازمایش عموماَ مخرب محسوب می شود.

:: موضوعات مرتبط: تست های مخرب DT , روش های سختی سنجی فلزات , ,
:: برچسب‌ها: روشهای سختی سنجی - روش برینل - روش راکول - روش ویکرز ,

 

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانی‌ها و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مساز ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.
برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.

در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی

برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

پوششهای رنگها و جلاها

ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی

این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات

اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به ‌اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه

گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوششهای قلع

قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیم

این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.

فولاد زنگ‌نزن

این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

 

آهن گالوانیزه

ماهیت آهن گالوانیزه

در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آندبکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد.

حلبی

در حلبی هایی که از آن ، قوطی می‌سازند، عمل معکوسی انجام می‌شود. در حلبی ، بر روی آهن ، پوشش قلعبکار رفته است و عمل معکوس آهن گالوانیزه انجام می‌شود. چون آهن فلزی فعالتر از قلع است و پتانسیل احیاء قلع بیشتر از آهن است و به عنوان کاتد در حلبی به کار می‌رود و آهن آند می‌شود. البته در صورتی که پوشش قلع بشکند، خوردگی آهن در زیر این پوشش پیش می‌رود.

علت استفاده از آهن گالوانیزه

علت استفاده و ایجاد آهنهای گالوانیزه ، پدیده خوردگی آهن است. خوردگی آهن زیانهای اقتصادی فاحشی دارد. هزینه سالانه تعویض آهن‌ آلات زنگ زده در جهان مقادیر زیادی را بخود اختصاص می‌دهد. فرآیند زنگ زدن آهن ماهیت الکتروشیمیایی دارد.

خوردگی یا زنگ زدن آهن فقط در حضور اکسیژن و آب صورت می‌گیرد. در جایی بر سطح جسم آهنی، اکسایش آهن انجام می‌شود و آند را تشکیل می‌دهد و در جایی دیگر سطح آن جسم که (O₂(g و H₂O وجود دارد، کاهش انجام می‌شود و کاتد را تشکیل می‌دهد و در نتیجه این عمل، ایجاد یک سلول ولتایی یا پیل ولتایی یا الکتروشیمیایی بسیار کوچک است. الکترونهای تولید شده در ناحیه آندی در میان آهن بسوی ناحیه کاتدی حرکت می‌کند.

کاتیونها ، یعنی یونهای Fe⁺² که در آن آند تولید شده‌اند در آب موجود بر سطح جسم بسوی کاتد می‌روند. آنیونهایعنی یونهای ^-OH که در کاتد تولید شده‌اند، به طرف آند حرکت می‌کنند. این یونها در جایی میان دو ناحیه بهم می‌رسند و Fe(OH)₂ بوجود می‌آورند.

اما "آهن II هیدروکسید" در حضور رطوبت و اکسیژن پایدار نیست. این هیدروکسید به نوبه خود اکسید و به "آهن III هیدروکسید" تبدیل می‌شود که در واقع "آهن III اکسید آبپوشیده" ، Fe₂O₃.xH₂O یا زنگ آهن است.

جاهایی که جسم آهنی زنگ زده گود شده ‌است ، نواحی آندی یا جاهایی هستند که آهن بصورت یونهای Fe⁺² در محلول وارد می‌شوند. نواحی کاتدی جاهایی هستند که بیشتر در معرض رطوبت و هوا هستند ، زیرا (O₂(g و H₂O در واکنش کاتدی دخالت دارند. زنگ آهن همیشه در نقاطی نسبتا دورتر از جاهای گود شده (میان نواحی آندی و کاتدی) ایجاد می‌شود.

اثر آب نمک

آب نمک ، زنگ زدن را تسریع می‌کند، زیرا یونهای موجود در آب به انتقال جریان در سلولهای ولتایی یا پیلهای ولتایی کوچکی که بر سطح آهن برقرار شده‌است، کمک می‌کند. بنظر می‌رسد که بعضی از یونها ، مثلا ^-Cl وکنشهای الکترودی را کاتالیز می‌کنند.

اثر ناخالصیها

ناخالصیهای موجود در آهن نیز سبب پیشرفت زنگ زدگی می‌شوند، آهن بسیار خالص به سرعت زنگ نمی‌زند. بعضی از انواع ناخالصیها، کشیدگی ها و نقصهای بلوری موجود در آهن با جذب الکترونها آنها را از ناحیه‌هایی که جایگاههای آندی می‌شوند، دور می‌کنند.

طریقه گالوانیزاسیون

در گالوانیزاسیون ، فلز فاسد شدنی را در مذاب یک فلز فاسد ناشدنی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آن از یک لایه فلز فاسد نشدنی پوشیده شود. مثلا ورقه های نازک آهنی را در مذاب فلز روی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آنها از فلز روی پوشیده شود و آهن سفید یا آهن گالوانیزه تهیه شود.

موارد استفاده از آهن گالوانیزه

از آهن گالوانیزه در ساختن لوازمی مثل لوله بخاری ، کانال کولر ، کابینت آشپزخانه ، شیروانی منازل ، لوله‌های آب و هر جا که احتمال خوردگی آهن و خسارت وجود دارد، استفاده می‌شود.

 

حفاظت کاتدی

دید کلی

بطور کلی ، فلزات سه دسته‌اند. یک دسته ، آنهایی که مثلا طلا و پلاتین ، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند.

دسته دوم ، آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، اتمهای سطحشان اکسید می‌شوند، ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. مثل Zn ، Al ، CO ، Ni ، Sn ، Cr و نظیر آنها.

دسته سوم فلزاتی که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید می‌گردد، اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده ، از بین می‌رود؛ مثل آهن. اینگونه فلزات را به روشهای متفاوت از زنگ زدن محافظت می‌نمایند، روشهایی مثل رنگ زدن ، زدن ضد زنگ ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند گریس ، لعاب دادن ، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی.

اصول حفاظت کاتدی

در کنار فلز فاسد شدنی ، یک فلز با پتانسیل احیاء کمتر قرار می‌دهند تا اگر این دو فلز باهم یک پیل الکتروشیمیایی تشکیل دادند، فلز دارای E احیای بیشتر، در نقش کاتد پیل قرار گیرد و خورده نشود. در این پیل ، فلز دارای E کمتر خورده می‌شود و فلز مقابلش را ازخطر زنگ زدن می‌رهاند. این طریقه حفاظت را حفاظت کاتدی می‌نامند.

امروزه ، بدنه کشتیها ، پایه‌های اسکله‌ها و لوله‌های انتقال نفت و گاز را که در زیر زمین کار می‌گذارند، با همین روش حفاظت می‌نمایند. مثلا در کنار آهن ، فلز منیزیم قرار می‌دهند که منیزیم ، الکترون می‌دهد و خورده می‌شود.

 

آب فلز کاری

آب کاری فلزات به دو روش صورت می‌گیرد:

گالوانیزاسیون

در این روش ، فلز فاسد شدنی را در مذاب یک فلز فاسد نشدنی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آن از یک لایه فلز فاسد نشدنی پوشیده شود. مثلا ورقه‌های نازک آهنی را در مذاب فلز روی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آنها از فلز روی پوشیده شود و به این طریق ورقه‌های آهن سفید یا آهن گالوانیزه تهیه می‌نمایند که در ساختن لوازمی مثلا لوله بخاری ، کانال کولر ، شیروانی منازل و از این قبیل بکار می‌رود. لوله‌های آب هم ، آهن سفید هستند.

اگر ورقه‌های آهنی را در قلع مذاب بزنیم و بیرون آوریم و سطح آنها را قلع اندود کنیم، حلبی بدست می‌آید که از آن در ساختن قوطی مواد غذایی ، نظیر کنسروها استفاده می‌گردد.

الکترولیز

در این روش ، فلز آب گیرنده یا فاسد شدنی را بجای کاتد و فلز پوشش دهنده را بجای آند قرار می‌دهند و در ظرف الکترولیز ، محلولی از یک نمک فلز آب دهنده (فلز پوشش دهنده) را به عنوان الکترولیت می‌ریزند. با برقراری جریان ، اتمهای فلز آب دهنده (فلز پوشش دهنده) به صورت یون مثبت از آند کنده می‌شود و از طریق الکترولیت ، بطرف کاتد یا آب گیرنده (فلز مورد آبکاری) رفته ، از آن الکترون می‌گیرند و مجددا به صورت فلز در آمده ، بر سطح فلز (مورد آبکاری) می‌نشینند و تمامی سطح آن را می‌پوشانند.

به عنوان نمونه در آب فلز کاری یک قاشق مسی در نقش کاتد و نقره در نقش آند است. قاشق مسی را به کاتد وصل می‌کنیم و الکترولیت می‌تواند محلول نیترات نقره باشد. اتمهای نقره به صورت یون از ورقه نقره‌ای جدا شده و بسوی قاشق مسی می‌روند. از آن الکترون می‌گیرند و به صورت اتم در آمده بر سطح قاشق می‌نشینند.

زیرا با این که در آب ، یون هم وجود دارد، یونهای در رقابت با یونهای برنده می‌شوند و به کاتد می‌روند. در رقابت میان یونهای ، نیز یونهای برنده شده ، به آند می‌روند و الکترون اضافی خود را از دست داده و گاز اکسیژن تولید می‌نمایند.

 

تفاوت آهن گالوانیزه و حلبی

اگر سطح آهن سفید خراش بردارد، آهن و روی باهم پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهند. در این پیل ، روی خرده می‌شود، زیرا پتانسیل احیاء روی از پتانسیل احیاء آهن کمتر است. اما اگر سطح حلبی خراش بردارد، قلع و آهن باهم پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهند. در این پیل ، آهن خورده می‌شود، زیرا پتانسیل احیاء قلع از پتانسیل احیاء آهن بیشتر است و آهن در نقش آند پیل عمل می‌کند و از بین می‌رود که این طریقه زنگ زدن را زنگ زدن الکتروشیمیایی می‌نامند.

روئین شدن

باید بدانیم که آهن ، در محیط مرطوب و اکسیژن‌دار زنگ می‌زند و زنگ تولید شده ، اکسید آهن III آبدار است که فرمول آن را معمولا بصورت و می‌نویسند. چون مقدار آب آن در همه موارد یکسان نیست، اغلب موارد آن را به صورت و نشان می‌دهند. محیط اسیدی (مثلا هوای دارای و ) در مجاورت با فلزی که تمایل کمتری برای از دست دادن الکترون دارد، به زنگ زدن یک فلز کمک می‌نماید.

روئین شدن یا پاسیو شدن بعضی از فلزات را مربوط به تشکیل لایه‌ای از اکسید می‌دانند که سطح فلز را می‌پوشاند و در اسید حل نمی‌شود. در مورد آهن که اکسید مغناطیسی تشکیل می‌دهد، این اکسید در بعضی اسیدها حل نمی‌شود.

:: برچسب‌ها: حفاظت کاتدی - آب کاری فلزات- پسیو شدن ,

چدن يکی از اقسام فلزی است که در صنعت کاربرد دارد و هميشه به شکل ريخته گری شده مورد استفاده قرار ميگيرد. از آنجايی که چدن شکننده است نمی توان آنرا نورد کرد يا کشيد و يا آهنگری نمود. در واقع چدن آهن آلياژ داده شده با کربن است.وجود ۵/۲ درصد کربن،۱ تا ۳ درصد سيليسيوم و مقادير قابل توجهی گوگرد و فسفر از مشخصه های کلی چدن است.برای بهبود خواص مکانيکی و مقاومت به خوردگی چدن را با عناصری نظير کرم و مس و موليبدن و نيکل آلياژ دار ميکنند.اين گونه چدن ها را چدن آلياژی می نامند.

بطور کلی چهار نوع چدن وجود دارد: خاکستری،سفید، چکش خوار (Malleable) و با گرافیت کروی (Nodullar).

جوش پذیری چدن ها :

در مقایسه با فولاد کربنی،چدنها دارای قابلیت کم و محدود جوش پذیری هستند. در میان چهار نوع چدن فوق الذکر، چدن با گرافیت کروی بهترین جوش پذیری را داراست و بعد از آن چدن چکش خوار قرار دارد. جوشکاری چدن خاکستری به مهارت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن سفید را به دشواری بسیار زیاد میتوان جوشکاری نمود.

با این ملاحظات دامنه جوشکاری چدنها بسیار محدود میشود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و بازسازی قطعات فرسوده و شکسته شده در کار منحصر میگردد.

 

دلایل جوش پذیری محدود چدنها:

- بعلت زیادی کربن در فلز مبنا، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه بلافصل فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پر کربن در بقیه منطقه حرارت پذیرفته فلز مبنا میگردد. هر دوی این ریز ساختارها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن میشود.این مطلب در مورد تمامی انواع چدنها مصداق دارد.

- بعلت ضعف نرمی (Ductility) چدن قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارد و از این رو نمی تواند تنشهای حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل نماید. هر چه نرمی (Ductility) چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردن آن کاهش می یابد. لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد.

 

الکترودهای جوشکاری چدن ها

در روش جوشکاری با قوس الکتریکی دستی چندین نوع الکترود برای این منظور وجود دارد.این الکترودها دارای مفتولهایی از جنس فولاد نرم یا نیکل خالص یا مونل یا فرو نیکل،یا قلع برنز و یا آلومینیوم برنز با روکشهای خاص خود میباشد.

الکترود با مفتول فولاد نرم دارای روکش از نوع قلیائی کم هیدروژن است.در موقع جوشکاری چدن با این نوع الکترود فلز جوش بعلت جذب کربن از فلز مبنای چدنی سخت میشود و قابلیت ماشین کاری خود را از دست می دهد و ممکن است تحت تنش تمایل به ترکیدن داشته باشد. بمنظور اجتناب از ترک خوردن لازمست که جوشکاری با انرژی حرارتی کمی صورت گیرد تا از رقیق شدن فلز جوش با فلز مبنا کاسته شود.علاوه بر این پیش گرمایش مناسب و سرد کردن بطئی و تدریجی قطعه کار باعث کاهش سختی و تردی فلز جوش میگردد.

در مورد الکترودهای ویژه جوشکاری چدن که با مفتول نیکلی و یا آلیاژهای نیکلی ساخته میشود،فلز جوش حاصل از این نوع از الکترودها قابلیت جذب کربن را تا ورای حد حلالیت دارا میباشند.در حین انجماد،فلز جوش کربن اضافی را بصورت گرافیت پس می زند و بدین طریق افزایش حجمی ایجاد شده باعث کاهش تنشهای باقیمانده در فلز جوش و منطقه حرارت پذیرفته HAZ میگردد.با این مکانیزم علت مزیت جوشکاری چدن با الکترودهایی با مفتول نیکلی بوضوح بیان میشود.

فلز جوش الکترود با مفتول نیکل نرمتر از فلز جوش الکترود با مفتول فرو نیکل است ولی فلز جوش اخیر مستحکم تر است و خاصیت ازدیاد طول بیشتر و تحمل بیشتری نسبت به فسفر اضافی موجود در چدن را داراست و نسبت به گرم ترکیدن مقاوم تر است.

برای ایجاد جوش اتصالی مابین چدن با فولاد نرم یا با فولاد ضد زنگ یا با آلیاژهای نیکلی،الکترود با مفتول فرونیکل را باید توصیه کرد.

جوش پذيري چدن ها

                                 
چدنها در مقايسه با فولادهاي كربني داراي قابليت جوشكاري كم و محدود تري هستند . در ميان چدن ها ، چدن با گرافيت كروي بهترين جوشپذيري را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاري چدن خاكستري به مهرت و توجه ويژه نياز دارد و چدن خاكستري را به دشواري زياد مي توان جوشكاري كرد .
با اين ملاحظات دامنه جوشكاري چدنها بسيار محدود مي شود و صرفا به تعمير و اصلاح قطعات ريخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر مي گردد .

علت هاي جوش پذيري محدود چدن ها :

- بعلت زيادي كربن در فلز مبنا ، سيكل جوشكاري باعث ايجاد كاربيدهايي در منطقه فلز جوش و تشكيل فاز مارتنزيت پركربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ ميشود . هردوي اين ريز ساختار ها شكننده بوده و باعث ايجاد ترك در حين جوشكاري و يا بعد از آن مي شود . اين مطلب در مورد تمامي چدن ها مصداق دارد .
- به علت ضعف چقرمگي ، چدن ها قابليت تغيير شكل پلاستيكي را ندارند و از اين رو نمي توانند تنش هاي حرارتي ايجاد شده جوشكاري را تحمل كنند . هرچه نرمي چدن بهبود يافته باشد احتمال ترك خوردگي آن كاهش مي يابد . لذا چدن چكش خوار و چدن با گرافيت كروي كمتر از چدن خاكستري ترك خواهند خورد .

با توجه به عامل اول شكنندگي منطقه HAZ به ميزان و سهولت حل شدن گرافيت در آستنيت در حين جوشكاري بستگي پيدا ميكند . در مورد چدن خاكستري كه داراي پولك هاي گرافيتي با سطح رويه نسبتا وسيعي مي باشند ، انحلال اين نوع گرافيت در آستنيت به سهولت انجام مي شود . در حاليكه در مورد چدن با گرافيت كروي ، چون نسبت حجم رويه به حجم كره گرافيت كم مي باشد بنابراين مقدار گرافيت كمتري در آستنيت حل ميگردد و در نتيجه كاربيد هاي درشت كمتري و مارتنزيت كم كربن تري در منطقه HAZ تشكيل ميشود . اين مطلب گواه ديگري بر قابليت بهتر جوش پذيري چدن با گرافيت كروي در مقايسه با ساير انواع چدن ها ست .
براي اجتناب از تمايل منطقه حرارت پذيرفته به ترك خوردن لازم است كه قطعه چدني را در موقع جوشكاري با قوس برقي با انرژي حرارتي كم جوشكاري نمود . زيرا اين روش باعث كاهش پهناي منطقه سخت و شكننده كنار فلز جوش مي شود . براي غلبه بر سختي و تردي منطقه حرارت پذيرفته اعمال تدابيري نظير پيش گرمايش و خنك كردن تدريجي قطعه جوشكاري شده ضرورت دارد .
در مورد جوشكاري چدن با قوس برقي دامنه درجه حرارت پيش گرم از درجه حرارت محيط كارگاه تا 300 درجه سانتي گراد توصيه ميشود . اين حرارت براي جوشكاري با استيلن در محدوده 450-650 درجه سانتي گراد قرار دارد . چدن خاكستري به حرارت پيش گرم بيشتري زيادتري و چدن با گرافيت كروي و چدن چكش خوار به درجه حرارت پيشگرم كمتري نياز دارند. درجه حرارت پيش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشكاري ، نوع الكترود و مقدار فلز جوشي كه بايد رسوب داده شود بستگي پيدا ميكند .
در مورد قطعات حساس ريختگري چدني ، درست پس از خاتمه جوشكاري عمليات تنش زدايي از طريق حرارت دهي قطعه تا حدود 600 درجه سانتي گراد و نگهداري در اين حرارت بمدت كافي صورت مي پذيرد.

 

جوشكاري يكي از مهم ترين فرايندهاي ساخت و توليد در صنعت مي باشد و در صنايع مختلف نظير خودرو سازي ، نفت و گاز ، پتروشيمي ، تاسيسات و ساختمان و پل ها ، حمل و نقل ، كشتي سازي ، صنايع ريلي ، نيروگاه ها ، صنايع  دفاعي  و  هوا  فضا  ،  محصولات  پزشكي  ،  الكترونيكي  و  تجهيزات دقيق و .....  كاربردهاي فراواني دارد . كشور ايران در حال پيمودن مسير توسعه صنعتي بوده و از اين رو صنعت جوش براي كشور از اهميت ويژه اي برخوردار است . بنابراين آموزش منسجم و هماهنگ با جهان در اين صنعت ، يكي از نيازهاي مهم كشور تلقي مي گردد .

چدن ها گروهي از آلياژهاي آهني با خواص گوناگون و متنوع اند و به جاي اين كه در حالت جامد روي آنها كار انجام گيرد در حالت مذاب به شكل دلخواه ريخته گري مي شوند . بر عكس فولادها كه كمتر از 2% كربن و معمولاً كمتر از 1% كربن دارند ، چدن ها 2 تا 4% كربن و 1 تا 3% سيليسيم دارند . ساير عناصر فلزي و غير فلزي نيز براي كنترل و ايجاد ويژگي هاي خاص اضافه مي شوند . علاوه بر تركيب شيميايي ، عوامل مهم ديگري از قبيل فرايند انجماد ، نرخ انجماد و عمليات گرمايي بعدي بر خواص آنها تاثير مي گذارد . چدن ها عالي ترين آلياژهاي ريخته گري اند و داراي گسترده ي وسيعي از استحكام و سختي و در بعضي موارد خواص ماشينكاري خوبي مي باشند .

انجام عمليات جوشكاري روي قطعات ريخته شده چدني به دليل الزاماتي است كه به برخي از مهمترين آنها اشاره شده است :

الف) برطرف كردن بعضي عيوب ريخته گري كه پس از بيرون آوردن قطعه از قالب يا در حين تراشكاري ظاهر مي شوند ، نظير حفره هاي گازي ، حفره هاي ناشي از ريزش ماسه يا حبس سرباره ، ترك هاي موضعي ، كشيدگي يا تغيير ابعاد در بعضي مواضع كوچك .

ب) تعمير قطعات مستهلك كه از نظر اقتصادي يا عدم دسترسي به تكنولوژي ساخت آنها بهتر است كه از طريق جوشكاري بازسازي شوند . اين مورد خود دو حالت دارد : قطعات شكسته شده و قطعات سائيده شده و يا خورده شده .

ج) اتصال دو يا چند قطعه كه ريختگي آن به صورت واحد با مشكلاتي همراه بوده يا از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيستند .

جوشهاي انجام شده در موارد فوق از نظر كلي سه مشخصه ي زير را دارند :

1-  جوش هاي تحت تنش ، كه بايد موضع جوش داده شده داراي حداقل خواص مكانيكي مورد نظر بوده يا با بقيه قطعه برابري كند .

2- جوشهايي كه تحت تنش قرار نمي گيرند و خواص مكانيكي آنها قابل مقايسه با قطعه ي مورد نظر نياز نيست . غالباً قابليت ماشين كاري و در بعضي موارد تطابق رنگ موضع جوش داده شده با بقيه ي قطعه لازم است . اين حالت بيشتر در تعميرات بعضي عيوب قطعات ريختگي مورد نظر است .

3-  مقاومت سطحي در مقابل خوردگي ، سائيدن ، خراش و اصطكاك  در موضعي كه فلز جوش رسوب داده شده ، درخواست مي شود . در اين موارد از فلز پركننده خاصي با تركيب شيميايي ويژه استفاده مي شود كه بيشتر در مواضع سائيده شده قطعات چدني مستهلك ، يا بالا بردن كارآيي قطعات چدني نو كاربرد دارد .

:: موضوعات مرتبط: welding , جوش پذیری چدن ها , ,
:: برچسب‌ها: جوش پذیری , چدن ها- , چدن ها , چدن خاکستری , چدن سفید , جدن با گرافیت کروی ,

 

استاندارد EN-۱۰۱۱

موتد مصرفي در جوشكاري

راهنماي جوشکاري فولادهاي زنگ نزن بر اساس استاندارد EN-۱۰۱۱

● موارد عمومي :

ابزارهاي مورد استفاده در آماده سازي فولادهاي زنگ نزن بايد مخصوص اين فولادها بوده و در مورد ديگر فلزات استفاده نشوند . آلودگي ابزار به فلزات ديگر ميتواند باعث ايجاد خوردگي در فولادهاي زنگ نزن گردد .

اکسيد هاي سطحي بوجود آمده در اثر جوشکاري بايد با روشهاي مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده براي آغاز و اتمام قوس جوشکاري بايد از ج__ن__س__ی مشابه فلز پايه انتخاب شوند .

در صورتيکه قطعه فقط از يکطرف جوشکاري شود پاس ريشه بايد از طرف مقابل تحت حفاظت گازهاي محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG يا پلاسما اجرا شود .

در صورت استفاده از پشت بند دائم ، اين پشت بند بايد از جنس فلز پايه باشد . همچنين در صورت امکان ايجاد خوردگي شياري نبايد از پشت بند دايم استفاده شود .

در صورت استفاده از پشت بند موقت مسي بايد سطح پشت بند در قسمت ريشه جوش شياري ايجاد گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش کاهش يابد . مي توان از آبکاري کرم يا نيکل نيز استفاده کرد .

در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ريشه جوش بايد زمان اعمال گاز بدرستي رعايت گردد تا احتمال اکسيد شدن ريشه از بين برود .

تميز کاري پس از جوش بايد حتما" اجرا گردد تا مقاومت خوردگي فولادها کاهش پيدا نکند . تميز کاري را مي توان بروشهاي مختلف انجام داد :

- برس زني با برس سيمي از جنس فولاد زنگ نزن

- بلاست با ذرات شيشه يا گوي هاي فولاد زنگ نزن

- سنگ زني با سنگ هاي تميز و مخصوص فولاد زنگ نزن

- اسيد شويي

- پرداخت الکتروليتي

● جوشکاري فولادهاي آ ستنيتي :

تمامي فرآيندهاي قوس الکتريکي را مي توان براي اين نوع فولادها بکار برد . حرارت ورودي را بايد تا جاي ممکن پايين نگه داشت تا باعث پيچيدگي ، ترک گرم و حساس شدن فلز پايه نگردد . همچنين از پيش گرم اين فولادها بايد اجتناب شود .

آرايش لبه ها مانند فولادهاي کربني مي باشد . در مورد ورقهاي نازک مي توان با ذوب کردن لبه ها بدون نياز به فلز پرکننده جوشکاري را انجام داد .

فلز پرکننده بايد بر اساس توصيه سازنده انتخاب شود . اين مواد را مي توان بر اساس استاندارد هاي EN ۱۲۰۷۳ , EN ۱۲۰۷۲ , EN ۱۶۰۰ انتخاب کرد .

مواد مصرفي در جوشکاري فولادهاي آستنيتي معمولا" فلز جوشي شامل مقاديري فريت توليد مي کنند تا احتمال ايجاد ترک گرم را کاهش دهند .

گاز محافظ در فرآيند TIG اغلب آرگون ، آرگون هيدروژن و يا آرگون هليوم مي باشد .

فولادهاي آستنيتي داراي ضريب انبساط بالا و هدايت حرارتي کم هستند لذا بسيار مستعد يچيدگي هستند . بنابراين اين موضوع بايد کنترل شود .

عمليات حرارتي پس از جوش در اغلب موارد براي اين فولادها نيازي نمي باشد . البته ممکن است جهت کاهش تنش پسماند يا افزايش خواص مطلوب عمليات حرارتي آنيل اجرا گردد . همچنين مي توان جهت تنش زدايي قطعه را تا ۴۵۰C گرم کرد .

● جوشکاري فولادهاي فريتي :

اين فولادها را نيز مي توان با انواع فرآيندهاي قوس الکتريکي جوشکاري نمود . اين فولادها مستعد رشد دانه مي باشند لذا بايد حرارت ورودي کم باشد .

گاهي ممکن است پيش گرم ۲۰۰ – ۳۰۰C در فولادهاي نيمه فريتي با ضخامت بيشتر از ۳ mm نياز باشد . از ورود کربن و نيتروژن به درون جوش بايد جلوگيري شود . مواد مصرفي آستنيتي بدليل داکتيليتي بيشتر نسبت به فلز پايه براي جوشکاري اين فولادها ترجيح داده مي شود . در صورتيکه خطر ورود سولفور از محيط به درون قطعه باشد ، لايه نهايي جوش که با محيط در تماس است بايد از مواد فريتي انتخاب شود . جهت جلوگيري ازخوردگي نبايد مقدار کرم فلز جوش کمتر از فلز پايه باشد .

مواد مصرفي فريتي را نيز در مواقعي که نياز به انبساط حرارتي برابر و يا نماي ظاهري يکسان سطح باشد ، انتخاب نمود .

گاز محافظ بايد با پايه آرگون باشد و بهيچ وجه نبايد شامل CO ۲ ، هيدروژن يا نيتروژن باشد .

در فولادهاي فريتي بدليل ضريب انبساط کم و هدايت حرارتي بالا مشکل پيچيدگي بسيار کمتر از فولادهاي آستنيتي است .

آنيل قطعه پس از جوشکاري در دماي ۷۰۰ – ۸۰۰C انجام مي گيرد تا علاوه بر افزايش داکتيليتي منطقه HAZ و کاهش تنشهاي پسماند ، مقاومت به خوردگي بين دانه اي نيز بهبود مي يابد .

● جوشکاري فولادهاي دوبلکس :

جوشپذيري فولادهاي دوبلکس با تنظيم درصد آستنيت - فريت و افزايش نيتروژن بهبود يافته است و احتمال رشد دانه و يا ايجاد بيش از حد فريت در ناحيه HAZ کاهش يافته است .

براي جوشکاري اين فولادها از تمامي فرآيندهاي قوس الکتريکي ميتوان استفاده کرد . در موارديکه جوشکاري بدون فلز پر کننده اجرا مي شود ناحيه اتصال بايد بعد از جوشکاري آنيل شده و بسرعت تا دماي اتاق سرد شود .

به پيش گرم در اين فولادها نياز نمي باشد اما مي توان حداکثر تا ۱۰۰ جهت حذف رطوبت قطعه را پيش گرم کرد .

ميزان حرارت ورودي در اين فولادها بايد در يک محدوده مشخص قرار گيرد . حرارت ورودي کم باعث سريع سرد شدن و افزايش ميزان فريت و حرارت ورودي بالا باعث رسوب فازهاي بين فلزي مي گردد . ماکزيمم دماي بين پاسي براي فولادهاي کم و متوسط آلياژ ۲۵۰C و براي فولادهاي پرآلياژ ۱۰۰ – ۱۵۰C مي باشد .

جهت دسترسي به ساختار جوش مناسب بايد از مواد مصرفي با نيکل بالا استفاده شود .

براي فولادهاي کم و متوسط آلياژ که در محيطهاي خورنده قرار مي گيرند مي توان از مواد مصرفي دوبلکس با مقادير بالاي کرم ، موليبدن و نيتروژن استفاده کرد . از هيدروژن در گازهاي محافظ بايد اجتناب گردد . فولادهاي دوبلکس به ترک هيدروژني حساس هستند .

فولادهاي دوبلکس حاوي مقادير بالاي نيتروژن ( _ ۰.۲۰% ) نسبت به تشکيل تخلخل مستعد مي باشند . احتمال ايجاد تخلخل در حالت جوشکاري بالاسري بيشتر مي شود . براي رفع اين مشکل بايد پاسها نازک بوده و از طول قوس زياد اجتناب گردد .

عمليات پس گرمايي در اين فولادها اغلب نياز نمي باشد . در صورت نياز به آنيکل محلولي بعد از جوشکاري اين عمل بايد در دماي ۳۰ – ۴۰C بالاتر از دماي عمليات مشابه براي فلز پايه انجام گيرد. پس از اين عمليات قطعه بايد بسرعت تا دماي محيط سرد شود .

● جوشکاري فولادهاي مارتنزيتي :

اين فولادها را اغلب بروش TIG يا MMA جوشکاري مي کنند البته روشهاي قوس الکتريکي ديگر را نيز در شرايط خاص مي توان استفاده کرد .

در کليه حالات مي توان از مواد آستنيتي يا مواد مشابه به فلز پايه استفاده کرد . حرارت ورودي بايد حد نرمال باشد . پيش گرم بسته به نوع فولاد مي تواند بين ۱۰۰ - ۳۰۰C اجرا گردد .

در اين فولادها نيز بدليل هدايت حرارتي بالا و ضريب انبساط پايين پيچيدگي مشکل عمده اي نمي باشد .

در صورتيکه از مواد مصرفي آستنيتي براي جوشکاري اين فولادها استفاده شود احتياجي به PWHT نمي باشد ولي در صورت استفاده از مواد مصرفي مشابه فلز پايه عمليات حرارتي طبق توصيه سازنده فلز پايه الزامي است

:: موضوعات مرتبط: جوشکاری فولادهی زنگ نزن , استاندارد EN-۱۰۱۱ , ,
:: برچسب‌ها: فولادهای زنگ نزن , جوشکاری فولادهای فریتی , استاندارد EN-۱۰۱۱ , جوشکاری فولادهای آستنیتی , جوشکاری فولادهای دوبلکس , جوشکاری فولادهای مارتنزیتی , ,

:: موضوعات مرتبط: welding , فرایندها , ,
:: برچسب‌ها: تاریخچه جوشکاری ,