روش اساسی طراحی قالب

الگوریتم تعیین تعداد حفره قالب بهینه از نظر فنی و اقتصادی

از آنجا که تعیین واقع گرایانه تعداد حفره قالب بهینه فقط به توجه به مشخصات ماشین قالبگیری و قالب مناسب برای قطعه مورد نظر امکانپذیر است ،بنابراین اگر تعداد حفره قالب بهینه از نظر فنی و اقتصادی تعیین شود مناسب ترین ترکیب قالب و ماشین به صورت همزمان به دست می آید{16} برای شروع یک درخواست تولید قطعات قالبگیری تزریقی را در نظر بگیرید که در اصل شامل: - شکل قطعه - جنس قالبگیری - شرایط قطعه - تعداد تولید و - تاریخ تحویل است. در برآورد قالبساز و قالبگیر ، حداقل پارامترهای زیر را باید مقرر شوند: - تعداد حفره قالب n، -نوع قالب W -ابعاد اصلی قالب، - تعداد mو انواعMماشینهای قالبگیری، - هزینه قالب و - هزینه های قطعات(n,W.M,m) S. پارامترهایی که در بالا ذکر شد فقط با هم می توان آنها را تعیین کرد چرا که به صورت متقابل به یکدیگر وابسته هستند .مثلا ارتباطی بین تعداد حفره قالب nو تعداد mهمچنین نوع ماشین قالبگیری Mوجود دارد.این وابستگی نتیجه تعداد تولید و زمان تحویل و از سوی دیگر ملزومات فنی فرآیند (سرعت نرم سازی،تعداد کورس،...)و از سوی دیگر اطلاعات راجع به ماشین است. نوع تزریق و موقعیت آن و همچنین تعداد حفره قالب ،مثلا از قالب یک حفره ای به قالب دو حفره ای ،بستگی دارد.ابعاد اصلی قالب به تعداد حفره قالب ،طرح قالب و نوع ماشین بستگی دارد .برعکس ممکن است که طرح قالب به ابعاد اصلی قالب وابسته باشد .اگر مثلا به علت زیاد بودن نیروهای عرضی بازشدن، استفاده از یک میل راهنمای  ضخیم برای قالب کشویی لازم شود نمی توان آنرا پس از تعیین شدن اندازه ها ایجاد کرد.بنابراین استفاده از قالب با حفره قالب دو تکه حساسیت بیشتری دارد .هزینه های قالب وقطعه به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به پارامترهای باقیمانده که در برآورد مقرر شده اند بستگی دارد. برای به دست آوردن مناسبترین تعداد حفره قالب (ترکیب قالب –ماشین) با کار قابل قبول،روش زیر ارائه شده است.شکل 59خلاصه فلوچارت یک الگوریتم برای تعیین بهترین ترکیب قالب و ماشین از نظر فنی و اقتصادی برای قطعه تولیدی نمایش می دهد. در گام 1 قطعه آنالیز شده و تمام مقاصد عملی قالب به دست می آید.علاوه بر اینها انتخاب اولیه ماشینها ،یعنی ماشینهای قالبگیری که انتخاب نهایی از میان آنها خواهد بود ،انجام می شود .سپس در گام 2 اولین محدودیت دامنه تعداد حفره قالب که بر مبنای معیارهایی که به اطلاعات راجع به قطعه بستگی دارد تعیین می شود.پس از این گام در گام 3 دامنه تعداد حفره قالب با بازبینی معیارهای فنی مهم محدودتر می شود .در گام 4 پس از محاسبه ابعاد اصلی قالب می توان هزینه قطعه را محاسبه کرد .در این مرحله تعداد حفره قالب برای یک ماشین و قالب مشخص تصحیح و تعیین شده است و پس از این گام ماشین و قالب انتخاب شده اند .با این انتخاب در گام 5  ماتریس نتایج برای هزینه های قطعه به دست می آید .این ماتریس باید اقتصادیترین ترکیب،البته لزوما بهترین ترکیب ماشین و نوع قالب و تعداد حفره قالب نیست،را مشخص سازد. شکل 60 الگوریتم تعداد حفره قالب بهینه(ترکیب :قالب-ماشین) شکل 60 فلوچارت الگوریتم را به صورت کاملتری نمایش می دهد.در گام 1 تمامی الت طراحی ممکن برای قالب با توجه به آنالیز قطعه (بخشهای 4-4-1 تا 4-4-3 )تعیین می شود .مهمترین هدف در این گام خلق سیستم و موقعیت تزریق و همچنین راه خروج قطعه از قالب است .هدف این مرحله مشخص کرده همه اشکال گوناگون عملی قالب است.باید به محدودیتهای تعداد حفره قالب برای طراحی نوع مربوطه توجه شود. سپس در گام 2 ماشینها از مجموعه ماشینها، تک تک کنار گذاشته می شوند تا یکی برای انجام دادن کار انتخاب شود.محدود کردن طیف ماشینها به ماشینهای که باید در نظر گرفت،با برنامه یا بر مبنای تجربه انجام می شود .این عمل باعث کاهش کار کلی برای پیداکردن مناسبترین ماشین و قالب در مراحل بعدی می شود. شکل 60 الگوریتم تعداد حفره قالب بهینه در گام 3 تعداد حفره قالب عملی با توجه به تجربیاتی که با قطعات مشابه وجود دارد مقرر می شوند. برای افزایش مقاصد این روش ،بررسی با در نظر گرفتن وابستگی تعداد حفره قالب به مقدار تولید برای یک خانواده مشخص از قطعات قالبگیری که با اندازه های مشابه قطعه گروهبندی شده اند انجام می شود. این اطلاعات را می توان وارد نمودارها کرده و بنابراین به صورت ریاضی بیان نمود. به این وسیله برآورد اولیه تعداد حفره قالب ممکن می شود .گام 5 به تعداد حفره مناسب از نظر کیفی ربط دارد .اگر بیش از یک حفره قالب در قالب باشد شرایط فرآیند مناسب نخواهد بود  .تعداد ذحفره قالب صحیح باعث  قالبگیری قطعه با کیفیت کامل می شود. بنابراین ارتباطی بین کیفیت مورد نیاز قطعه و حد اکثر تعداد حفره قالب مکن وجود دارد ،حتی برای مقدار تولید بیشتر ،انتخاب تعداد کمتری حفره قالب نسبت به تعداد مجاز از نظر فنی ،باید انجام شود تا قطعات با کیفیت بالا به دست آید در{22} یک ارزیابی کیفی (صحت شکل و ابعاد)در 4 گروه ارائه شده است .علاوه بر این ،تقسیم بندی خانواده های قطعات باید انجام شود.نمی توان یک عبارت کمی قابل قبول عمومی درباره وابستگی درجه کیفیت به  تعداد حفره قالب بیان کرد البته این وابستگیها را به راحتی می توان با اندازه گیری وزن و ابعاد قطعات قالبگیری حاصل از قالبهای چند حفره ای که عملا در کارگاه استفاده می شود مشاهده کرد. پس از تعیین تعداد حفره قالب با توجه به کیفیت در گام 5 در مورد تعداد حفره قالب لازم که با زمان تحویل مناسب باشد تصمیم گیری می شود- این تعداد نباید کم باشد تا اینکه سفارش در فاصله زمانی مجاز تولید شود. زمان ساخت کل سفارش  tu  تشکیل شده از: t_ u =t _Des +t_ M +t_ Pro t_ Des       : مدت زمان طراحی قالب t_  M M : مدت زمان ساخت قالب        t_ M : مدت زمان تولید سفارش قطعه مدت زمان طراحی قالب t Des مستقل از تعداد حفره قالب فرض می شود ،در حالیکه مدت زمان ساخت قالب t M با افزایش حفره قالبها افزایش می یابد {22}.این ارتباط با رابطه تقریبی زیر مشخص می شود : t_ MM = t_c1 × n_ 0.7 : مدت زمان ساخت قالب با یک حفره قالب n  : تعداد حفره(توان 0.7 از اطلاعات تجربی به دست آمده است. علاوه بر این تعداد حفره ها، حفره بهینه دیگری با توجه به زمان بندی وجود دارد،n_topt که در آن حداقل زمان tu وارد شده است .همچنین این زمان با t MMوtM(n) به تعداد حفره قالبها بستگی دارد.با مساوی قرار دادن مشتق اول تابع tu= f(n)با صفر ،تعداد حفره قالب که مقدار بهینه آن است نسبت به زمان به دست می آید.اولین دامنه کاربردی تعداد حفره های قالب مورد انتظار با nD,nQ,np در گام 6 برپا می شود .حد پایین با   nD و حد بالا با nQ مشخص می شود .اعداد nD و  ntopt  اطلاعات غیر ضروری اضافی می دهند. در مرحله 3 اولین ماشین از ماشینهای از پیش انخاب شده (گام 2) و اولین طرح قالب از همه طرحهای عملی (گام 1 ) در گامهای 7و 8 بیشتر بررسی می شوند. در گام 9 آرایش حفره ها و تعداد حفره ها از نظر فنی   nt1 (فضای روی صفحه )تعیین می شود .در آرایش باید متقارن باشد ؛در غیر این صورت نیروهای موثر بر قالب و میلهای راهنما یکنواخت عمل نمی کنند(خارج از مرکز) .شکل 61 آرایش سری و یک آرایش دایروی را نمایش می دهد. در{23و16} جزئیات آرایش حفره ها جود دارد .مهمترین معیار آرایش صلبیت کافی بین حفره ها و فضای سیستم مبدل گرما است .سطح گیرنده ممکن با ابعاد WhوWv با فاصله بین میلهای راهنما تعین می شود.در موارد خاص امکانپذیر بودن جابه جایی میلهای راهنما باید پیش بینی شود.(شکل 62) . آرایش حفره قالب برای تعداد حفره قالب nQ = nt1 بنا می شود.شکل 63 این عملیات را نشان می دهد ،که در آن با قرار دادن آرایش حفره قالب روی صفحه قالب با توجه به ابعاد قالبگیری nt1 به دست می آید . اگر در صفحه قالب فضای کافی برای تعداد حفره قالب nQ وجود داشته باشد آنگاه nQ = nt1 .در غیر این صورت عد کوچکتر بعدی انتخاب شده و آرایش مجددا تعیین می شود.تعداد حفره قالب خواسته شده هنگامی که فضای کافی برای همه حفره ها وجود داشته باشد به دست می آید. شکل 61 آرایش حفره قالب با یک خط جدایش شکل 62 تعداد حفره قالب که از نظر فنی عملی است شکل 63 تعداد حفره قالبکه از نظر فنی عملی است(سطح گیرندده) شکل 64 تعداد حفره قالبکه از نظر فنی عملی است در گام 10 تعداد حفره قالب   nt2 با توجه به فشار تزریق تعیین می شود.تعداد حفره قالب از پیش تعیین شده nt1 با این  یکی مقایسه می شود تا nt1= nt2 که در این صورت فشار تزریق برای پر کردن همه حفره قالبها کافی است،در غیر اینصورت nt2 کم می شود تا پاسخگوی نیاز باشد. یک راه مکن برای بررسی شرایط مورد نیاز ایم است که فشار لازم در حفره قالب و گلویی تزریق برآورد شده و این مقدار از حداکثر فشار تزریق کم شود .فشار باقیمانده برای نازل و سیستم راهگاه است. این فشار،محاسبه حداکثر طول Lmax راهگاهها را مکن می سازد که باید آنرا به سطح  خط جدایش وارد کرد(شکل 64). علاوه بر این بررسی تقریبی ،روش بسیار عمومی تری برای تعیین فشار لازم در کل سیستم با برنامه های مجزا وجود دارد{24ؤ22}. در گام 11 تعداد حفره قالبها از نظر فنی ،nt3 تا nt6 تعیین می شود: nt3:بر مبنای نیروی گیرنده است. nt4: بر مبنای حداقل ظرفیت یک کورس تزریق می باشد. nt5: بر مبنا حداکثر ظرفیت یک کورس تزریق می باشد nt6: بر مبنای سرعت نرم سازی است. اعداد nt3، nt5و nt6مشابه تعیین nt6 در گام 10 تعیین می شوند.یعنی همیشه با بزرگترین عدد موجود شروع می شوند در حالیکه ،تعداد حفره قالب nt4 گام به گام بیشتر می شود ،این عدد با nD (گام 6) شروع شده و تا هنگامی که ظرفیت کورس تزریق واقعی بزرگتر از حداقل آن بشود زیاد می شود. با گامهای 12و 13 هماهنگی تعداد حفره های قالب که داخل دامنه تعین شده اند با طرح قالب M گام 8 بررسی می شود.در گامهای 14و15 و بر مبنای تکمیل گامهای 13-1 دامنه تعداد حفره قالبها ازnt min تا nt max مشخص میشود که در این دامنه ،خواسته های کیفی و از سویی شرایط زمان تحویل رعایت شده است و از سوی دیگر در این دامنه،طرح قالب Wوماشین Mاز نظر فنی مورد توجه بوده است.به این ترتیب در مرحله 4 فلوچارت زمینه فعالیت آماده می شود و در این مرحله تعداد حفره ها تصحیح و تعیین شده و محاسبات اقتصادی که شامل هزینه های تولید قطعه است انجام می شود. برای ماشین Mیکسان و طرح قالب Wمشابه (گامهای 16و17) ابعاد اصلی قالب قبل از محاسبات هزینه تعیین می شود(گامهای 22تا27) .باید دانست که نه فقط اطلاعات و ابعادی که بر طرح قالب موثر هستند بلکه همه اطلاعات هندسی مهم خارج از آن مثل ابعاد صفحات و ارتفاع قالب مورد نظر است. در گام 11 با تعداد حفره قالبnt min  ابعاد اصلی قالب تعیین می شود.با تعریف ابعاد ،طرح باید از نظر عملی ممکن باشد و به این منظور بررسی می شود (مثلا آیا ابعاد قعه قابل دستیابی هستند؟ نیروی خارج کردن قطعه از قالب توسط سیستم پران  کافی است؟). سپس در گام 21 هماهنگی قالب با ماشین بررسی می شود .ارتفاع قالب و کورس باز شدن و پران برای اولین بار و ابعاد میز قالب با اطلاعات ماشین برای دومین بار مقایسه می شوند. شکل 65 سیشتم محاسبه هزینه بر مبنای گامهای 27-22 را نمایش می دهند. هزینه ساعتی ماشین (گام 22) شامل موارد زیر است: - کاهش بها - بهره - هزینه نگهداری - هزینه استقرار - هزینه انرژی - هزینه آب خنک کن و - سهم دستمزدهای ساعتی. هزینه های مربوط به قطعه (گام23) هزینه مواد وهزینه تکمیل قطعه است. برای نوع قالب مشخص شده (گام 17) و با دانستن ابعاد اصلی قالب( گام 19) هزینه قالب را با روشهای مختلفی می توان برآورد کرد.{26،25،16} با رجوع به{16} هزینه های قالب تشکیل شده اند از: - هزینه طراحی - هزینه جنس - هزینه ساخت و - هزینه سازندگان بیرونی هزینه های غیر مستقیم قالب تشکیل شده انداز: - هزینه نمونه سازی - هزینه مونتاژ - هزینه نگهداری هزینه هایی که تعریف شده اند مستقیما هزینه نامیده می شوند. با تخصیص بالا سری حسابهای فرعی به حسابهای اصلی هزینه های کلی بالا سری برای هر سفارش مشخص می شود.سپس  هزینه تولید هر قطعه با گام 27 و مطابق شکل 65 محاسبه می شود. با توجه به ملاحظات هر شرکت مشخص روشهای دیگری برای محاسبه هزینه ممکن است و یا باید به کار برود. پس از پایان کل محاسبات مربوط به عملیات در مرحله 4 (nمتغیر) طرح قالب بعدی در ماشین مشابهی بررسی می شود.محاسبات برای ماشینهای دیگر از گام 2 به روش مشابهی انجام می شود. تمامی هزینه های مربوط به یک قطعه قالبگیری به شکل یک نتیجه کلی در گام27  به دست می آید و آن را می توان به گام 28 وارد کرد. در اینجا اقتصادیترین تعداد حفره ،که ترکیب تعداد حفره قالب –قالب- ماشین با کمترین هزینه قطعه است به دست می آید. کامپیوتر بهترین وسیله برای کار با این داده های بسیار زیاد و اجرای محاسبات پرشمار است. شکل 65 محاسبه هزینه های تولید برای هر قطعه

فولادهای A514/A517 یک گروه از فولادهای سازه کونچ و تمپر شده با ترکیبی از خواص مکانیکی مناسب هستند. مهمترین این خواص استحکام تسلیم بالا (حداقل استحکام تسلیم 90-100 ksi )، جوشپذیری و تافنس خوب در دماهای پایین میباشد. استفاده از این فولادهای پر استحکام باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان میگردد. هرچند جوشپذیری این فولادها خوب است اما برای ایجاد یک اتصال موفق باید به برخی نکات مهم توجه داشت. از جمله مهمترین این نکات عملیات پسگرم میباشد. منظور از عملیات پسگرم در این نوشتار، عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای بالاتر از 370ºC و کمتر از دمایی است که سازنده برای تمپر کردن این فولاد استفاده نموده است. بطور کلی این فولادها نباید تحت عملیات پسگرم قرار بگیرند چرا که ممکن است در اثر این عملیات، تافنس در ناحیه جوش و HAZ کاهش یافته و یا ترک در قطعه ایجاد شود.

عناصر آلیاژی که برای دستیابی به استحکام و تافنس بالا در این فولادها بکار رفته در اثر عملیات پسگرم تاثیر عکس بر خواص خواند داشت. عملیات پسگرم برای این فولادها-مانند سایر فولادها- تنها زمانی میتواند انجام شود که از مفید بودن آن اطمینان حاصل شده و آثار مخرب احتمالی آن قابل کنترل باشد.بهرحال در برخی موارد لزوم اجرای عملیات پسگرم غیر قابل انکار است. بخصوص در مواردی که امکان ایجاد ترک یا ترک خوردگی تنشی (SCC) در اثر تنشهای باقیمانده از جوش یا کار سرد روی قطعه وجود داشته و یا تافنس قطعه در اثر جوشکاری یا کار سرد کاهش یافته باشد. در این گونه موارد باید بررسی دقیقی صورت گیرد تا بتوان عملیات پسگرمی موفق و با کمترین احتمال آسیب اجرا کرد.

نتایج تستهای ضربه انجام شده نشان میدهد که عملیات پسگرم در محدوده دمایی 510-650ºC میتواند باعث آسیب به تافنس فلز جوش و ناحیه HAZ گردد. میزان این آسیب به ترکیب شیمیایی، دمای عملیات و مدت زمان قرار گرفتن قطعه در آن دما بستگی داشته و اثر مخرب آن با کاهش سرعت سرد کردن افزایش میابد.

همچنین هنگامی که جوش این فولادها تحت عملیات پسگرم بالاتر از 510ºC قرار میگیرد- مانند بسیاری فولادهای دیگر- ممکن است در ناحیه درشت دانه شده HAZ ترکهای بین دانه ای ایجاد شود. ترکهای بین دانه ای که در اثر تنش بالا ایجاد میشوند اغلب در مراحل اولیه عملیات پسگرم اتفاق می افتند. امکان ایجاد این ترکها با افزایش میزان مهار جوش (Weld Restraint) و شدت تمرکز تنش بالا میرود. عناصر کرم، مولیبدن و وانادیوم عوامل اصلی در ایجاد این ترکها هستند ولی عناصر کاربیدزای دیگر نیز به این قضیه کمک میکنند. رسوب کاربیدها در دمای بالا در خلال اجرای عملیات پسگرم تعادل بین مقاومت به لغزش مرزدانه ها و مقاومت به تغییر فرم را در دانه های درشت ناحیه HAZ بر هم میزند. این پدیده قبلا بطور کاملتر توضیح داده شده است (رجوع کنید به مطلب مرتبط). این ترکها به نامهای ترکهای بازگرمایشی (Reheat Crack)، ترکهای آزادکننده تنش (Stress Relife Crack) و ترکهای تنشی (Stress Rapture Crack) شناخته میشوند. برای کاهش احتمال ایجاد این ترکها در مواردی که انجام پسگرم الزامی باشد میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:

فولادهای A514/A517 یک گروه از فولادهای سازه کونچ و تمپر شده با ترکیبی از خواص مکانیکی مناسب هستند. مهمترین این خواص استحکام تسلیم بالا (حداقل استحکام تسلیم 90-100 ksi )، جوشپذیری و تافنس خوب در دماهای پایین میباشد. استفاده از این فولادهای پر استحکام باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان میگردد. هرچند جوشپذیری این فولادها خوب است اما برای ایجاد یک اتصال موفق باید به برخی نکات مهم توجه داشت. از جمله مهمترین این نکات عملیات پسگرم میباشد. منظور از عملیات پسگرم در این نوشتار، عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای بالاتر از 370ºC و کمتر از دمایی است که سازنده برای تمپر کردن این فولاد استفاده نموده است. بطور کلی این فولادها نباید تحت عملیات پسگرم قرار بگیرند چرا که ممکن است در اثر این عملیات، تافنس در ناحیه جوش و HAZ کاهش یافته و یا ترک در قطعه ایجاد شود.

عناصر آلیاژی که برای دستیابی به استحکام و تافنس بالا در این فولادها بکار رفته در اثر عملیات پسگرم تاثیر عکس بر خواص خواند داشت. عملیات پسگرم برای این فولادها-مانند سایر فولادها- تنها زمانی میتواند انجام شود که از مفید بودن آن اطمینان حاصل شده و آثار مخرب احتمالی آن قابل کنترل باشد.بهرحال در برخی موارد لزوم اجرای عملیات پسگرم غیر قابل انکار است. بخصوص در مواردی که امکان ایجاد ترک یا ترک خوردگی تنشی (SCC) در اثر تنشهای باقیمانده از جوش یا کار سرد روی قطعه وجود داشته و یا تافنس قطعه در اثر جوشکاری یا کار سرد کاهش یافته باشد. در این گونه موارد باید بررسی دقیقی صورت گیرد تا بتوان عملیات پسگرمی موفق و با کمترین احتمال آسیب اجرا کرد.

نتایج تستهای ضربه انجام شده نشان میدهد که عملیات پسگرم در محدوده دمایی 510-650ºC میتواند باعث آسیب به تافنس فلز جوش و ناحیه HAZ گردد. میزان این آسیب به ترکیب شیمیایی، دمای عملیات و مدت زمان قرار گرفتن قطعه در آن دما بستگی داشته و اثر مخرب آن با کاهش سرعت سرد کردن افزایش میابد.

همچنین هنگامی که جوش این فولادها تحت عملیات پسگرم بالاتر از 510ºC قرار میگیرد- مانند بسیاری فولادهای دیگر- ممکن است در ناحیه درشت دانه شده HAZ ترکهای بین دانه ای ایجاد شود. ترکهای بین دانه ای که در اثر تنش بالا ایجاد میشوند اغلب در مراحل اولیه عملیات پسگرم اتفاق می افتند. امکان ایجاد این ترکها با افزایش میزان مهار جوش (Weld Restraint) و شدت تمرکز تنش بالا میرود. عناصر کرم، مولیبدن و وانادیوم عوامل اصلی در ایجاد این ترکها هستند ولی عناصر کاربیدزای دیگر نیز به این قضیه کمک میکنند. رسوب کاربیدها در دمای بالا در خلال اجرای عملیات پسگرم تعادل بین مقاومت به لغزش مرزدانه ها و مقاومت به تغییر فرم را در دانه های درشت ناحیه HAZ بر هم میزند. این پدیده قبلا بطور کاملتر توضیح داده شده است (رجوع کنید به مطلب مرتبط). این ترکها به نامهای ترکهای بازگرمایشی (Reheat Crack)، ترکهای آزادکننده تنش (Stress Relife Crack) و ترکهای تنشی (Stress Rapture Crack) شناخته میشوند. برای کاهش احتمال ایجاد این ترکها در مواردی که انجام پسگرم الزامی باشد میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:

1- رعایت دقیق میزان پیشگرم و کنترل حرارت ورودی حین جوشکاری با استفاده از تکنیکهای مناسب.

2- انتخاب طرح اتصال، محل جوشکاری و ترتیب آن بگونه ای که میزان مهار بودن جوش به حداق برسد.

3- طراحی اتصال و شکل گرده نهایی بگونه ای که حداقل تمرکز تنش ایجاد شود.

4- استفاده از فلز جوشی که استحکام آن در دمای عملیات پسگرم کمتر از استحکام ناحیه HAZ فلز پایه باشد.

5- پوشش دادن و یا لایه کشی ناحیه پنجه جوشهای گوشه توسط یک یا چند لایه جوش بصورت حلقه زنجیری. برای اینکار باید از فلز جوش با استحکام کم استفاده شود.

6- چکش زنی ناحیه جوش به منظور کاهش تنشهای پسماند در آن.

لازم به ذکر است که اجرای هیچکدام از موارد فوق به تنهایی یا بصورت ترکیبی متضمن حذف کامل احتمال ایجاد ترک در موارد عملی نمیباشد، بلکه تنها کاهش دهنده این احتمال است.

درصورت اجرای عملیات پسگرم، دمای آن نباید از دمای تمپرینگ تولید کننده فلز بالاتر باشد. پسگرم در دمایی حدود 10ºC کمتر از دمای تمپرینگ تولید کننده از کاهش استحکام فولاد جلوگیری میکند. همچنین توصیه میشود که قطعات جهت بررسی وجود ترک قبل و بعد از عملیات پسگرم تحت تستهای غیر مخرب قرار گیرند.

گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که  با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان سر از زمین برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که  باید از کیفیت  مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل  دخیل  در طرح  و ساخت سازه های  فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان  به صورت زیر بیان نمود:

 

گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که  با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان سر از زمین برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که  باید از کیفیت  مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل  دخیل  در طرح  و ساخت سازه های  فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان  به صورت زیر بیان نمود:

1-    عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها  و دستورالعملها
 در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:
الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و جزییات غیرقابل اجرا
 ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
 پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع  گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل  کیفیت جوش بخصوص در هنگام  مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual)  امکان پذیر  نمی  باشد. همچنین معمولا در محل  اتصال   ورق به ستون به جای  جوش نفوذی از  جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط  علاوه بر تحمل نیروی کمتر در   حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاخیچکدان تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار است.

2-    کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
یکی از مهمترین اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد.عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند.استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عولمل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد.در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از  موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکهروی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود.گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتنگل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.
عیوبی نظیر نفوذ ناقص  بریدگی کناره جوش  اختلاط سرباره  تخلخل و وجود ترک درفلز مادر  باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد.بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه  ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخورداراست و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمجل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول  نمی شود.

3-    نبود  نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
 با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود.البته باید به این نکته نیز اشاره  شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.

4-    عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله  را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند  تا کمترین هزینه ممکن را صرف این  کار نمایند.از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع  مهندسین سازه  اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی نبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات  موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.

جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک‌ها جوشکاری اولتراسونیک شامل استفاده از انرژی صوتی با فرکانس بالا برای نرم کردن و ذوب کردن ترموپلاستیک‌ها در منطقه جوش است. قسمت‌هایی که باید به یکدیگر جوش داده شوند زیر فشار روی هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونیک با فرکانس ۲۰ تا ۴۰ کیلو هرتز قرار می‌گیرند. موفقیت جوش به طراحی مناسب اجزا و مناسب بودن موادی که جوش داده می‌شوند بستگی دارد. از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است (کمتر از ۱ ثانیه) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می‌شود. برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است. با طراحی مناسب از این روش می‌توان در تولید انبوه استفاده کرد.

١) تجهیزات

یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است: یک منبع تغذیه، یک مبدل، یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر، یک وسیله تولید صدا یا شیپوره (horn) منبع تغذیه فرکانس برق شهر ۵۰-۶۰ هرتز را به ۲۰-۴۰ کیلو هرتز می‌رساند. این انرژی به مبدل می‌رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک انرژی الکتریکی را به ارتعاش در فرکانس اولتراسونیک تبدیل می‌کند. اغلب ماشین‌های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از ۲۰ کیلو هرتز کار می‌کنند و صدایی تولید می‌کنند که گوش انسان قادر به شنیدن آن نیست اما برخی از این ماشینهای (مخصوصا دستگاه‌های با توان بالا) فرکانسی معادل ۱۵ کیلوهرتز دارند. امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می‌کند و سپس در شیپوره (که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می‌شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و به وجود آمدن جوش می‌شود.

٢) مزایا و محدودیتها

مزایای این روش عبارت‌اند از : - راندمان بالا - تولید بالا با قیمت پایین - سهولت در اتوماسیون - سرعت جوش بالا - تمیز بودن آن

مهم‌ترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره (کمتر از ۲۵۰ میلی متر) است و در نتیجه طول جوشی که به وجود میآید کوچک است. موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک‌ها : - جوشکاری ساده یک اتصال - جاسازی یک قطعه در قطعه‌ای دیگر همرا با اتصال بین آن دو - جوش نقطه‌ای ورق‌ها و صفحات پلاستیکی

 

صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد : - استفاده در صنعت بسته بندی - استفاده در صنعت اتومبیل سازی - استفاده در صنعت پزشکی - استفاده در صنعت اسباب بازی - صنایع مرتبط دیگر

در این مقاله به یکی از تکنیک‌های جدید جوشکاری به نام جوشکاری انفجاری (Explosive welding) فلزات همسان و غیرهمسان پرداخته می‌شود. مکانیزم این نوع جوشکاری و پارامترهای اساسی آن تشریح و در ادامه مزایا و معایب این نوع جوشکاری بررسی می‌شود. همچنین با اشاره به برخی از کاربردهای این روش در صنعت، مواد منفجره‌ای که می‌توان از آنها استفاده کرد، مورد بررسی قرار می‌گیرد.
جوشکاری؛ یکی از تکنیک‌های اساسی اتصال موادجوشکاری یکی از تکنیک‌های اصلی اتصال مواد محسوب می‌شود. تحلیل علمی و فنی جوشکاری با تکیه بر فرایندهای مختلف آن و به ویژه در مورد قطعات فولادی، یکی از موارد مهمی است که در زمینه طراحی اتصالات می‌تواند مورد توجه قرار گیرد. برای جوشکاری و اتصال دو فلز باید آنها را آن قدر به یکدیگر نزدیک کرد تا فاصله‌شان کمتر یا برابر با فاصله تعادل بین اتمی شود (کمتر از 10 آنگسترون) به این منظور باید سطوح از هر گونه اکسید یا مواد خارجی پاکیزه شود که دستیابی به چنین درجه‌ای از پاکیزگی از راه‌های متداول مکانیکی و شیمیایی میسر نیست. (اکسیداسیون)
در روش‌های مختلف جوش ذوبی، ذوب نسبی اجزا در یک ناحیه مشترک رخ می‌دهد، مواد زاید به سطح مذاب رانده می‌شود و در پروسه انجماد، اتصال متالورژیکی بین اجزا فراهم می‌آید.

جوشکاری انفجاری یک جوشکاری حالت جامد است که در آن از انفجار یک ماده منفجره کنترل شده استفاده می‌شود تا دو فلز در فشار بالا به هم متصل شوند و سیستم مرکب حاصل، یک اتصال متالورژیکی پایدار است. اولین مشاهدات این روش طی جنگ جهانی اول، زمانی که ترکش‌های بمب‌های منفجر شده به مواد فلزی اصابت می‌کرد، دیده شد.

در این مقاله به یکی از تکنیک‌های جدید جوشکاری به نام جوشکاری انفجاری (Explosive welding) فلزات همسان و غیرهمسان پرداخته می‌شود. مکانیزم این نوع جوشکاری و پارامترهای اساسی آن تشریح و در ادامه مزایا و معایب این نوع جوشکاری بررسی می‌شود. همچنین با اشاره به برخی از کاربردهای این روش در صنعت، مواد منفجره‌ای که می‌توان از آنها استفاده کرد، مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 
جوشکاری؛ یکی از تکنیک‌های اساسی اتصال مواد
جوشکاری یکی از تکنیک‌های اصلی اتصال مواد محسوب می‌شود. تحلیل علمی و فنی جوشکاری با تکیه بر فرایندهای مختلف آن و به ویژه در مورد قطعات فولادی، یکی از موارد مهمی است که در زمینه طراحی اتصالات می‌تواند مورد توجه قرار گیرد. برای جوشکاری و اتصال دو فلز باید آنها را آن قدر به یکدیگر نزدیک کرد تا فاصله‌شان کمتر یا برابر با فاصله تعادل بین اتمی شود (کمتر از 10 آنگسترون) به این منظور باید سطوح از هر گونه اکسید یا مواد خارجی پاکیزه شود که دستیابی به چنین درجه‌ای از پاکیزگی از راه‌های متداول مکانیکی و شیمیایی میسر نیست. (اکسیداسیون)

در روش‌های مختلف جوش ذوبی، ذوب نسبی اجزا در یک ناحیه مشترک رخ می‌دهد، مواد زاید به سطح مذاب رانده می‌شود و در پروسه انجماد، اتصال متالورژیکی بین اجزا فراهم می‌آید.

جوشکاری انفجاری یک جوشکاری حالت جامد است که در آن از انفجار یک ماده منفجره کنترل شده استفاده می‌شود تا دو فلز در فشار بالا به هم متصل شوند و سیستم مرکب حاصل، یک اتصال متالورژیکی پایدار است. اولین مشاهدات این روش طی جنگ جهانی اول، زمانی که ترکش‌های بمب‌های منفجر شده به مواد فلزی اصابت می‌کرد، دیده شد.

روش
جوشکاری انفجاری تحت تاثیر ضربه مایل با سرعت بالا انجام می‌پذیرد که مکانیسم اساسی آن بر پایه اتصال مولکولی است. صفحه بالایی موسوم به صفحه پرنده تحت زاویه a نسبت به صفحه زیرین موسوم به صفحه ساکن توسط یک لایه ضربه‌گیر محافظت می‌شود. یک لایه از ماده منفجره به صورت ورقه و یا به شکل پودر، روی صفحه فلزی بالایی قرار می‌گیرد و چاشنی در انتهای پایینی عمل می‌کند و باعث می‌شود صفحه فلزی بالا با سرعت زیاد به سطح صفحه فلزی زیرین ـ که روی سندان قرار دارد ـ چسبیده شود.
پدیده تشکیل جت برای اتصال ضروری است و تحت شرایط خاصی که با سرعت صفحه فوقانی و زاویه برخورد در ارتباط است امکان‌پذیر می‌شود. لایه جهنده‌ای از ذرات مسطح دو فلز تشکیل می‌شود و به موازات رانده شدن آن از سیستم، دو صفحه در هم فشرده می‌شوند و اتصال در فاز جامد در طول فصل مشترک به وجود می‌آید. قشری از سطح دو صفحه پرنده و ساکن که معمولاً محل تجمع اکسیدها و ناخالصی‌های دیگر است، جدا می‌شود و در همسایگی نقطه Q که در آن فشار فوق‌العاده‌ای وجود دارد، دو صفحه عاری از اکسیدها و مواد ناخالصی به یکدیگر متصل می‌شوند و به این ترتیب جوش تشکیل می‌شود و توسعه می‌یابد. با توجه به (شکل 1) وجود حالت موجی در فصل مشترک صفحات پس از جوشکاری انفجاری با تهیه نمونه متالوگرافی و بررسی میکروسکوپی به سهولت قابل مشاهده است. وجود حالت موجی در فصل مشترک، معرف استحکام اتصال است و مکانیسم تنش‌های موجی (موج‌های تنش) را می‌توان عامل تشکیل آن دانست.
جوشکاری انفجاری برای اتصال ورقه‌های فلزی مقاوم در مقابل خوردگی به ورق‌های ضخیم و سنگین‌تر فلز پایه (عملیات روکش‌دهی)، به خصوص در مواردی که سطوح تماس وسیع باشند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتیجه کار، یک جوش دمای پایین است که در آن آرایش سطوح تماس به شکل یک سری موج‌های متداخل و متصل به هم است. (شکل 2) استحکام اتصال بسیار زیاد است و صفحاتی را که به این روش روکش داده شده‌اند، می‌توان تحت فرایندهای مختلف دیگر شامل کاهش ضخامت به وسیله نورد، قرار داد. از آنجا که این روش یک فرایند جوشکاری حالت جامد است، زوج‌های بسیار متنوعی از فلزات غیرهمجنس را به راحتی می‌توان با این روش به یکدیگر متصل کرد.

فرایند اتصال دو صفحه را می‌توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد:

الف) بروز انفجار

ب) تغییر شکل و شتاب یافتن صفحه پرنده

ج) برخورد بین صفحات پرنده و ساکن

 پارامترهای موثر در فرایند جوشکاری انفجاری عبارتند از:

الف) سرعت صفحه پرنده Vp

ب) سرعت نقطه تصادم Vc

ج) زاویه دینامیکی برخورد b

 1-     چون تشکیل جت از ذرات سطح دو صفحه برای اتصال ضروری است، زاویه b باید از حد مینیمم تجاوز کند.

2-     سرعت صفحه پرنده Vp و سرعت نقطه برخورد Vc باید کوچکتر از سرعت صوت در اجزای اتصال باشد.

3-     حداقل فشار ضربه لازم است تا انرژی کافی برای ایجاد اتصال به وجود آید. البته این انرژی نباید از مقدار بحرانی تجاوز کند؛ در غیر این صورت زمینه تشکیل نواحی مذاب را فراهم خواهد کرد.

4-     فاصله مناسبی را باید بین صفحات در نظر گرفت تا صفحه پرنده شتاب یابد و سرعت ضربه مورد نیاز تامین شود.

 
ماده منفجره

مقدار و جنس ماده منفجره در تعیین کیفیت جوش تاثیر بسزایی دارد. اگر میزان ماده منفجره از مقدار بحرانی کمتر باشد، سطوح جوش به دست آمده به صورت تخت خواهد بود و جوشی با مقاومت پایین به دست می‌آید و اگر بیشتر باشد سطوح جوش در هم فرو می‌روند و شکل موج مانند به خود می‌گیرند و استحکام جوش بالا می‌رود. اگر مقدار مواد منفجره بیش از اندازه باشد، سرعت انفجار بیش از 120 درصد سرعت صوت در فلزات می‌شود و امکان ذوب سطوح تماس پیش می‌آید. البته این در مواقعی باعث افزایش مقاومت جوش می‌شود. برای مثال در آلیاژ تیتانیم به فولاد ضد زنگ 304 (stainless steel 304) مقاومت برشی تا Mpa 480 افزایش می‌یابد.

سرعت انفجاری بعضی از مواد منفجره در (جدول 1) آورده شده است.

 
کاربردها

1-     یکی از روش‌های روکش، استفاده از فرایند جوشکاری انفجاری است که رشد روزافزونی دارد. جلوگیری از خوردگی و بهبود کیفیت، انتقال حرارت، افزایش مقاومت در مقابل تنش‌ها، بهبود خواص الکتریکی و... از ویژگی‌های این فرایند است.

2-     اتصال پره‌های سرمایی (سردکننده‌ها)

3-     اتصال فلزات غیرهمسان آلومینیم به استیل، مس به فولاد زنگ نزن (Stainless steel : همبستگی از آهن و کربن و کروم و منگنز با درصدهای 90 و 5/0 و 8 و 5/0، نقطـه ذوب C ْ1510 و چگالی 74/7)، تنگستن به استیل و جوشکاری فلزات آهن ـ مس، تیتانیم ـ آلومینیم، فولاد زنگ نزن ـ اینکونل (Inconel: همبستگی از نیکل و آهن و کروم با درصدهای 80 و 6 و 14 که قدرت زیادی در دماهای بالا دارد)، آلومینیم ـ‌ آهن و غیره

4-     کاربردهای دیگر در مخازن و فرایندهای شیمیایی، صنایع کشتی سازی و صنایع کریوژنیک و غیره

 
مزایا

1-     با جوشکاری انفجاری می‌توان بیشتر فلزات غیرهمسان را که در شرایط عادی قابل جوشکاری نیستند، به هم وصل کرد.

2-     کمبود حرارت از رفتارهای فلزی جلوگیری می‌کند.

3-     این فرایند ساده و قابل حمل و نقل است.

4-     ارزان و مقرون به صرفه است.

5-     به آماده کردن سطوح نیازی نیست.

6-     اندازه صفحه پایینی هیچ محدودیتی ندارد.

7-     اتصال یکپارچه قطعه را میسر می‌کند.

 
محدودیت‌ها

1-     فلزات باید مقاومت به ضربه و قابلیت شکل‌پذیری بالایی داشته باشند.

2-     صفحه بالایی (صفحه پرنده) نمی‌تواند خیلی بزرگ باشند.

3-     سر و صدا و جریان سریع هوا به حمایت کاربر به محفظه‌های خلائی نیاز دارد. (تدفین در شن یا آب)

4-     استفاده از مواد منفجره در مناطق صنعتی به علت سر و صدا و زمین‌لرزه‌های حاصل از انفجار محدود است.

 
نتیجه‌گیری

با استفاده از نیروی حاصل از انفجار، بر محدودیت های روش‌های متداول جوشکاری فائق می‌آییم و می‌توانیم بدون نیاز به تجهیزات ویژه برای برخی از مشکلات مربوط به صنایع شیمیایی، صنایع هوا و فضا و صنایع کشتی سازی راه‌حل‌های مناسبی جست و جو کنیم.

اتصال دو قطعه فلزی بر اثر ضربه تحت شرایط معینی از نظر سرعت ضربه و زاویه دینامیکی ضربه امکان‌پذیر است. هر گاه برخورد قطعات فلزی با استفاده از ماده منفجره صورت گیرد، شیوه اتصال را جوشکاری انفجاری می‌نامند. اتصال قطعات فلزی در فاز جامد تحت ضربه مایل و بدون نیاز به منبع حرارتی و ذوب ممکن است. هرگاه پارامترهای موثر بر فرایند به دقت کنترل شود، اتصال یا جوش انفجاری از کیفیت بسیار بالایی برخوردار خواهد بود.

موارد حاصل از جوشکاری انفجاری به طور مختصر عبارتند از:

1-     اتصال کامل سطحی فلزات همجنس و غیرهمجنس و تولید قطعات فلزی مرکب

2-     ایجاد پوشش مقاوم از فلزاتی نظیر تیتانیم بر سطح فولاد و تولید قطعات مرکبی که بتوانند درجه حرارت بالا و حملات شیمیایی را تحمل کنند و در برابر خوردگی و سایش مقاوم باشند.

3-     تولید مخازن دوجداره که سطح داخلی‌شان در برابر عوامل خورنده مقاوم و لایه بیرونی‌شان دارای استحکام مکانیکی لازم باشد.

4-     تولید لوله‌های استوانه‌ای دوجداره

5-     تولید ظروف دوجداره که در آنها از خواص متفاوت دو فلز بتوان بهره گرفت.

6-     اتصال لوله‌های فلزی به بدنه‌های فلزی

7-     اتصال لوله‌های همجنس و غیرهمجنس و تولید اتصالات مطمئن در صنایع شیمیایی و صنایع هوا و فضا.

 
منابع

1- CROSSLAND and WILLIAMS, J. D., “Explosive Welding”. Met. Rev. P. 79, 1970

2- KUDINOV, V. A. and KOROTEEV, in Russian, 1978

3- COWAN, G. R., BERGMANN, R. and HOLTZMAN, A. H., “Mechanism of Bond Zone Wave Formation in Explosive Clad Metals”, Met. Trans., 2, p. 3145, 1974.

4- REYD, S. R., A Discussion of the mechanism of Interface Wave Generation in Explosive Welding”, Int, Jnj. Sci, 16, p. 399, 1974.

5- Dr. R. S. Parmar, “Welding Engineering and Technology

به طور کلی این دسته از فولادها به چهار نوع مختلف با موارد مصرف مشخص، تحت استاندارهای بین المللی تعریف شده در این زمینه تقسیم شده اند که هر یک از آنها به شرح زیر می باشند.

نوع اول

پس از آبکاری و برگشت، سختی و استحکام خود را در حرارت زیاد حفظ نموده و جهت ساخت انواع ابزار و قالب گرمکار آهن و فولاد و سایر فلزات گداخته، هم چنین قالب های تزریقی و تحت فشار فلزات سنگین مناسب است.
نوع دوم

این فولاد گرمکار نیزمقاومت و سختی خود را مانند 2567 بالا در حرارت نسبتا زیاد به خوبی حفظ می نماید.جهت ساخت قالب های تزریقی فلزات سبک مناسب است.

نوع سوم

این فولاد گرمکار نیزمقاومت و سختی خود را مانند با داشتن سختی زیاد بسیار خوش تراش بوده و با قابلیت پلیش بسیار عالی جهت قالب های پلاستیک و ملامین سازی مصرف می شود و معمولا نیاز به آبکاری ندارد.

نوع چهارم

این فولاد مخصوص صنایع پرسکاری و آهنگری (فورجینگ) و همچنین مخصوص سیلندرها و قالب های تزریقی (اکستروژن) برای فلزات غیر آهنی می باشد.با پلیش عالی در صنایع پلاستیک سازی مصرف می شود. در مقابل ضربه و اصطکاک نیز مقاوم است. با خواص بالا و درجه بازگشت 300-160 درجه سانتی گراد به عنوان سردکار نیز می توان استفاده کرد.

 

 

 

به طور کلی این دسته از فولادها به دو دسته اصلی با استانداردهای مختلف تقسیم می شوند که به شرح زیر می باشند :

نوع اول

با دارا بودن مقاومت در مقابل سایش و حرارت در کارخانجات سیمان و آجر سازی به منظور ساخت قطعات یدکی مانند سرندهای سنگ شکن - سپرهای آسیاب - بدنه ماشین آلات و دیگر قطعات یدکی مانند شاتون دسته پیستون - شافت - دوک - پیم آچار - اهرم - میخ - دنده مارپیچی و انواع کوپلینگ و سایر قطعات مشابه به کار می رود.

نوع دوم

فولاد سرد کشیده شده و پلیش خورده  ST60-2  برای ساخت شافت های چاه عمیق - لوازم یدکی ماشین آلات در راه آهن - نساجی - ماشین سازی - کشتی سازی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.عملیات حرارتی در کارخانه انجام گرفته است.

 

برش با پلاسما 

دستگاه برش پلاسما ماشینی است که برای برش فلزات با کمک قوس الکتریکی بکار میرود.دستگاه یک قطب مثبت و یک قطب منفی دارد(مثل رکتیفایر)که یکی نوک الکتروز تورچ برش و دیگری قطعه کار(توسط یک کابل و انبر به دستگاه وصل میگردد.)دستگاه ولتاژ بسیار بالایی را بین این دو قطب ایجاد می کند و میدانید که همیشه الکترونها از نقطه با پتانسیل بالاتر به نقطه با پتانسیل پایینتر شارش مییکنند.اختلاف پتانسیل بالا هوای ما بین دو قطب را یونیزه میکند و اینگونه هوا تبدیل به رسانا میگردد (در اینجا اسم پلاسما به همین حالت یونیزه شدن هوا اطلاق   میگردد.)

یونیزه شدن هوا باعث ایجاد قوس الکتریکی شدید بین کاتد و اند میگردد .(اتفاقی شبیه ایجاد یک رعد فقط در ابعاد کوچکتر.) رسیدن این قوس به سطح فلز باعث ذوب سریع سطح آن میگردد. در این لحظه گازی از وسط تورچ با فشار خارج میگرددکه مواد مذاب را داخل قطعه کار پیش میبرد و باعث برش فلز میگردد.از گازهای مختلفی بااین منظور میتوان استفاده نمود مثل نیترژن ارگون و اکسیژن.از پلاسما برای برش فلزات گوناگونی مانند :فولاد نرم،فولاد آلیاژی الومینیوم ،مس و سایر فلزات و الیاژهای فلزیاستفاده نمود.

گازیی دیگر نیز در این فرایند به عنوان گاز محافظ استفاده میگردد که کار ان از اسمش مشخص است.پلاسما معمولا ار امپری بین 20 تا 1000 آمپر استفاده میکنند که این آمپر برای برش استیل از0.5 تا 170 میلیمتر مناسب می باشد. 

گازهایی که در فراینداستفاده میشوند میتوانند در کیفیت سطح تاثیر بسزایی داشته باشند.همچنین سرعت برش در این فرایند بیشتر از هوا گاز بوده و کیفیت سطح بهتری ایجاد می نماید.

معایب

برش پلاسما گازهایی ایجاد میکند که به شدت برای سلامتی بدن انسان و محیط زیست خطرناک می باشد.همچنین در هنگام برشکاری بروش پلاسما امواج صوتی مضری ایجاد میگردد که برای گوش انسان قابل تشخیص نمی باشند.برش پلاسما معمولا دارای تعمیرات پیچیده ای می باشد.

هزینه های این روش معمولا بالاست. برای برش ضخامتهای بالا معمولا به پلاسماهایی بسیار گرانقیمت نیاز است که این هزینه اولیه دستگاه را بلامیبرد.علاوه بر این هزینه تعویض نازل و الکترود دیگر هزینه های جاری میباشند.

 

مقایسه روشهای برش هواگاز و پلاسما

 

هر دو روش  برش هواگاز و پلاسما  جهت برش فلزات بکار می روند. اما نسبت به هم مزایا و معایبی نیز دارند.مزایا و معایبی که هر یک را برای کاربردهای مناسب تر می سازد.

هوا گاز

برش هوا گاز روشی بینظیر جهت کار بر روی آهن می باشد.شاید باور پذیر نباشد که با این روش می توان شمش فولادی با ضخامت 2.5 متر!!! را برش زد .اما باور کنید. نه به صورت   آزمایشی ‘ بلکه این اتفاقی است که هر روز در کارخانه های فولاد می افتد.

کیفیت سطح برش هوا عمود و تقریبا صاف میباشد.برای سیستم هوا گاز به سرمایه اولیه زیادی نیاز نمیباشد،در واقع (شلینگها،مشعل ،شیربرقیهاولوله ها) اجزا تشکیل دهنده آن میباشند.تعمیر و نگهداری این قطعات برای هرکس با اندک اطلاعات فنی کار ساده ای است.یادگیری و تنطیم ان نیز برای کارگر غیر ماهر اسان تر می باشد.

پلاسما

برش پلاسما فرایند برش با قوس الکتریکی است.این برش سرعتی بسیار بالاتر از هوا گاز دارد(بین 5 تا 10 برابر!!)پلاسماهایی ساخته شده اند که تا 170 میلیمتر استیل را برش میزنند.امکان برش هر گونه فلزی را دارد(بر خلاف هوا که تنها اهن را میبرد).دقت برش در این روش بالاتر از هوا گاز میباشد.همچنین گپ برش کمتری ابجاد خواهد کرد.

خوب حالا سوالی که پیش می اید اینست که با این همه محسنات پس چرا هنوز هم از هوا گاز استفاده میگردد؟

1)در برش پلاسما بخصوص در ضخامتهای بالا انتهای پایین برش هلالی میگردد

2)برش پلاسما بسیار الوده است (بدلیل ایجاد بخارات فلز و گاز ازت)

3)برای خرید دستگاههایی که ضخامتهای بالا را برش بزنند سرمایه اولیه بسیار بالایی نیاز است.

4)نیاز به تعمیرات و نگهداری بالایی دارد.

5)ایجاد امواج زیر صوت که برای انسان خطرناک است.

با توجه به مطالب بالا و .... بهتراست برای برش های زیر 12 میل از پلاسما و بیشتر از ان را از هوا گاز استفاده نمود

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.

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