جوش و آزمایش های کنترل کیفی آن

جوش و آزمایش های کنترل کیفی آن

اسلاید 1: جوش و آزمايشهاي كنترل كيفي آن

اسلاید 2: بخش اول اصول جوشكاري و تعريف جوشكاري

اسلاید 3: تاريخچة جوشكاري جوشكاري يا فن فلزات از دير باز مورد توجه بشر بوده است و در ابتدا ظروف آشپزخانه و جواهرات و امروزه در صنايع كشتي سازي و هوا فضا كاربرد بسياري دارد. طبق مداركي كه در كتاب ها و استانداردها آمده است جوشكاري 8200 سال قدمت دارد. در حدود 2200 سال قبل از ميلاد ، از لحيم كاري براي ساخت قطعات جواهر استفاده مي شد. در حدود 1500 سال قبل از ميلاد ، قطعات را به روش جوشكاري پتكي به هم متصل مي كردند. سال 1783 ميلادي ليچتنبرگ قوس الكتريكي را كشف كرد. سال 1809 ميلادي ديوي فيزيكدان انگليسي از قوس الكتريكي به عنوان يك منبع نور استفاده كرد. سال 1867 ميلادي اليكاتاسن جوشكاري مقاومتي را اختراع كرد. سال 1885 برنادوس اولين فرآيند جوشكاري قوسي را تجربه كرد. سال 1890 ميلادي فرآيند جوشكاري قوسي بوسيلة ذوب الكترود فلزي انجام گرفت. سال 1891 ميلادي جوشكاري اكسي استيلن كشف شد. سال 1895 ميلادي ، سال توسعة فرآيند تقطير هوا به وسيلة ون لينده بود. سال 1896 دارگر نازل هاي تورچ جوشكاري را توسعه داد. سال 1901 براي اولين بار استيلن حل شده در استن مورد استفاده قرار گرفت. سال 1908 گيلبرگ الكترودها را تكامل داد. سال 1920 استفاده از الكترود تنگستن ، تحت پوشش گازهاي محافظ مورد استفاده قرار گرفت. سال 1965 جوشكاري ليزر مورد استفاده قرار گرفت. دانشمندان امروزه بر اين باور هستند كه سير اختراعات فرآيندهاي جوشكاري امروزه متوقف شده و از اين به بعد در جهت تكامل فرآيندهاي اختراع شده پيش خواهيم رفت.

اسلاید 4: اصطلاحات جوشكاري جوشكاري ( Welding ) : فرآيند اتصال دادن ، با حرارت دادن مواد يا بدون حرارت دادن ، با اعمال فشار يا بدون اعمال فشار ، با استفاده از فلز پركننده يا بدون فلز پركننده ، به نحوي ذوب و انجماد مداوم در امتداد درز اتصال صورت مي گيرد و يا اتصال لبه ها ، از طريق له شدن در هم انجام مي شود را جوشكاري گويند. جوش ( Weld ) : اتصال موضعي فلز ، كه در آن اتصال با حرارت دادن به ميزان مناسب ، با كاربرد فشار يا بدون كاربرد فشار ، با استفاده از مواد پركننده يا بدون مواد پركننده ، صورت مي گيرد را جوش گويند. ( فلز پركننده داراي نقطه ذوبي معادل همان فلزات پايه است. ) جوش ايده آل : جوش ايده آل را مي توان به محل اتصالي اطلاق نمود كه نتوان آن موضع را از قسمتهاي ديگر قطعات جوش داده شده تشخيص داد. با وجود دست نيافتن به اين چنين مشخصات ، مي توان خواص محل اتصال را چنان بالا برد كه در عمل ، كاملاً رضايتبخش باشد. روية جوش ( Weld Face ) : سطح جوش ذوبي از طرفي كه جوشكاري انجام شده را روية جوش مي نامند. حوضچة جوش ( Weld Pool ) : حجم موضعي فلز مذاب در يك جوش ، قبل از انجماد فلز تازة جوش داده شده را حوضچة جوش گويند فلز پايه ( Base Metal ) : فلزي است كه بايد جوشكاري ، لحيم كاري ، لحيم كاري سخت يا بريده شود را فلز پايه گويند. فلز جوش ( Weld Metal ) : در جوش ذوبي شامل آن قسمت از فلز پايه و فلز پركننده است كه در جريان جوشكاري ذوب شده است. فصل مشترك جوش ( Weld Interface ) : فصل مشترك بين فلز جوش و فلز پايه در جوش حالت جامد بدون فلز پركننده و يا بين فلز پركننده و فلز پايه در جوش حالت جامد با فلز پركننده را ، فصل مشترك جوش گويند.

اسلاید 5: منطقة متاثر از جوش ( Heat Affected Zone – HAZ ) : قسمتي از فلز پايه كه ريز ساختار و خواص مكانيكي آن توسط حرارت جوشكاري ، لحيم كاري سخت ، لحيم كاري يا برشكاري حرارتي تغيير پيدا كرده است را منطقة متاثر از جوش مي نامند. پيوندگاه جوشكاري ( Weld Junction ) : مرز بين منطقة ذوب و منطقة متاثر از جوش را پيوندگاه جوشكاري مي نامند. چالة جوش ( Crater ) : فرو رفتگي در انتهاي جوش ، در جوشكاري قوسي ناشي از عقب كشيدن سريع الكترود را چالة جوش مي نامند. الكترود ( Electrode ) : جزئي از مدار الكتريكي كه در ايجاد قوس نقش داشته و اگر مصرفي باشد به گل جوش و فلز جوش تبديل مي شود. فلز پركننده ( Filler Metal ) : فلز يا آلياژي كه براي ساختن درز جوشكاري شده يا لحيم كاري شده يا لحيم كاري سخت شده بايد اضافه شود و پس از ذوب ، حوضچة جوشكاري را پر كند. فلز پركننده هميشه از جنس فلز پايه نيست و همچنين در ايجاد قوس نقشي ندارد. American Welding Society ( AWS ) : AWS مخفف انجمن جوشكاران آمريكا است كه در واقع يكي از معتبرترين جامعة جوشكاري بوده و اين انجمن بزرگترين و معتبرترين استانداردها ، طبقه بندي ها و مشخصات فني را در زمينه هاي مختلف جوشكاري ارائه نموده است.راهنماي مشخصات فني روية جوشكاري(Welding Procedure Specification-WPS): سندي كه متغيرهاي مورد لزوم جوشكاري براي كاربردي خاص را تأمين مي كند و براي هر جوشكار آموزش ديدة ماهر و هر اپراتور جوشكار تكرار پذير است. اين سند حاوي كلية دستورات لازم جهت توليد جوش ، كيفيت جوشكاري ، صلاحيت جوشكاري ، كدها در مورد فولاد ، ديگ بخار و مخازن فشاري است. مدرك كنترل كيفي دستورالعمل ( Procedure Qualification Records-PQR ) : سندي حاوي كلية مقادير واقعي متغيرهاي جوشكاري براي آزمايش جوش جهت كنترل كيفي دستورالعمل جوشكاري و مقادير واقعي نتايج آزمايش هاي صورت گرفته روي نمونة جوش است.

اسلاید 6: اهميت جوشكاري جوشكاري كار آمدترين راه اتصال فلزات است. جوشكاري تنها راه اتصال دو يا چند قطعه فلز براي يكپارچه ساختن آنهاست. جوشكاري بطور وسيعي براي ساخت يا تعمير تمام محصولات فلزي به كار برده مي شود. بيشتر چيزهاي فلزي پيرامون ما ، جوش داده مي شوند. بلندترين ساختمان دنيا ، سفينه هاي فضايي ، راكتورهاي هسته اي ، لوازم خانگي ، خودروها و غيره جوش داده مي شوند. استفاده از فرآيند جوشكاري روز به روز در حال افزايش است. جوش يك اتصال دائمي است ، لذا چنانچه لازم است اتصال گاهي جدا شود ، نبايستي جوش داده شود. بنابراين مي توان گفت : جوشكاري اقتصادي ترين روش اتصال دائمي فلزات است. براي اتصال دو عضو با پيچ يا پرچ ، سوراخ كردن قطعات ضروري است. اين سوراخ ها تا 10 درصد مساحت مقطع عرضي قطعات متصل شونده را كم مي كنند. اتصال مزبور ممكن است به دو قطعه ورق كمكي نياز داشته باشد ، بنابراين وزن مواد لازم و هزينة تمام شده اتصال بالا مي رود. در صورتيكه با استفاده از جوش ، اين هزينه حذف مي گردد. در جوشكاري از تمام مقطع عرضي قطعه براي تحمل نيرو بكار مي رود و وزن به مقدار قابل ملاحضه اي كم مي شود. امروزه اتصال ورق هاي كشتي و مخازن ذخيره به خاطر صرفه جوئي با جوش انجام مي گيرد و ديگر پرچ در اين موارد بكار نمي رود. لوله ها نيز اگر با جوش متصل گردند ، صرفه جوئي مشابهي صورت مي پذيرد. ضخامت لوله بايستي به قدر كافي باشد تا بار لازم را تحمل نمايد. حال اگر لوله به وسيلة رزوه متصل گردد ، ضخامت بيشتري لازم دارد ولي براي جوشكاري ضخامت كمتري كفايت مي كند و به اين ترتيب وزن فلز و هزينه براي اتصالات رزوه اي بيشتر از اتصالات جوش است. سطح داخلي اتصالات جوش داده شده نيز هموارتر است. امروزه لوله هاي با قطر بزرگ به وسيلة رزوه به يكديگر يا با اتصالات رزوه اي متصل نمي گردند. طراح اگر قطعات ريخته اي را به جوشي تبديل كند ، با كم كردن ضخامت لازم ، در وزن فلز صرفه جوئي مي كند ، استفاده از جوش بجاي ريخته گري به طراح آزادي عمل بيشتري مي دهد. هر جا كه لازم است از ورق هاي ضخيم استفاده كند و در جاهاي ديگر ورق هاي نازك در نظر مي گيرد. يكي ديگر از كاربردهاي جوشكاري ، روكشي و ترميم سطح فلزات با فلز مخصوص است كه مي تواند مقاوم به خوردگي و يا سايش باشد و از اين طريق ساليانه ميلياردها دلار در دير تعويض كردن قطعات صرفه جوئي شود.

اسلاید 7: روش هاي جوشكاري فرآيند جوشكاري را مي توان براساس چندين نقطه نظر به چندين روش تقسيم بندي كرد. اساس تقسيم بندي روش هاي جوشكاري به قرار زير است :حالت ماده در حين جوشكاري ( حالت جامد - مايع )ميزان استفاده از حرارت خارجي و فشاراستفاده از مواد پركننده ( Filler Metal ) تقسيم بندي روش هاي جوشكاري بر اساس حالت ماده در حين جوشكاري به صورت زير مي باشد :جوشكاري حالت جامد يا غير ذوبي ( Solid State )جوشكاري حالت مايع يا ذوبي ( Fusion Welding )جوشكاري حالت مايع - جامد ( Liquid Solid State )

اسلاید 8: جوشكاري حالت جامد يا غير ذوبي ( Solid State ) : در اين گروه از جوشكاري ها ، اتصال بدون ذوب شدن قطعه كار بوجود مي آيد و هيچگونه ذوبي در حين جوشكاري بوجود نمي آيد و درجه حرارت در اين گروه از جوشكاري ها كمتر از حد ذوب فلز پايه است. مكانيزم جوشكاري در اين روش جوشكاري حالت جامد بدين شرح است كه اگر سطوح جوشكاري شونده تميز و عاري از آلودگيباشد و در حد اندازه هاي اتمي به يكديگر نزديك شوند ( توسط فشار كافي ) و در غياب لايه اكسيدي و ديگر آلودگيهاي سطحي ، پيوند بين اتمها سبب بوجود آوردن اتصال قوي و مستحكم مي شود. البته حرارت و حركت نسبي سطوح ،تغيير فرم پلاستيك ناشي از فشار( مثلاً در روش جوشكاري فورجينگ ، جوشكاري سرد يا جوشكاري نوردي ) سبب بهبود استحكام جوش مي شود. جوشكاري هاي اصطكاكي و انفجاري نمونه هايي از جوشكاري حالت جامد هستند.مزاياي جوشكاري حالت جامد عبارتند از:1- ساختار ريختگي كه در روشهاي ذوبي بوجود مي آيد در اين روشها حاصل نمي شود و لذا خواص در جهات مختلف ايزوتروپ خواهد بود.2- استفاده از فيلرمتال در اين روشها مفهومي ندارد و خواص فيزيكي و مكانيكي با فلزات پايه يكي خواهد بود.3- اندازه جوش و اعوجاج حرارتي آن در مقايسه با ساير روشهاي ذوبي بسيار كوچكتر است.4- رنج وسيعتري از مواد بدون صدمه زدن به خواص فيزيكي و مكانيكي آنها امكان جوشكاري كردن را دارند.5- امكان اتصال فلزات و مواد غير همجنس نيز وجود دارد ( فولاد به فلزات غير آهني ، پلاستيكها و... )

اسلاید 9: جوشكاري حالت مايع يا ذوبي ( Fusion Welding ) : در اين روش جوشكاري ، عمل اتصال در نتيجه ذوب موضعي دو قطعه ، تداخل آنها و بالاخره انجماد حاصل مي شود. درصورت وجود فيلرمتال ، فيلرمتال نيز ذوب شده و به حوضچه جوش افزوده مي شود. البته تركيب شيميايي فيلرمتال نقش اساسي در خواص متالورژيكي و فلز جوش دارد و با تغيير آن مي توان خواص جوش را تحت كنترل درآورد كه اين امر جزء مزاياي مهم روشهاي جوشكاري ذوبي است. جوشكاري قوسي ، جوشكاري شعله اي ، جوشكاري ترميت ، جوشكاري با پرتو ليزر و جوشكاري مقاومتي نمونه هايي از جوشكاري حالت مايع مي باشند.

اسلاید 10: جوشكاري حالت مايع - جامد ( Liquid Solid State ) : اين نوع فرآيندها اخيراً در طيف جوشكاري قرار نگرفته و شامل انواع لحيم كاري مي باشد. روش هاي لحيم كاري سخت ، لحيم كاري نرم و اتصالات چسبي نمونه هايي از اين نوع فرآيند مي باشد.

اسلاید 11:

اسلاید 12: حرارت لازم براي جوشكاري همه فرآيندهاي ذوبي و بيشتر فرآيندهاي حالت جامد براي انجام جوشكاري به حرارت نياز دارند. حرارت لازم براي جوشكاري را مي توان به طرق مختلف بدست آورد كه چند نمونه از آن عبارتند از :قوس الكتريكي ( مثل قوس الكتريكي با الكترود روپوش دار )مقاومت الكتريكي ( مثل انواع جوشكاري هاي مقاومتي )احتراق ( تركيب اكسيژن با سوخت هاي گازي مثل جوشكاري با گاز )واكنش شيميايي ( مثل جوشكاري ترميت )اصطكاك ( مثل جوشكاري اصطكاكي )الكترون ( جوشكاري پرتو الكتروني )نور ( مثل جوشكاري نوري و جوشكاري ليزر )

اسلاید 13: با تشكر از توجه شمامعاونت بازسازی ومسکن روستایی بنیاد مسکن انقلاب اسلامی استان سمنان