جوشکاری گازی چیست و چه کاربردی دارد؟

امروزه می‌توان گفت که فناوری جوشکاری در ساخت تمامی وسایل و ابزآلاتی که در طول روز در خانه، محل کار، مدرسه و یا حتی باشگاه استفاده می‌کنیم، نقش دارد. همانطور که می‌دانید جوشکاری انواع مختلفی دارد و باتوجه به کاربرد آن در صنایع مختلف به کار گرفته می‌شود.از انواع جوشکاری میتوان به جوش لیزر و یا گازی اشاره کرد.  جوشکاری گازی یا به عبارتی دیگر ( Gas Welding ) یکی از انواع مهم و قدیمی جوشکاری است. جوشکاری گازی فرآیندی است که در آن بر اثر احتراق یک سوخت گازی و اکسیژن، شعله‌ای در مشعل جوشکاری ایجاد می‌شود که حرارت لازم را برای ذوب فلز پایه و فلز پرکننده فراهم می‌کند. در نهایت لبه‌های ذوب شده‌ی قطعه کار فلزی پس از انجماد، به یکدیگر جوش می‌خورند.

جوشکاری گازی چیست؟

جوش‌کاری اکسی استیلن (oxy-acetylene welding) که با عناوین جوشکاری با سوخت اکسی (oxy-fuel welding)، جوشکاری OA و یا جوشکاری گازی شناخته می‌شود، از دسته جوشکاری‌های ذوبی است. فرآیند جوشکاری اکسی استیلن متکی بر سوخت اکسیژن و گاز استیلن است.

به طور کلی گفتیم که جوشکاری گازی نیز به عنوان یکی زیر شاخه‌های جوشکاری از طریق ایجاد گرما و حرارات عمل اتصال و جوش را انجام می‌دهد. در این روش شعله از دو بخش مخروط داخلی و پوشش حفاظتی بیرونی تشکیل می‌شود. شعله اکسی استیلن در دمای 6000 درجه فارنهایت شروع به احتراق می‌کند. اکسی استیلن تنها شعله گازی است که دمای بالای آن برای ذوب تمام فلزات تجاری کارآمد است.

درباره برش لیزر بیشتر بدانید

برای انجام جوشکاری اکسی استیلن دو قطعه فلز به هم نزدیک می‌شوند و لبه‌های لمس کننده قطعه فلزی توسط شعله همراه یا بدون افزودن میله فیلر (filler rod  ) ذوب می‌شوند.

همانطور که دانستید در جوشکاری گازی اکسیژن و گاز سوخت در محفظه اختلاط مشعل جوشکاری گاز اکسیژن مخلوط می‌شوند. این مخلوط از طریق نوک مشعل خارج شده و توسط جوشکار در محل جوش مورد نظر اعمال شود. نوک مشعل بسته به حجم گازهایی که از آن خارج می‌شود، در اندازه‌های مختلفی تولید می‌گردد.

شعله‌ی خارج شده از نوک مشعل از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده است. مخروط داخلی که دارای شعله آبی رنگی است فلر کاری نامیده می‌شود. برای انتقال حرارت موثر، فلر کاری همواره باید نزدیک به قطعه کار در حال جوش قرار گیرد. همچنین شعله جوش گازی ممکن است گاهی پر سر و صدا یا گاهی صاف و آرام باشد که بستگی به سرعت جریان گازهای خرجی از نوک مشعل دارد. همچنین سختی یا نرمی شعله به سرعت جریان گازها بستگی دارد که باید تقریباً متناسب با اندازه نوک باشد. با توجه به این توصیفات می‌توان شعله جوشکاری گازی را به سه نوع مختلف دسته‌بندی کردکه در زیر به معرفی هریک از آن‌ها می‌پردازیم.

درباره برش لیزر روتاری بیشتر بدانید

• خنثی یا متعادل (neutral or balanced)

شعله خنثی از ترکیب نسبت برابری از اکسیژن و استیلن به وجود می‌آید و جوش‌کاری گازی به طور عمده توسط شعله خنثی انجام می شود. به هنگام استفاده از این شعله عمل ذوب با سرعت کمتری انجام می‌شود و در نتیجه مواد به جوش نمی‌افتند. استفاده از شعله خنثی سبب می‌شود تا پاشش‌های جوش کمی در حین جوشکاری اتفاق افتد. همچنین جوش‌هایی که با شعله خنثی زده می‌شوند از استحکام بیشتری برخوردارند.

• کربورکننده یا استیلن اضافی (carburizing or excess acetylene)

شعله کربورینگ همواره از ترکیبی بیشتری از استیلن نسبت به اکسیژن به وجود می‌آید که به آن شعله کاهنده نیز می‌گویند. استیلن اضافی موجود در شعله کربور کننده ممکن است باعث ورود کربن به فلز جوش شود. از این شعله برای انجام کارهای لحیم کاری نقره و جوشکاری نقره استفاده می‌کنند که رنگ شعله آن معمولا آبی مایل به سفید است.

• اکسید کننده یا اکسیژن اضافی (oxidizing or excess oxygen)

همانطور که از نام آن پیداست، میزان اکسیژن در ترکیب احتراق آن از استیلن بیشتر است. استفاده از شعله اکسید کننده برای عمل جوشکاری زیاد کاربردی نیست. جوش‌هایی که با استفاده از این شعله ایجاد می‌شوند، ضعیف و شکننده هستند و موجب اکسیدشدن سطح قطعه کار فلزی می‌شوند. با این حال از این نوع شعله برای جوشکاری فلزاتی مانند برنج یا برنز استفاده می‌شود.

تجهیزات مورد استفاده در جوشکاری گازی

تجهیزات مورد استفاده در جوشکاری اکسی استیلن اغلب قابل حمل هستند. مخلوط گاز اکسیژن و استیلن مورد نیاز در این روش در یک مخزن گاز تحت فشار در سیلندر ذخیره شده‌اند. سیلندرها دارای رگولاتورها و شلنگ‌های منعطفی هستند که انتهای آن‌ها به مشعل متصل است. همچنین تجهیزات ایمنی مانند دریچه شعله بین شلنگ و رگولاتور سیلندر تعبیه شده است. دریچه‌های شعله از رسیدن شعله‌های تولید شده بوسیله فلاش بک‌ها به سیلندر جلوگیری می‌کنند. علت اصلی این فلش بک‌ها، عدم تمیزی لوله‌ها و داغ شدن بیش از حد نازل جوشکاری است.

کاربرد جوشکاری گازی در صنعت

در ابتدای کشف روش جوشکاری گازی از سوخت اکسی برای جوشکاری صفحات ضخیم استفاده می‌کردند. بعدها به طور انحصاری از جوشکاری گازی برای اتصال فلزات نازک استفاده می‌شد.

امروزه نیز از جوشکاری اکسی گازی یا جوشکاری OFW ، در مغازه های خانگی کوچکتر جهت ساخت آثار هنری فلزی استفاده می‌شود. این روش از جوشکاری در شرایطی که دسترسی به برق وجود ندارد نیز بسیار کاربردی است. علاوه بر این، در جوشکاری لوله ها نیز استفاده می‌شود. همچنین، برش با سوخت اکسی هنوز به طور گسترده در صنایع سنگین و کارهای صنعتی سبک و تعمیراتی از جمله صنعت خودرو نیز کاربرد دارد.

در برخی از موارد از جوشکاری با سوخت اکسی برای کارهای گرمایشی مانند آزاد کردن پیچ و مهره های یخ زده، گرم کردن ذخایر سنگین برای کارهای خمشی و لحیم کاری نرم نیز استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از جوشکاری گازی در صنعت

استفاده از جوشکاری گازی باتوجه به مزایای منحصر به فرد خود از مدت‌ها پیش در صنایع مختلف کاربرد دارد. همچنین این جوشکاری یکی از ارزان‌ترین فرآیندهای جوشکاری است و عموماً در تمام کارهای مقیاس کوچک استفاده می شود. در زیر به مزایای دیگر استفاده از این جوشکاری در صنعت می‌پردازیم.

• جوشکاری گازی برای جوشکاری ورقه‌ها و لوله‌های جدار نازک بسیار مناسب است.
• در صورت وجود تهویه مناسب، می‌توان از جوشکاری گازی در فضاهای باز نیز استفاده کرد.
• تجهیزات دستگاه جوشکاری گازی نیاز به برق نداشته و به‌راحتی قابل نگهداری و تعمیر است.
• به دلیل اینکه منبع گرما و همچنین فلز پرکننده جدا هستند، متخصص جوشکار کنترل کاملی بر میزان رسوب فلز پرکننده در طی فرآیند دارد.
• با کمک تجهیزات جووشکاری گازی می‌توان تکه‌های بزرگی از فلز را با کمک شعله برش داد.
• دستگاه جوشکاری اکسی استیلن به صورت دستی یا مکانیزه قابل استفاده است.
• از این روش می‌توان برای برش قطعات ضخیم استفاده کرد.
• درباره ورق استیل بیشتر بدانید

معایب استفاده از جوشکاری گازی در صنعت

جوشکاری گازی از جمله قدیمی‌ترین روش‌ها جوشکاری در صنعت جوشکاری است از این رو دارای معایب زیادی در شیوه کاری خود است. با پیشرفت تکنولوژی روش‌های جدیدی برای انجام عمل جوشکاری به عرصه آمدند. این شیوه‌های جدید و نوین در جوشکاری با برطرف کردن معایب روش‌های قبلی تحولی عظیمی در صنعت جوشکاری ایجاد کردند. در زیر چند مورد از معایب استفاده از جوشکاری گازی در صنعت را بیان می‌نماییم.

• سرعت جوشکاری با استفاده از جوشکاری گازی به شدت پایین است.
• دمای شعله جوش جوشکاری گازی کمتر از جوشکاری قوسی است.
• دمای حرارتی وارد شده به قطعه کار در ابتدای کار بسیار بالاست و همین امر سبب آسیب رساندن به قطعه کار می‌شود.
• جوشکاری ورقه‌های ضخیم با استفاده از این روش بسیار هزینه بر است.
• به دلیل پایین بودن دمای حرارتی این روش امکان ذوب نشدن برخی از فلزات وجود دارد.
• دستگاه جوش در شیوه جوشکاری OFW به دلیل داشتن مخزن گاز استیلن همراه، خطر انفجار را به دنبال دارد.
• انجام این کار نیازمند تجربه و مهارت زیادی است.
• گستره کاربرد آن به فولادهای ملایم و کم آلیاژ محدود می شود.
• تجهیزات جوشکاری گازی بزرگ، حجیم و دست و پا گیر است، به همین دلیل انتقال و حمل آن بسیار سخت است.

نکات ایمنی مهم در جوشکاری گازی

مانند هر دستگاه جوشکاری دیگری استفاده از دستگاه جوشکاری گازی نیز نیازمند رعایت برخی نکات ایمنی است تا بروز هر حادثه ناگوار جلوگیری شود. به هنگام کار با دستگاه جوش گازی از محل درست پیچ‌های تنظیم فشار رگولاتور‌ها اطمینان حاصل کنید. بسته بودن دریچه‌های مشعل از دیگر موارد مهمی است که قبل از شروع کار با دستگاه باید چک شوند. داشتن فاصله مناسب از محفظه خروجی مشعل تا حد ممکن امری ضروری است. توجه داشته باشید که دریچه‌های سیلندر اکسیژن و استیلن را جداگانه و به‌آرامی باز کنید. پیچ‌های تنظیم کننده p/a را با فشار نوک مشعل تنظیم نمایید. همچنین به خاطر داشته باشید که دریچه‌های مشعل را به طور جداگانه باز و بسته کنید و تنظیمات فشار را روی رگولاتورها کنترل کنید. قبل از شروع کار اهرم برش را فشار داده و در صورت لزوم فشار آن را تنظیم کنید.

جمع بندی

در این مقاله بررسی جوشکاری گازی و عوامل مهم در این جوش‌کاری پرداختیم. دانستیم که در این نوع جوشکاری، اکسیژن به عنوان ماده سوختنی برای جوش فلزات استفاده می‌شود؛ به همین دلیل این نوع جوشکاری، اکسی گازی یا جوشکاری گازی نام گذاری شده است.استفاده از این روش برای  جوش دادن انواع فلزات از جمله فولاد کربنی، فولادهای آلیاژی، چدن، آلومینیوم و منیزیم بسیار مناسب است.

منبع: interestingengineering